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高職機(jī)電專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)如何適應(yīng)機(jī)電一體化的發(fā)展
機(jī)電一體化技術(shù)是綜合應(yīng)用機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制、信息、傳感測(cè)試、接口、軟件編程等群體技術(shù)，而產(chǎn)生的一種系統(tǒng)工程技術(shù)。改革開(kāi)放以來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)得到了較快的發(fā)展，這對(duì)高職機(jī)電一體化人才培養(yǎng)規(guī)格和課程體系的改革與建設(shè)提出了新的挑戰(zhàn)。
1機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)
1。1機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展概況20世紀(jì)70年代，日本人率先將英語(yǔ)詞匯Mechanics（機(jī)械學(xué)）的前半部分和Electronics（電子學(xué)）的后半部分拼在一起，構(gòu)成了Mechatronics，創(chuàng)造了這個(gè)日式英語(yǔ)詞。它著重強(qiáng)調(diào)了機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合，國(guó)內(nèi)將機(jī)電一體化與機(jī)械電子學(xué)并用。機(jī)電一體化是一門(mén)面向應(yīng)用的跨學(xué)科的邊緣科學(xué)。它使系統(tǒng)更優(yōu)化，從而產(chǎn)生功能更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、體積更小、重量更輕的新一代智能化產(chǎn)品。
�。�1）數(shù)控機(jī)床的問(wèn)世，寫(xiě)下了機(jī)電一體化歷史的第一頁(yè)。20世紀(jì)人類(lèi)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，它在機(jī)械制造裝備中的應(yīng)用是20世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國(guó)第l臺(tái)數(shù)控銑床問(wèn)世至今已經(jīng)歷了50多個(gè)年頭。數(shù)控裝備形成龐大的數(shù)控制造裝備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10萬(wàn)~20萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值數(shù)百億美元。我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型，經(jīng)過(guò)幾十年的奮斗，使數(shù)控裝備制造市場(chǎng)一派繁榮。
（2）微電子技術(shù)為機(jī)電一體化帶來(lái)了勃勃生機(jī)。微電子技術(shù)是現(xiàn)代電子信息技術(shù)的直接基礎(chǔ)，是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)這棵老樹(shù)換新芽的動(dòng)力和源泉。中科院院士王xx指出：
幾乎所有的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)只要與微電子技術(shù)結(jié)合，用集成電路芯片進(jìn)行智能改造，就會(huì)使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)重新煥發(fā)青春。（3）可編程序控制器PLC、電力電子等技術(shù)的發(fā)展為機(jī)電一體化的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前我國(guó)的PLC市場(chǎng)形成了大型PLC以歐美為主、中型PLC歐美和日本平分秋色、小型PLC則以日本為主的格局。
�。�4）激光等新技術(shù)把機(jī)電一體化推上新臺(tái)階。以激光技術(shù)為首的光電子技術(shù)是未來(lái)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，它集中了物理學(xué)、波導(dǎo)光學(xué)、材料科學(xué)、微細(xì)加工和半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的科研成就，成為電子技術(shù)與光子技術(shù)自然結(jié)合與擴(kuò)展、具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的新興交叉學(xué)科。光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動(dòng)人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。
1。2機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以微電子技術(shù)、軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)為核心而引發(fā)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化、個(gè)性化信息技術(shù)革命，不僅深刻地影響著全球的科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和軍事的發(fā)展，而且也影響著機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)電一體化技術(shù)將向以下幾個(gè)方向發(fā)展。
�。�1）光機(jī)電一體化方向。一般機(jī)電一體化系統(tǒng)是由傳感系統(tǒng)、能源（動(dòng)力）系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件組成的。利用光學(xué)技術(shù)的先天優(yōu)點(diǎn)，就能有效地改進(jìn)機(jī)電一體化系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)、能源系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。
�。�2）柔性化方向。未來(lái)機(jī)電一體化產(chǎn)品，控制和執(zhí)行系統(tǒng)有足夠的冗余度，有較強(qiáng)的柔性，能較好地應(yīng)付突發(fā)事件，被設(shè)計(jì)成自律分配系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，各子系統(tǒng)是相互獨(dú)立工作的，子系統(tǒng)為總系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)具有本身的自律性，可根據(jù)不同環(huán)境條件做出不同反應(yīng)。
�。�3）智能化方向。今后的機(jī)電一體化產(chǎn)品全息特征越來(lái)越明顯，智能化水平越來(lái)越高。這主要得益于模糊技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展。
�。�4）仿生物系統(tǒng)化方向。今后的機(jī)電一體化裝置對(duì)信息的依賴性很大，并且往往在結(jié)構(gòu)上是處于靜態(tài)時(shí)不穩(wěn)定，但在動(dòng)態(tài)（工作）時(shí)卻是穩(wěn)定的。這有點(diǎn)類(lèi)似于活的生物：當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）停止工作時(shí)，生物便死亡，而當(dāng)控制系統(tǒng)（大腦）工作時(shí)，生物就很有活力。
�。�5）微型化方向。目前，利用半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中的蝕刻技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室中已制造出亞微米級(jí)的機(jī)械元件。
機(jī)械和電子完全可以融合，機(jī)體、執(zhí)行結(jié)構(gòu)、傳感器、CPU等可集成在一起，體積很小，并組成一種自律元件。這種微型化是機(jī)電一體化的重要發(fā)展方向。
2典型機(jī)電一體化產(chǎn)品及其發(fā)展情況
2。1典型機(jī)電一體化產(chǎn)品典型機(jī)電一體化產(chǎn)品分系統(tǒng)（整機(jī)）與基礎(chǔ)元、部件兩大類(lèi)。典型機(jī)電一體化系統(tǒng)有數(shù)控機(jī)床，機(jī)器人、自動(dòng)機(jī)、自動(dòng)生產(chǎn)線、汽車(chē)電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、智能電梯、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)等。
2。2典型機(jī)電一體化產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)本文僅以數(shù)控機(jī)床為例，目前我國(guó)是全世界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家（近300萬(wàn)臺(tái)），近10年數(shù)控機(jī)床，在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。
�。�1）高速化。由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高了各方面的速度。車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速由3000~4000r/min提高到10000~15000r/min。
（2）高精度化。數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的0。01~0。02mm提高到0。008mm左右；納米級(jí)機(jī)床達(dá)到0。005~0。01m；最小分辨率為1nm的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已問(wèn)世。
�。�3）復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn)。如5軸5面體復(fù)合加工機(jī)床，5軸5聯(lián)動(dòng)加工各類(lèi)異形零件。
�。�4）使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機(jī)床如虎添翼。如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時(shí)大大提高效率。
�。�5）數(shù)控機(jī)床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理。數(shù)控機(jī)床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機(jī)床的基本要求，而且可以提高數(shù)控機(jī)床開(kāi)動(dòng)率、生產(chǎn)率。
3機(jī)電一體化發(fā)展對(duì)高職人才培養(yǎng)提出的新要求
3。1目前部分高職院校對(duì)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格的定位由于各高職院校的服務(wù)區(qū)域和學(xué)校教學(xué)傳統(tǒng)及教學(xué)資源的不同，他們的機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格各有其特殊性。被調(diào)研院校機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才規(guī)格案例：
湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院以傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了以現(xiàn)代加工制造技術(shù)為主的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)，該專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)格是：①工藝規(guī)格的編制及實(shí)施；②傳統(tǒng)機(jī)械加工的工裝設(shè)計(jì)；③數(shù)控加工程序的編制；④數(shù)控機(jī)床的操作、加工調(diào)試、維護(hù)與保養(yǎng)；⑤數(shù)控機(jī)床的安裝調(diào)試；⑥數(shù)控機(jī)床故障診斷為初步維修；3。2高職機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格新要求（1）學(xué)校與企業(yè)在人才培養(yǎng)規(guī)格上的認(rèn)識(shí)差距。根據(jù)對(duì)本次調(diào)研材料對(duì)比分析，學(xué)校與企業(yè)在人才培養(yǎng)規(guī)格上認(rèn)識(shí)和實(shí)踐方面有差距；①學(xué)校偏重于技術(shù)崗位，企業(yè)偏重綜合實(shí)用崗位；②學(xué)校希望學(xué)生有后勁，企業(yè)希望學(xué)生立竿見(jiàn)影，馬上有勁；③學(xué)校傳遞給學(xué)生的知識(shí)和培養(yǎng)的能力綜合度不夠，企業(yè)則對(duì)綜合度要求高；④學(xué)校希望按專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)人才，企業(yè)希望按項(xiàng)目培養(yǎng)人才；⑤學(xué)校的教學(xué)內(nèi)容偏重理論，企業(yè)注重理論的實(shí)際運(yùn)用。
�。�2）現(xiàn)代企業(yè)技術(shù)崗位職責(zé)的新變化根據(jù)機(jī)械、電子行業(yè)的有關(guān)調(diào)查，現(xiàn)代企業(yè)技術(shù)崗位對(duì)人才的要求同過(guò)去相比有較大變化：①工作負(fù)荷（勞動(dòng)強(qiáng)度）要求在降低，工作責(zé)任心的要求在提高；②專(zhuān)項(xiàng)技能要求在降低，綜合理論知識(shí)要求在提高；③與物交流的能力要求在下降，與人交流的能力要求在上升；④對(duì)適應(yīng)一個(gè)崗位的技能要求在下降，對(duì)適應(yīng)多個(gè)崗位的技能要求在上升。
4機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展催促著教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容的改革涉及到教學(xué)內(nèi)容的選擇、組織、實(shí)施等。圍繞著教學(xué)內(nèi)容而展開(kāi)的工作復(fù)雜，社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)性人才的需求、辦學(xué)指導(dǎo)思想、學(xué)校教師整體教學(xué)水平、教學(xué)設(shè)備儀器和教學(xué)場(chǎng)地及日常教學(xué)經(jīng)費(fèi)等問(wèn)題的相互制約，教學(xué)內(nèi)容的改革只能循序漸進(jìn)。
本人對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與教學(xué)內(nèi)容的不適應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行討論，提供參考。
4。1機(jī)電一體化主要技術(shù)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的多元化對(duì)教學(xué)內(nèi)容的挑戰(zhàn)我國(guó)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展極不平衡的國(guó)家，大、中型終端產(chǎn)品所構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的最優(yōu)化，所構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用水平產(chǎn)生了不同的需求。機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容在知識(shí)和能力框架方面必須構(gòu)建一個(gè)覆蓋面較寬，并可根據(jù)人才市場(chǎng)細(xì)分原則界定的多個(gè)專(zhuān)門(mén)化方向進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)設(shè)計(jì)既要反映機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的趨勢(shì)，又要考慮不同類(lèi)型企業(yè)對(duì)人才的不同需求。
4。2高職機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)課程改革如何適應(yīng)其發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)是多種技術(shù)交叉融合的產(chǎn)物，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展都在推動(dòng)著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展。因此，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展也是日新月異的，這就導(dǎo)致了教學(xué)內(nèi)容與其發(fā)展不相適應(yīng)。具體表現(xiàn)在：
（1）控制技術(shù)方面。企業(yè)對(duì)控制技術(shù)方面的教學(xué)要求是能選用成熟的控制器，組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制�，F(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用存在較大的差距。教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于系統(tǒng)講授原理，而產(chǎn)品的應(yīng)用和選用較少涉及，課程的設(shè)置之間缺乏有機(jī)聯(lián)系，教學(xué)內(nèi)容整合度不高。
（2）機(jī)械傳動(dòng)與制造技術(shù)方面。目前教學(xué)內(nèi)容大都停留在傳統(tǒng)機(jī)械上。現(xiàn)代精密機(jī)械的新機(jī)構(gòu)、新零件已廣泛應(yīng)用，但教學(xué)內(nèi)容反映不夠，傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位。先進(jìn)制造技術(shù)介紹也不夠。在計(jì)算機(jī)數(shù)控CNC、柔性制造系統(tǒng)FMS、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造CAD/CAM、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS、準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)JIT、精益生產(chǎn)LP和敏捷制造AM等方面，亦應(yīng)讓學(xué)生有所了解。
�。�3）單片機(jī)和PLC技術(shù)方面。單片機(jī)和PLC技術(shù)是信息技術(shù)在工業(yè)界的具體運(yùn)用。目前單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容仍以MCS—5l單片機(jī)為主，而現(xiàn)在實(shí)用的單片機(jī)種類(lèi)繁多；PLC目前仍以介紹小型PLC的原理、編程為主，而現(xiàn)在不僅小型PLC被廣泛使用，中型、大型PLC及DCS系統(tǒng)也被廣泛地使用了。
（4）檢測(cè)技術(shù)與傳感器方面。各種高精度、智能化、組合化的傳感器層出不窮，但在教學(xué)內(nèi)容中反映不夠。
�。�5）機(jī)械與電氣技術(shù)綜合方面。企業(yè)的設(shè)備和所生產(chǎn)的產(chǎn)品綜合了各種技術(shù)，為保證生產(chǎn)順利進(jìn)行或能勝任技術(shù)服務(wù)的要求，要求機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生能處理設(shè)備（產(chǎn)品）的基本故障問(wèn)題。但目前機(jī)電設(shè)備維修方面的教學(xué)內(nèi)容，仍把機(jī)械與電氣維修截然分開(kāi)，缺少綜合訓(xùn)練，這顯然不利于培養(yǎng)機(jī)電復(fù)合型人才。
�。�6）理論聯(lián)系實(shí)際方面。高職教育的特點(diǎn)就是畢業(yè)生上手快，其教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性要求也是其教學(xué)的基本要求。
但機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)內(nèi)容豐富，處理不好就容易成為知識(shí)的堆積。從調(diào)研情況來(lái)分析，重理論、輕實(shí)踐，教學(xué)內(nèi)容陳舊，實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)裝備缺乏，雙師型教師數(shù)量不足等問(wèn)題不同程度困擾著機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的教學(xué)改革。
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