机电一体化技术系统一般由机械本体、传感检测、执行机构、控制及信息处理、动力系统等五部分组成。而电梯可以分为系统即曳引系统、导向系统、轿厢系统、门系统、平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。两者的相关技术基础是相同的，有机械技术、传感技术、接口技术、伺服驱动技术及信息处理技术和自动控制技术。因此，电梯作为《机电一体化技术》一体化教学项目有着共同的技术基础。
二、教学侧重的不同点
《机电一体化技术》课程作为机电类专业学生的专业课程在各大本专科院校均有开设。是本科机械设计制造及其自动化、高职机电一体化专业的必修课程，开设范围广。课程旨在让学生了解相关技术的基础上学习系统论、信息论和控制论三大理论体系，掌握机电一体化产品的系统设计能力和系统分析的能力。然而，从解决电梯人才缺口而对电梯的学习的教学计划来看，我们需要让学生了解电梯的结构与各大功能系统的同时，还要掌握电梯日常运行的维护和管理的相关知识。为此，在侧重点上有所不同，为此对于课程的设置上带来了一定的困难，所以要有所取舍。
三、解决方案的探讨
首先，技术对应。现行的专业教材上多用CNC机床（计算机数控机床）作为教学的案例，其优点在于CNC机床是典型的机电一体化产品。满足《机电一体化技术》中所提及的技术基础及功能要素。从技术基础来看，《机电一体化技术》所讨论的技术基础在电梯这个典型的机电一体化设备上都能找到。在这一点上为电梯作为机电一体化技术的教学内容提供了可能。对此，可以将电梯的各大系统和机电一体化技术的组成系统根据技术基础的一致性做一一对应的融合。此外，完整课程体系。介于课程重点在于机电一体化技术，所以课程上必定有一个关于《机电一体化技术》的完整课程体系。课程定位为让学生掌握电梯这种典型的机电一体化产品的系统设计能力和系统分析的能力，通过理论的学习和电梯的动手拆装，让学生通过本课程的学习后达到举一反三的效果。同时尽量加入电梯日常运行的维护和管理的相关知识。
四、课程优点
该种课程的优点有三方面。首先，让更多机电类专业的学生通过学习《机电一体化技术》课程的时候了解电梯，吸引更多优秀的人才继续学习进入电梯这个行业，解决电梯行业人员缺口的问题。其次，将学生熟悉的电梯设备作为教学案例给学生讲述机电一体化技术，能更好地增强学生的学习兴趣。最后，通过电梯各大系统理论知识的拆分和系统技术的学习，学生可以将理论的知识通过对电梯动手的组装和维修得到强化。让学生在学中做、做中学，两门课程最后融合成一门课程，增加了知识的内容，却减少了学习的时间和难度。
五、推广难点
从技术理论上看，电梯和机电一体化技术的技术基础是相通的，但是电梯作为《机电一体化技术》的教学项目在各大高校开展起来还有一定的难度。主要有师资和教学设备两个方面的问题。一方面高校专业教师大多没有电梯行业工作的经验，缺乏专业的团队针对性的进行课程的开发，完整课程开发的难度较大。另外一方面，鉴于电梯行业属于高危行业，普通电梯不太适合教学的使用。为了适应教学的需要，需要建设专业的电梯教学设备，这些技术上和经济上的困难是电梯作为机电一体化教学项目推广困难的关键因素。
中国分类号：TH―39
在高校机电一体化专业教学中，结合生活化的场景模拟教学，让学生在兴趣中学到与生活息息相关的知识点，并在具体的教学过程中将情境教学、生活化场景互动等方式融入到教学之中，形成个性鲜明的教学过程，有利于学生思维的整体培养。
一、背景分析
在高校机电一体化专业教学中，有些教师注重书本知识的传授，对于生活中的各种现象与原理的结合度运用不够，没有及时练习课外内容，学生学习的实用感不强。学生在课外知识的延伸上，教师没有及时的引导，造成学生机械化的背诵公式、理解概念，不能与生活中的各种表象相衔接，影响思维的整体宽度。情境运用是有些高校教师善于运用的教学手段，好的情境引导能激活学生内心的思维意识，尤其是通过生活化的场景模拟，能激发学生自我探求的心理欲望。但是，在当前的高校机电一体化专业教学中，有些教师只追求表面的繁华，对于真实性的生活场景理解、应用不够，造成学生理解上有偏差。
（1）专业定位模糊
从教学计划中可看出，目前职业院校机电一体化专业基本是按既培养机械方面又培养电气方面来设置课程，但是机械与电气又各自为两大学科，内容丰富，知识涉及面广，让学生在三年的时间里要系统地掌握好两大学科，是不太可能的。所以在定位时应按培养方向分清主次，不应采取机电并重的培养方案。
（2）实训条件落后，实践操作训练水平有待提高
总体来看，职业院校虽具有机电一体化专业基础课和专业课的实训设备，但基本是以单个实训课题为主，很少有机电一体化专业综合性实训设备，最终使学生专业技能和实践操作能力差。因此，各职业院校应尽快建立和健全综合性实训设备。
（3）缺少“双师型”的教师
在职业院校中真正“双师型”教师所占比例很低，专业理论课教师不能带学生开展实训实习，而实习指导教师理论基础知识较薄弱，不能讲授专业理论知识，导致理论与实训脱节，教学效果不佳。
二、重要性阐述
机电一体化专业培养的是面向机电一体化机械设备、机械零件制造的企业，具有一定的机电专业基础理论知识和中级职业技能，同时具有良好的职业道德，能够从事机电一体化设备的安装、调试、操作、检修、管理等工作的技能应用型高级人才。也就是说，毕业生要具备机电一体化的综合技能。实训教学是培养学生职业技能的重要途径，目前多数院校缺乏对机电一体化专业系统性的培训。许多学生在毕业后只是对机械或电气方面的知识了解，但这无法从事机电设备的综合安装、调试、运行、维护等工作。随着职业教育的不断改革，应实行创新式的实训教学模式，强化机电一体化专业学生综合实践技能和职业道德的培养，提高培训效果。
三、生活化场景模拟教学在高校机电一体化专业教学中的运用方式
1、社会实践活动的融入教学
在高校机电一体化专业生活化场景模拟教学中，教师要及时联系生活热点，将教学中与学习紧密相连的各个知识点形成情景素材，将日常生活中的自然现象与事实进行各种综合时间活性的开展，从而有效的激发学生学习的动机，产生浓厚的学习兴趣。在一体化教学中，整个教学的设计和组织都以实践操作为主线，突出技能训练，围绕实践操作进行理论知识的教学，实现理论教学实践教学一体化。教师采用讲解、演示、示范、指导、评价相结合，循序渐进地开展教学活动。并在现场巡回指导，及时发现问题、解决问题，共性问题集中讲解、个别问题个别指导，促进理论教学过程与实践教学过程的融合。引导学生在做中理解理论知识、掌握技能，在操作中验证理论，同时又用理论指导操作，实现理论与实践的有机结合。
2、实验教学中穿插生活化的现象教学
在高校机电一体化专业教学过程中，实验是一个重要的部分，其中，可以构建与生活息息相关的场景实验模式，让学生对于各种机械的运用化原理、公式有深刻的理解，并在实验的过程中，通过学生自我动手操作的方式，加深对实验现象的理解，教师可以将各种与生活中的内容融合在一起，进行生活化实验教学。譬如，“PLC在机械手中运用”教学。①进行机械手拆装，现场演示机械手的结构，并作详细讲解；②到仿真实验室，运用三菱PLC仿真软件FX―TRN-BEG-CL进行模拟教学，让学生观察机械手的真实运行过程，根据运行过程编制机械手运行程；③设计一个“机械手的安装与调试”项目，在机电一体化实训室进行教学，要求学生完成机械手的安装、编程、调试等工作任务。这样多种方法配合运用，先让学生了解机械手的结构，再掌握运行特性，然后进行安装调试，教学过程符合学生的认知规律，使学生编程水平、动手能力、自主学习能力、合作意识都得到进一步提升。
3、多媒体教学与生活化场景教学的创新改革
在电气控制与PLC课程教学中，要结合现代化的教学手段，丰富教学过程，围绕学生学习兴趣展开教学，采用动画课件演示教学形成精细化的教学模式，对于电器元件与结构等知识，通过多媒体教学能全面了解元件的功能与工作原理，让学生在视觉上深入感知，形成理解能力的综合提升。在电气控制与PLC教学中，多媒体教学的主要效果就是要形成电气控制、知识点、兴奋状态、求知欲等多个环节的空间要素，从情境驱动中的视听说三个方面来促进语教学活动的圆满性，充分利用教学多媒体结合相关教学内容进行导入，教学实践中有众多的教学案例都表明利用多媒体直观教学设施能加深学生的感性认识，能收到更好的效果。
四、结语
生活化场景模拟教学与机电一体化专业知识的融入，并通过综合实践、实验教学、生活素材、情境引导等方式，从学生的个性发展与知识需求角度出发，在整个教学过程中，教师通过围绕学生的主体性知识结构，采用灵活多样的教学手段，形成良好的教学课堂的内外模式，对于提升学生掌握知识、运用知识、解答生活疑惑等能力，具有催化剂的效应。
中图分类号：G642 文献标识码：A
机电一体化是集机械电子、液压与气动传动、计算机科学、电工电子技术、传感器技术、微电子技术和通讯技术等多学科于一体的综合性技术，要掌握这一技术需要全面的理论体系和扎实的实践基础作支撑。因而，在该专业的教学中，必须注重对学生的理论知识和实践能力的双重培养，只有这样才能使学生在毕业后，在实际工作中能够熟练安全地操作相关设备，同时能够运用理论知识解决实际工作中遇到的问题。然而，当前在机电一体化专业的教学过程中，许多高校的教学方法、教学内容和教学体系并不能适应机电行业快速发展的新要求，重理论而轻实践，如在一些高校的先相关课程中，相关实践课程单一，导致学生缺乏机电综合实践技能和职业素养的系统性训练，而机电一体化是一门十分全面和综合的学科，需要高校对该专业的学生进行全面培养，充分重视技能和社会实践，是学生们在毕业后的实际工作中，很好地适应机电综合技能的设备安装与调试、运行与维护岗位的工作要求。总之，高校根据本校机电一体化专业建设特点和实验室设备情况、建立良好的行之有效的机电综合实训模式、强化机电综合实践技能和职业素养的培养、不断提高实训效果是机电一体化专业教学改革的重中之重。
1 机电一体化专业传统教学的局限性
在传统教学体系中，理论教学大部分都采用板书的形式在课堂上完成，使学生在学习过程中普遍感到枯燥乏味，渐渐地对该门课程产生反感。例如，在关于液压与气压传动课程教学中，学生对液压与气压元件的了解仅限于概念及结构原理图，或者采用PPT或动画的形式传递给学生，对执行元件机械机构和工作原理并没有完成理解，认真消化，这样久而久之就会使学生的学习兴趣下降，进而严重影响学生们在后续的专业基础实习的积极性。在专业课程学习时，这样的现象更明显，例如单片机的教学，课堂教学中只注重单片机指令的学习和程序的编制，学习单片机硬件结构等，课后学生完成一个又一个的程序实例作业，但编写好的程序无法编译调试验证，即使在实验室，由于大部分单片机的控制对象无法装备到实验中，在调试过程中学生只能对实验结果进行模拟，无法得到实践成功后的成就感，影响了学生学习的积极性。因此我校积极推进机电一体化方向发展，这也是现代科技发展的重要标志，为顺应这一发展，许多高校将原隶属于机械类的专业统一合并为机械电子工程专业，这种归一化合并的方式正是机械电子工程专业教改的关键环节。
2 机电一体化专业实践教学改革的相关内容
2.1 教学方法的改革
我们首先要改变传统的教学方法： 第一，改变教师的授课方式，让教师在授课的同时，注重对学生学习方法和思维方式的训练和培养，注重同学生的互动。第二，高校还要采用多种方式对学生进行考核，对机电一体化的专业实践能力的考核重点不应该是学生的理论知识层面，而应该是学生将理论知识应用与实践的能力，例如：采用理论考试与实验动手测试相结合的方式考核学生，通过考核促进学生动脑筋着手解决实际问题。第三，高校培养的人才最终都要回到实际的工作中，机电一体化专业要培养出能很快适应机电行业的实用型人才，就要重视实践性教学环节，根据实际工作岗位的需要对专业进行改革，从而使学生很好地掌握岗位所需的知识与技能，形成了实践性教学环节有机结合的整体化结构，强化集中实践性教学环节的系列性和贯通性。总之，要在机电一体化专业的教学中，将机电行业岗位所需的知识和技能作为教学重点，开展以工作需求为导向的项目式教学，对学生进行培养。
2.2 教学内容的改革
在知识经济背景下，社会对人才的需求更加综合化，人才的应用领域的多元化，这就要求高校要依据人才培养目标和具体岗位需求对机电一体化专业实践教学环节制定有效性、全面性和操作性强的专业教学计划。首先，机电一体化的实践教学环节应突出对学生职业技能和实训能力的培养，在实验台的搭建与调试以及试验台的正常运行与管理等工作中要有专业教师和技术人员参与。其次，根据人才培养目标和实际工作需求设置实践教学环节的课程、编写课程教学大纲，大纲的内容包括：实践教学环节的课程目标、课程内容、课程的教学进程、课程的实践环节和学时安排、成绩考核、教学方法指南等。
2.3 教学体系的改革
为了适应适应机电行业快速发展的新要求，高校还要不断改革机电一体化专业实践教学的体系，建立与机电一体化专业培养目标和实际岗位需求相适应的教学体系。教学体系的改革主体思路如下：首先，将机电一体化专业的培养对象分解到各个教学模块中，以及要培养该专业学生的知识和能力，进而设计和安排相应的实践教学环节，包括：每一教学模块单元主干课程的内容组成，每一课程要传授的知识、内容以及对学生的考核方法等等。最后形成一套有力的注重学生实践能力培养、提高高学生的综合能力和创新能力的机电一体化专业实践教学的体系，进而真正做到满足社会对机电一体化专业人才的需求。
3 PLC气压综合实验台在教改中的应用与实践
PLC 气压综合实验台具有结构简单、操作方便、实验结果直观等优点，可用于有关PLC 课程的演示、实验、实训和毕业设计等实践环节。PLC 综合实验台为学生了解PLC的结构、工作原理及各种操作指令、掌握PLC 控制程序的编写和调试提供了一个良好的实践平台。针对以往的传统的实验方法，学生只需根据实验步骤按部就班完成，却忽略了实验的目的，这大大减少了学生的动手机会，实验教学目标自然也就难以实现。将PLC气压综合实验台引入到机电一体化专业的综合实践中，通过对实验台的应用与研究，加深学生对课程相关内容和理论的深入理解和熟练掌握，使学生对气压传动系统中常见的元件的内部结构、工作原理、PLC控制等有更加直观的认识和深刻的理解，并能自行设计气压基本回路，编译调试PLC程序；使学生初步具备气压元件、气压回路的组装和测试的综合能力、正确处理实验数据和分析实验结果的能力、将所学的理论知识应用于解决实际问题中，从而提高学生的综合素质。
4 结论
综上所述，PLC气压综合实验台在机电一体化专业实践教改中的应用已对教学改革产生重要的影响，利用实验室现有的实验设备，将PLC气压综合实验台应用于机电一体化专业的实践环节，力争培养出具有最新机械电子知识、较高技能和创新能力的机电工程人才是机电一体化专业实践教改的根本目标。
关键词:
simulink;仿真建模;机电一体化系统;教学研究
“工业4．0”概念即是以智能制造为主导的第四次工业革命，或革命性的生产方法，其包涵了智能工厂、智能生产、智能物流这三大主题。中国制造2025是国家实施制造强国战略的行动纲领，而智能制造又是引领中国制造走向高端的切入点。因此，这对与“智能制造”相关的高校课程教学改革既是一个机遇和方向，也是一个挑战，其中对机电一体化系统设计课程教学改革是不可忽视的。机电一体化系统是一门综合性、应用型很强的课程，它涉及的知识面广泛，包括了机械部分、电气部分、系统控制部分等，是智能制造中不可或缺的部分，对培养机电专业人才具有重要作用。目前，购买庞大的机电实验设备是一种不错的理论联系实践的教学方法，但资金投入较大，这对大多数高校是一个不小的负担。而仿真的引入能够弥补这方面的缺陷，又能提高学生对理论知识的理解。目前国际上科学运算与计算机仿真领域首选的计算机语言是matlab，与之配套的simulink仿真技术，并且它涵盖了数值计算与分析、信号处理、图像处理、通信、控制系统设计、测试测量等众多领域，为不同的物理系统混合仿真提供了新的有效的解决方案。因此，把matlab/simulink引入机电一体化系统设计教学改革，并选取合适的案例进行教学，是一种非常不错的解决方法。
1案例选取
机电一体化是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称，是一门面向应用的技术，代表了机械产品的柔性化和智能化发展方向，因此，案例的选取也体现这一点。机电一体化系统设计为机械制造及自动化、机械电子工程等机械专业方向的必修专业主干课程，并且要求学生在学习本门课程之前需要进行《机械原理》《机械设计》《电路》《电力电子技术》《电机传动控制》《测试技术》《控制工程基础》《微机原理》《电气控制技术》等先修课程的学习。所以，把matlab/simulink仿真引入多学科融合的、理论与实践相结合的机电一体化系统是教学课程改革中的一个关键点，需要从课程中合理地选取案例，使之既能反映各部分知识点又能反映它们之间的系统联系。从不同的角度进行选取，在机电一体化系统设计这门课程中满足条件的案例是有很多的，其中电机控制作为机电一体化系统设计一直以来是一个重要的知识点。本文选取直流电机闭环调速控制作为案例进行分析，涉及《电路》《电力电子技术》《电机传动控制》《测试技术》《控制工程基础》《电气控制技术》等基础课程，包含有单相交流电、三相交流电、AC－DC整流、电桥、晶闸管特性、直流电机机械特性、开环控制、闭环控制等知识点。并且，用matlab/simulink仿真技术把这些知识点从简单到难串联起来，开放建模系统，这将有助于学生从系统的角度学习掌握机电一体化知识。
2案例仿真研究过程
在引入matlab/simulink的机电一体化系统设计课程仿真教学设计中，仿真思路是先从元器件的性能开始，然后简单开环控制，最后到闭环控制。这样使学生不仅能弄清楚各个元器件，还能分析整个系统。下面就是机电一体化系统设计课程中典型案例的matlab/simulink仿真建模设计的关键步骤。
2．1元器件选取在机电一体化系统设计的直流电机控制仿真典型案例中，所涉及的元器件模块有ACVoltageSource、Scope、Sum、Step、Constant、ParallelRLCBranch、DCMachine、CurrentMeasure-ment、VoltageMeasurement、MeanValue、Powergui、PIDControl-ler、Display、Synchronization6－PulseGenerator、Thyristor、Univer-salBridge、PulseGenerator、Terminator等主要模块。
2．2主要部件测试分析为了使学生不仅能学到系统知识，还需要让学生知道各个元器件的知识点，因此有必要设计元器件主要模块的分析模型。下面设计三相交流电、单相交流电整流、三相交流电整流、晶闸管原理模块、桥式整流模块，并进行必要说明，起到从元器件到简单系统的过渡作用。首先，是使用matlab/simulink搭建的三相交流电电源波形仿真模型及其Scope输出的仿真波形图。当电源参数调整、负载电阻调整的时候，波形图是符合欧姆定律发生变化的。如电源的频率设置为50Hz时，根据公式T=1/f，得出周期为0．02s。让学生充分理解这点，对后面对晶闸管触发角改变得到不同输出电压的理解，显得非常的重要。而且，这些参数均能让学生调整并显示出来，便于学生发现问题思考问题。其次，在了解三相交流电的电源波形及其负载特性之后，应该为案例中AC-DC整流关键部件搭建一个性能仿真平台，即晶闸管性能仿真模型。模型中AC峰值设置为220V，调整晶闸管的触发方波，可以从Scope示波中观测形图。从波形图来看，正好说明了晶闸管正常工作时的4个特性，即①当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。②当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能导通。③晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都保持导通。④若要使已经导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流下降接近于零的某一数值一下。让学生了解这点，是至关重要的，它为后续的电桥整流、调压等提供基础。最后一个较关键的部件就是直流电机模型仿真，建立直流电机的性能仿真模型。从输出的Scope波形图来看，仿真输出与直流电机转速、电流、电磁转矩以及励磁电流的理论公式推导输出是相符合的，这就加深了学生对直流电机公式的理解和熟悉。认识和理解直流电机的机械特性，为后续的直流电机调速控制起到至关重要的作用。
2．3开环控制测试分析在对直流电机闭环调速控制分析前，应该让学生了解直流电机的开环调速控制，搭建三相交流的simulink的DCMachine开环仿真模型。在这个simulink中有几个关键点需要学生弄清楚，如三相交流的自然换相点、晶闸管门极控制的触发顺序、脉冲触发时间的改变如何影响电压电路的输出量、直流电机负载的改变是如何影响电机输出速度和输出力矩、逐一修改每个参数对输出波形图影响的定性和定量分析等关键点，只有当学生在仿真学习中带着问题把它弄清楚后，才能很好地对DCMachine进行闭环控制。
2．4闭环控制测试分析在对DCMachine进行了开环控制分析后，就可以搭建闭环控制模型了，如图1所示。这里的关键点是对系统传递函数的理解、控制策略的分析。为了简单、调试方便，图1只是使用了比例控制，在实际的控制学习中，还可以增加控制策略，如PI、PD、PID等等，这些在仿真模型中都可以让学生自行简单修改模型和设置参数，思考修改参数后Scope输出波形的变化情况，反复修改直到输出满足控制要求。在这个过程中，让学生学会思考问题解决问题，学会思考如何把理想的数学模型。应用到控制中解决问题;让学生学会如何把控制器的输出数值线性变化进行控制具体的物理变量，如图1中的晶闸管触发角α的变化。学生在应用simulink调试的过程中，遇到某个物理量、某个环节的数据等不太清楚时，可以方便建立Scope示波器观测其变化规律和具体数值，如图1中的Scope、Scope2、Scope3都起到这个作用。图2是给定值为100、比例P为15、以及使用饱和截断saturation等，得出波形图。
3仿真结果与教学效果分析
本教学设计的案例是在使用比例控制、负载为轻载等条件下得到仿真波形，如图2所示，从输出的结果来看，符合控制要求。当然，这是可以让学生修改simulink模型，使用其他控制策略、使用不同电机、修改不同负载如重载荷或者交变载荷等情况，也就是说利用simulink的开放性多物理平台建模仿真技术，能让学生思考问题解决问题中理解和掌握知识。本案例已经在我校机电专业两个班的教学中作了一下尝试，学生反映效果不错，能够起到串联以前基础课的重要知识点，能从系统的角度分析问题和解决问题。
4结语
这个典型的案例是由元器件及关键部件仿真—开环仿真—闭环仿真这条路线进行组织分析的，串联了机电一体化系统设计的电力电子器件、AC－DC整流、电机机械特性及拖动性能、机械工程控制基础中的控制策略等知识点，涉及到电气方程、机械方程、控制函数等应用，属于机电一体化系统设计课程中一个重要的案例。该案例在使用simulink的建模中是开放性的设计，可以让学生自行修改参数和模型，也可以让学生很方便地搭建Scope，测试任何他想要观测的环节参数，反复修改及观测，直到控制满足设定要求。既使学生把基础课程中学到的知识点加强理解和系统巩固起来，同时又锻炼学生在遇到问题时，思考问题解决问题的能力。本案例是机电一体化系统设计课程教学改革中一个小小的尝试和探索，降低课程仿真教学成本，对matlab/simulink开放性、混合型的建模思想引入课程仿真教学起到一个抛砖引玉的作用。
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中图分类号：TU85文献标识码： A
随着有色冶炼行业大规模工业化的迅猛发展，电解铝机电设备在电解生产中扮演了重要的角色，无论是冶炼生产线、多功能天车（出铝、换极、下料）系统、压缩空气系统、净化输送系统、阳极组装系统，铸造系统均大量使用了机电设备，这些机电设备已经与传统意义上的单纯机械、电气设备大相径庭，而是转换成集高度机械、电气、液压、气动等系统混合的设备体系，自动化，一体化程度高，加强对这些设备的管理，掌握和有效运行，是企业生产经营固本之基，价值创造之源。
如果机电设备管理水平滞后，微观上不仅直接影响机电设备使用寿命，增加机电设备运维成本、修理次数及修理费，宏观上也将影响电解冶炼生产流程的计划、组织、实施，难以保证生产流程可持续需要。在实际设备管理工作中，许多生产单位由于电解车间、维修车间、辅助车间细分，设备操作工作与维修工种细分、劳务外包、维修外包等原因，存在着“只使用，不管理”、“管机电设备不管人”和“管人不管机电设备使用”，“操作使用的不管维护”、“管维修的不管保养”等多种管理脱节倾向，只强调机电设备对生产任务的服务，而忽略管理工作，这与电解铝企业加强基础管理，强化完全成本竞争力的成本战略相背离。
1、当前机电设备管理中存在的问题及原因
1.1管理机构不健全，管理制度不完善
1.1.1电解铝冶炼企业要搞好机电设备管理工作，需要适当建立和健全相应的管理机构，明确制定各级机构、人员的职责，这是机电设备管理工作顺利进行的组织保障。但是在近年来，由于国际金融危机对实体经济的影响加剧，国际大宗商品急剧下挫，国内电解铝行业产能过剩，竞争加剧，成本与市场价格倒挂，国内大部分电解铝企业为了生存，普遍地精简机构、压缩甚至取消设备管理部门及管理人员，或将其工作职能并入其他部门兼管。出现了机电设备组织管理弱化，设备管理人员调动频繁，人员业务能力薄弱等现象。个别企业出现认识上的误区，强工艺，轻设备，认为主要抓好电解冶炼技术经济指标，降低成本是关键，机电设备管理是电解生产现场的事，管理部门与基层单位只局限于外委维修业务、备品备件采购业务联系与服务，导致管理层与操作层之间上下脱节，服务多管控少，设备管理工作基础薄弱。
1.1.2其次，相当一部分电解铝冶炼企业仍缺乏系统、完善、严谨的机电设备管理制度，这集中体现在民营企业。对机电设备的台账、技术资料档案的基础管理相对薄弱，设备管理工作无章可循、管理无序，有的民营企业甚至在购买了新机电设备后，技术管理标准、操作规程、安全规程均为空白，管理相对粗放，设备管理事故，设备伤人事故屡有发生，总是在血的教训后才吸取经验。部分制度健全的国有电解铝企业，机电设备管理制度也只是挂在墙上，实施执行力弱，存在“两张皮”现象。
1.2机电装备落后，设备盲目购置
1.2.1随着电解铝市场竞争的日益激烈，成本竞争已演化为人才与机电设备管理的竞争。与此同时，由于高新技术装备的高速发展，部分企业现有的机电设备已显得落后，即使是在2002年左右投运的200KA系列以上大型生产线，其机电设备整体技术状况已进入老化阶段，大半处于较落后水平，造成企业在生产组织硬件上、装备水平上受到制约，设备运维成本较高，在一定程度上制约了企业的成本竞争力和发展能力。
1.2.2为了适应当前形势，电解铝制造企业的确需要适当引进一些国内外较为先进的机电设备，提高企业的技术装备水平。但有些企业没有根据自己企业发展的客观需求，未能科学地制订机电设备的投资及资本性支出计划，未能正确评估所引进机电设备于当前生产线的结合，导致所购机电设备不能满足服务生产，提升效率，新置设备效能发挥不全。
1.2.3还有的电解铝企业为了一味追求设备的自动化生产率，盲目购置一些大型机电设备一体化生产线，例如部分民营企业引进的自动化阳极生产线，未能充分考虑所购设备会受到资源、生产场地、环保、操作人员素质、维修人员水平等诸多因素的制约，投入使用后的平均阳极组装成本远远高于简易阳极组装生产成本，以致设备平均利用率很低，成本居高不下，这些都给企业的成本竞争造成巨大的经济损失。
1.3机电设备的使用与保养相互脱节
目前大多数电解铝企业虽然都普遍实行定人定机管理制度，即一个或几个操作人员固定使用一台机电设备，但却忽略了定人定班保养制度，由于电解铝企业生产必须是可持续的连班生产，上一个班的人员往往将没有保养维护好的机电设备移交给下一个班组作业，形成循环的踢皮球，没有把机电设备维修保养的各项规章制度明确落实到班组和个人。正因为如此，操作人员往往只是“包用不包修”，维修人员也是“保修不保日常保养”，每当机电设备出现故障，操作人员与维修人员往往互相推卸责任。这样，不但影响了生产，也增加了维修费、降低了设备的使用寿命，不利于完全成本竞争优势确立。
2、提高机电设备管理工作的方法
2.1完善管理体制,健全规章制度
建立建全设备管理体制和网络，职能管理部门全面负责机电设备管理，形成公司级、分厂级和车间级的三级设备管理网络体系，每级都要指定专人负责设备管理。建立一支高效、精干、稳定的管理和检修队伍，保证设备安全、正常、高效、经济运行。机电设备管理制度、维修保养制度、工作标准和作业标准健全，且精简、高效，适合公司机电设备管理需要的有效性文件，不能是花架子、作摆设的一纸空文，要经常检查制度执行的力度。
2.2做好点检、抓好预知状态维修工作
各电解铝企业应该结合公司实际，制定公司开展设备点检工作的相关制度，扎扎实实强化设备基础管理工作，及时、准确掌握设备状态，开展状态预知维修，改善设备状态，延长设备运行周期，降低修理费用，从而降低生产成本。杜绝跑、冒、滴、漏，提高机电设备运行效率，降低消耗，消除污染，保证员工身体健康。
2.3加强机电设备管理绩效考核
制定合理的经济技术指标，严格坚持执行设备管理的问责和经济责任制考核，从职能管理部门到分厂，从分厂到车间，层层落实设备管理的经济责任制。实行点检、、巡检与定人定机状态监测相结合，定期检查与不定期抽查相结合，使绩效管理与业绩评比发挥奖勤罚懒的作用，让在机电设备管理岗位的干部、技术人员，想干事，能干事，干成事。
2.4加强设备管理对标工作
在设备管理工作中实推进设备管理对标活动，要求电解铝冶炼企业各设备管理部门和使用单位，从企业设备管理层面、分厂、车间、班组、基台层面，开展设备管理全面对标工作，与历史先进指标对标，与行业先进指标对标，与国际先进水平对标工作，以对标先进，突出降低设备管理成本、费用、提升管理指标为目标，形成比历史、比系统、比行业、找差距、找短板，定目标，定措施的良好氛围，再造竞争优势为核心，全面提升设备理水平和企业生产经营业绩。通过企业设备管理对标活动的开展，增强企业竞争力、逐步缩短与系统内企业和行业先进企业差距、为打赢控亏增盈攻坚战目标任务奠定基础。
2.5加大技术培训力度,选拔优秀设备管理人才
1)重视设备管理干部、专业技术人员及操作维修人员的工作标准、作业标准水平考核与培训。坚持开展电工、焊工、天车工、工艺车司机等技术工种的技术大比武，积极推行维修工种的机电一体化进程。提高维修操作人员标准化作业水平，对管理干部及专业技术人员采取送出去培训、请进来授课等培训方式，使设备管理水平进一步提高,从制度上和机制上给予设备管理人员积极的激励，选拔和培养一批懂技术、会管理的“一专多能”型人才,以满足企业设备管理的实际需要。
2)电解企业也可以有重点地组织由设备管理、维修、操作人员共同参加的设备管理研讨会、QC小组等，集思广益,出谋献计,形成学技术、钻业务的氛围。并根据电解设备的具体情况,采用现场看板、专题讲座、参观学习等形式,及时推广、宣传有实效的经验体会,以点带面,逐步提高企业各级人员理论知识水平和实际操作技能，使设备技术人才不但有高度，而且有厚度，形成良好的管理基础。
2.6加强职业道德教育
职业道德与操守,不仅是个人职业素养的问题,它与企业的生产经营业绩也息息相关,可以说是一种软实力。当前电解铝企业由于降低成本需要，将部分流程中的工作外包，外包单位聘用的劳务工技能水平良莠不齐，设备使用与管理上存在的野蛮操作、违章作业、缺乏保养、随意浪费、简便维修、以劣充优等行为,都是缺乏职业道德的表现。因此,电解企业仍需不断加强企业文化宣传和职业道德养成教育,让广大职工及劳务外包工树立爱惜设备的良好风气,同事加强考核管理，防范设备事故和安全风险，使机电设备发挥最佳效能。
3、结语
在电解铝冶炼企业，机电设备管理是一个系统工程,需要各方面人员的全面参与、积极配合。要认识到机电设备管理工作无论在任何情况下,都要以设备运行高效，资源配置高效为目标，对标先进提高设备完好率;紧紧抓住搞好机电设备预知状态维修、现场管理、强化维修保养这些中心工作;重视各级管理人员技术素质和能力提高。只有这样机电设备管理工作才能做得扎实有效，为电解铝冶炼企业在激烈的市场竞争中，奠定坚实的竞争基础，为企业降本增效，提升完全成本核心竞争力做出贡献。
介绍了电解着色的方法与机制，阐述了电解着色过程中常见的问题及相应的解决方法，并对铝合金电解着色产业的前景做了展望。
关键词：
铝合金；电解着色；陶瓷层
0前言
铝及其合金因具有优异的理化性能而成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料［1－2］。但铝合金存在颜色单一、耐磨性差、容易被腐蚀等缺点。着色处理可以改善铝合金的耐蚀性，并提高其装饰效果。目前国内外广泛应用的阳极氧化技术有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、瓷质阳极氧化和硬质阳极氧化等［3］。阳极氧化能在铝合金表面形成厚且致密的氧化膜，再通过改变交流着色溶液的配方及工艺条件，使铝合金着上美丽的颜色。
1铝合金电解着色工艺流程
铝合金机械抛光碱洗阳极氧化电解着色水洗干燥
2铝合金电解着色方法
铝合金电解着色的常用方法有一步电解着色法、两步电解着色法及三次多色电解着色法等。
（1）一步电解着色法
目前一步电解着色法应用最广的有卡尔考拉法、铬酸法及雷诺法等［4］。旷亚非等［5］发明了一套铝合金电解着色机制，可在铝合金表面获得一层耐磨损、耐腐蚀、极富装饰性的类陶瓷膜层［6－10］。
（2）两步电解着色法
与一步电解着色法相比，两步电解着色法可显著提高膜层的耐光性、耐磨性、耐热性、抗化学腐蚀性及色彩性，从而扩大铝合金的应用范围。肖友军［11］为提高电解着色液的稳定性和着色效果，研制了一种复合稳定剂，并分析了其作用机制。该方法具有成本低、着色快、着色效果好等优点。
（3）三次多色电解着色法
三次多色电解着色法很早就已开始研究［12］。三次多色电解着色法是在二次电解着色法的基础上开发得到的一种全新的材料表面处理方法。该方法是利用光的干涉原理来改变材料表面的颜色，即在电解着色处理前增加一道磷酸阳极氧化扩孔工序，以此来改变氧化膜的结构和几何尺寸，从而改变光的反射路径，使铝合金表面的颜色由青铜色系列调变为黄色、金黄色、橙色等多种鲜艳色调［13］。张志强［14］通过添加适量添加剂使材料表面着上明显的颜色。
新型铝合金着色技术主要包括电泳技术、粉末静电喷涂技术、微弧氧化技术等［15］。
（1）电泳技术
电泳是采用电镀原理，通过电流的控制使水溶液中离子化的涂料树脂在电极上不断析出，从而形成不溶性涂层的新工艺。周建军等［16］采用直流叠加脉冲电源对含铜的高硅铸造铝合金进行了阳极氧化，并研究了脉冲电流幅度对膜层性能的影响。通过不断提高脉冲电流幅度可以显著提高膜层的综合性能。巩运兰等［17］在铬酸体系中采用高电压阳极氧化工艺得到了孔径极不规整的多孔膜。王贤等［18］提出了宽温快速阳极氧化工艺，即在硫酸溶液中不断加入合适的添加剂，使溶液中铝离子的质量浓度明显提高，延长了氧化液的寿命。DimogerontakisT等［19］研究了几种添加剂对磷酸体系中纯铝氧化膜性能的影响。通过添加磺化三苯甲烷及其同分异构体，可以制得淡绿色和亮蓝色的氧化膜。
（2）粉末静电喷涂技术
粉末静电喷涂技术是利用高压静电电晕电场的原理，在高压静电和压缩空气的作用下，使通过喷枪头上金属导流环的粉末涂料到达工件并均匀地吸附在工件表面，经加热，粉末熔融固化，形成均匀连续的涂层。
（3）微弧氧化技术
微弧氧化技术是近年来发展起来的一种全新的材料表面处理技术［20］。戴磊等［21］在含有钼酸盐的电解液中，采用阳极火花氧化技术，在铝表面获得一层光滑、致密、色泽美观的复合转化膜，且该膜层具有优异的耐酸、耐碱性能。徐存荣等［22］在硫酸和草酸的复合体系中，采用不对称正负脉冲电压，对LF21铝合金进行硬质阳极氧化。与直流或直流叠加脉冲阳极氧化相比，采用不对称脉冲电源氧化具有成膜速率快、电解温度范围宽、能耗低等优点。
3电解着调的影响因素
电解着色膜的显色机制不同于染色膜的。染色膜的显色机制是利用膜层对光的吸收从而显色；而电解着色膜的显色机制则是通过电解着色膜中的沉积物所具有的金属特征显示出色调。电解着色膜显色的影响因素主要是在膜层中沉积的金属离子的粒径大小与粒径的分布情况等。对于不同的金属盐电解体系而言，由于电解液体系中所含的金属离子不同，不同金属离子所具有的不同特性导致对入射光的散射程度不同，从而导致电解着色膜所反映出的色调也不尽相同。另外，由于在电解着色膜的微孔结构中所沉积的金属离子的数量也是有差异的，所以随着金属离子沉积数量的增加，电解着色膜也会呈现出明显的颜色深浅区别。
4电解着色的机制
铝合金电解着色是将电解着色液中的金属离子通过化学反应沉积在电解着色膜的微孔中。具体可分为三个步骤：
（1）金属离子向电解着色膜的定向移动；
（2）金属离子在电解着色膜／着色液界面获得电子，氢离子穿入阻挡层，在基体／电解着色膜界面获得电子；
（3）析出金属和生成氢气。
5电解着色过程中的问题及解决方案
（1）材料着色后易褪色
电解液体系中的成分改变，导致电解着色后沉积在膜层中的少部分金属离子溶解，从而使得电解着色膜发生褪色。应对电解着色液体系内的成分进行部分稀释，使得电解着色液体系中各物质组成尽量不发生变化。
（2）型材着色不均匀型材着色不均匀
大多是由于对材料进行着色时挂件的牢固程度没达到要求所致。电解着色膜属于非导体材料。在电解着色过程中，如果材料与导电杠发生错位，会使导电点部分偏移，造成导电不良，从而使得着色不深。如果发生的错位相当严重，则会导致着不上色。
（3）材料电解着色后膜层出现花瓣状
这是由于前期对材料的预处理不彻底导致的。这就需要严格对材料进行预处理，并且认真仔细地进行，特别是除油、打磨的过程。
6展望
铝合金电解着色技术越来越被重视。对铝合金电解着色工艺的研究，是获得满足工业要求的着色膜的前提。
参考文献：
［1］王艳芝．铝及铝合金阳极氧化膜着色技术研究进展［J］．电镀与精饰，2001，23（3）：20－22．
［2］袁凌云．铝合金电解着色技术的进展［J］．沈阳大学学报：社会科学版，2004，6（3）：125－128．
［3］韩春华，葛祥荣，王太智，等．简明表面处理手册［M］．北京：机械工业出版社，1999．
［4］曾华梁，吴仲达，秦月文，等．电镀工艺手册［M］．北京：机械工业出版社，1994．
作者简介：杨洪（1976-），男，江苏苏州人，苏州市职业大学机电工程系，讲师。（江苏 苏州 215104）
中图分类号：G712?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）31-0100-02
机电一体化技术是机械技术与电子技术的有机结合。近年来，随着微电子技术、计算机技术及其工业通信技术的发展，机与电的联系更加紧密，机电一体化技术有了长足的进步。高职院校的机电一体化专业，应从实际就业岗位需求出发，着重于培养具有较强实践技术的应用型人才。苏州市职业大学（以下简称“我校”）机电一体化专业目前的专业培养方案中，课程设置侧重于PLC，单片机所占比重不高。在教学计划的安排上，先导课程与后续课程间的衔接也存在不足，学生对于机电一体化技术的理解就是机与电的简单结合。本文以机电一体化项目开发为起点，提出了以单片机为核心的专业主干课程改革思路，对原来的课程设置作了调整，并加入了一些尚未开设的课程，合理安排进度，使学生在有效掌握专业知识的基础上，加强其实践应用能力的培养，进一步提高其专业技能和职业素养，在提高就业竞争力的同时，也能在就业层次上有所提升。
一、明确培养目标，调整课程体系
地方高职院校首先要为地方的经济建设培养人才，因此，课程体系的确立也应从地方经济发展的角度出发，以便合理设置。苏州地区经济的支柱产业是制造业，而机电一体化技术是制造业的支柱，因此机电一体化专业的人才应当为地区制造业的发展服务。但是随着近年来产业的升级，苏州地区的制造业向着高端、精密的方向发展，这就要求高职院校机电一体化专业的学生，在掌握机电一体化专业理论和技术的基础上，能够使用、调试、诊断和维护高端精密制造设备。因此高职院校的机电一体化专业应随之对课程体系进行调整，以适应当前人才市场的需求。
我校机电一体化专业目前的课程体系与实际岗位知识能力需求之间出现了一定的偏差，因此有必要对课程体系进行调整：以单片机控制系统的设计开发为主线，构建以电为主、以机为辅的课程体系。以电为主，是指合理选择和安排机电一体化专业所需的电子类课程，通过合理安排相应的实践环节，强化学生对电子类课程知识的理解能力，着重培养学生分析问题、动手解决问题的能力；以机为辅，是指机电一体化专业的学生，在掌握电子类课程的基础上，能够对其操作控制的对象——机械部分有所了解，既要能理解其基本的动作原理，又要能够对其基本的结构进行剖析，这样才能更有利于实现对机械装置的控制，真正做到机与电的有机结合。同时，运用单片机技术实现机电一体化设备的操作控制，还必须掌握基本的、能够在单片机中有效运行的控制方法，以进一步提升学生的综合职业素养。
二、以项目开发为目标，合理选择主干课程
机电一体化专业的主干课程是根据机电一体化专业的人才培养目标而确立的。以单片机为核心的机电一体化设备，主要由机械受控模块、测量模块、驱动模块、单片机模块、通信模块、接口模块和上位机模块组成，如图1所示。因此，机电一体化专业主干课程应围绕项目开发的每个环节所应具备的知识能力进行选择。[1]
1.第一环节：机械受控模块的分析
机电一体化专业的课程体系主张以机为辅，因此机械结构的设计，不作为机电一体化专业的主体教学内容。但对于机电一体化项目的开发来讲，机械模块是整个系统的受控对象，因此，要实现对机械模块的控制，必须对其结构和动作原理能够充分理解，才能有助于下一步设计工作的展开。这就对相关课程的设置提出了相应的要求。在这一阶段，应开设“机械制图与AUTOCAD”、“机械设计基础”，辅以“机械产品精度设计与测量”等课程。“机械制图与AUTOCAD”使学生认识基本的机械零件，并在此基础上掌握基本的AUTOCAD的应用能力；而“机械设计基础”则可使学生了解机械系统基本的结构、动作原理和设计方法。
2.第二环节：驱动模块和测量模块的设计
（1）驱动模块。驱动模块的作用是为机械受控模块提供驱动力。在机电设备中，液压和气压驱动、电机驱动是常用的驱动方式。机电一体化设备的开发中，在对机械受控模块进行分析的基础上，要为其选择合适的驱动方式。这一部分的支持课程有“液压与气动传动”、“电机与拖动”，并选择“电气控制与PLC”作为辅助课程，该课程以讲授电气控制技术为主，附带讲授PLC的相关应用知识。
（2）测量模块。测量模块是用来测量机电设备中的相关物理量，以实现对机械受控模块的监测或控制。相关的课程主要是“测试技术”，要求学生掌握传感器的基本原理及选择应用、信号调理电路的设计和信号的变换。
一、问题的提出
掌握机电一体化相关技术对于机电类专业的中职学生而言至关重要，但大部分学生即使努力学习了两年，也无法很好地掌握机电一体化相关技术，原因如下。
1.机电一体化技术多且涉及面广
机电一体化涉及的相关设备有PLC、PLC外接模块、变频器、触摸屏、传感器、交直流电机、特种电机、步进系统、伺服系统、工业机器人系统、气动系统等，每种设备对应相应的使用技术。传统教学是由浅入深顺次学习，但学生学习两年后技术仍没学全，更谈不上组合在一起使用。
2.传统教学模式不适合学习机电一体化技术
传统教学先理论后实操，理论讲的太深，实用性不强，而大部分实操以验证为核心，不是以使用为核心。这就导致了理论学习学生根本学不懂，信心受挫，学习兴趣全无，而实操与生产实践相差太远，学生走上工作岗位即使学过相关技术，也不会使用，且没掌握自学的方法，无法胜任相应的工作岗位。
3.机电一体化技术比较复杂且难度较大
机电一体化所涉及的每一种技术都比较复杂，都可以单独称为一门学科。以传感器技术这本中职教材为例，书中介绍了传感器的定义、分类、测量误差及各种传感器的结构和原理，可谓面面俱到，但传感器在生产实践中如何使用介绍的并不多。传感器技术只是机电一体化相关技术中的一种，所占比例不足十分之一，可想而知要想面面俱到学全所有技术难度有多大。
4.机电一体化技术综合应用难上加难
机电一体化只有把相关技术组合在一起使用才有实际意义，只掌握单独某一种或少数几种技术，无法满足工作岗位的要求，还需根据实际补全所欠缺的部分，这就要求学生有一定的自学能力，而这恰恰是中职学生的弱点。以PLC教学为例，学生通过一个学期的学习，掌握了PLC基本使用方法，对PLC的接线、编程有一定了解，但在生产实践中，PLC需要和编码器、传感器、步进驱动器、伺服放大器等配合使用，无论是接线还是编程，难度都提高了。这种技术岗位，学生无所适从，最后只能放弃。
二、解决方案
针对上述问题，笔者经过多年探索与研究，提出如下解决方案。
1.改变教学理念和教学模式
采用理实一体化教学模式，突破以往理论与实践相脱节的现象，教学环节相对集中。它强调充分发挥教师的主导作用，通过设定教学任务和教学目标，让师生双方边教、边学、边做，全程构建素质和技能培养框架，丰富课堂教学和实践教学环节，提高教学质量。在整个教学环节中，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实，而是理中有实，实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣。
2.依托模拟自动生产线教学
笔者采用的是广东三向教学仪器制造有限公司生产的SX-815L自动生产线实训考核设备。该设备把PLC、PLC外接模块、变频器、触摸屏、传感器、交直流电机、特种电机、步进系统、伺服系统、气动系统有机结合在一起。只需要掌握该设备一个生产流程，就可以初步学会机电一体化相关技术，既降低了学习难度，又侧重实用性，使学生的学习目标更加明确，大大提高了学习效率。该设备采用的是模块化结构，可按照生产线运行过程，分阶段学习各个模块，只需要两个学期，基础中等的学生就可熟练运行这个模拟生产线，进而掌握机电一体化相关技术。
3.采用从兴趣入手、循序渐进的教学方法
以SX-815L环形传输分拣单元中的分拣过程为例，把整个上料分拣过程的教学分为若干个环节。
（1）指导学生观察设备上料分拣的运行过程。通过观察设备分拣运行过程，激发学生的好奇心，让学生有学习兴趣，教师讲解过程通俗易懂，化繁为简，并融入互动环节，学生可自由提问，教师回答学生的疑问。
（2）讲解相关设备及元件。从基础学起，为后续环节打下基础。讲解过程中学生可自由提问，教师回答学生的疑问。讲解结束后，学生可在教师的指导下自主探究相关设备及元件，也可在学习小组中互相学习，共同研究，起到事半功倍的效果。
（3）举例讲解接线。接线是教学中的重点，由教师举例详细讲解，学生理解后自行在纸上画出，再由教师逐个检查，帮学生改正错误，直至学生完全掌握为止。
（4）学生验证接线。学生扒开线槽，查看电路和气路的连接方式，并使用万用表验证纸上的接线图，加深印象，学生自主探究，培养学生的动手能力。
（5）详细介绍上料过程。循序渐进，为讲解程序打下基础。在此过程中，学生可自由提问，师生互动解决问题。
（6）讲解上料程序。教师讲解程序中的要点及注意事项，学生理解后按照控制要求独立编程，遇到问题可在学习小组中互相学习，共同研究，在此过程中，教师应鼓励创新。
（7）验证传感器与汽缸如何配合使用。此过程由教师引导，学生自主探究，培养学生独立思考能力。
（8）详细介绍分拣过程。
（9）讲解分拣程序。
（10）学生分组练习。每套设备为一组，分配3～4人，每组都有一个基础比较好的学生当组长，由这名学生带领其他组员练习，教师负责答疑。
此教学设计环环相扣，循序渐进，体现做中学、学中做的特色。需要注意的是，各个环节所需时间因人而异，整个上料分拣教学过程约为40学时。
三、教学效果
从表1和表2可以看出，采用理实一体化的教学模式依托模拟自动生产线教学从兴趣入手，循序渐进的教学手段所产生的教学效果远远好于传统的教学模式。值得一提的是学生在编程过程中能够做到独立思考，所编写的程序既能够按照控制要求运行又与教师讲解的程序不一致，甚至优于教师讲解的程序，充分体现出了创新性。
四、教学反思
1.优势
（1）从兴趣入手，学生学习变被动为主动。传统教学没有切实考虑到学生的学习兴趣，学生不会主动学习，教师通过考核逼迫学生学习，可是学习机电一体化相关技术难度较大，完全靠考核的方式并不理想。从兴趣出发，学生主动学习，大大提高了学习效率，又可使教师的教学工作变得轻松，可谓一举两得。
（2）有效激发学生的潜能。笔者观察学生在练习过程中，如果遇到问题会积极思考，尽可能独立解决问题。学生编写的程序起初很不完善，经过一段时间的改进，有的程序甚至要优于教师讲解的程序，学生看到设备按照控制要求流畅地运行，很有成就感。
（3）教会学生学习机电一体化技术的方法。“授之以鱼，不如授之以渔”，机电一体化相关设备品牌繁多，学生走上工作岗位以后难免要自学学校没有学过的设备，这就要求学生要掌握学习机电一体化相关技术方法。每个品牌的设备使用方法虽不一致，但工作原理是相同的，学生掌握SX-815L自动生产线实训考核设备后就能做到“一理通，百理明”，再加上正确的学习方法，就可以自学其他品牌的设备，大大提高了工作岗位的适应能力。
2.不足之处
受成套教学设备的制约，电路及气路的布线工艺讲授和练习不够充分，以后笔者会继续探索弥补不足。
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2013）21-0139-03
机电一体化课程是一门以精密机械技术为基础，综合电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术为一体并应用到实际中去的高技术学科，是机械工业发展的必然方向。为了适应科学技术的高层次发展，紧跟国际化科技的潮流，河南机电高等专科学校机电专业在初创时期，特别强调“机电一体化技术”课程模块的设置与教学，并且对于这种侧重于实践应用和变化较快的课程内容，为了能够及时跟踪学科的前沿发展，使得学生的学习更具有时效性，还把它设置为机电一体化创新设计课程，并且选择北京理工大学长期从事机电技术学科教学和研究的张建民教授撰写，高等教育出版社出版的《机电一体化系统设计》一书作为教材，借以促进机电一体化技术课程教学中学生学习兴趣的激励和教学教法的出新。
1 “机电一体化技术”教学课程的定位
把“机电一体化技术”课程设置为模块化教学课程，不仅因为它是“机械制造及自动化”专业课程体系中的主干专业课程，而且对于这种机电一体化属性的课程内容，学生有兴趣和渴望掌握相关领域前沿应用的摄取能力，使其有助于今后的学习并及时为就业和机电产品开发应用服务。在前期的相关课程教学中，学生对“机电技术类”课程踊跃选修，“全国大学生机械电子设计竞赛”连年参与人数在百人左右，足以表明学生的这种兴趣和渴望。
“机电一体化技术”课程作为机械技术与微电子技术的新兴交叉学科，融合了机械技术、电子技术、信息技术等多种学科的技术基础，体现了“以机为主、以电为用、机电有机结合”的原则。因而，“机电一体化技术”课程的教学内容，也要涵盖机电技术领域的全部技术基础分支，使学生全面了解相关学科知识内容，综观机电一体化技术发展的必然趋势。《机电一体化系统设计》一书被认为是国内机电技术学科领域具有代表性的经典论著之一，并在国内许多本科类及高职高专类学校被用作教材或教学参考书。其具有较强的先进性、实用性和权威性，具备了如上各个技术分支的理论基础，内容丰富、深入浅出、层次清晰、理论与应用并重，能够将现代机电技术的原理、技术与应用有机结合，良好地引导学生对新知识的渴求。
《机电一体化系统设计》一书除了书本的课程内容之外，还包括相关文献参考资料电子版以及网络链接学习材料的CD-ROM光盘，为学生提供了一个广泛的学习空间。作为“机电一体化技术”课程教学的教材，它在提供了知识点齐全、难易度适中的课程内容的同时，还为教学和学习提供了机电产品的设计实例，利于在教与学互动过程中进行实践应用的检验和对机电产品设计的理解，获得有益的教学效果。
为此，确定“机电一体化技术”课程教学的基本目标定位：通过相关学科知识的学习和掌握，营造师生交流互动的实践应用设计环境，促使学生系统了解机电技术学科知识，掌握机电一体化产品系统设计方法，锻炼提高学生“机电有机结合”的实际应用能力。
2 实践讨论教学模式的采用
实施机电一体化技术专业课程的实践互动模块讨论式教学，不仅能够使学生在整体把握专业知识的同时获得理论与实践的互动理解，锻炼和提高机电一体化产品设计的系统化思维及应用能力，还将反过来促进学生对先进学科知识的兴趣和追求。
机电一体化技术教学就是要营造一种实践学习及系统应用专业知识的环境和氛围，但是它应该完全不同于全实验的专业课程授课。当前，一些教师的实践互动模块讨论式教学并未起到实际效果，不仅有教师教学方式的缺陷，还有学生自主探究学习方式应用的不足。因而，在这种实践综合应用专业知识课程的教学中采用“侵入式”授课，势必造成学生对专业知识的思维理解滞后以及对知识点整体链接思维的障碍，从而影响师生课堂上的交流互动，无法达到促进学生积极学习的目的。为此，必须采用“实践互动模块讨论化”的方法，充分利用校内机电实验设备，有序地为学生设置实践互动模块讨论式的教学环境，针对机电一体化产品功能模块授课，达到学生对专业课程的逐步接受适应和学习主导性的稳步完成。
“实践互动模块讨论化”的机电一体化技术教学就是教育者努力创设互动性、参与性的教学氛围，让学生“浸泡”于机电一体化技术应用的环境里，潜移默化地提高学生理论应用于实践的系统思维整合能力。为此，在“机电一体化技术”课程教学中，首先坚持采用教材中的系统知识点，在机电一体化产品为背景的环境中以教材中机电一体化系统设计实例方法及结合科研成果构建学生的学习环境，从而否定了采用课堂讲义灌输式授课的原始方法。在教学过程中，不仅利用教材内容模块式编辑课程教学课件，采用理论知识与实物对照的讲解并设定互动讨论式交流，还发挥多媒体教学手段的作用，配备了动画及音频的实例演示教学内容，随时提问和讨论知识难点。为了达到与课堂教学的统一，延续课堂教学内容效果，每次课后的习题作业要求学生针对机电一体化实例分组设计完成；并且实验课程内容采用案例式介绍，实验报告要求结合科研成果讨论解决方案有所创新。最后采用理论闭卷考试（占总成绩的60%）、课程设计（占总成绩的30%）和平时讨论的参与程度（占总成绩的10%）三者结合考核，作为最终成绩。同时，鼓励学生参加机电产品创新设计大赛各种活动，获奖人员的课程设计设定为优秀（90分以上），使得学生对整个课程内容的学习都处于积极主动之中。
通过这种教学方式，试图培养学生在学习和应用机电一体化技术中了解和掌握如何“用机电一体化系统的设计原理与方法去设计改造机电一体化产品”，并进一步过渡到利用“以机为主、以电为用、机电有机结合的系统思维解决实际问题”。学生通过对专业技术知识的丰富和机电产品设计应用和改造能力的提高，将获得机电结合型高素质的综合发展，成为具备走向国际、放眼全球的科技人才。
3 机电一体化教学资源的广泛挖掘
“机电一体化技术”课程涉及机电技术各个分支学科的原理、技术与应用，每个分支学科都是世界现代高科技领域的一个缩影。根据“机电一体化技术”课程的这一高科技现代化特点，广泛挖掘利用其教学资源，促进学生技术知识的猎取和实践能力的锻炼。
首先，“案例教学”的网络资源利用。把具有重要学习意义的一些机电技术的原理、设计方法等进行课程模块划分，如划分为机械系统部件模块、机电执行元件模块、机电微机控制模块、机电元部件特性模块、机电结合设计及改造模块等，作为课程内容的讲述内容，要求学生利用网络搜索工具，充分进行相关预备知识内容的检索和复习，并通过机电一体化技术应用案例的检索，获取、对比并介绍、讨论相关设计案例，深入理解机电一体化系统各要素的联系。通过这种学习过程的熏陶，学生不仅深入地理解和复习相关的课程知识，还将对课程内容产生浓厚兴趣，激发后续继续学习的潜力。
其次，实践实验教学利用。目前，“机电一体化技术”的一些课程内容，已经广泛应用于各类机电产品中，并且，一些课程内容还是机电技术知识在实际机电类产品中的扩展应用。如数控机床、工业机器人、照相机、苹果手机、自动打卡机等，更是反映了机电技术的跨学科延伸。因而，充分利用校内实验教学课程资源的数控加工中心及各类机电一体化实验设备，结合机电一体化技术在实际生活中的应用实例，为学生提供丰富的机电一体化技术学习参考，将能使学生获得更为广泛的学习空间和开阔的知识视野。
再者，结合企业实际进行机电产品的设计改造应用。现代机电技术的发展，导致机电产品革新换代很快。为此，积极联系当地机电企业，实地考察企业需求，为学生营造企业环境条件，参与企业机电产品的创新设计过程。学生以毕业设计方式进行机电一体化产品的系统设计，教师进行难点指导，以此达到机电一体化系统设计整合思维的训练和机电一体化技术的实际应用。
4 问题与建议
通过“机电一体化技术”课程实践互动模块讨论式教学的初步实践、学生学习的测试以及实践设计考核，证明学生机电一体化专业知识的运用能力的提高。但是，要达到“用机电一体化系统的设计原理与方法去设计改造机电一体化产品”，还需要教师的悉心辅导；利用“以机为主、以电为用、机电有机结合的系统思维设计机电类产品”则需要更长久的锻炼。并且，机电一体化技术的实践互动模块讨论式教学也显示了一些需要解决的问题。
投入时间多、花费精力大，是学生机电一体化专业课程学习中普遍反映的问题。在教师完成大量的机电一体化技术教学备课任务之后，学生就将面临对大量机电一体化教学材料的学习过程，预习、复习以及运用机电一体化技术对问题和实验报告的撰写，都将耗用学生大量的学习时间。同时，其他课程学习的时间分配又将影响本课程的时间投入，似乎成为一个难以解决的矛盾。因此，实施机电一体化课程教学，必须要求学生加强基础专业知识的学习，铺垫好前期知识储备这一关；同时，考虑到学生的差异，还要采用循序渐进的方法，在课程的初期阶段加大相关基础知识间联系的介绍比率，随着课程的进行逐渐加大机电一体化技术应用和学生主导的比例，不断实施、改进和提高。无论如何，依据教材是必须的。
有必要进行机电一体化教学课程的系列化建设，为其教学提供更为广泛的实践培养环境。要使学生具备高素质的知识能力，获得勇于竞争的意识和潜能，适应未来走向世界的发展需求，必须有充分广泛的实践应用氛围的熏陶。“机械制造及其自动化”专业课程体系中有着许多高科技信息化的课程内容，为了达到培养高素质多技能的科技人才的目的，不但要改进和完善“机电一体化系统设计”课程的教学内容、方法和手段，还要进行系列化的机电一体化技术教学课程建设，为学生提供更为长期广泛的机电一体化教学条件和学习环境。只有使学生处于良好持久的机电一体化技术环境氛围中，才能浸染成长为机电有机结合的科技后备力量。
我国高等院校的机电一体化技术教学实践获得许多教育工作者的肯定，但是一些理性的分析也指出了需改进的地方。无论如何，只有认识到机电一体化技术教学的长期性，坚持不懈地探索和实践，才能创造该教学的良好环境和条件，克服和改进其缺陷与不足，实现培养机电一体化科技人才的目的。
参考文献
[1]，郑永军.以高新技术学科内容构筑科技人才培养体系[J].科技进步与对策，2002（12）：87-89.
[2]张建明.机电一体化系统设计[M].北京：高等教育出版社，2001.
[3]陈遇良.机电一体化教学研究[M].北京：中国电力出版社，2002.
目前，制造业的自动化水平越来越高，其中包括的机电一体化技术占有十分重要的地位。就机电一体化技术而言，其包括了计算机信息技术以及传感检测技术等多项技术。在目前高校机电一体化技术的实际教学中，普遍存在某些方面的问题，包括未注重理论与实践的结合以及理论知识缺乏实用性等。对此，有必要对现行的机电一体化技术教学模式进行改革，提高教学的针对性与实效性，更好地培养学生实践操作能力，输出更多、更优质的机电一体化技术应用型人才。
一、课程理论教学的改革
（1）对教学内容进行合理取舍。目前，高等院校的机电一体化技术教学过程中，学生学习的积极性不高，并且对有关基础课程缺乏有效的掌握，进而导致该课程的学习成绩不理想。因此，教师首先应根据学生的具体情况合理地选择教学内容，要求教学内容数量适当。例如在机械传动技术教学过程中，因为学生不具备系统建模所需的积分变换方面的数学知识，并且学生工作主要从事的工作为机械操作方面，所以可以忽略机械传动系统的数学建模，将机械传动系统的特性和常见机械传动的故障分析处理方法作为讲解的重点。其次，教师应确保选择的课程内容能让大多数学生所接受，从而兼顾成绩较好的学生以及成绩较差的学生。
（2）对先进教学手段进行利用，提升教学效果。机电一体化技术课程教学，可采用多媒体教学，向学生展示学生未曾见过的数控机床、机器人以及加工中心等，并且使其了解这些自动化设备和生产线的内部构造，从而明确机电一体化技术的工作原理。多媒体具有直观性、形象性的特点，可将自动化设备以图片、动画、文字以及视频等形式展现给学生，激发学生学习的兴趣，提升教学的实际效果。
（3）注重知识与能力的结合，促进学生能力的提升。在机电一体化课程教学中，教师不仅要进行基础知识的讲解，也要讲解各知识体系之间的关联，以及知识体系的应用与机电一体化系统的分析等，从而使学生能够运用所学知识解决问题。并且，理论水平的提高与能力水平的提高两者之间应当同步进行。
（4）理论教学结合实践教学，避免两者脱离。首先，采用启发式教学模式，在教师的引导下使学生掌握好理论，在理论的主导下，结合实际进行基本知识原理的深入讲解，在课程教学过程中充分体现理论知识传授的实用性以及针对性。例如在传感检测技术讲解过程中，联系工业机器人和数控机床这两种机电一体化系统的典型而进行。通常，这两种系统采用的传感器教材中均没有相关介绍，因此不需要进行无关传感器的深入讲解。其次，提倡行动导向教学法的运用，使学生能够更好地运用知识，凭借实验、实习以及参观等各种教学实践的开展，帮助学生掌握理论付诸实践的方法。最后，教学过程中开展一定的实践教学活动，例如引入电子电气技术、PLC技术、传动技术以及传感器技术等于一体的机电一体化综合教学培训系统。学生通过该系统一方面进行章节知识的学习与实践，另一方面可得到机电一体化系统的综合训练。对学生的实践意识、实践能力、创新意识以及创新能力进行培养与提高，促使学生可在实践中找出问题，并使问题得到有效解决。
二、课程实践教学的改革简析
实践教学关系到学生技术应用能力的形成，该环节同样十分重要，是机电一体化技术教学中不可忽视的教学内容。在实践教学过程中，教师应根据学校提供的实践教学环境，始终以机电一体化专业的教学大纲为中心，进行与本专业培养目标密切相关的综合性实验课的开设，从而使预期的目标得以达成。例如，进行实践教学体系的建立，该体系注重学生机电一体化设备维修能力的培养，也就是基本技能训练专项技能训练综合技术应用能力训练。主要在学校完成学生基本技能的训练以及专项技能的训练，并且以专项技能训练为重点，主要包括数控实训以及金工实习等。与此同时，学生需要接受钳工、电工以及机加工等基本技能的训练和铣、线切割的编程与操作、数控车等职业基本素质的训练。除此之外，在学校与企业的合作下进行学生综合技术应用能力的训练。
三、结语
总之，随着自动化制造的发展，企业对机电一体化专业学生的要求也更高。对此，高等院校需要注重机电一体化技术专业应用型人才的培养，提高其专业能力与素质，才能使学生在人才竞争中占据优势。本文对机电一体化技术教学改革进行研究，指出该课程教学应注重理论与实践的有机结合，对教学内容进行合理调整，提高实践教学的针对性。在实际教学过程中，设置与机电一体化实际应用相关的教学项目，促进学生综合技术应用能力的提高，使学生对机电一体化技术具有更好的掌握与应用，并在今后的工作岗位上能够满足工作的需要。
例1甲、乙两个冰块的质量相同,温度均为0℃。甲冰块位于地面静止,乙冰块静止在10米高处。这两个冰块()。
A. 机械能一样大 B. 甲的机械能大
C. 内能一样大 D. 乙的内能大
解析:甲、乙两个冰块的质量相同,且都静止,但乙的高度大于甲的高度,则乙的机械能大;甲和乙两物体的状态是相同的,温度也相同,则内能一样大。
答案:C。
2.机械能与内能的转化
内能与机械能是两种不同形式的能量,它们可以相互转化,如内燃机可以将内能转化为机械能,克服摩擦力做功则把机械能转化为内能。
例2如图1所示,一个小朋友从滑梯的顶端匀速地滑到滑梯的底部,在这个过程中,该小朋友具有的机械能(填“增大”、“不变”或“减小”);能的转化情况是。
解析:小朋友匀速地滑到滑梯的底部,动能不变,重力势能减小,所以机械能减小,克服摩擦力做功把机械能转化为内能。
答案:减小 ,机械能转化为内能。
3.机械能与做功
做功的过程是能量的一个转化过程,这个过程做了多少功,就有多少能量发生了转化。不考虑空气阻力且只有重力做功时,重力势能减小、动能增加,机械能的总量保持不变。
例3图2为农用扬场机的示意图。谷物脱粒后,谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮W和皮带的带动下被抛出,谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同,从而形成1、2、3三堆,达到分离的目的。其中1是,2是 。从能量的角度看,它们在运动过程中能够分离,是因为。
解析:被抛出时谷粒、糠皮、碎石的速度是相同的,糠皮质量小,则其动能小,克服空气阻力做功的能力弱,运动的距离近。
答案:糠皮,谷粒,糠皮质量小、动能小、克服空气阻力做功的能力弱。
4.内能与做功
改变物体内能的方式有两种――做功和热传递。对物体做功,物体的内能增大;物体对外做功,内能减小。做功和热传递在改变物体的内能上等效,但二者是有本质区别的。做功改变物体的内能是机械能与内能之间的相互转化,而热传递是内能由高温物体向低温物体转移,或者由同一物体的高温部分向低温部分转移。
例4做功和热传递都能改变物体的内能。在下列实例中,属于通过做功方式改变物体内能的是( )。
A.用火烧水时水温升高
B.棉被被太阳晒得暖暖的
C.烧红的铁块浸入水中,温度很快降低
D.两手相互摩擦,手心发热
解析:A和B选项都是通过热传递的方式使物体的内能增加;C选项是通过热传递的方式使物体的内能减少;D选项中物体克服摩擦力做功,内能增加。
答案:D。
5.机械能与电能
机械能可以转化为电能,如发电机;电能也可以转化为机械能,如电动机。
例5依据图3甲所示的现象为原理可以制成 机,是将 能转化为能;依据图3乙所示的现象为原理可以制成机,是将 能转化为 能。
解析:甲图中,闭合电路的一部分导体在做切割磁感线运动,产生感应电流,为电磁感应现象;乙图中,通电导体在磁场中受力运动。从能量转化的角度来看,甲图为机械能转化为电能;乙图为电能转化为机械能。以甲图所示的现象为原理可以制成发电机,以乙图所示的现象为原理可以制成电动机。
答案:发电,机械,电,电动,电,机械。
6.内能与电能
电流通过导体时要发热,这是电流的热效应,这一过程将电能转化为内能。
例6有些家用电器在使用过程中,温度过高会损坏电器。在下列家用电器中,要防止电热产生危害的是( )。
A.电饭煲 B.电热水器
C.电熨斗 D.电视机
解析:利用电流做功将电能转化为内能的装置,统称为电热器,即利用电热工作的用电器。电饭煲、电热水器、电熨斗都是将电能转化为内能的用电器,电视机则将电能转化为声能和光能,温度过高容易烧坏其电路元件。
答案:D。
7.机械能与地理
例7图4为一高山的等高线图,某登山运动员从A点到达B点时,下列说法正确的是( )。
A.运动员的体重变大
B.运动员的重力势能减小
C.运动员烧水时,水的沸点升高
D.运动员携带的气压计的示数减小
解析:由图可知,A点的高度为1 000m,B点的高度为2 000m,从A点到达B点的运动实际上是由低处到高处的运动, 运动员的重力势能要增大,气压要减小,水的沸点要降低。
答案:D。
8.内能与化学
