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中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0029-01
机电一体化机械系统是利用计算机来完成机械设计和研究的过程。是对传统机电工业的改革和创新，拥有很大的发展前景。因为机械系统是一个系统，是由各个机电部件组成，所以每一个部分都要做到精细，互相协调配合而达到系统的高效科学。
1 机电一体化机械系统的相关概念
机电一体化系统是由多个信息处理系统共同协调配合所组成的，所以对信息的处理和反应非常之快，因为系统存在多个分支。机电一体化的机械系统与传统的机械系统相比有很大差别，传统的机械系统没有计算机的控制部分，而机电一体化机械系统就是以计算机为中心枢纽，组织机械进行生产开发和运转。现代的机电一体化系统就是利用仿生技术、微电子技术实现系统的智能化和快速应变能力，是现代高科技手段在机械制造行业的推广和应用，具有非常大的市场价值。
2 机电一体化机械系统的设计原则
2.1 高精度
机电一体化产品最重要的特点以及设计的基本原则就是高精度。只有机电产品的精度符合设计要求，才能把自身的优势更好的应用在生产中。如果机电一体化的机械系统不够精确，会造成机电产品不合格的情况发生。机电一体化产品的零部件尺寸是否达到标准尺寸是判断机电一体化产品精度是否合格的重要评判标准。
2.2 智能化
机电产品的智能化又称快速反应性是机电一体化机械系统的主要特征，它可以自由的应对突发状况并减少反应时间，哪怕是临时修改设计内容，因为机电一体化的机械系统的各个部分是独立工作的，所以不会因为一个子系统发生故障而导致整个系统无法运行。从系统接收信息指令的那一刻开始，智能化系统就以非常快的速度向机械的各个部分传达并工作。
2.3 稳定性好
机械系统的稳定性可以有效增加其使用寿命和效率，稳定性好的产品性能参数就高，稳定性差的产品性能参数就低，所以保证稳定性非常重要。因为一个机械系统的子系统非常之多，所以要保证系统的稳定性，就要降低机械振动的频率和摩擦系数，再三确认零部件的尺寸选择，整体上向着小型化和轻量化的方向发展。
3 机电一体化机械系统的设计步骤
3.1 动力元件的设计
动力元件传统机械系统的重要组成成分，机电一体化的机械系统动力元件是由计算机信息网络协调与控制的，为各种机械传导部位提供动力和支持。动力元件主要包括发电机等可以提供动力的机电设备，随着科技的发展，机电一体化机械系统的动力元件将更加智能化和自动化，不需要浪费人力资源。
3.2 传动元件的设计
传动元件在机电一体化机械系统中起着传导的作用，它将计算机的命令信号翻译成机器可以读懂的语言，指导其进一步工作。传动元件包括两个方面：传动机和转矩与转速的变换器。传动机的精度较高，体积小、重量轻、噪音低，还可以满足机械系统的伺服性能，是稳定性非常好的传动元件。
3.3 机械系统的性能分析
机械系统的性能分析是动态特征与静态特征的总和，通过建立数学模型、数学表达式来真实反映机械系统的性能。设计系统各个部件运动参数、关系和结构，确定零件的精确度、材料和结构。选择其他部件、原件，配置系统阻尼等等都隶属于机械系统的性能。这些机械系统的性能决定着机械产品的功能质量参数，机械性能好的产品使用寿命长，产品质量好，灵敏度高、机械的耐磨损状况良好，可长期使用。
4 机电一体化机械系统的改进措施
4.1 改良设计思想
要积极改良机电一体化的设计思想，随着时代的进步而不断进步，努力学习国外先进的机械生产技术，在实现“机械化”和“电子化”的有机结合之后，进一步实现自动化，减少人力资源的浪费，实现经济效益的最大化。设计方案主要是由全部设计人员进行策划和实施的，所以设计人员的才能和设计理念会很大程度上影响机电一体化的设计和应用。
4.2 加大经费投入
真正实现经济效益的最大化，最基本要做的就是加大经费投入，不论是科研经费还是后期的维修经费都要持续不断的供给。可能从表面上来看，实现机电一体化的过程需要庞大的资金和各种各样先进的技术，但是一旦实现了机电一体化机械系统，所节省的人力，创造的财富都是无法衡量的。
5 结语
无论是现在还是将来，机械自动化都将成为行业发展的大趋势，机械的智能化将会成为行业的最终选择，本研究分析了机电一体化机械系统的基本含义、设计和应用的基本原则、系统设计的基本步骤等基础的设计和应用，并且提出了加大经费投入和改良设计思想等措施来提高机电一体化机械系统的设计和应用，希望可以为机械行业的发展建言献策，为祖国的未来添砖加瓦。
中图分类号：TH-39 文献标识码： A
机电一体化是社会生产力发展的产物，也是多门学科交织发展的成果。随着科学技术的快速发展，机电一体化在发展过程中，将会融入越来越多的高科技，从而推动技术的进一步发展。在对机电一体化的应用进行分析，对其发展状态要进行细致的分析，发现其发展过程中存在的问题。在今后的工作中，对机电一体化存在的问题进行进一步的研究和采取措施进行解决。使机电一体化更好更快的发展，从而提高其技术含量，在各个领域中作出更大的贡献。
1、机电一体化的概述
机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术融合而成，是一种实用性很强的综合技术[1]。机电一体化是一种全新的综合技术，不是将若干种新技术随意组合与拼凑出来的技术。机电一体化主要有两个方面：技术和产品。机电一体化的产品的特征之一是具有非常强的智能化。当前很多的自动化生产设备都离不开机电一体化，传统的机械生产的竞争优势主要来依靠企业的发展规模、生产量以及调整产业结构实现的，它加强资源的利用率，通过降低成本提高产量和效率以提高经济效益。以机器代替人力，从而转变生产方式，提高经济效益。
现代先进的机械制造业主要以信息为导向，采用先进的生产模式、制造系统、制造技术以及先进的现代管理模式。其主要特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化等[2]。现代制造业的发展，将现代先进的科学技术融入其中，充分利用当前发展迅猛的信息技术，从而进一步提高制造业的发展水平。
2、机电一体化的应用
2.1数控机床
我国的数控机床数量位于世界之首，其生产量飞速增长，位居世界第三。一个国家机床技术的水平主要在于其数控机床技术水平的高低。当前，我国生产的数控机床在国内市场占有31%的份额，其余部分主要被国外产品所占据，我国的高端数控机床主要依赖于进口。通过多年的不懈努力，当前我国的数控机床一体化技术已趋于成熟，但整体实力及水平与国外相比，仍处于劣势。我国的数控机床在未来的发展中，加强检测道具破损、物料搬运以及机械手动控制，从而提高数控机床的利用效率[3]。
2.2自动生产线
自动生产线也是机电一体化技术的重要发展方面。当前我国的国民经济发展过程中，各种自动化生产线和设备运用于生产中。各类饮料食品的生产均运用自动化生产线和设备，生产量得到极大的提高。电子技术和传感技术也应用自动生产线，例如可编程序的控制装置、人机界面系统等，均应用机电一体化技术。
2.3机器人
机电一体化技术应用的一个重要成果是机器人。机器人的发明是二十世纪科技发展的结果。一个国家的综合技术水平，可以根据这个国家机器人的建设以及发展的水平得出答案。在当前的生产发展中，机器人在许多工业领域得到运用，对我国的军事、医疗等各类服务事业发展起到重要作用。随着科学技术的快速发展，机器人及其相关技术影响着人们的生活和工作。机器人的技术融合许多方面的技术，其中包括自动控制、电子计算机、微电子、人工技能、通讯等方面的技术，这些技术融合。机器人可以运用于很多领域之中，完成很多繁杂的工作，提高工作效率和效益，为社会的发展作出重要的贡献。
3、机电一体化发展的趋势
3.1引入光学技术
普通的机电一体化系统主要由传感、能源、信息处理系统以及机械结构等相关不见构成。随着科技的发展，光学技术逐渐引入于机电一体化系统之中。引入光学技术的机电一体化系统的传感、动力、信息处理等系统得到进一步的改进，未来机电产品朝着光机电一体化而发展。
3.2自律分配系统
未来的机电一体化产品，控制系统和执行系统更加的灵活和方便，更够快速的处理突发事件，被称为“自律分配系统”。在此系统之中的各个系统，均能互相独立进行工作，分支系统服务与总系统，并拥有其“自律性”。可以根据具体的情况，作出相应的反应。其特点在于，系统可以根据环境的变化生成属于自己的有关信息，在总的控制之下，改变自己的“行为”。这样的处理方式，使系统更加的灵活，能够快速的适用环境，从而提高工作效率。
3.3智能化
随着机电产品的“全息”功能越来越强，其只智能化水平逐渐提高。模糊、信息技术以及软件、芯片技术的快速发展，推动了机电产品的发展。其内部系统从最初的上下结构已经变成一个复杂的结构，从而使其愈加智能化。
3.4环保化
人类的发展必须以保护环境为前提，环保化，是高科技发展的的根本也是最终追求。随着社会的快速发展，所消耗的资源越来越多，在这样的发展情况之下，如何进行资源回收再利用，提高资源的利用率，减轻环境污染，是今后生产发展需要重视的课题。因此，要求在运用机械设备进行生产的各个环节，都要将环保因素纳入其中。机电一体化技术朝着环保化发展，有利于社会可持续发展。
3.5网络化
随着信息技术的快速发展，机电一体化技术与网络进行良好的融合，从而进一步提高其技术含量。随着网络时代的带来，人们的生产和生活发生了很大的变化，生产、教育、科技、军事等均因为运用网络而进一步发展。远程监控技术的终端设备是以机电一体化技术为基础的设备，而当前远程监控技术的发展积极引入网络技术。因此，机电一体化技术想要与时俱进，进一步提高其竞争、创新力，需要引入网络，促进资源共享，提高其科技含量。
结束语
机电一体化技术的快速发展是社会发展到一定阶段得出的产物，进一步运用于社会各行业的发展之中，创造更多的经济效益，不断的推进社会的发展。在发展机电一体化技术的过程中，要注意将更过的先进技术融入其中，提高其技术含量。在发展的同时，要注意其环保性，将环保元素融入其中，从而和谐可持续发展。
参考文献
中图分类号：TU85 文献标识码：A
引言
在现代化的科学技术的发展过程中，最大程度的推进各个学科之间的交叉和渗透，致使工程领域中技术革命和改造。在机械工程这个领域中，微电子技术与计算机技术不断的向前发展，以及其机械工业中逐渐渗透出来的“机电一体化”，将机械工业的产品机构、技术结构、构成和功能、生产加工方式，以及这一列流程的答理体系都在发生着巨大的变化，是机械工业从传统的机械电气化迈向机电一体化为主要特征的新台阶。
一、机电技术概述
(一)机电技术发展历程
自从经济数控机床走进我们的视线开始，就证明了机电技术的历史开始书写；电子技术注入机电技术新的发展活力和空间；PLC等机械技术的快速发展，其为机电技术的成热提供了坚实的基础；模糊技术、激光技术和智能化的而技术等高新技术促使机电技术跨上新的台阶。
(二)机电技术发展的主要特征
机电技术其实是一门新兴的发展中的边缘学科，其代表机械工业的技术革命的发展方向。自从进入1960年以来，大量刚刚形成的高新技术群体逐渐的走向经济、军事与社会生活中的各个领域，并且深入的渗透，以大规模的的形式向现实的生产化变革。对于高新技术产业转移，其有效的推动了机械生产革命的发展，同时也促进了人类的进步。在机械工程方面，微电子技术与计算机技术应用发展，以及二者向机械工业中渗透而逐渐形成的机电技术，促使机械工业技术结构、功能与构成、产品机构、生产方式和答理发生变化，使工业化的生产从机械电器跨入到机电技术为主要特征的阶段。机电发展到现在，仍然是自身体系所形成的新型学科，但是伴随现代化的科学技术的发展，被注入了新的内容。其最基木的特征我们可以概括为：综合运用微电子技术、机械技术、计算机技术、自动控制技术、信息技术、电力电子技术、传感测控技术、信息变换技术接口技术和软件的编程技术等群体性的技术。依据机电系统的功能目标与优化的组合型的目标，对各个功能单元的合理配置和布局，会在功能上体现数量多、质量高、可靠性高以及低消耗的价值意义，并且导致整个工程技术的系统的优化。
二、机电技术未来发展
(一)光机电技术的发展应用
光学技术的引用，对于光学技术先人的优势的发展实现来说，可以有效的改进机电技术中传感系统、动力系统(能源系统)与信息的处理系统，光电技术的推广对于机电产品是一个重要的发展趋势。
(二)柔性化的自律的分配系统化
在机电技术产品的未来前景里，执行和有效的控制系统是有充足的冗余度，并且有很强的柔性，对于处理突发事件，其能进行较好的解决设计，所以，被设计成为自律分配系统。在自律分配系统的运作环节中，各个相关子系统是完全可以独立工作的，子系统之间又是为同一个总系统进行服务的，并且有自身独立的自律性，可以依据周围环境的改变而作出相应的对策反应。
(三)智能化的全息系统化
在机电技术产品的发展全息性的特点表现的越来越明显，智能化水平也在逐渐的提高。这种趋势的发生主要归功于模糊技术和信息技术的快速发展，其别重要的是信息技术中的软件和芯片技术。不但如此，机电技术系统中的层次化结构也有原有的简单模式转变为复杂的、比较多的冗余度双向联系。智能化的发展对于二十一世纪机电技术发展来说是一个方向性的改变。
(四)仿生物系统化的生物软件化
在日后机电技术的装置对于信息依赖性会逐渐增强，并且在结构上也是处于静态时的，但是又有其不稳定性，相反的是其动态工作环境中却属于相对稳定的。这种现象类似于活生物，机电技术的相关产品走向涵盖生物系统化，但是想走好这条道路还需要一段漫长的时间。
(五)微型化的微型机电化
在半导体的器件制造的利用过程当中的蚀刻技术的应用，已经成功的在实验室中制造出来了亚微米级机械元件。在实际产品中体现这一技术，就可以将机械部分与控制器进行区分了。这时候机械与电子就可以相互融合，传感器、机体、CPU、执行机构等集成为一个整体，体积也会有所减小，并且组成了一种自律元件，这种微型的机械学也是机电技术的发展新方向。
(六)系统化
机电技术的系统化主要体现在系统体系的结构采用开放式与模式化为主的总线结构，机电技术系统的组态可以灵活的掌握。
(七)机电一体化技术的可能性分析
计算机的出现首先为进行人机对话提供厂可能性，人工智能的进展又使机器能对人的各种要求和干顶做出反应并加以适应。机电一体化系统的诞生则使机器与人友好从理想逐渐成为现实。众所周知，机电一体化系统追求机器与电子技术、计算机技术等的有机融合。由于有计算机，它能与人进行各种层次的对话。它具有不同程度的智能，有必要的传感器和灵活的执行机构，因此机电一体化系统有可能适应人的要求，做到与人友好。
三、机电技术发展性策略
可以根据实际的需要进行剪裁与任意组合，与此同时实现多个子系统之间的协调控制与综合性的答理。第二个表现就是通信功能增强，不但使用了R S737，还包括其他通信功能，例如：R S485和DCS人格化。在未来几点技术的发展道路上，将更加注重对机电产品和人之间的人性化的关系，机电技术人格化具有两方面的含义：第一，机电技术产品的推广销售方向面向的对象就是人，在机电技术产品人性化中的职能、人性和情感方面也得到高度的重视，特别是家用的机器人，其智能化的、高层境界就是机电技术的人机一体化；第二，模仿生物的机理而进行的各种类型的机电一体化的研究和制造。但是事实却是大多数的机电技术产品是根据生物的生理活动的启发，根据思路的延伸而研发制造出来的。
所以，机电技术中的技术与产品这两个方面。仅仅是机电技术在上文所提及的群体性的技术有机的融合在一起的一种综合性的技术，而不单单是机械技术，微电子技术和其他的相关技术之间的简单组合或者是拼凑，这就是机电技术和机械加上电气所形成的组合机械电气化之间的在概念上的根木区别。
四、机电产品发展性策略
第一，加强机电技术统筹的安排，进行协调性的发展计划；第二，强化机电行业的行政答理，发挥协调的作用力；第三，对发展环境和支持力度的增大等进行的优化措施；第四，重点发展对象的突出培养，兼顾两个层次：第一个层次，表面上的工作，也就是电子信息技术针对传统的产业所进行的改造工作，这是在传统机电设备基础上植入或者是嫁接微电子(即计算机)装置，促使电子技术与机械在浅层次上相结合。第二个层次，工作方面的提高，也就是在机电技术产品的初始设计阶段，就将电子技术和机械二者相结合考虑，所生产出来的新产品就是
真正意义上的机电技术。
结语
对机电技术了解到机电一体化不是孤立存在和发展的，而是伴随着很多学科技术的研究结晶，这是社会生产力在一定的历史阶段下的必然要求的体现。机电一体化不但包含着科学技术，还融合着技术交叉和渗透，是机电技术得到光明的发展前景。
参考文献：
[1]曹强. 论机电技术发展[J]. 科技与企业,2013,17:304.
中图分类号：TH-39文献标识码：A文章编号：
引言：
机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段。也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物，是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量，电子系统处理的对象是信息和知识，则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能，而且还有处理信息和知识的能力。
1.机电技术应用的内容含义
1.1机器的构造及工作原料
生产机器的构造一般都是由主体部位的发动机、曲柄连杆、配气、起动、传动、行驶、转向、制动等构成，要提高机器的工作效率，必须从其主体部位改善性能、减轻质重和提高运转精度等方面考虑。而传统机器产品一般以钢铁材料为主，已经不具备很强的市场竞争能力。要想改进机器的效率不但要从结构上加以改进，还应该多考虑利用非传统钢铁材料为主的生产概念，如用非金属复合材料，或者更高层次的金属材料。当机器主体重量减轻了，方能实现驱动系统的功率的最大化，减少不必要的能量消耗，提高机器的工作效率。
1.2提高弱电控制线路
提高弱电控制线路关键在于提高部件间的综合性能，可从电机、传感器、信息处理设备、软件等方面进行提高。
驱动机最为广泛使用的是电机，但其工作效率及响应速度还存在着诸多间题。我们面对此类问题要更为全面的发展新型的驱动单位，如驱动单元中装了编码器的电机以及控制专用组件、传感器等多位一机的伺服驱动单元。
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。目前，对外部信息传感器来说主要发展非接触型检测技术。
微型计算机作为信息处理设备的主要设备，大大推进了机电技术应用与微电子学的进步。为进一步发展机电技术应用，必须提高信息处理设备的可靠性、准确性、快速性等特点，最大程度的提高处理速度，并解决好抗干扰及其它可能出现的问题。除此之外，在与信息处理设备进去通信时，必须规范数据传递的格式，采用同一标准，这样不仅有利于信息传递和后续维修，而且可以简化设计流程。培养专业技术人才，除低开发成本、开发高速传递方式，以便解决日后更为大容量化的机器运作能力。
2.机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。因此，为加速推进机电一体化的发展，必须从以下几方面着手：
2.1机械本体技术
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗，提高效率。
2.2传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检测技术。
2.3信息处理技术
机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。
2.4驱动技术
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还存在一些问题。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。
2.5接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
2.6软件技术
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
3.机电一体化技术的发展前景
纵观国内外机电一体化的发展现状和高新技术的发展动向，机电一体化将朝着以下几个方向发展：
3.1智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一，也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。
3.2系统化
系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除RS232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
3.3微型化
微型机电一体化系统高度融合了微机械技术、微电子技术和软件技术，是机电一体化的一个新的发展方向。国外称微电子机械系统的几何尺寸一般不超过1cm3，并正向微米、纳米级方向发展。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。
3.4模块化
模块化也是机电一体化产品的一个发展趋势，是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、信息接口的机电一体化产品单元是一项复杂而重要的事，它需要制订一系列标准，以便各部件、单元的匹配和接口。机电一体化产品生产企业可利用标准单元迅速开发新产品，同时也可以不断扩大生产规模。
3.5网络化
网络技术的飞速发展对机电一体化有重大影响，使其朝着网络化方向发展。机电一体化产品的种类很多，面向网络的方式也不同。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。
3.6绿色化
工业的发达使人们物质丰富、生活舒适的同时也使资源减少，生态环境受到严重污染，于是绿色产品应运而生。绿色化是时代的趋势，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对生态环境无危害或危害极小，资源利用率极高。机电一体化产品的绿色化主要是指使用时不污染生态环境，报废时能回收利用。绿色制造业是现代制造业的可持续发展模式。
4.结束语
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化。大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
参考文献：
[1]李运华.机电控制[M].北京航空航天大学出版社,2003.
[关键词] 机电一体化；电子技术；机电技术；定位控制
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 07. 072
[中图分类号] TP311 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）07- 0152- 03
0 前 言
几十年以来，高新技术推动了远程操控无人值守系统技术的发展并取得了巨大进步，其发展趋势和主要特征如下：①具有比较明显的机电化属性。而更为重要的是其改变了以往的纯C械属性。②高新技术带来崭新的生命力。远程操控无人值守系统在高新技术推动下成为多种技术的综合体。③我国远程操控无人值守系统技术以机电融合技术为基础。自动化、自主化和智能化是我国远程操控无人值守系统发展的方向。 在机械技术、信息技术与电子技术进行有机结合的条件下，机电一体化技术成为一种最新的技术实现了生产过程和工业产品的整体优化。远程操控系统是机电一体化系统进一步发展的结晶，它结合了机械、微电子与计算机、精密机械、自动控制与驱动装置、传感器及信息处理技术、人工智能等多个学科领域的最新科研成果。
1 国内外机电一体化发展状况
1.1 发展概述
机电一体化起源于日本，伴随着电子信息技术向传统机械产品渗透的过程中产生了机电一体化，其发展大致分为三个阶段。
初级阶段即20世纪前期是第一阶段。在第一阶段期间，由于初步发展的电子技术对机械产品的性能的优化。特别是在第二次世界大战期间，为适应战争的迫切需要，电子技术进一步优化了纯机械产品的性能，在战争结束后，与军用技术相结合的机电技术转为民用，此新兴技术加速了战后经济的恢复。那个时期研制及开发整体上处于自发阶段。因为当时的电子技术发展水平还不是很高，电子技术和机械技术还不能很好的结合与渗透，导致已开发的产品不能得到大量快速地推广。
20世纪中后期为第二阶段，机电技术得到迅猛发展。这一阶段，控制技术、计算机技术和通信技术的发展又为机电一体化的快速发展埋下深基。除此之外，机电一体化的发展以大规模型和超大规模的微型 PC 和集成电路为中心。该时期的特点：①机电一体化技术及其产品快速发展；② mechatronics 一词起源于日本，该词直到20世纪80年代末才在世界范围内被广泛承认；③机电一体化技术和产品均受到各国的关注和支持。
20世纪末期，机电一体化技术迈向智能化方向舞台。发展出微机电一体化和光机电一体化等新分支领域；与此同时，开创了以光纤技术、神经网络技术、人工智能技术等领域推动的发展新纪元。诸多研究促进机电一体化进一步发展并更加完善。
1.2 机电一体化装置主要完成功能及组成
凡是系统，其内部都有动力、检测、控制等功能。机电一体化系统的主要功能是实现动力和运动的转换和传递，动力功能是向系统提供动力，能量应与动力和运动的传递和转换相匹配。使系统得以正常运转。对整个系统的内部信息、外部信息加工处理，控制系统实现正常运转，并实现其工作目的。机电一体化装置及系统由以机械部分、信息检测控制部分和驱动单元等为主体部分组成，如图1所示。
此系统在电动驱动方式下，利用部分信息处理指令，规定的运动即可在驱动执行部分作用下完成。检测部分将检测到的信息送回信息处理与控制部分，作为发送信息的依据。传动部分由光杆、滚珠丝杠副组成，驱动部分由电机组成，信息处理和控制部分作为信息处理和控制的核心，它将传感器检测的信号，根据一定的算法，对数据和信息进行存储、变换等处理，并通过接口向执行机构发出执行命令，完成规定的动作，同时，电源部分为系统提供所需的动力和能量。
2 国内外机电一体化发展的趋势
2.1 智能化
智能化是机电一体化与传统机械自动化的主要区别之一， 也是21世纪机电一体化的发展方向。近几年，处理器速度的提高和微机的高性能化、传感器系统的集成化与智能化为嵌入智能控制算法创造了条件，有力地推动着机电一体化产品向智能化方向发展。智能机电一体化产品可以模拟人类智能，具有某种程度的判断推理、逻辑思维和自主决策能力，从而取代制造工程中人的部分脑力劳动。目前， 专家系统、模糊系统、神经网络以及遗传算法，是机电一体化产品（系统） 实现智能化的4种主要技术，它们各自独立发展又彼此相互渗透。随着制造自动化程度的不断提高，将会出现智能制造系统控制器来模拟人类专家的智能制造活动， 并会对制造中出现的问题进行分析、判断、推理、构思和决策。例如，在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
2.2 集成模块化
模块化是一项重要而艰巨的任务，研制具有标准化的机械接口，动力接口，信号接口很有必要。模块化也给机电一体化企业带来美好的发展未来。
2.3 微型化
微型化是指机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。它是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，面临许多课题，涉及许多关键技术。由于微机电一体化系统具有体积小、耗能小、运动灵活等特点，可进入一般机械无法进入的空间并易于进行精细操作，故在生物医学、航空航天、信息技术、工农业乃至国防等领域，都有广阔的应用前景。微型机械加工技术作为微型机械的最关键技术，也必将有一个大的发展。硅加工、LIGA加工和准LIGA加工正向着更复杂、更高深度适合各种要求的材料特性和表面特性的微结构以及制作不同材料特别是功能材料微结构，更易于与电路集成的方向发展，多种加工技术结合也是其重要方向。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。
2.4 系统化
系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。 它的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意的剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现特征之二是通信功能大大加强，一般除R S232等常用通信方式外，实现远程及多系统通信联网需要的局部网络正逐渐被采用。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，如何赋予机电一体化产品以人的智能、情感、人性显得越来越重要以及模仿生物机理等方面的产品。机电一体化产品还可根据一些生物体优良的构造研究某种新型机体，使其向着生物系统化方向发展。
2.5 自源化
自源化是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。
2.6 环保化
工业的发达给人们生活带来巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前景。
引言
在工程机械领域，随着电工电子技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多项技术的发展，工程机械的模式从传统单一的机械电气化逐步进化为现代的机电一体化。
1机电一体化技术
机电一体化技术（机械电子工程技术）属于机械工程与自动化。机电一体化技术包含多种类别技术，包含微电子技术、传感器技术、信号变换技术等。机电一体化技术是一种将上述多种技术进行有机融合并加以实际应用的综合性技术，现工程机械领域中，现代化的自动生产设备几乎都应用了机电一体化技术[1-5]。机电一体化技术有以下三大主要特征：（1）与其他学科互相交叉，应用范围广泛；机电一体化技术本身包含了多种其他技术，是一门交叉性特别广泛的学科，融合了其他各个领域的知识，因此机电一体化技术在现实生活中的应用范围广泛、使用频率高。（2）整体最优化；由于应用机电一体化技术进行机械生产效率高超，节能环保，能量消耗率更低，因此将机电一体化技术应用于工程机械领域，可以满足整体最优化的双赢局面。（3）具有丰富的理论及数据支撑；经过长时间的发展与探索，机电一体化技术已经逐步形成了一套丰富的、适用于现代社会的理论体系，为机电一体化技术的科研带来了真实可靠的理论、数据支持。机电一体化技术最早是日本企业界在1970年代左右提出的概念，随着第三次信息技术革命的到来，机电一体化技术也得到了超前发展，应用到的领域及范围也越来越广泛。中国投入机电一体化技术的研究起步略晚，我国在这一领域内面临着更严峻的挑战。为弥补时间上起步晚的劣势，我国不断持续扩大在机电一体化技术方面的科研经费投入。
2技术特点
随着机电一体化技术的大力发展，机电一体化技术的优势也越来越显著，具体体现在以下几方面：（1）安全性更高。现代的机电一体化设备本身装有检测系统，确保可以全程追踪设备的工作状态，遇到故障便会启动机器设备保护机制，因此现代的机电一体化设备具有很强的安全性、可靠性。解放劳动力的同时，极大提高了生产效率。（2）提高生产效率。生产工作中，机电一体化技术能实现智能化、自动化处理，极大提高了生产效能，节约人力成本，实现产品量化生产，提高企业的市场竞争力。数字化显示的应用，降低了操作的难度，避免了工作人员的重复性操作，节约了人力成本，使得工作更加精准定位。（3）环保和节约能源。由于机电一体化技术的智能化，机电一体化技术做出大量的贡献，减少了不必要的能源浪费现象，提高产量的同时也最大化实现了能源环保。
3在工程机械领域的应用
机电一体化技术对工程机械领域来说，拥有着举足轻重的地位。工程机械领域对于准确度、灵敏度都有着极高的要求，这些机电一体化技术恰恰都可以满足。机电一体化设备本身具有的自我检测系统，相较于普通的监测系统来说，监督效果更强。机电一体化技术和现代智能化技术相结合，应用于工程机械领域，极大提高了机械的生产量，使量化生产成为可能，产品的品质也得到了保证，同时还节约了人力成本，降低了劳动量和劳动强度。机电一体化技术降低了施工难度，增强了施工的安全性，促进了工程机械领域的发展。从功能应用、性能应用从可靠性、操控性来说，机电一体化技术在工程机械领域都发挥着不可取代的作用。
3.1在改造机床方面的应用
在工程机械领域，数控机床是最为重要的机械设备之一，使用频率高，数控机床在加工产品上对准确度、精确度有着高标准，模具若产生偏差，会直接影响产品的质量。机电一体化技术本身对精确度有着高要求且拥有自我检测系统，若把机电一体化技术应用于工程机械领域，则可以有效解决这一问题，提高精准度，使机床朝智能化迈进。
3.2在包装机械方面的应用
在工程机械领域，包装机械设备结构复杂，尤其是在控制连杆方面。一旦这些部分出现损毁或问题，都会给工作人员带来巨大的工作量及维修的难度。将机电一体化技术应用在包装机械方面，则可以化繁为简，使整个工作流程自动化。不但提升了工作效率，也降低了设备的维修费用。
3.3在工程监督方面的应用
机电一体化技术自带检测系统，应用于工程机械上，可以实时监督管理机械的运作状态。与液压系统、制动系统、执行装置联合使用，可以及时发现各种问题并自动报警，方便工作人员精准定位，解决问题，提高生产力，改善机械的使用效率。
3.4对机械作业精确度控制的应用
工程机械领域的工程机械运行有着极高的精确度要求，需符合有关的标准。传统技术很难达到符合相关标准的质量及精确度，将机电一体化技术应用到这一方面，可以取得良好的控制效果，生产出保质保量的产品，实现精确化的机械作业。
3.5在节能环保方面的应用
传统工程机械领域中，设备自身存在影响设备机械功能应用的问题，设备效率低、浪费能源的现象频频出现。将机电一体化技术与电子节能控制器等联合起来，极大提高了能源的利用率，使节能成为可能。
4发展趋势
中图分类号:TH-39文献标识码:A文章编号:1672-3791(2015)08(a)-0118-02
随着社会的不断发展和科学技术的不断进步,可以说机械行业在整个过程中起到了举足轻重的作用,由机械技术、液压技术、气动技术、传感器技术、PLC技术、计算机技术等学科的相互融合、渗透而形成的机电一体化技术[1],已经成为当今工业技术的重要组成部分,机电一体化技术的应用与发展对我国经济建设所起到的促进作用尤为明显。当前,机电一体化系统和产品发展逐渐成熟,高速度、高精度的智能化系统逐渐占据机械制造业的主流,随着我国经济的不断发展,企业产品、设备也在经历一个更新换代的频繁时期,因此对高技能的机电一体化人才和高技术含量的机电产品需求越来越大[2]。为了满足这一需求,我们要不断对机电一体化的教学方法和内容进行改革,努力培养机电一体化技术方面的高精尖人才,以满足市场需求的快速响应,进一步适应市场经济的发展。
1教学目标与方法改革
机电一体化技术这门课程由多门学科构成,涉及的概念、信息量很多,而且有些内容抽象,每个章节衔接不连贯,从学生的角度来讲,学生很难将各个章节的内容真正的联系起来,不能从系统的角度去把握这门课程,甚至不知道开展这门课程的真正目的,给学生的感觉似乎每个章节都是在复习学过的知识。因此在短短的几十个课时内要想学生完全掌握有很大困难。从教师的角度来讲,由于此门课程涉及的信息量特别大,要想在短时间内将所有的信息保质保量的传授给学生,则对教师的掌握的知识量及自身素质、教学水平都有着很高的要求。所以为了适应现代化高新技术的高速发展,对这门课程的教学改革已经势在必行。
1.1教学目标的改革
目前现有课程的教学目标过于注重知识传授的倾向性,忽视了学生的学习方法、过程和目标态度等方面的培养,不利于学生全面的发展[3],同时也不利于知识的传授和掌握。为了响应高校强省的政策,致力于服务地方经济,更加有效地让毕业学生为地方发展作出贡献,我们制定了新的教学目标。通过机电一体化技术课程的学习,使学生在了解机电一体化系统设计基本知识基础上,全面、综合理解机电一体化系统设计的内涵、发展方向。注重培养学生综合运用机电一体化系统设计基础知识进行设计的能力,树立“多学科知识交叉与渗透”的观念。争取培养出一批有能力、有技术、有素质的优秀大学生,为我省的地方经济贡献一份力量。
1.2教学方法的改革
目前机电一体化技术课程教学方法的主要特征还是以教师讲授为中心,学生被动接受的方式进行的,学生学完后无法对课程形成较全面、系统的认识。此外学生缺乏自主探究和合作学习的机会,往往是课堂上讲理论,学生课后做作业,理论课时占据了绝大部分时间,留给学生动手学习的时间很少,这样严重影响到学生的实际动手能力。此外,目前机电一体化技术的教学任务是由一名教师担任,由于此门课程的信息量较大,再加上目前机和电两门课程脱钩严重,相关内容衔接起来很有困难,所以使整体的教学水平的提高受到很大的限性。鉴于以上问题的存在,特提出以下两点改革措施。
(1)针对新的课程教学目标,进一步进行教学手段,教学方法的改革,以保证教学质量,提高教学效果[4]。如采用课堂讨论的方法来取代原有的满堂灌的教学方式,从而使学生由被动的接受变为主动地学习,使学生的主体学习作用得到了很好的体现,进一步锻炼了基础较好的学生,而且对基础比较差的学生也起到了一定的带动作用。此外要发挥教师启迪学生思维的主导作用,能够做到善于引导、合理设疑,营造良好的课堂环境,让学生在好奇,新异的兴奋状态中无意识地把这些知识接受并掌握。充分调动学生的学习兴趣从而使本身枯燥,抽象而又繁杂知识转变为易于学生理解、接受的东西灌输到学生的头脑中,比如可以充分利用多媒体教学、使用直观的教具等手段,使枯燥的理论教学更具直观性和趣味性。此外课堂上多注重理论联系实际,多运用生活中的实例[5],这样既有助于学生掌握理论知识,又有益于提高学生的兴趣和对实际问题的思考能力。
(2)教师知识储备量和教学水平直接影响教学效果。这就要求教师要具备良好的素质,应该与时俱进,了解课程最新的最前沿的技术动态,除了要不断地补充、完善自己,扩大自身的知识面以外,还可以考虑多名教师同时讲授一门课程,根据不同教师具有的不同优势,合理进行课程的分配,形成优势互补,同时要加强理论和实践之间的联系作用,无论在教学内容还是教学方式上都要围绕着培养应用型人才这一目标。
2教学内容改革
课程教学内容的改革是课程建设的灵魂,现在的机电一体化技术已经不再是过去的机械技术和电气技术等技术的简单组合,而是集机械技术、微电子技术、计算机技术、电气技术、信息技术等技术为一体的有机融合[6]。此门课程信息量大,内容多,这就要求教师要根据本专业培养目标对教学内容进行合理的取舍,使教师在有限的课时内充分发挥个人所长,在教学内容上选取最能贴近生活实际、学生最感兴趣、最关心的内容进行讲解,此外也可在原有知识点的基础上从深度和广度上拓展外延,对课程内容进行适当的增减,使整体教学突出实用性。
(1)制定新的教学内容。以综合素质培养为基础,以能力培养为主线。围绕培养目标,对知识、能力、素质等方面进行合理的综合安排,力求整体优化,培养实用型技术型人才。对于学生综合素质的提高,教师要善于将机和电两部分有机的结合起来,综合比较并引导学生积极思考、全面掌握相关知识。
(2)运用多媒体教学。随着科学技术的不断发展更新,教学资源也越来越丰富,传统的“黑板加粉笔”教学方式已经逐步被多媒体教学方式所取代。对于课程中的程序和各种图表,均可制作成多媒体课件,采用多媒体教学可以起到很有效的辅助作用,教师可以把在课堂上用语言难以描述或无法讲清楚的问题采用多媒体的方式形象、生动、直观、简单的展现出来,从而使学生很直观的获得较多的信息,有利于解决重点和难点问题。同时还可以大大增加学生的学习兴趣,使课堂的教学效果和教学效率得到了提高,同时也增大了课堂教学的信息量。此外精彩的多媒体课件也能激发学生的兴趣,提高学生学习的主动性、积极性和创造力。
(3)改革优化实践环节。实践教学是技术应用能力形成的重要环节[7],为了培养学生专业技术能力,对传统的实践教学模式进行了一定的改革,主要将实践教学分为三个阶段:(1)实践能力训练。实践能力训练主要包括实验课和课程设计。在这部分中主要锻炼学生如何使用基本实验仪器,测量和采集基本数据以及了解机电一体化系统化设计的方法和步骤。(2)单项能力训练。单项能力训练主要包括金工实习、数控实训等,学生通过对这些基本技能的学习和训练可以巩固学过的知识点。(3)综合能力训练[8]。综合能力训练主要包括认识实习和生产实习等,通过这一系列的实习可使学生对机电一体化系统和产品有着更深刻的认识和了解。
3结语
随着社会的不断进步,现代的机电一体化技术随之迅猛发展,传统的机电一体化教学出现难以满足现实需要的情况[9],本文从实际教学角度出发,进一步明确课程教学目标,把社会发展过程中所需求的专业人才作为主要的动力来进行培养,改革机电一体化专业课程的教学目标、教学方法和教学内容,进一步提高机电一体化教学水平,进而全面提升学生的理论研究水平[10]、实际应用能力和创新素质,使我们的机电一体化专业教学为社会提供更多的优秀人才。
参考文献
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机电一体化是当今自动化技术发展的最高阶段也是微电子技术、计算机技术、信息技术、控制技术和精密机械技术等发展的必然产物，是以计算机为主要特征的自动化技术。如果说机械系统处理的对象是运动、力、物质和能量，电子系统处理的对象是信息和知识，则机电一体化系统不仅有处理能量和物质的功能，而且还有处理信息和知识的能力。
1机电技术应用的内容含义
1.1机器的构造及工作原料
机械本体必须从改善性能、减轻质量和提高精度等几方面考虑。现代机械产品一般都是以钢铁材料为主，为了减轻质量除了在结构上加以改进，还应考虑利用非金属复合材料。只有机械本体减轻了重量，才有可能实现驱动系统的小型化，进而在控制方面改善快速响应特性，减少能量消耗.提高效率。
1.2传感技术
传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面.提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电生产机器的构造一般都是由主体部位的发动机、曲柄连杆、配气、缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说，目前主要发展非接触型检起动、传动、行驶、转向、制动等构成，要提高机器的工作效率，必须从测技术。其主体部位改善性能、减轻质重和提高运转精度等方面考虑。
1.3信息处理技术
机器产品一般以钢铁材料为主，已经不具备很强的市场竞争能力要机电一体化与微电子学的显著进步、信息处理设备（特别是微型想改进机器的效率不但要从结构上加以改进，还应该多考虑利用非传计算机）的普及应用紧密相连。为进一步发展机电一体化，必须提高非传统钢铁材料为主的生产概念，如用非金属复合材料或者更高层次的信息处理设备的可靠性，包括模/数转换设备的可靠性和分时处理的输金属材料。当机器主体重量减轻了，方能实现驱动系统的功率的最大入输出的可靠性，进而提高处理速度，并解决抗干扰及标准化问题。减少不必要的能量消耗，提高机器的工作效率。
2驱动技术
2.1提高弱电控制线路
电机作为驱动机构已被广泛采用，但在快速响应和效率等方面还提高弱电控制线路关键在于提高部件间的综合性能。目前，正在积极发展内部装有编码器的电机以及控制传感器、信息处理设备、软件等方面进行提高。专用组件一传感器一电机三位一体的伺服驱动单元驱动机最为广泛使用的是电机，但其工作效率及响应速度还存在着诸多问题，我们面对此类问题要更为全面的发展新型的驱动单位，如驱动单元中装了编码器的电机以及控制专用组件、传感器等多位一机的伺服驱动单元传感器的问题集中在提高可靠性、灵敏度和精确度方面，提高可靠性与防干扰有着直接的关系。为了避免电干扰，目前有采用光纤电缆传感器的趋势。对外部信息传感器来说主要发展非接触型检测技术。微型计算机作为信息处理设备的主要设备，大大推进了机电技术应用与微电子学的进步。为进一步发展机电技术应用，必须提高信息处理设备的可靠性、准确性、快速性等特点。最大程度的提高处理速度，并解决好抗干扰及其它可能出现的问题。除此之外，在与信息处理设备进去通信时，必须规范数据传递的格式，采用同一标准.这样不仅有利于信息传递和后续维修。而且可以简化设计流程，培养专业技术人才，除低开发成本、开发高速传递方式。以便解决日后更为大容量化的机器运作能力。
2.2机电一体化的核心技术
机电一体化包括软件和硬件两方面技术。硬件是由机械本体、传感器、信息处理单元和驱动单元等部分组成。
2.3接口技术
为了与计算机进行通信，必须使数据传递的格式标准化、规格化。接口采用同一标准规格不仅有利于信息传递和维修，而且可以简化设计。目前，技术人员正致力于开发低成本、高速串行的接口，来解决信号电缆非接触化、光导纤维以及光藕器的大容量化、小型化、标准化等问题。
2.4软件技术
软件与硬件必须协调一致地发展。为了减少软件的研制成本，提高生产维修的效率，要逐步推行软件标准化，包括程序标准化、程序模块化、软件程序的固化、推行软件工程等。
3结束语
综上所述，机电一体化技术是众多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求，它促使机械工业发生战略性的变革，使传统的机械设计方法和设计概念发生着革命性的变化，大力发展新一代机电一体化产品，不仅是改造传统机械设备的要求，而且是推动机械产品更新换代和开辟新领域、发展与振兴机械工业的必由之路。
TAFE（technical and further education）即技术与继续教育的简称，是澳大利亚建立在终身教育理念基础之上特色鲜明的职业教育与培训组织。澳大利亚TAFE课程一般定义为“在澳大利亚资格框架下，以行业组织制定的行业标准和国家统一的证书制度为依据，为满足行业需要而设计的理论知识学习和技能培训并重，且多数是以技能培训为主的一组结构严谨有序的科目组合”。首先，从其定义可以看出，TAFE课程注重职业能力的培养，把职业能力作为其课程设计的核心内容，当然这里的职业能力主要是指从事职业岗位所需要的关键能力；其次，国家认可的培训包是TAFE课程开发的主要依据，培训包不会过时，根据社会的发展、行业企业的需求每3年就会更新或者修订，能力标准和资格证书都包含在培训包的国家认证部分中。
政府的高度重视、行业企业的引领制定职业标准、全国统一与工作岗位相对应的教育和培训证书体系、实践经验丰富的教师队伍等是澳大利亚TAFE课程的特色。我国的职业教育起步较晚，高职教育作为我国高等教育的一个类型，近年来也越来越被重视。大力开展职业教育课程改革，结合我国国情，建设职业能力培养为重点，构建了基于工作过程的课程体系。
一、借鉴TAFE课程，做好机电一体技术专业课程改革
机电一体技术专业是武汉市品牌建设专业，结合机电一体化技术专业建设的实际情况，借鉴了澳大利亚职业教育课程体系培训理念，解构和重构专业课程体系，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目、任务的过程中来构建相关理论知识，并发展专业能力。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行。同时，又充分考虑高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。
1.企业调研及岗位职业能力分析
我国目前还没有澳大利亚职业教育中的类似TAFE培训包。对于人才培养模式，各高职院校根据我国职业教育相关文件要求进行“校企合作、工学结合”的探索。
机电一体化技术涵盖面较宽，是多种技术交叉融合的产物。针对高职主要为地区经济发展服务的特点，以“武汉・中国光谷”为核心，以东湖新技术开发区、武汉经济技术开发区等国家级开发区为重点，对武汉及周边地区的机电类典型企业及毕业生就业的主要企业进行调研，通过问卷、访谈、研讨等方法，了解企业对机电一体化专业提供的岗位。机电一体化技术目前主要应用在两类企业：机电一体化产品制造企业和利用机电一体化设备生产企业。第一类企业需要做好机电一体化产品的装配、安装、调试及售后服务等工作；第二类企业要求完成机电一体化设备操作和设备的保养维护等。从调查中可以看出，企业对机电一体化技术职业岗位、工作任务及职业能力要求情况各有不同，综合如表1所示。
通过对机电一体化技术专业岗位群中每个岗位的工作任务进行细化，对完成岗位工作任务必须具备的职业能力进行分析并归纳，基于职业能力来构建学习领域课程。
2.课程体系构建
以工作过程为导向，是将典型的工作任务进行教学处理，使其符合高职学生的认识水平和知识技能系统，来建构学习领域课程，实现“教学做”一体化。机电一体技术专业学习领域课程构建如表2所示。
3.做好课程建设，提高教学质量
针对机电―体化技术专业从事岗位，进行任务和职业能力分析，并以项目为引领确定本课程的结构，以岗位职业能力为基础确定本课程的内容，对相应的课程按项目化思路进行建设。现以“可编程控制器技术”课程为例阐述课程如何建设。“可编程控制器技术”是机电一体化技术专业的核心课程，通过改革该课程的教学内容、教学模式、课程考核与评价等，提高了课程的教学质量。
（1）课程教学内容
“可编程控制器技术”课程内容涵盖社会保障部制定的“可编程序控制系统设计师”培训及国家职业标准考核大纲内容。由三个项目引领，项目中设有典型学习任务，以“任务目标”“任务描述”“任务实施”“任务检查与评价”“知识链接”“巩固与拓展”六段式贯穿于每一个学习任务，让学生带着任务学习，在完成任务的过程中实现理论与实践知识的融合，突出职业核心能力的培养。项目教学内容如表3所示：
（2）教学模式的设计与创新
教学模式的改革，使教师要从传统的“教”变为“导”，成为教学活动的引导者、组织者、促进者，坚持行动导向教学，采用“教学做”一体化教学模式。
教师布置项目任务，学生在任务的驱动下进行咨询和决策，并借助精品资源共享课程网站、教材等查阅学习资料，制定完成项目任务的计划、步骤，教师对学生决策过程中遇到的问题随时答疑，即“做”中“教”。教师是教学活动的引导者、组织者，学生是教学活动的主体，全程参与了教学活动，通过各个项目任务的实施，学生不仅获得了知识，同时学会了合作、沟通的能力。
（3）课程教学考核与评价
改变“知识型”期末理论考试定成绩的考核模式，转变为对学生技能、综合应用能力、职业素质的考核与评价。在“可编程控制器技术”课程中推行了过程评价与结果评价相结合、理论考核与实践考核相结合、能力评价与素质评价相结合、小组评价与个人评价相结合的考核与评价体系，重点突出了考核与评价的过程化和多元化，取得了较好的效果。
机电一体化技术专业课程，如“单片机原理及应用”“电工电子应用技术”“生产线控制系统维护”等，也做了类似的课程改革。
二、课程改革的成效
学习了国外职业教育的先进理念，将这些先进理念融入到了具体专业建设改革中。经过几年的探索和实践，我院机电一体化技术专业建设也算是小有成效（如下为近两年）：
专业核心课程如“可编程控制器技术”及“单片机原理及应用”等改革教材被教育部立项为“十二五”职业教育国家规划教材；专业学生多次获得了全国职业技能大赛一等奖、二等奖的好成绩；专业教学团队25余篇，申请省市级课题12项，企业技术服务8项，专利7项；专业实训基地被立项为武汉市属高校实训建设基地等。
借鉴澳大利亚TAFE课程，注重职业能力的培养，基于工作过程课程改革是一个长期的过程，不易操之过急，需要我们在实践中不断探索、不断总结，这样才能让高职课程建设与改革持续健康地发展。
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高职学校的传统的教学方式已经不能适应现代社会对于人才的需求了，只有转变教学方式才能使高职学校培养出更多实用型的技术人才，这与高职学校的教学基本目标也是一致的，一般高职学校各专业培养出的学生往往是直接走向社会投入生产活动的技术人员，因此学生的实践能力是优势，只有保持这个优势才能使高职毕业生获取更多竞争价值，本文对机电一体化的专业课程中的行动导向法的应用进行了探讨，探索出一条教学的改革之路。
1机电一体化专业课程的现状
将机电两个生产元素结合的技术是由美国的电气与电子的工程师协会首先提出的，经过一段时期的研究与发展，逐渐给出了关于这项复合型的技术的定义：将电子学相关的技术、计算机控制系统与机械工程三项技术结合在一起进行生产活动，随着这项复合技术逐渐被应用到生产活动中，并且有效地改变了生产的速度与质量，学者与技术人员逐渐将这项技术扩展延伸成一门高职学习的专业课。这主要是因为当今世界对于计算机自动化操作的需求范围越来越大，同时也是生产力发展的需求，我国的机械产业发展也要依靠这项技术，因此我国的生产单位非常需要这类型的人才，同时也带给了这门专业课的各个课程以及教师很大的压力，导致课程出现了以下问题：因为生产的需要，因此我国机电一体化体系中的各项技术发展速度极快，因为高职学校与生产单位的割裂，导致高职技术教师的授课知识并没有根据情况的变化而及时进行更新，课程不仅脱离的学科发展情况，还与实际情况相分离，使得机电一体化专业发展缓慢。
2课程改革的思路
为了适应机电一体化的学科发展，高职学校只有选择课程改革这条道路才能更好地对这一专业的学生进行培养，改革的主要思路就是将应用型人才的培养工作确定为教学的根本性任务，将适应社会的生产单位的需要为基本目标，制定的教学方案要能确保提高这专业的学生能力与知识，使机电一体化专业的学生既有知识基础，又有技术手段，将来投入到工作环境时也能做好学校与单位的衔接工作。行动导向法是一个很好的尝试，能够满足高职学校的应用能力与技术能力的培养需求。
3行动导向教学方法的概况
在将行动导向法应用到机电一体化课程之前，我们要先对这种教学方式进行了解，这个教学方法是由英国的教学领域的专家首次提出的，教育与培养学生的能力，而在职业教育的范围内，对于这个教学方法有新的定义，将培养对象投放到模拟生产与工作的环境之中，使学生运用所学的理论知识进行实际操作，学生在模拟的环境中遇到的一般问题，都需要运用自己的能力进行解决，在模拟工作结束后，学生要对实际操作进行反思与总结，通过这种方式来获得知识与技能，这种教学方式弱化了技术教师在教学活动中的作用，将高职学校的学生看作实践的主体，是一种比较先进的教学方法。
4改革的具体教学措施
对于我国的高职学校的机电一体化的课程开展的现状以及行动导向教学法有一定的了解后，我们可以提出以下具体的对于教学课程的改革措施。
4.1学习领域课程方案。根据文教部长联席会议对学习领域的定义，所谓学习领域是指一个由学习目标描述的主题学习单元。每个学习领域由能力描述的学习目标、任务陈述的学习内容和总量给定的学习时间（基准学时）三部分构成。以构建理论为学习领域课程方案的教育理论基础，以行动导向为学习领域课程方案的教学实施原则是学习领域课程方案的主要特征。学习领域是指向学习的职业行动领域，它包括实现职业培养目标的全部学习任务，并通过行动导向的学习情境使其具体化。学习领域课程方案以工作过程为导向，按工作过程中的职业能力培养来选择和序化课程内容，强调学习的内容是工作，通过工作实现学习，从而达到学会工作的目的。
4.2机电一体化专业课程开发方案。借鉴学习领域课程方案的工作过程系统化的思想，课程开发具有以下特点：行动导向课程体系目标是培养学生具有某一职业岗位或岗位群所必需的知识与技能、过程与方法、情感与态度以及价值观，具有职业“定向性”的特点。行动导向课程体系的目标是“以具体的、特定的、外显的可操作性的行为方式陈述。”行动导向课程体系的结构以建构主义思想为理论指导，以设计导向论为依据。行动体系课程的目的在于获取自我建构的主观知识———过程性知识，一般指经验，并可进一步发展为策略，即以尽可能小的代价获取尽可能大的效益。行动导向课程体系中技术理论知识和技术实践知识被有机地统一到工作过程之中，课程内容是围绕完成典型工作任务的职业活动即行动这个核心形成一个整体。在此过程中，职业能力由不连续地分散在职业工作体系中，到连续地收敛在职业能力体系中，再系统地分散到课程体系的分项课程中，形成了职业能力的“分散———收敛———再分散”过程，实现职业能力序化。在进行机械的零部件加工的课程讲解时，可以与实际的零部件生产厂家联系，让高职学生前往厂家进行参观与学习，主要学习加工轴类零件、套类零件、盖类零件、箱体零件以及齿轮零件，学生在观看真实的加工过程后，能够收获比教师在课堂上使用图片进行讲解更好的教学效果。机电一体化专业课程改革也要体现“以人为本”的教育理念，关注人的可持续性发展，重视学习与职业、岗位能力相适应，使高职机电教育致力于培养“立地”人才，即技能型或技术应用型人才。行动导向课程体系具有的能力本位的职业性、工作过程的实践性和职业迁移的开放性特征，对当前高职教育的课程改革与建设具有十分重要的现实指导意义。
5结论
现代社会既需要学术性的研究人员，也需要技术型的应用人员，我国的高校要对这两种人才的培养工作同样给予足够的重视，行动导向教学法为高职学校的教育活动提供了新的思路，高职教师应当在教学中不断对行动导向教学法进行改进，使其更加适应机电一体化专业，通过这个专业和教学方法培养出更多优秀的技术人员。
作者:马 丽 赵孝民 单位:佳木斯职业学院
参考文献
引言：机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得前所未有的发展，成为一门综合计算机与信息技术、自动控制技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等交叉的系统技术，目前正向光机电一体化技术方向发展，应用范围愈来愈广。随着科技的迅速发展，高职院校培养既懂理论又会实际操作的高素质技能型人才势在必行。传统的教学方法采用由浅入深，循序渐进式的授课方式，教师是主角，学生被动地接受，往往容易造成学生学习目的不明确，学习主动性不高，动手解决实际问题的能力不强。毕业以后不能很快地融入社会。为了提高教学效果，调动学生的学习积极性。我在机电一体化专业的实际教学中运用了任务驱动教学法获得了非常好的教学效果。
1 任务驱动教学法概念的阐述
任务教学法最初作为交际式语言教学的方法之一，产生于20世纪80年代末，是外语教学界提出的“过程教学大纲”（process syllabuses）的产物，旨在把语言教学真实化，把课堂社会化。任务教学的基本思想就是“干中学”，通过学生参与活动，而不是靠教师或书本使学生体验语言在日常生活中解决问题、处理矛盾时的适用方式，侧重培养语言的运用能力而不仅仅是语言的习得。后来这一教学方法作为一种模式为其他学科的教学所借鉴。 在职业教育领域，任务驱动法教学模式是指以完成某一实际任务为中心展开一系列教学活动。学生在教师指导下，面对真实世界的挑战，在完成任务过程中进行学习。偏重于包括智力在内的多种技能的训练，特别适合培养职业能力、职业态度的教学。
2 任务驱动教学法概念的具体应用
任务驱动教学法实施的前提是教师首先要对学生的知识结构要有一定的了解。具体可以分一下几步实施：
2.1 创设情境：使学生的学习能在与现实情况基本一致或相类似的情境中发生。
需要创设与当前学习主题相关的、尽可能真实的学习情境，引导学习者带着真实的任务进入学习情境，使学习更加直观和形象化。生动直观的形象能有效地激发学生联想，唤起学生原有认知结构中有关的知识、经验及表象，从而使学生利用有关知识与经验去同化或顺应所学的新知识，发展能力。
2.2 确定问题（任务）：在创设的情境下。选择与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题（任务）作为学习的中心内容，让学生面临一个需要立即去解决的现实问题。
问题（任务）的解决有可能使学生更主动、更广泛地激活原有知识和经验，来理解、分析并解决当前问题，问题的解决为新旧知识的衔接、拓展提供了理想的平台，通过问题的解决来建构知识，正是探索性学习的主要特征。
2.3 自主学习、协作学习：例如以广东三向教学仪器设备有限公司的SX-815Q机电一体化设备为载体，以加盖拧盖单元为例。
2.3.1 初始位置： 主皮带：处于停止状态；加盖推料气缸，加盖拧盖定位气缸，加盖拧盖气缸：处于收回状态；拧盖电机：处于停止状态。
2.3.2 “单机”工作状态下按“启动”按钮，或者“联机”状态下，主站给出“启动”信号后，系统进入运行状态，“启动”指示灯亮，主皮带开始运行；加盖位检测到物料瓶时，延时0.5S，当物料瓶到达加盖位置，皮带停止，同时加盖定位气缸伸出，准确将物料瓶顶紧；瓶盖料筒检测到有盖信号，加盖伸缩气缸推出瓶盖，加盖升降气缸下降，同时加盖伸缩气缸缩回，将瓶盖加到物料瓶上后加盖升降气缸上升，加盖完成，加盖定位气缸退回，皮带运转；拧盖位检测到物料瓶时，延时0.5S，当物料瓶到达拧盖位位置，皮带停止，同时拧盖定位气缸推出，拧盖电机运转，拧盖升降气缸慢慢下降，拧盖电机对加盖后的物料瓶拧紧，完成后拧盖升降气缸上升，拧盖电机停止，拧盖定位气缸退回，皮带运转，送入下一单元，并如此循环下去。
2.3.3 在“单机”工作状态下按“停止”按钮，或者“联机”状态下主站给出“停止”信号，“停止”指示灯亮，皮带停止运行，定位气缸保持在当前位置，其他气缸回到初始状态。
2.3.4 在“单机”工作状态下按“复位”按钮，或者“联机”状态下主站给出“复位”信号、“复位”指示灯，定位气缸复位到初始状态。再按下“启动”按钮，设备又能正常运行下去。每次按下一个按钮，只有相应的指示灯亮。根据上述任务，不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索，如需要搜集哪一类资料。从何处获取有关的信息资料等，强调发展学生的自主学习能力。
2.3.5 效果评价：对在规定的时间内完成任务的每一位同学进行评价。有完成任务的同学进行操作讲解，其他同学观摩，使每一位同学都认识到别人的优点和不足。对学习效果的评价主要包括两部分内容，一方面是对学生是否完成当前问题的解决方案的过程和结果的评价，即所学知识的意义建构的评价，而更重要的一方面是对学生自主学习及协作学习能力的评价。评价既要有老师的评价更要有同学之间的评价。
3 任务驱动教学法小结
任务驱动教学法体现了“学生为主体”的教学思想，改变了传统教学法的教师讲、学生听的教学模式，学生在学习中起主体作用，是学习的主人，教师由在教学中起组织、引导、促进、评价、咨询的作用。同时任务驱动教学法更容易激发和保持学生的学习积极性，在教学中随着一个个任务的完成，学生一个跟一个成就感的产生，学生学习信息技术的兴趣、自信油然而生，改变了传统教学中学生无所适从的局面，使学生在学习中充满自信。任务驱动教学法不但可以锻炼学生的合作精神和沟通能力，而且可以促进学生在学习过程中表达自己的见解、聆听他人的意见、理解他人的想法，促进了学生思维能力的培养，提升了学生的信息素养。任务驱动教学法在培养学生实践和创新能力、提高学习效果、促进学生的个性化发展、增强学生探索精神、锻炼学生顽强意志等方面有很好的促进作用。
