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機械電子工程研究
機械電子工程研究【1】
【摘要】近年來，機械電子工程占據(jù)重要位置，它包含著很多的技術，基于此，本文結合多年來的工作經(jīng)驗，先對機械電子工程進行了概述，然后分析了機械電子工程的應用，最后對機械電子技術發(fā)展與創(chuàng)新進行了簡介。
【關鍵詞】新時期;機械電子工程;發(fā)展與創(chuàng)新
前言：在現(xiàn)在的經(jīng)濟社會情況下，更多的人越來越關注機械電子工程的發(fā)展，這不僅僅是國家重視的話題，同時和我們每個家庭每個人也是密不可分的，在飛速發(fā)展生活節(jié)奏日益提高的今天，機械電子類產(chǎn)品的更新也對生活的影響起著重大意義，它不僅僅是需要研究的一門學科，也是支撐現(xiàn)代人精神力量的動力，所以，我們有必要意識到機械電子工程的研究與投入是極為重要的，與其發(fā)展方向決不能忽視。
我們也更加確信以現(xiàn)在的發(fā)展速度而言，我國的經(jīng)濟趨勢也將會隨著機械電子工程的深入研究而突飛猛進。
1.機械電子工程的概述
1.1機械電子工程的產(chǎn)生
人們的生活方式因科技的發(fā)展而產(chǎn)生了巨大的變化，同時一個新型產(chǎn)業(yè)也隨之誕生――機械電子工程。
它從最初的產(chǎn)生到后來的不斷進步發(fā)展是一連串復雜而多變的過程。
它的前身是機械工業(yè)行業(yè)，隨著人們的生活水平不斷提高，生活方式的不斷改變，對機械的需求的也隨之不斷提高，電子計算機產(chǎn)品的問世，為其能夠迅速發(fā)展提供了必要條件。
在舊有的生活模式下，人們的生產(chǎn)、生活活動主要是依靠手工機械完成。
但是社會在進步，人們的生活模式在改變，舊有的生產(chǎn)方式難以跟上社會發(fā)展的腳步，必須要舍棄原有的手工機械的生產(chǎn)方式，在信息技術的推動下，將信息技術用于機械行業(yè)中，這從根本上推動了機械電子工程的發(fā)展。
顯而易見，機械電子化離不開信息技術，因為有了信息技術，機械電子技術才得以誕生。
1.2機械電子工程介紹
機械電子工程是一項涵蓋各類科學的技術，其核心專業(yè)是機械電子，同時要結合信息技術、網(wǎng)絡、智能化的相關知識，各類學科相互交叉形成的一類科學，這些學科的理論在機械電子工程中得到了廣泛的應用。
總體來說，機械電子工程包括計算機技術、網(wǎng)絡技術等，機械電子工程實現(xiàn)了技術的多元化和技術的融合，其在使用的過程中必須借助其他學科。
在對機械電子工程進行設計時，必須要將計算機技術與網(wǎng)絡技術以及機械相關的技術融合，將機械中不同的元件組合，完善設計。
機械電子工程在設計時運用的知識比較復雜，但是設計比較簡單，結構不復雜，而且具有較好的性能。
機械電子工程投入生產(chǎn)時的效率高，外形小巧，從而取代了傳統(tǒng)的機械。
1.3機械電子工程的特點
機械電子工程和傳統(tǒng)的機械工程有著明顯的區(qū)別，它具有以下幾個特點：
第一，電子信息技術的融合。
計算機信息技術被應用于機械電子工程的每個環(huán)節(jié)，它不僅體現(xiàn)在機械的內(nèi)在結構上，外觀設計也有充分的體現(xiàn)，使得機械從里到外都散發(fā)著時代的氣息。
在機械設計方面融入了許多新鮮元素，它不再簡單的機械工程，而是引入了多項技術、多種元素的機械設計，讓其能更好地滿足時代的需要，促進社會主義經(jīng)濟建設更快的發(fā)展。
第二，產(chǎn)品設計簡單，使用方便。
與傳統(tǒng)機械相比，機械電子工程在產(chǎn)品設計方面，要求更為苛刻和嚴格，它要求產(chǎn)品要不同與以往，具有創(chuàng)新性，且使用便捷，可操作性強。
對產(chǎn)品之所以要強調(diào)創(chuàng)新和可操作性主要是為了能夠跟上時代發(fā)展的步伐，也為了能更有利于用戶的使用，滿足實際需要，對此引來了社會眾多消費者的注意。
要做到這兩點，也絕非易事，對機械師也有了更高的要求。
設計者在做產(chǎn)品設計時，要做到兩點，一是產(chǎn)品的實用性，二是產(chǎn)品的可接受性，只有做到這兩點，該產(chǎn)品才會有市場。
除此之外，設計的創(chuàng)新對機械行業(yè)的發(fā)展也具有巨大的作用，一些傳統(tǒng)的機械設計時代淘汰的一個主要原因就是技術缺乏創(chuàng)新，設計太過簡單，不具有可操作性，想要的功能根本體現(xiàn)不出來。
同時，有不少機械師對機械的工作原理和使用方法并不是十分清楚，這在一定程度上，提高了機械事故發(fā)生的可能性。
所以，我們有必要加入新鮮元素，不斷創(chuàng)新設計理念，從而從本質(zhì)上推動機械設計的發(fā)展，減少或杜絕機械事故的發(fā)生。
2.機械電子工程的應用
隨著社會需求的不斷增加，對機械電子工程的要求也越來越高，從而對其的研究也在不斷地深入，其應用領域也在不斷增多。
傳統(tǒng)機械工程受其技術所限，它所應用的領域為有限，大多集中一些基礎領域，這些領域對技術的要求不太高，或者比較低端。
但是，隨著技術的發(fā)展與進步，這些基礎領域在被淘汰，并逐漸消失。
這個過程中，機械電子工程以其技術上的優(yōu)勢，不斷地將傳統(tǒng)機械工程取代，它的使用范圍對傳統(tǒng)機械工程的缺陷來說恰好是一個很好補充。
機械電子工程的應用領域極廣，不似于傳統(tǒng)機械工程，只用于那些對技術要求不高的基礎領域，它主要應用于改造后的基礎領域，和相對比較高級的領域。
隨著人們對機械電子工程了解的越來越多，研究越來越深入，它所能應用的領域必將越來越多，越來越廣。
3.機械電子技術發(fā)展與創(chuàng)新
3.1設計思想的發(fā)展
計算機信息技術最初應用于機械電子工程中，其主要目的就是提高機械的原有性能，并能讓其變得更加小巧，不那么笨拙，它的做法也非常的簡單，就是將機器中的某些機械部件用電子部件來替換。
到了20世紀九十年代，機械電子系統(tǒng)的設計理念發(fā)生了巨大的改變，不再是簡單地“替換”，而是開始注重系統(tǒng)的整體優(yōu)化以及智能化。
它的設計思想經(jīng)歷了四個過程，分別是替代、融合、系統(tǒng)優(yōu)化、智能化。
但是我們記住的一點是，現(xiàn)在的設計思想與原有的設計思想并不沖突，我們并沒有拋棄原來的設計理念。
3.2與其他前沿技術的結合
3.2.1面向現(xiàn)代醫(yī)學
現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展離不開機械電子系統(tǒng)，各類醫(yī)學診斷、治療的先進的醫(yī)學儀器設備都離不開機械電子系統(tǒng)。
比如現(xiàn)在大型醫(yī)院都備有的CT、NMR等。
另外，利用機械電子科技開發(fā)出的智能機器人，也可以應用到精密的手術中去。
機械電子系統(tǒng)還可以實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的遠程監(jiān)控設計，讓外地的醫(yī)生進行遠程操控手術。
3.2.2面向現(xiàn)代生物技術
現(xiàn)代生物技術的研究對象十分廣泛，大到各類植物、動物、微生物，小到各種生物組織細胞、生物分子和基因問題都是它的研究范圍。
在研究過程中，不可避免的要繪制各種基因圖譜、制造各種生物芯片、進行修補、注入、分離基因等工作。
而這些工作的進行毫無例外都需要各類機械電子儀器的輔助才能進行。
另外，現(xiàn)代人類進行各種嚴酷環(huán)境例如深水、嚴寒、外太空等的科學探測，由于人類本身不能長期在此環(huán)境下生存，都需要借助機械電子裝置和智能儀器的幫助來完成諸如定期自動傳輸數(shù)據(jù)、自動檢測及故障處理等任務。
包括我們現(xiàn)在最前沿的航空航天科技，各類宇宙飛船和空間站的正常運轉，他們龐大的系統(tǒng)需要各種機械電子裝置的精密配合才能完成發(fā)射、運行、返航等重要任務。
4.結語
隨著社會的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，機械電子工程已經(jīng)不僅僅是一門科學的研究，它越來越多的應用于社會的各個領域。
隨著我們對這門科學的重視程度的逐漸加深，對機械電子工程研究的投入就越多，對機械電子工程的研究也就越加深廣。
它的發(fā)展越迅速，應用的領域越寬廣，對我們生產(chǎn)生活的影響也就越深入。
為了讓其更好的服務人類的生活，我們需要投入更多的精力進行機械電子工程的發(fā)展研究。
參考文獻：
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機械電子工程專業(yè)知識集成【2】
摘要：以機械電子工程專業(yè)建設為契機，借鑒管理科學中知識集成的思想，將機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)中的教師和學生看成學習型組織中的成員，提出專業(yè)知識集成的設想，研究專業(yè)知識集成對大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的效應，借此探索我國高等工科教育中培養(yǎng)大學生創(chuàng)新思維和能力的方法及途徑。
關鍵詞：機械電子工程;專業(yè)知識集成;創(chuàng)新能力
擺在工科高等院校面前的緊迫任務之一是如何培養(yǎng)適應建設新型國家的創(chuàng)新人才。
教育部開展的工程教育專業(yè)認證標準對畢業(yè)生知識、能力與素質(zhì)的基本要求中就有“具有創(chuàng)新意識和對新產(chǎn)品、新工藝、新技術和新設備進行研究、開發(fā)和設計的初步能力”;教育部的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”旨在培養(yǎng)造就一大批適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要、創(chuàng)新能力強的高質(zhì)量的各種類型工程技術人才，為建設創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務。
該計劃的三個特點之一就是強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力。
可以說，工程教育的本質(zhì)就是培養(yǎng)大學生的創(chuàng)新能力。
受傳統(tǒng)文化、社會環(huán)境、思維方式和個體差異等的影響，我國工科大學生的創(chuàng)新思維和能力低于人們的期望值。
這就需要探索培養(yǎng)和提高創(chuàng)新能力的方法。
高等工程教育中創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一個系統(tǒng)的工程，強調(diào)實踐和社會需要，需要從創(chuàng)新環(huán)境、創(chuàng)新認識、創(chuàng)新方法、創(chuàng)新活動流程等多方面介入。
其中，必須改變對傳統(tǒng)的高等教育專業(yè)培養(yǎng)中教師和學生的認識，對學生管理、教學計劃、教學方式、師生互動等進行改革。
同時，還可以借鑒其他學科，如系統(tǒng)科學、管理科學、工程技術等的方法和理論，嫁接到高等工程教育中，形成新的高等工程教育方法和理論。
筆者所在的專業(yè)為機械電子工程專業(yè)，通過借鑒管理科學中的知識集成思想，將專業(yè)培養(yǎng)中的教師和學生看成學習型組織中的成員，提出專業(yè)知識集成的設想。
經(jīng)過多年的實踐，發(fā)現(xiàn)專業(yè)知識集成對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)有明顯的促進作用。
一、專業(yè)知識集成的含義
進入21世紀以來，人們認識到一些先進技術及系統(tǒng)集成方法的使用和發(fā)展的關鍵都是以知識集成為核心。
知識集成的目標是實現(xiàn)有效的知識利用，提高創(chuàng)新能力。
知識集成是Grant在1996年正式提出的，隨后國內(nèi)外學者對于知識集成進行了大量的研究。
目前關于知識集成的研究內(nèi)容和成果沒有形成系統(tǒng)的學說，還沒有統(tǒng)一的定義。
從其概念的演變過程看，其內(nèi)涵越來越深刻。
綜合國內(nèi)外的研究，一般認為知識集成的內(nèi)涵是：知識集成的對象包括各種顯性和隱性知識，這些知識存在于組織內(nèi)部各類人員、各協(xié)作單位以及不同組織之間;知識集成是顯性知識與隱性知識間的集成，也是個人知識、群體知識、組織知識和組織間知識的集成;知識集成活動包括識別、獲取、共享、綜合組織內(nèi)外部知識，在此基礎上形成新的知識體系。
知識集成的本質(zhì)是知識創(chuàng)新的動態(tài)過程，必須利用知識的集成成果進行自主創(chuàng)新，是螺旋上升的知識集成過程;知識集成是一個復雜的組織、技術、人力資源管理過程，集成主體必須發(fā)揮主動性和創(chuàng)造性;知識集成的目標就是打破知識壁壘，提高組織創(chuàng)新能力。
知識集成的最終目的是構建組織核心競爭力。
機械電子工程是機械學、電子學、信息技術、計算機技術、控制技術等有機融合而形成的一門綜合性學科，核心是機電一體化，本質(zhì)是機械自動化和智能化，在國民經(jīng)濟各領域各行業(yè)應用廣泛。
因此機械電子工程的學科特點是該學科隨科技的發(fā)展而發(fā)展，并且學科知識面廣，交叉性強。
這就對機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)的學生的基礎知識、素質(zhì)和能力有較高的要求，特別是創(chuàng)新能力有要求。
目前，機械電子工程專業(yè)同其他工程專業(yè)一樣，一般通過專業(yè)基礎課和專業(yè)課程的學習提高專業(yè)知識和素質(zhì)，這些專業(yè)基礎課程包括機械類、電子技術類、控制類和信息類課程;通過課內(nèi)實驗、課外科技活動、集中實踐環(huán)節(jié)(如課程設計、金工和電子實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)設計)等提高實踐能力和專業(yè)技能;通過選修人文社科類課程、參加文體活動和競賽等提高學生的文化素質(zhì)和社會交往能力;通過少數(shù)幾門課(如筆者所在專業(yè)開設了“機電產(chǎn)品創(chuàng)新設計”等課程)、課外科技活動、學科競賽、發(fā)表論文和申報專利等提高創(chuàng)新能力。
這種培養(yǎng)模式對學生創(chuàng)新能力的提高作用有限。
由于學習環(huán)境、傳統(tǒng)文化、教學管理、學生個性等因素的影響，導致學生基礎知識、素質(zhì)和能力不盡如人意，最終影響學生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力及其轉化。
[1]特別是學生對知識的學習，這是影響學生創(chuàng)新能力最重要的影響因素。
筆者所在的機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)中就曾經(jīng)存在一些問題，如：機械電子工程專業(yè)知識源異質(zhì)性強，學生對異質(zhì)性強的知識理解和轉換不暢;機械電子工程專業(yè)的知識源是相對封閉的，如機械學、電子學和控制技術的知識相對封閉，學生對知識源的溝通不暢;對學生學習而言，知識源存在時間差等問題;機械電子工程專業(yè)的知識源對教師而言也存在很多問題，如缺失、割裂和不暢等問題。
為提高專業(yè)學生的創(chuàng)新能力，筆者所在的專業(yè)借鑒知識集成的方法和原理，將專業(yè)建設中的專業(yè)教師和學生看成學習型組織中的成員，提出專業(yè)知識集成的概念，重新審視機械電子工程專業(yè)的知識源，改變師生的知識源時空觀，最終提高學生的創(chuàng)新能力。
二、專業(yè)知識集成的實踐
1.機械電子工程專業(yè)學習型組織的建立
將機械電子工程專業(yè)的教師和學生視為學習型組織中的成員，通過分析組織的師生共同的愿景、個體差別、實現(xiàn)不斷學習的方式，如全員學習、全過程學習和團體學習等，構建扁平式組織結構的方法，保證師生溝通快捷和通暢，實現(xiàn)師生自主管理的途徑。
專業(yè)教師對學習型組織這些特性統(tǒng)一了認識，認為在專業(yè)建設中教師和學生都是主體，教師和學生是學習型組織中的成員等。
這些為機械電子工程專業(yè)知識集成的實現(xiàn)提供了基礎。
2.機械電子工程專業(yè)知識源的構成
專業(yè)組織教師對機械電子工程專業(yè)的顯性知識、隱性知識進行了分類和挖掘，總結了它們的特點，確定了知識源在組織中教師、學生間的流動和吸收的方式、途徑，評估了它們對學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的影響。
知識集成理論認為知識可分為顯性知識(編碼型知識)和隱性知識(意會性知識)。
由計算機處理的、可以度量的知識一般是顯性知識，如“知道是什么”和“知道為什么”的知識。
隱性知識是頭腦中屬于經(jīng)驗、訣竅和靈感的那部分知識(隱含經(jīng)驗類知識)，是難以編碼和度量的，并且是在不斷演變的。
它可能以數(shù)據(jù)、信息的形式無序地存放在某些地方。
在專業(yè)這個組織中，這些知識源異質(zhì)性強，相對封閉，存在時間和空間的分離等問題。
從學生層面看，機械電子工程專業(yè)的顯性知識和隱性知識的來源主要有：
(1)課程。
包括學科基礎課和專業(yè)教育課等，如機械類、電子技術類、控制類、信息類和專業(yè)類課程，如工程圖學、工程力學、機械設計基礎、電子技術、電路分析基礎、微機原理及其應用、自動控制理論、機電傳動控制、機電一體化系統(tǒng)設計等課程。
(2)實踐環(huán)節(jié)。
包括課內(nèi)實驗、課程設計、金工和電子實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)設計等。
(3)課外教育教學活動。
包括科研實踐、文體活動、社會實踐和專業(yè)調(diào)研等。
(4)其他。
如同學之間、同學和老師、同學和外界交流與意會的知識等。
從教師層面看，顯性知識和隱性知識除上述外還包括科研轉化的知識等。
3.機械電子工程專業(yè)知識集成的實現(xiàn)
針對機械電子工程專業(yè)組織特點和知識源構成，從以下幾個方面探索了專業(yè)知識的集成：改變師生對知識源的時空觀;通過制度規(guī)范、約束激勵、溝通交流、資源分配等方面實現(xiàn)知識的集成。
這里所說的知識源的時空是指按傳統(tǒng)安排的知識源學習進程和地點，如課程學習的不同學期，理論學習和實踐在不同地方進行。
通過有效方法集成知識源并進行實施，可以利用創(chuàng)新思維方法，如邏輯思維和非邏輯思維，激發(fā)師生的創(chuàng)新思維。
例如，借鑒TRIZ理論將機械電子工程專業(yè)的主要知識點匯編成冊，按“自頂而下”的設計方法對復雜機電系統(tǒng)所涉知識源解構，改變師生對知識源的時空觀。[2，3]
三、專業(yè)知識集成的效果和反思
1.專業(yè)知識集成的效果
機械電子工程專業(yè)知識集成自實現(xiàn)以來效果明顯。
首先，改變了師生對機械電子工程專業(yè)知識的認識。
教師拓展了自己的知識面，明確了所教課程的教學地位和所教課程內(nèi)容與其他課程內(nèi)容的相互滲透。
大一上學期的“專業(yè)導論”課程就介紹了機械電子工程專業(yè)知識集成的內(nèi)容，學生了解到專業(yè)所涉及的不同知識源，在畢業(yè)設計階段就可以對畢業(yè)題目所涉及的知識點進行歸納和總結。
其次，促進了學生創(chuàng)新能力的提高。
學生入學時就對機械電子工程專業(yè)知識集成形成系統(tǒng)概念，對知識的掌握更快、更全面、理解更深。
在進行課外科技活動的過程中思維更開闊。
如本專業(yè)已畢業(yè)的07機電2班37位同學中，獲得省級以上課外科技活動獎項8項，獲得實用新型專利32項、發(fā)明專利4項。
09機電2班35位同學，有11位同學考取了研究生。
10機電1班共有38位同學，截至第6學期為止共獲得12項省級以上課外科技活動獎，申請實用新型專利23項、發(fā)明專利2項。
2.專業(yè)知識集成的反思
當然，在機械電子工程專業(yè)知識集成實現(xiàn)的過程中也存在一些問題。
如組織結構和文化氛圍等需要進一步加強。
特別是建立合適的組織結構，建立更有柔性、靈活性以及敏捷性的專業(yè)集成組織形式，如虛擬學習團隊和網(wǎng)絡學習團隊等，使師生有效地溝通、協(xié)調(diào)和共享知識。
從管理層面要研究專業(yè)知識集成的有效措施，使組織形成良好的創(chuàng)新文化氛圍，促進師生共享和交流知識。
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