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机电一体化的现状与趋势及对高职人才培养的挑战
作者：俞云强
关键词：高职；机电一体化；人才培养
机电一体化的发展现状及趋势
20世纪70年代发展起来的机电一体化技术是综合应用机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术、信号变换技术以及软件编程技术等产生的一种系统工程技术，是多种技术交叉融合的产物，并不断地通过学科交叉、技术融合与创新持续发展。
机电一体化技术经过近40年的发展已经取得了丰硕的成果，其产品由单一品种逐步发展到大中型品种乃至成套设备或大系统，电子技术在机械产品上的应用几乎达到了无孔不入的程度，其品种不断增多，水平也不断提高，不仅对世界经济的发展起到了巨大的推动作用，而且给人们的生活带来了很大的方便和享受。
随着科学技术特别是精密机械技术、微电子技术、计算机技术和控制技术的不断进步，机电一体化技术也在快速发展，其发展趋势是：（1）在性能上向高精度、高效率、高智能化方向发展；（2）在功能上向小型化、轻型化、多功能方向发展；（3）在层次上向复合集成、系统化方向发展。
机电一体化技术在我国的应用
机电一体化主要技术在我国应用的大致趋势如下：
计算机技术20世纪70年代是纯电子技术；自80年代开始使用Z80CPU构成的单板机及个人电脑；从1987年开始STD总线成为工控机主流机型；从90年代开始使用MCS-51、MCS-96系列单片机与小型PLC；自90年代中期开始以台湾研华公司为代表的IPC工控机取代STD工控机，成为主流工控机；90年代中后期中型、大型PLC与DCS系统在我国开始大规模使用；2000年以后现场总线开始应用。
传感器技术20世纪60年代是力平衡式传感器；70年代开始使用参量型传感器（R、C、L参量，无源）和发电型传感器（磁电式、压电式、热电式，有源），大多采用分立型；80年代开始随着半导体集成技术的发展，将敏感元件与信号处理电路集成在一起，实现了检测及信号处理一体化；90年代后，传感器向集成化、微型化、智能化方向发展；2000年后，出现了基于现场总线的网络化智能传感器。
执行机构由传动机构和执行元件组成。传动机构由蜗轮蜗杆、齿轮、链轮、带轮、凸轮、传动带等组成；执行元件分为液压式、气压式、电磁式等几种类型。
机械加工技术20世纪50年代是通用机床，采取传统加工工艺；60年代开始使用硬件数控NC、特种加工与成组技术；70年代开始使用计算机数控CNC与精密机械技术；80年代开始使用计算机集成制造系统CIMS、柔性制造系统FMS、计算机辅助工艺设计CAPP、计算机辅助设计/制造CAD/CAM；90年代开始使用现代制造技术与纳米加工技术；2000年开始使用敏捷制造技术与绿色制造技术。
高职机电一体化人才的定位及应具备的知识与能力
机电一体化培养人才的层次（1）学术型人才：主要从事科学研究，从事发现和研究客观规律的工作。（2）工程型人才：主要从事有关项目的设计、规划、决策以及新产品、新技术的开发研制工作。（3）技术型（工艺型）人才：主要在生产第一线或工作现场从事将设计、规划、决策转换成物质实体或对社会产生具体作用的工作，进行技术应用、现场实施与服务。（4）技能型（操作型）人才：主要在生产第一线或工作现场依靠操作技能从事为社会谋取利益的工作。各行各业的技术工人均属于这类人才。
高职机电一体化人才的定位高职机电一体化专业主要培养技术应用型人才，应具备必要的基础理论知识、较宽的专业知识、较强的工作现场技术应用能力。
高职机电一体化人才应具备的知识与能力（1）知识结构：具有必备的文化基础知识；具有一定的政治理论知识和人文知识；具有所需的机械制造、液压与气压传动等方面的基本知识；具有电工、电子、自动控制等方面的基本知识；具有计算机应用技术的基本知识；具有数控机床加工与编程、数控技术、CAD/CAM的基本知识；具有数控技术综合应用的基本知识；具有车间生产技术管理的基本知识。（2）能力结构：一是社会能力。具备从事职业活动所需要的行为能力，具体包括口语表达能力、人机对话能力、英语会话与阅读能力、意志品德、获得知识的学习能力、解决问题的方法能力、分析问题的思维能力、开展活动的组织能力、团结同志的协作能力、开拓发展的创新能力。二是基础能力。具备从事职业活动所需的各项基础能力，具体包括机械制造、电气控制与计算机应用三项基础能力。三是专业能力。具备从事职业活动所需要的专业技能。
机电一体化技术发展与高职课程设置
课程设置的指导思想高职人才培养模式的基本特征是以培养高级技术应用型专门人才为根本任务，以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构与培养方案，毕业生应具有基础理论知识适度、技术应用能力强、知识面较宽、素质较高等特点，以应用为主旨和特征构建课程与教学内容体系。
机电一体化发展与高职课程设置的不适应由于机电一体化是多种技术交叉融合的产物，相关技术的发展都在推动着机电一体化的发展。因此，其发展是日新月异的，这就必然导致课程设置与教学内容与其发展不相适应，具体表现在：
1.单片机课程：教学内容是以MCS-51单片机为主，而现在实用的单片机种类繁多。
2.PLC课程：我院主要讲述、实验的是小型PLC的原理、编程等，而现在不仅小型PLC被广泛使用，而且中型、大型PLC及DCS系统均已广泛使用。
3.检测与传感器课程：各种高精度、集成化、智能化的传感器层出不穷，网络化的传感器也已出现，而课程中涉及很少。
4.机电类专业中的机类课程目前仍大多停留在传统机械上。
5.目前机电设备的维修仍把机械维修与电气维修截然分开，不利于培养机电复合型人才。
6.新型的数控设备更新速度快，技术含量高，高职院校的教学实践设备相对滞后。
7.数控模块化刀具、数控夹具、数控机床冷却液的选用等都有较高的要求，但教材中这些内容涉及较少，教学内容落后于生产实际。
8.机电类制冷专业偏重于系统制冷原理介绍，而对于自动控制方面却很少涉及，所讲述的自控仪表装置也大大落后于现在企业所使用的装置。
9.制冷专业讲解的部件缺乏先进性。例如，课程中介绍了温控器、热保护器等传统的机械元器件，而企业现在生产的冰箱有很多一部分已采用数字电脑温控技术。
解决的方法（1）设备方面：在经济条件允许的情况下，应购买先进设备用于教学实践环节；购买与自制相结合更新设备；学院应与企业合作，借助企业的先进设备与企业共同培养人才。（2）教师方面：应送出去深造、进修，或到企业学习，应积极开展科研开发，培养教师的关键技术技能，了解机电技术发展的最新动态与最新的机电一体化设备。（3）课程方面：一是课程内容的综合化。随着机电一体化技术的发展与知识更新的加快，要求课程内容实现跨课程有机融合，各门课程之间要体现合理的相互联系，以实现课程体系的整体优化。二是课程结构的模块化。应将教学内容进行分解，形成模块，模块化课程可充分增强课程的灵活性，既可保持普适性较强课程的稳定性与教学资源的充分、合理使用，又便于开发新课程，以适应技术的迅速变化与面向社会培训课程的开发。三是课程目标的定向性。数控技术的综合性较强，为使培养目标能根据社会需求及时调整，应开发基于专业基础平台、目标不同的定向性专门化课程，实现数控加工技术、数控机床维护及维修等不同的专门化培养方向。（4）教材建设：要紧跟机电一体化技术的发展，及时更新、自编、补充教材内容。（5）实践环节：应积极进行校内、校外实践基地的建设，与国内知名企业共建实验室、工作室，加强实践教学环节，以弥补理论教学上的不足。
机电一体化技术涵盖的面较宽，如何解决机电一体化发展与所培养人才能力、知识结构方面的矛盾，如何迎接机电一体化发展对高职课程内容提出的挑战，是需要长期研究的课题。应从以下两方面着手：一是从“素质+能力+知识”三方面培养人才，二是针对高职主要为地区经济发展服务的特点，对本地区各类企业及毕业生就业的主要企业进行调研，掌握各类企业使用机电一体化设备的情况、毕业生就业的岗位、对毕业生主要能力与知识结构的需求，有针对性地合理设置课程，选择教学内容，以培养能充分满足社会需求的人才。
参考文献：
[1]吕鑫祥.高等职业技术教育研究[M].上海：上海教育出版社，1998.
[2]中国机电一体化协会.用信息化提高我国制造业竞争能力[J].Cameta资讯，2003.
作者简介：
俞云强（1963—），男，1984年毕业于东南大学无线电工程系，现为无锡职业技术学院副教授，高级工程师，主要从事电子技术、机电一体化等方面的教学与研究。
（本文责任编辑：王恒）