機電一體化的現狀與趨勢及對高職人才培養的挑戰

摘要：高職院校應根據機電一體化技術發展的現狀以及在我國的應用趨勢，考慮高職機電一體化人才的培養定位及應具備的知識與能力，設置相關的機電一體化課程，并有效地解決課程設置、教學內容與機電一體化技術發展不相適應的問題。

關鍵詞：高職；機電一體化；人才培養

機電一體化的發展現狀及趨勢

20世紀70年代發展起來的機電一體化技術是綜合應用機械技術、微電子技術、自動控制技術、信息技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術、信號變換技術以及軟件編程技術等產生的一種系統工程技術，是多種技術交叉融合的產物，并不斷地通過學科交叉、技術融合與創新持續發展。

機電一體化技術經過近40年的發展已經取得了豐碩的成果，其產品由單一品種逐步發展到大中型品種乃至成套設備或大系統，電子技術在機械產品上的應用幾乎達到了無孔不入的程度，其品種不斷增多，水平也不斷提高，不僅對世界經濟的發展起到了巨大的推動作用，而且給人們的生活帶來了很大的方便和享受。

隨著科學技術特別是精密機械技術、微電子技術、計算機技術和控制技術的不斷進步，機電一體化技術也在快速發展，其發展趨勢是：（1）在性能上向高精度、高效率、高智能化方向發展；（2）在功能上向小型化、輕型化、多功能方向發展；（3）在層次上向復合集成、系統化方向發展。

機電一體化技術在我國的應用

機電一體化主要技術在我國應用的大致趨勢如下：

計算機技術20世紀70年代是純電子技術；自80年代開始使用Z80CPU構成的單板機及個人電腦；從1987年開始STD總線成為工控機主流機型；從90年代開始使用MCS-51、MCS-96系列單片機與小型PLC；自90年代中期開始以臺灣研華公司為代表的IPC工控機取代STD工控機，成為主流工控機；90年代中后期中型、大型PLC與DCS系統在我國開始大規模使用；2000年以后現場總線開始應用。

傳感器技術20世紀60年代是力平衡式傳感器；70年代開始使用參量型傳感器（R、C、L參量，無源）和發電型傳感器（磁電式、壓電式、熱電式，有源），大多采用分立型；80年代開始隨著半導體集成技術的發展，將敏感元件與信號處理電路集成在一起，實現了檢測及信號處理一體化；90年代后，傳感器向集成化、微型化、智能化方向發展；2000年后，出現了基于現場總線的網絡化智能傳感器。

執行機構由傳動機構和執行元件組成。傳動機構由蝸輪蝸桿、齒輪、鏈輪、帶輪、凸輪、傳動帶等組成；執行元件分為液壓式、氣壓式、電磁式等幾種類型。

機械加工技術20世紀50年代是通用機床，采取傳統加工工藝；60年代開始使用硬件數控NC、特種加工與成組技術；70年代開始使用計算機數控CNC與精密機械技術；80年代開始使用計算機集成制造系統CIMS、柔性制造系統FMS、計算機輔助工藝設計CAPP、計算機輔助設計/制造CAD/CAM；90年代開始使用現代制造技術與納米加工技術；2000年開始使用敏捷制造技術與綠色制造技術。

高職機電一體化人才的定位及應具備的知識與能力

機電一體化培養人才的層次（1）學術型人才：主要從事科學研究，從事發現和研究客觀規律的工作。（2）工程型人才：主要從事有關項目的設計、規劃、決策以及新產品、新技術的開發研制工作。（3）技術型（工藝型）人才：主要在生產第一線或工作現場從事將設計、規劃、決策轉換成物質實體或對社會產生具體作用的工作，進行技術應用、現場實施與服務。（4）技能型（操作型）人才：主要在生產第一線或工作現場依靠操作技能從事為社會謀取利益的工作。各行各業的技術工人均屬于這類人才。

高職機電一體化人才的定位高職機電一體化專業主要培養技術應用型人才，應具備必要的基礎理論知識、較寬的專業知識、較強的工作現場技術應用能力。

高職機電一體化人才應具備的知識與能力（1）知識結構：具有必備的文化基礎知識；具有一定的政治理論知識和人文知識；具有所需的機械制造、液壓與氣壓傳動等方面的基本知識；具有電工、電子、自動控制等方面的基本知識；具有計算機應用技術的基本知識；具有數控機床加工與編程、數控技術、CAD/CAM的基本知識；具有數控技術綜合應用的基本知識；具有車間生產技術管理的基本知識。（2）能力結構：一是社會能力。具備從事職業活動所需要的行為能力，具體包括口語表達能力、人機對話能力、英語會話與閱讀能力、意志品德、獲得知識的學習能力、解決問題的方法能力、分析問題的思維能力、開展活動的組織能力、團結同志的協作能力、開拓發展的創新能力。二是基礎能力。具備從事職業活動所需的各項基礎能力，具體包括機械制造、電氣控制與計算機應用三項基礎能力。三是專業能力。具備從事職業活動所需要的專業技能。

機電一體化技術發展與高職課程設置

課程設置的指導思想高職人才培養模式的基本特征是以培養高級技術應用型專門人才為根本任務，以適應社會需要為目標，以培養技術應用能力為主線設計學生的知識、能力、素質結構與培養方案，畢業生應具有基礎理論知識適度、技術應用能力強、知識面較寬、素質較高等特點，以應用為主旨和特征構建課程與教學內容體系。

機電一體化發展與高職課程設置的不適應由于機電一體化是多種技術交叉融合的產物，相關技術的發展都在推動著機電一體化的發展。因此，其發展是日新月異的，這就必然導致課程設置與教學內容與其發展不相適應，具體表現在：

1.單片機課程：教學內容是以MCS-51單片機為主，而現在實用的單片機種類繁多。

2.PLC課程：我院主要講述、實驗的是小型PLC的原理、編程等，而現在不僅小型PLC被廣泛使用，而且中型、大型PLC及DCS系統均已廣泛使用。

3.檢測與傳感器課程：各種高精度、集成化、智能化的傳感器層出不窮，網絡化的傳感器也已出現，而課程中涉及很少。

4.機電類專業中的機類課程目前仍大多停留在傳統機械上。

5.目前機電設備的維修仍把機械維修與電氣維修截然分開，不利于培養機電復合型人才。

6.新型的數控設備更新速度快，技術含量高，高職院校的教學實踐設備相對滯后。

7.數控模塊化刀具、數控夾具、數控機床冷卻液的選用等都有較高的要求，但教材中這些內容涉及較少，教學內容落后于生產實際。

8.機電類制冷專業偏重于系統制冷原理介紹，而對于自動控制方面卻很少涉及，所講述的自控儀表裝置也大大落后于現在企業所使用的裝置。

9.制冷專業講解的部件缺乏先進性。例如，課程中介紹了溫控器、熱保護器等傳統的機械元器件，而企業現在生產的冰箱有很多一部分已采用數字電腦溫控技術。

解決的方法（1）設備方面：在經濟條件允許的情況下，應購買先進設備用于教學實踐環節；購買與自制相結合更新設備；學院應與企業合作，借助企業的先進設備與企業共同培養人才。（2）教師方面：應送出去深造、進修，或到企業學習，應積極開展科研開發，培養教師的關鍵技術技能，了解機電技術發展的最新動態與最新的機電一體化設備。（3）課程方面：一是課程內容的綜合化。隨著機電一體化技術的發展與知識更新的加快，要求課程內容實現跨課程有機融合，各門課程之間要體現合理的相互聯系，以實現課程體系的整體優化。二是課程結構的模塊化。應將教學內容進行分解，形成模塊，模塊化課程可充分增強課程的靈活性，既可保持普適性較強課程的穩定性與教學資源的充分、合理使用，又便于開發新課程，以適應技術的迅速變化與面向社會培訓課程的開發。三是課程目標的定向性。數控技術的綜合性較強，為使培養目標能根據社會需求及時調整，應開發基于專業基礎平臺、目標不同的定向性專門化課程，實現數控加工技術、數控機床維護及維修等不同的專門化培養方向。（4）教材建設：要緊跟機電一體化技術的發展，及時更新、自編、補充教材內容。（5）實踐環節：應積極進行校內、校外實踐基地的建設，與國內知名企業共建實驗室、工作室，加強實踐教學環節，以彌補理論教學上的不足。

機電一體化技術涵蓋的面較寬，如何解決機電一體化發展與所培養人才能力、知識結構方面的矛盾，如何迎接機電一體化發展對高職課程內容提出的挑戰，是需要長期研究的課題。應從以下兩方面著手：一是從“素質+能力+知識”三方面培養人才，二是針對高職主要為地區經濟發展服務的特點，對本地區各類企業及畢業生就業的主要企業進行調研，掌握各類企業使用機電一體化設備的情況、畢業生就業的崗位、對畢業生主要能力與知識結構的需求，有針對性地合理設置課程，選擇教學內容，以培養能充分滿足社會需求的人才。

參考文獻：

[1]呂鑫祥.高等職業技術教育研究[M].上海：上海教育出版社，1998.

[2]中國機電一體化協會.用信息化提高我國制造業競爭能力[J].Cameta資訊，2003.

作者簡介：

俞云強（1963—），男，1984年畢業于東南大學無線電工程系，現為無錫職業技術學院副教授，高級工程師，主要從事電子技術、機電一體化等方面的教學與研究。

（本文責任編輯：王恒）