机械电子工程科技论文
机械电子工程科技论文
机械电子工程是通过学习现代机械科学技术、现代测控技术、机电一体化应用技术、计算机应用技术，掌握机械、电子信息和计算机等方面的基础知识及相关理论和方法。学习啦小编整理了机械电子工程科技论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
机械电子工程科技论文篇一
机械电子工程专业实践教学改革的探索
1、引言
机械电子工程专业是通过学习现代机械科学技术、现代测控技术、机电一体化应用技术、计算机应用技术，掌握机械、电子信息和计算机等方面的基础知识及相关理论和方法。学生毕业后可从事现代机电产品与系统设计、开发、应用及技术管理等工作。
在教学方面注重学生的工程实践能力和创新能力的培养，依托光、机、电、计算机、信息控制等方面的综合优势，提供计算机测控系统、自动化仪表及装置、机电工程智能检测、光电转换与通信技术等系列选修课程，供学生自主选读。使学生能综合运用所学知识设计、开发各行业所需的测控系统及测试仪器。兼顾工程科学教育与工程实践训练，以培养个性健全、情操高尚、基础扎实、知识面广、应用能力强、具有创新精神的复合型高级工程技术人才。
2、机械电子工程专业实践教学体系的构建
本专业是机械和电子的综合学科，因此，通过对新形势下机械电子工程专业实践性教学发展的新趋势的分析，应用型教育以创新能力培养为核心的实践性教学体系，其实践性课程和项目设置方面，要注重先进性、开放性、创新性，形成适应机械电子工程专业实践性教学发展的新趋势的多层次、多形态的完整实践性教学体系。
在应用型人才培养中，合理安排实践性教学环节尤为重要，为了培养的系统性、全面性，在实践教学的安排上，应根据每个学期的理论课程的安排，合理的安排不同形式的实践教学内容，以保证实践教学阶梯性和不间断性。根据课程的安排，除了相应课程的实验外，应设置专业课实训或综合性的实训课程，以对当前及先前所学课程的巩固。实践教学内容的安排：①多安排设计性或综合性的实验内容，减少验证性的内容，以充分调动学生的自主性、独立性，激发学生的思维潜能，培养学生的创新意识。②合理设置实训内容，使实训具有系列性、衔接性，尽可能的通过实训培养学生的综合设计能力及团队协作精神。③加强毕业设计的管理，以培养学生的系统性、综合性及项目完整性的能力及项目开发经验的培养。因此在教学平台的设置中，实践教学内容应能够满足应用型人才培养的目标，达到培养目的，根据要求，在实践教学课程的设置中，以小车为载体，从大一机械制图实训开始到大四的机电工程系统实训结束，均以该模块为平台，对学生的图形设计能力，到实物制作能力，小车的驱动，控制等方面对学生进行训练。以能够达到培养目标，培养学生的项目意识和系统控制的设计能力，等所有的实践课程和理论课程完成后，第八学期为学生毕设和生产实习。通过上述的一系列的培养模式，培养出具有科学严谨、自主学习，具有创新精神和实践动手能力的符合社会需要的应用型本科人才。
3、机械电子工程专业实践教学活动的实施
在实践教学内容的实施过程中，首先先基础性教学，实践课内容的安排主要是验证性方面的教学，其特点是对理论课内容的时间实践操作验证;稍深入层次的实践教学主要是综合性、设计性方面的教学即为独立的实践性教学，因此强调实践性项目必须独立设置;再次为系统层实践性教学，主要是探索性方面的教学。即毕业设计、第二课堂、创新性想法的实现。
教学内容的实施：①是机械制图实训：主要为机械图形的手工绘制，训练学生的徒手制图能力。②机电产品认知实训：主要为电器元件的识别、焊接训练、无线话筒及循迹小车的实物装配、还有图形的计算机辅助绘制;③金工实习和电子技术实训：主要内容为：小车车体的制作和基本的金工实训内容的进行、利用数电结合实现小车的控制及车速采集;④检测与控制实训：主要是为小车的智能控制;⑤电气控制技术实训：主要内容为车载机械手、挖掘机及电梯控制系统;⑥机构设计实训：完成前面实训制作出的小车系统，完成小车实物的三维、仿真图，完成标准图形设计;⑦机电系统实训：完成一个综合系统;⑧毕设：完成毕设任务。在四年的实训课程中，涵盖了机械实训和电子电路、单片机、PLC等内容的实训任务，培训学生的机械和电子控制系统的测绘和设计能力。
4、实践教学方式方法
由于应用型本科教育要处理好理论教育与实践教学的配比关系，处理好专业课程的设置与目前人才需求的关系，处理好学生动脑与动手之间的关系。尽量避免水桶式的教育，应还主动学习与学生，让学生根据内容要求独立完成，而不是采用灌输式或机械师教育，而是实践过程中一员。采用此种方法可以培训学生的独立解决问题的能力和创新能力了。同时，多开展一些课外活动，如指导学生参加各种大赛，比如：电子设计大赛、机构创新大赛等，以培养学生工程设计思想、敢于创新的精神、分析解决工程实际问题的能力。
5、应用型本科师资队伍的培养
培养应用型人才，对教师的要求也较高，要求教师除了具备较高的理论知识的同时，还应具有较强的实践动手能力，而目前的应用型本科教育中教师的素质即存在较多问题，如应用性学科的教师理论知识水平较高，而教师实践场所和实践机会少，实际经验不足，导致了学生所学知识受限，缺乏实践能力，因此，培养教师的理论与实践相结合的能力，是应用型本科人才培养的关键，只有这样才能提高学生的创新能力和实践能力。
6、结束语
总之，合理处置理论教学与实跋教学的关系。在实践教学中以学生为中心, 坚持理论与实践相结合, 强化学生创新精神和应用能力,培养具有较强就业竞争力的符合社会需求的应用型人才。
机械电子工程科技论文篇二
机械电子工程专业方向系列课程建设与教学改革
摘要：本文针对目前我校“机械电子工程”专业方向系列核心课程存在着设置及内容不尽合理、课程之间的衔接与分工不够明确等问题，对其进行优化整合，更新人才培养理念，进一步深化教学方法和手段的改革创新，加强实践教学及其与课堂教学之间的有机联系。
关键词：机械电子工程;系列课程;课程建设;教学改革
作者简介：黄民(1965-)，男，江苏徐州人，北京信息科技大学机电工程学院，教授，北京市机械工程实验教学示范中心主任。(北京100192)
基金项目：本文系北京市高等学校教育教学改革项目、北京市人才强教深化计划教学创新人才项目、北京市高等学校教学管理创新团队项目资助的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079(2011)03- 0182-03
近年来，笔者根据国家科技发展形势和市场对人才需求的变化，对北京信息科技大学(以下简称“我校”)机械工程专业学生的培养目标、模式进行了明确定位，培养面向北京地区经济与科技发展的，具有良好综合素质、实践能力和创新能力的一线工程技术人才。在专业方向课设置方面，注重某一专业方向特长和工程实践能力的培养，设有以下三个专业方向。机械设计方向(计算机辅助设计与工程)：突出计算机工程技术在机电一体化产品及自动化生产系统设计中的应用和专业软件工具应用开发。机械制造方向(制造过程信息化技术)：注重机械制造过程中设备、工装的设计与加工、生产运营管理能力的培养，以及应用信息技术和先进计算机辅助技术在产品制造及自动化生产系统的能力。机械电子工程方向(光机电一体化技术)：侧重培养应用光机电技术从事机电一体化产品和系统设计、制造、运行、实验与研究的能力。
“机械电子工程”专业方向的系列专业课程包括：“控制工程基础”、“测试技术”、“微机原理及应用”、“单片机应用技术”、“机电一体化系统设计”、“可编程控制技术”、“机电传动控制”、“数控技术”、“计算机控制技术”、“虚拟仪器技术”等，但目前这些课程存在着内容设置不尽合理、统筹规划不够完善等问题，具体表现在：课程体系设置仍不够完善合理，核心系列课程门数太多、部分课程只注重了自身内容的完整性，缺乏对教学计划的整体考虑，致使内容交叉重复、课程之间的衔接与分工不够明确;核心课程教学内容尚需进一步整合、优化和更新;有针对性的教育教学方式方法和手段仍有待进一步革新;课程的实践教学环节仍显欠缺，一些核心课程的基本实验不够健全，设计性、综合性以及课外选修和开放性实验的比例偏少。
针对上述问题，笔者通过承担完成北京市高等学校教育教学改革项目和校级重点课程建设项目“机械电子工程专业方向系列核心课程的建设与教学改革”，围绕如何对“机械电子工程”专业方向的系列核心课程进行优化整合和教学改革开展了深入的研究，进行了有针对性的优化课程体系、整合教学内容、革新教学方法等教学改革与实践，并取得了较好的成效。
一、更新人才培养的指导思想和理念
基于本专业的人才培养目标和办学指导思想，笔者提出了机械工程专业应用型、创新型人才培养的大工程理念，即：充分开发学校和社会的各种资源，科学延伸实践教学的时间和空间，拓宽专业人才内涵，培养实践创新的行为理念，使学生的知识、能力、素质协调发展，构建系统化的实践教学培养体系，实施多层次、全方位的实践训练。资源包括校内实习实训基地、专业实践平台、学科重点实验室以及校外实习基地、科研合作企业;延伸时空是指开放性实验、第二课堂、创新实践、学科竞赛、科学研究等工程实践环境;拓展内涵是指理工与人文知识的融合，机、电、信息、管理等专业知识的融合，注重工程实践能力和创新精神的培养，树立学生的科学态度和团队精神。
二、系列核心课程的整合和优化
系列核心课程是根据本专业培养目标要求，用于提供成为合格的专门人才所必需的专业知识和专业技能的关键主干课程。因而，系列核心课程的设置、建设及教学改革，是本专业建设和教学改革的成败关键。基本思路是：针对目前培养计划中，存在的相关核心课程内容交叉、重叠，课程之间衔接与分工不够明确，课程实践教学环节仍显欠缺等问题，本着注重工程实践能力的培养、以机为主、光机电及信息技术有机融合的原则，对系列核心课程进行逐步整合和优化，建立以测控技术与仪器类课程、机电一体化及运动控制类课程、计算机技术类课程的系列课程体系;注意专业知识及内容的整体性和相关性，进行课程内容的优化整合，注意分工和衔接，避免重复，努力提高核心课程的系统化和综合化程度，充分利用有限的课程和学时满足日益增长的专业知识需求;适当减少课内讲授学时，增加实践学时和课外第二课堂学时，结合教学方法和手段的改革，大力运用现代教育技术，提高教学质量和收益，为学生的全面发展和个性发展提供必要的时间和空间。
1.测控技术与仪器类课程
增设选修课“传感器与调理电路”，将“控制工程基础”、“测试技术”、“传感器技术与应用”、“虚拟仪器技术”归为一类课程，并进行整体优化。明确“控制工程基础”与“测试技术”相关内容的分工和衔接，“控制工程基础”对于系统的描述侧重性能及其参数指标，而后续的“测试技术”则侧重在学习工程测试中系统性能对测试结果的影响。精减原“测试技术”课程中传感器原理及变送电路部分，突出对信号检测方法、变换原理与信号检测分析装置和系统的设计原理和方法，增加工程应用方面的内容和实例分析。
2.机电一体化及运动控制类课程
包括“机电一体化系统设计”、“机电传动控制”、“数控技术”等课程，将“数控技术”硬件设计方面的相关内容与“机电传动控制”的控制器内容有机结合起来，实验课和课程设计内容与之融合呼应。同时，在机电一体化系统设计及课程设计教学中，将“控制工程基础”、“测试技术”、“机电传动控制”以及“计算机控制技术”内容综合运用到同一个机电一体化系统中，针对系统特定功能需求，综合运用传感检测技术、驱动与传动技术、计算机控制技术等方面的知识，满足或提高系统静态和动态指标要求，使学生能更好地理解各专业课程之间的关联，提高其对专业知识的综合运用能力。
3.计算机技术类课程
增设专业方向限选课“计算机控制技术”和专业选修课“虚拟仪器技术”，进一步丰富、完善了计算机类课程，突出实用技能、综合应用能力及系统设计能力的培养。加强“单片机应用技术”、“可编程控制技术”的实践环节，突出课程的设计性和综合性实验训练内容，同时增加课程设计，且学生可按兴趣选修其一。
三、系列核心课程建设与教学改革
1.“测试技术”课程建设与教学改革
“测试技术”课程是机械类专业的核心基础课，是一门多学科渗透，工程性、实践性很强的课程。随着科学技术的发展，现代传感技术、信号分析新方法、计算机辅助测试技术等快速发展，而课程计划学时仍然只有40学时，依靠传统授课方式及实验教学则很难达到预期的效果，这就给教师的教学提出了新的、更高的要求。
基于课程的上述特点，为适应和满足应用型人才培养新形势的客观要求，确保教学质量，充分调动学生的学习积极性，培养学生的实际动手能力，笔者在课程教学内容设计、教学方法和手段、实验教学等方面进行了改革和实践。
(1)教学内容的整合完善。根据本课程的特点，结合我校本科生的学习基础及实验条件，笔者对教学内容进行了整合，既注意课程知识体系的系统性，又突出主题，强调共性，科学分类，避免重复，使教学内容具有较好的结构和层次。笔者将课程内容分成以下三大板块：基本理论(信号的分析与处理、测试系统的响应特性)、基本知识(传感器及信号调理、信号采集与记录)和测试技术的工程应用(典型物理量的测量)。同时，注重基本理论、基本知识与工程实际的紧密结合，注重理论教学与实践教学环节有机融合，注重把现代传感技术、计算机辅助智能测试技术以及虚拟仪器技术等先进测试技术及系统介绍给同学们，紧跟课程相关学科发展的步伐。
(2)教学方法改革。针对不同授课内容，采用灵活提问式、互动式、板书讲解与多媒体演示讲解相结合等多种授课方式，以提高学生的学习兴趣和积极性。采用启发思考、简化理论推导、强化知识点的理解和运用等方式提高知识传授的效率和效果。
充分发挥现代 教育手段的优势，加强多媒体教学以及CAI课件的相互交流和完善。针对“测试技术”课程内容多、涉及面广的特点，尤其是其中大量内容涉及到传感器、测试装置、分析仪器等的结构、原理及其实际操作，借助于数字摄像及录像技术，将一些典型传感器、测试分析仪器的实物及其操作使用链接到课件中来，使得相关教学内容更加直观和生动。同时，注意加强课程组教师之间教学法研讨和交流，通过互相听课讨论以及共享多媒体课件等方式提高课程教学质量和效果。
(3) 实践环节的改革。长期以来，测试技术实验教学基本沿袭了传统的教学模式。做实验之前教师将每一实验，从实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容到实验步骤、数据处理等都做详尽的介绍，这种传统教学模式，不利于培养学生的创新思维，失去了“实验”真正的目的和意义，学生做实验也只剩下 机械地模仿操作。
为了激发学生的学习兴趣，挖掘学生的潜能，培养学生的创新意识和创新能力，提高学生分析和处理实际问题的能力，笔者采用了传统实验与设计性实验相结合的实验模式。具体做法是：把同一类仪器的不同内容的实验组合在一起，安排两次实验。第一次实验中采用的是传统的教学法，通过这次实验，学生对仪器已经有了初步认识，克服了学生对仪器及实验原理的陌生感。第二次实验是设计性实验，要求学生必须自己提出实验方案，设计出电路图、数据表格，然后独立完成实验。最后由教师 组织大家集体讨论，分析由于实验方案的不同所引起不同实验结果的原因以及学生各自方案的优缺点。
2.“单片机原理与 应用”课程建设与教学改革
“单片机原理与应用”是机械电子专业方向的专业必修课程，课堂教学的重点是让学生通过学习MCS51系列单片机原理和应用技术，掌握如何应用单片机来设计机电一体化产品控制系统的基本理论知识。实践教学主要侧重基本程序设计及调试方法的学习，包括I/O控制、中断、定时/计数器应用、键盘处理及串口通讯等程序设计。
笔者在实践环节中主要围绕学生不重视实验的普遍情况，不断琢磨改进教学的方法，每个实验依据涉及的知识点列出系列思考题，让学生带着问题进行实验，而不是简单地验证课堂知识;课程设计从电路设计、焊接、连线到 软件调试，力争为学生创造亲自动手的条件。
目前，国内高校单片机传统教学模式存在诸多不足之处。在教学内容设置和教学顺序安排方面仍然采用传统的先基础后应用的模式，即：单片机硬件结构→汇编指令系统→系统扩展→接口技术→应用系统设计。课堂理论教学的学时大大多于实验教学的学时，而且实验教学一般在“汇编指令系统”讲完之后才开始进行。这种教学体系的不足之处在于：以大量的原理介绍引导学生入门，学生不仅理解起来有难度，而且感觉枯燥乏味;教学过程中以原理知识为核心，应用技术只是点缀，造成学生应用能力的培养不足;软硬件介绍分离，对单片机 软硬件结合的系统设计方法强调不够，这使得学生在构建实际的单片机应用系统时缺少系统化的思路。同样，实验教学往往是预先由实验教师设计好相应的实验项目，如程序设计、I/O口使用、中断与定时器使用、显示与键盘等。然后由学生照本宣科地重复，完成教学大纲所规定的实验，这种实验教学方法在一定程度上可以让学生尽快熟悉和进入单片机这个领域，但是也存在不利于培养学生的动手能力、创新能力和综合运用知识的能力的问题，同时也不能进一步激发学生的学习兴趣和主观能动性，甚至出现了学生不做实验前的准备、抄袭他人程序和实验 报告的不良现象，学生普遍反映这种验证式的实验教学收获不大。
为了解决上述问题，笔者引入“实验驱动”思想，将其与单片机教学有机结合起来，构造出了一种以学生为主体，以教师为指导的体验式、探究式的新型单片机实践教学模式，把所要教授的各项理论知识和实践技能按由浅入深、够用、现学现用的原则分解到一个个具有明确应用目标的实验课题中，通过让学生在规定时间内依次完成这些课题来达到教学目的。在课题的设计和顺序安排上力求做到循序渐进、合理衔接、不断深入。此外，笔者还采取了以下具体措施。
(1)在单片机实验教学中增加了综合性和设计性实验的份量。要求学生必须根据实验的目的，独立设计实验的硬件电路和程序，并对软硬件进行联机调试。
(2)实验室实施开放 管理模式。允许学生自选时间来完成实验，赋予学生更多的学习自主权，为其提供更多自由学习的时间和空间。
(3)改革课程考核方式。重点考核和评价学生的实际应用和创新能力，采取与教学内容相适应的多样化考核形式，增加实验考核的分量。
3.“ 计算机控制技术”课程建设与教学改革
在新的课程体系中增设了“计算机控制技术”课程，同时尽可能建立该课程与其他计算机类课程之间的 联系，发挥其在计算机类系列课程体系中的归纳和统领作用。教学中，将“可编程控制技术”作为具体应用范例对象之一，有针对性地介绍接口类型与PLC中不同模块之间的对应关系、在PLC系统中A/D换算关系、PID控制算法实现、通讯 网络以及人机界面设计与使用等。
在课堂教学方面，制作了“计算机控制技术”多媒体课件及相关教具，使教学更加直观、生动;同时在授课过程中提供了大量科研实践中获取的范例，有利于培养学生兴趣，提高课堂教学质量和改善教学效果。
完成了FESTO 物流加工系统配套仿真教学系统采购与应用，使学生在集成软件 环境下，运用同实物完全一致的三维图形化仿真教学系统，完成系统程序的设计与调试运行全过程，解决了实验设备台套数少、昂贵易损的问题。完成了PLC运动与温控试验箱设计与采购 工作，使得教学内容更贴近工厂实际需求，解决PLC实践教学中闭环控制与运动控制空缺的问题。
4.“机电一体化系统设计”课程建设与教学模式改革
“机电一体化系统设计”是本专业重要的综合性专业课程，其基本任务是阐明机电一体化的基本概念、基本原理、相关技术和机电一体化产品的设计方法，培养学生具有综合运用机电一体化相关技术的能力和从事一般机电一体化系统设计的能力。机电一体化的关键技术包括检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、精密机械技术及系统总体技术。
(1)更新和完善教学内容。机电一体化是多学科的交叉与综合，以机为主、机电结合，同期学习的课程有单片机原理及应用、可编程控制技术、机电传动控制、数控技术等。多年来一直把北京理工大学张健民编写的《机电一体化系统设计》作为该课程的教材，但在教学中却存在着一个突出问题：课程内容与相关课程有较大的重叠。所以在教学中应按以下程序进行：首先要论述机电一体化的概念、体系结构、特点和 发展趋势等;其次要去介绍各单元技术，由于它们是作为单独的课程分别介绍的(先修或同期学习)，所以对其不必详细介绍，只需着重强调其在整个机电一体化系统或产品中的作用;再次，引入丰富的系统实例，并贯穿于教学始终，作为课堂精讲内容，以便使学生能够掌握单元技术的精髓;最后介绍典型的机电产品实例，主要以CNC、激光打印机、ROBOT 等为例，详细分析其功能设计和系统构成，帮助学生们掌握设计方法和提高其设计、分析能力。此外，还注意把本门学科的最新发展及其前沿知识引入教学。
(2)丰富教学手段。采用多种教学手段，引入课堂讨论题目和设计实例，有利于学生对所学内容的深入思考和掌握、运用。组织和鼓励学生参加科研活动，增强学生对本专业发展的了解和对所学知识重要性的认识，培养学生的专业兴趣和学习兴趣。
(3)改革课程实验和课程设计。加大并抓好实践环节，变抽象为直观，培养学生的动手能力和创新意识。除了基本实验外，还增设了选修实验、开放性实验，如步进电机、交通指示灯控制、电机调速、数据采集等。在进行本课程的课程设计时，对设计模式进行改革，对设计选题慎重考虑，题目尽可能灵活多样、贴近工程实际，使同学们得到系统的“机电一体化”综合训练，为进一步的学习和毕业设计奠定基础。
四、结语
以上是对我校近三年机械电子工程专业方向系列核心课程的建设与教学改革的一个简要 总结。提高教育教学质量的根本途径是不断进行教学改革和科学研究，更新教育教学理念，不断改革和完善课程体系、教学内容、教学方法、教学手段，实现课堂理论教学与实践教学的有机融合，力求教学内容的工程实用性、系统性和延展性。应该说课程建设与教学改革是一个长期的系统工程，如何使其主动适应人才市场对专业技术人才知识及能力结构的需要及变化，在我校“机械设计制造及其自动化”北京市特色专业建设、培养面向首都区域 经济和科技发展的、创新能力较强的应用型人才的过程中发挥应有的作用，将是一项持之以恒、不断深化、与时俱进的工作，需要本专业方向全体教师锐意进取、不懈努力。
参考文献：
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[3]李天剑,姚小敏,黄民.基于“实验驱动”思想的单片机实践教学模式研究,北京信息科技大学教改论文集[C].2010.
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