一体化设计方法

2024-05-18

一体化设计方法（共12篇）

一体化设计方法篇1

1 系统设计原则

在系统设计时,需要考虑的因素很多,有技术的、经济的、社会的因素,但对于机电一体化系统设计,有如下一些共同的基本原则需要遵守。

1.1 机电互补原则

考虑到机械技术和电子技术自身的特点,相得益彰。比如,在经常需要调整系统转速的时候,可以用电子装置来代替齿轮调速装置,这样不仅可以提高调速精度而且灵活方便;采用PLC替代电磁继电器,不但可以大大提高系统可靠性,而且可以减小系统的体积和重量,给系统设计提供更大的灵活性。因此,根据机电互补原则进行系统设计,要求从机械技术、电子技术、硬件技术等方面来衡量的经济和技术的利弊,采取正确的选择。

1.2 功能优化原则

功能优化原则指在系统设计的时候,抓住用户最为关心的技术指标,特别是系统的可靠性、实用性、经济性等。对各种相关技术进行优化组合,而不是片面追求高指标、全功能。

1.3 自动化、省力化原则

高精度、高效率、高可靠性是机电一体化系统设计的重要指标,要求系统运行过程中可以实现自动的检测、控制、调节、记录和自动显示;在系统出现故障时能进行自动的诊断和采取应急措施,实现自动保护功能;在生产过程中生产任务变化的时候,可以灵活的改变,使其柔性化增加;更大限度地减少人为干预,降低人的体力和智力影响。

1.4 效益最大原则

在达到了系统功能目标和满足寿命要求时,尽可能的降低成本,需要合理的选用材料,多使用标准零件,正确进行结构设计,优化加工制造工艺,降低生产成本。优先使用先进的成熟技术,提高系统的技术附加值,增强系统的竞争力。

1.5 开发性原则

所谓开放性是指一组标准的原则,规范或约定统一的接口,通信和系统的外部连接,该系统可容纳的设备和软件产品的不同的生产厂家,还可以适应新的技术,以适应未来发展。

2 系统设计方法

机电一体化系统的复杂性决定了设计方法必须从有深入浅和化整为零两条途径入手,相应的方法是纵向分层法和横向分块法。

2.1 纵向分层法

纵向分层法是从系统的整体设计出发,按照系统的垂直结构设计和系统功能设计,将机电一体化系统的结构层次设计与相关的企业组织架构相对应,根据不同的任务,由相关的部门来完成,即将宏观的系统设计与微观的具体结构设计相结合的科学方法。宏观的战略性设计和微观的战术性设计是不同层面的设计方法,前者由企业的高级技术和管理部门结合专家意见来完成,对机电一体化系统规划出其总体的经济、技术要求等宏观项目计划。后者是根据战略性设计,将宏观设计落实到具体的技术设计和实施方案,通常由专门的技术部门来实施完成。

2.2 横向分块法

该方法是将系统设计分成几个功能模块来分别进行专门的设计,最后将各个模块连成一个有机的整体,执行系统功能。这种化整为零的方法非常直观并且易于实施。在考虑机械系统与电子技术有机结合的设计中,通常有3种设计方法:

(1)替代法。利用通用或专用电子元件取代传动机械零部件(或系统)中的复杂机械功能部件或功能子系统,以弥补其不足。例如,使用伺服电机来代替齿轮调速系统,不仅可以增加调速范围,调速精度,还可以改变扭矩,不仅结构简单设计方便,还可以缩短制造周期。

电子元件遵循摩尔定律,在一个周期后性能提高一倍,价格降低一倍,随着电子科学技术的发展和进步,电子部件代替机械部件的场合比较多,因此,替代法将是机电一体化系统设计和改造的最常用的设计方法。

(2)融合法。将各组成要素有机地结合为一体,构成专用或通用的功能部件(子系统),各要素之间的机电参数有机匹配。例如,将电动机、PLC、联轴器、轴等设计成可调速的主轴模块,这样在机床设计或改造的时候,可以很方便的使用,结构合理紧凑可靠。

(3)组合法。将融合法制成的功能部件(子系统)、功能模块,搭积木式地组合成各种机电一体化系统,即将不同的功能部件进行有效的搭配组合,形成机电一体化产品,如将收音机和录音机的功能组合成功能更多更全的收录机,手机与摄像头功能的组合形成具有摄像功能的手机。这种组合不是其功能简单的叠加,而是充分体现系统的整体性,在考虑多个组合功能的基础上进行创新设计和改造。

3 机电一体化设计类型

3.3开放性设计

开放性设计是在既无参考系统,又无具体设计方案的情形下,仅仅根据抽象的设计原理和满足新系统的性能要求进行的原创性设计,具有很强的突破和创新性。

3.2 适用性设计

适用性设计是指在大的方案和原理基本保持不变的情况下,对现有系统进行局部改进,例如,用电子装置代替原有的机械结构,或者为了实现自动化控制,对机械结构进行的局部适应性变动。

3.3 变异性设计

变异性设计是指在设计方案原理和功能结构不变的情况下,仅改变现有系统的规格尺寸,使之适应某种量值变化的要求。

4 机电一体化系统开发路线

按照系统工程和软件工程的方法论,可以用生命周期法对机电一体化系统进行工程开发。机电一体化系统开发分为总体设计、部件设计和零件设计、技术设计和工艺设计,其工程路线为:(1)可行性论证;(2)初步设计;(3)详细设计;(4)实施和测试;(5)运行和维护。

为确保工程质量,尽早发现设计中存在的问题,提高开发效率,生命周期发要求在每个阶段结束时通过评审才能进入下个阶段工作。可以看出,上述系统开发过程与企业产品中的开发决策、产品设计、零件设计、加工、装配与测试、使用及维修的过程十分相似的。

参考文献

[1]陈荷娟.机电一体化系统设计[M].北京理工大学出版社,2013.

[2]吕强.机电一体化原理与应用(第3版)[M].国防工业出版社,2010.

[3]蔡鹤皋.机电一体化技术手册(第一卷)[M].机械工业出版社,1999.

一体化设计方法篇2

Bassam A.Hussein 生产质量工程系，挪威科技大学（NTNU）

特龙赫姆，挪威 1997年12月3日

摘要

为了模拟机电一体化系统的物理和逻辑性能，本篇论文提出了一个基于利用多维数组的统一方法。一个机电一体化系统模型包括两个相互作用的子模型。一个子模型描述在物理系统中与能量流动有关的方面，另一个子模型描述在控制系统中与信息流动有关的方面。基于建模方法的多维数组提供给我们一个在子系统中使用一个术语和相同建模形式的可能性。使用相同形式的结果是机电一体化系统的仿真能够被执行通过使用一个仿真环境。

关键词：机械电子工程，系统，建模

1.导言

机电一体化系统包括机械工程和电子技术的协同综合，在设计方面的智能电脑控制，工业产品的制造和工序。机电一体化系统的成分必须同时被设计，也就是说，通过每条规则强加在这个系统的约束必须在非常早的阶段被考虑到。因此，合适的系统设计应该很大程度地依赖于模型的使用和贯穿在设计与原型阶段的仿真模拟。在一个机电一体化系统的集成通过硬件成分的组合组成一个物理系统，通过信息加工系统的集成组成一个智能控制系统被执行。那时机电一体化系统是基于控制系统到物理系统应用电脑的结果。控制系统被设计来在正确的时间执行命令为了选择、加强和监督物理系统的行为。唯一可能的方法来保证这些控制功能将在我们真正建造它之前保持整个系统在正确界限之内的行为。为了创造一个考虑到被硬件、软件成分强加的约束真正的系统模型。这意味着一个真正系统的模型必须是足够强有力地捕捉所有机电一体化系统的性能。那包括动态的，静态的，离散的时间，逻辑的和真正系统的性能的成本。我们相信一个任务不服从任何破碎的建模方法。在这篇论文我们提出了一个统一的机电一体化系统的建模方法。这个统一的方法利用几何学的物体或多维数组来明确地表达机电一体化系统的模型。这个基于建模方法的多维数组为我们提供了对很多种类的系统使用相同形式的可能。【2，3，4，9】使用相同形式的结果是机电一体化系统的模拟能够通过仅仅一个模拟环境被执行。

2.模型结构

直观来讲，一个描述给定系统的动态行为不能够被用来调查相同系统的静态行为。因此，为了熟知所有方面，我们需要很多模型，它们中的每一个都包括了这个真实系统的一些方面。

我们将会把机电一体化系统模型视为一系列连接着的子模型，每个子模型与一些可实现的方面相一致。在这点上，连接着的项目被用来强调在子模型中变量的依赖性。贯穿这个建模的过程，我们应该分辨以下概念，请见图1。

分解：为了处理复杂的机电一体化系统，它们应该被分成若干个子系统。这种分解用一种多级的方法执行，直到我们明白组成整个系统的基本成分。这个原始的系统模型：是系统在断开状态时的一种描述。当联系这些成分的纽带被移除后，它表达了在独立的成分中变量间的关系。通过这个模型，我们隔离了在每个成分中一个特定的行为，静态的，动态的，等等。两个局部的变量定义了一个给定成分的局部行为。连接的系统模型：是考虑到外部约束后的对相同系统的一种描述。在系统中内部的约束通过局部联系或直接相关的变量，也通过间接地有联系的系统的变量被给出。连接着的系统模型与真实系统的真实结构是相似的。

应用的来源由于系统与其所处环境间的相互影响而聚集。他们能够被视为强加在系统上的外部约束或者甚至是在系统成分中以存储的能量为形式的内在的约束。3.应用举例

思考一下，制造系统展现在图2中。

系统包括一个由直流发动机提供动力的钻孔主轴。钻孔主轴向前馈入的请求通过一个液压的线形的促动器。液压促动器由一个即时的液压泵提供动力。在液压电路中体积的流动被一个伺服系统控制。

上述的制造系统有以下规格：钻孔主轴的位置被三个微型断路器感应。断路器（B）表明钻孔主轴在后面的位置。在后面的位置快速阶段阀将被打开为了允许一个快速地向前运动（F），信号（S）将打开主轴发动机。断路器（M）表明钻孔主轴已抵达馈入位置。在这个位置快速阶段阀将会被关掉为了开启一个被控的馈入向前运动。这个运动被伺服系统调节。断路器（€）表明钻孔主轴已经到达它的末位置。在这个位置向后运动（R）将会开始，同时快速阶段阀将会被开启为了允许一个快速向后地运动。它也指定在钻孔工作期间主轴发动机的转速应该保持在每分钟3000转，向前馈入速度在全负荷的情况下必须保持在2cm/sec。我们的目标是使用多维数组为给定系统建立一个完整的模型。在模型上执行必要的实验来验证规格是令人满意的。

3.1物理系统建模

当建立物理系统模型的时候，我们关心建立处于系统内部的物理变量的演变。分解的物理系统在图3中展示。

基本的物理成分组分成三个种类：广泛的电阻器，例如电阻器，机械阻尼和液压电阻器。广泛的电容器，例如电容器，机械弹簧和液压水库。广泛的感应器，例如电感应器，机械质量和液压感应器。把物理系统分解成子系统再到基础的成分将会给我们提供在每个子系统内部的物理数量的演变的敏锐的洞察力，让步于更好地对模式和情况在每个子系统中能够达到的理解。有这样的洞察力的优势将在一个局部控制系统的设计阶段变得可见。

建模可以被认为是与分解相反的程序。区别在于，在分解中，我们把系统分成独立的物理实体，而在建模中，我们重新连接了这些物理实体的模型。因此，建模可以被视为连接的程序。

在建模中，我们在本层次的底部开始，逐渐上移。在每个阶段，我们从一个原始的系统模型传播到一个链接的系统模型。在随后的阶段中，这个原始的系统模型将会通过前一阶段聚合连接的系统模型如图4所示建立起来。

在每一个子系统的底部水平，原始的系统模型将会通过利用统治方程或每个独立成分的基本法则建立起来。基本法则，像牛顿定律或欧姆定律，描述了成分的局部行为。与每个子系统的界线中内部约束相似的直接和间接的联系定义了从原始系统模型到已连接系统模型的转变。因为像直流伺服电动机那样有线性联系的系统，内部约束由一个连接物体、高速物体（V）给出的。高速物体是一个二维数组，数组里的行与原始系统（局部变量）的变量相一致，列与连接的系统（全部变量）的变量相一致。因此，高速物体是从连接系统模型的全部变量到原始系统模型的局部变量的转换。

通过斜对地液压子系统和钻孔主轴聚合连接系统，物理模型建立起来。建立物理系统模型需要一系列所有不同的代数方程【7】。在一个情况空间形式，物理系统的行为由y=~（A，x，u，~）给出，在一系列首要的情况变量中，在一系列输入资源中，在真实或虚假的物理特定控制功能的情况过渡模型中。3.2控制系统模型

在一个控制算法被设计和实行之前，我们需要一个它所要求的性能或行为的描述。一个精确、综合的控制系统的性能的数学模型能够通过使用逻辑符号被表达出来。数学模型提供给我们揭示控制系统中的不一致和冲突及验证控制系统要求的设计规格的方法。为了执行在问题描述中所有的控制功能，控制系统应该被分为三个子系统。一个过程控制子系统，将会对开始、停止对不同的物理实体和两个连续的控制器的命令负责。一个在液压子系统中对伺服系统的控制为了调节、馈入液压促动器向前的运动。第二个对伺服电动机的控制器是为了调节转轴发动机的生硬的速度。分解过程如图5所示。

每个子系统的功能通过一系列的逻辑争论或规则被描述出来。这些逻辑争论的每个都能被视为能够分解成许多派系的逻辑成分的子系统。这些成分能够简直是能假定真实或虚假状态的局部变量的任何事物（10）。这些成分提出了非特异性的控制功能的原始系统模型。建立控制系统模型的程序也将沿着层次向上移动，直到获得如图6所示的全部模型。

在原始系统模型中，局部变量间的联系通过三个连接词来定义。在古典逻辑中，它们指的是基础的逻辑连接词。基本逻辑连接词组包括：连接（AND），分离（OR）和否定（NOT）。我们通过使用上述逻辑连接词聚集在原始系统的局部变量传播到连接的系统模型。一个连接的子系统就是一个通过多维数组形式表达的逻辑争论的真实形式。在那个数组里轴的数量应该和变量的数量相等，因此所有重复的轴必须通过捆绑的方法混合在一起。连接的系统在通过连接各自独立的成分把内部约束强加在结构上之后表达所有可能的系统状态。控制系统的行为能够通过S=f（p,i,n)形式提出来。这是一系列由于和环境相互作用的外部约束的输入变量，这是通过多维数组形式表达的控制系统的过渡模型情况，一系列的输出变量。指标（n）是时间指标的类似物，因为它指定了给定状态的顺序。3.3整个系统的模型

因为两个系统利用内部的不同的信号种类，直观来讲，在物理和控制系统中唯一可能的接口将会在外部取代，通过依靠有影响的资源环境。在上述的制造系统，我们可以分辨物理和控制系统的两种接口。离散的接口：当控制系统的目的是协调不同步的任务来满足系统需求时取代过程控制器。例如，当一个事件由过程控制器提出的要求“开启主轴发动机”，主轴发动机开始旋转，旋转本身的进程由更低水平的控制器（连续的控制器）控制。连续的接口：当控制系统的目的是在给定界限内保持物理系统的行为时，例如实施速度控制，局部的取代更低水平的控制计划。这样合成的系统模型被认为是一个混合的系统模型。识别混合系统的特征是它们合并了连续动态行为，ie，被有影响的管理的物理数量的进化，代数方程（y=f(A,x,u,r))被逻辑方程(S=f(p,i,n))管理的离散事件的动态行为。一个完整的模型可以通过聚集物理系统模型和控制系统模型的简单接口获得。接口将有两个简单的无记忆的绘图功能（a)和（p）【1】来组成。第一个图（a）将控制器输出转化为一个即时的增值的输入到物理系统中，如下：u(i)=a(sn)。第二个图（p）将物理系统输出转化为一系列的输入逻辑变量来控制系统，如下：i=p(y(r))，如图7所示。

我们迄今为止所获得的是通过使用数组建立一个一致、完整的机电一体化系统模型的数学描述来确定整个系统的性能。在子模型中的接口通过使用建议的绘图功能尽可能简单的保持着。4.模拟

考虑一下整个系统在休息时和钻孔主轴在后面位置时，使用者仅仅按一下开启键就可以。从断路器和物理系统的接口处的输入信号的组合将会使控制系统获得一个新的状态，最终一个新的输出逻辑变量生成。输出信号的结合将会使钻孔主轴在快速阶段运动（不被控制的运动）中开始向前移动。同时，主轴发动机将会打开，开始旋转。然而，因为主轴发动机没有到达馈入位置，这个旋转速率将会通过伺服发动机控制算法保持不受影响。主轴发动机生硬的转速模拟如图8所示。

从图8中我们可以知道，主轴发动机将会在约短暂的5秒过后获得一个即使的3171r.p.m.的旋转速率。主轴发动机假定在主轴上零负模拟，这是因为钻孔主轴还没到达馈入位置。控制系统的目标将是在全负载的情况下保持主轴发动机在3000r.p.m.。线形速率和不同的液压促动器的压力的模拟如图9所示。它显示了促动器的快速阶段周转率大约是6cm/sec。

这个系统将会在界限内继续如图8所示运行，直到它接受新系列的输入资源。当钻孔主轴达到M位置时这些将会开始。

由于这个信号从不再休息的物理系统的接口处生成，从微型断路器的新系列信号处结合。控制系统将会获得一个新的信号。通过绘图功能生成一系列待翻译的输出信号，转化成新的输入的物理信号。这样的话，钻孔主轴将会从快速阶段运动（6cmkec)到一个控制的馈入向前运动，用这样的方式向前馈入运动将会保持在2cm/sec，主轴发动机的旋转速率在全负载的情况下应该从3173r.p.m.减到3000r.p.m以内。促动器线形周转率将会被伺服系统控制算法所控制。钻孔主轴发动机将被伺服发动机控制器算法所控制。假定伺服发动机与余弦负载扭矩所给的（q=2xcost)，液压气缸与所给的（F~=0.0sxcost)负载有关。模拟结果如图10和图11所示。

模拟显示了主轴发动机和促动器汽缸的输出速度保持在特定的控制算法的界限之内。5.结论

利用多维数组建立机电一体化模型的系统方法已经在本篇论文被提出。数组方法提供给我们一个真实系统的强有力的数学方法。通过利用多维数组，我们建立起两个体现机电一体化系统的物理的、逻辑的性能。这两个子模型的接口通过使用一个简单的绘图功能尽可能简单地保持着。6.参考文献 Antsaklis, et.al.1993年，混合动力系统建模与自主控制系统，混合动力系统车间，丹麦技术大学。

Bjrarke, 0., 1989年制造系统理论----ClRP大会一个调查纸基调纸，特隆赫姆几何方法来连接，Tapir-Trondheim

Franksen, Ole I., 1992年，几何逻辑，从真值表嵌套数组，第四届国际研讨会上系统的分析和模拟，柏林

Harashima, et.al.1996年，机电一体化是什么，为什么，怎么样？机电一体化，第一卷

Hussein, B.A., 1997年，机电一体化系统的建模，师大的报告，挪威特隆赫姆

Isermann, R., 1996年，机电一体化系统的建模与设计方法，机电一体化，第一卷，IEEE / ASME标准

一体化设计方法篇3

关键词：INPD一体化交互体验玩具设计调查拼图地垫

1 寻找产品机会阶段

本研究小组采用了“INPD一体化产品开发流程”方法，通过全面审视当前SET（社会-经济-技术）因素，寻找产品机会缺口。如图一，通过SET三种因素的分析可以看出随着婴儿年龄的增长，不同阶段所需要的产品也都在不断变化，儿童玩具、生活用品的不断更换，不仅增加了家长的支出，还造成了资源的浪费，同时也增加了环境的压力。因此，儿童产品的设计要十分严谨。

2 理解机会

通过SET三种因素的审视，本课题组对市场上的儿童玩具进行了调查总结，同时针对市场上的玩具制作了一份玩具调查问卷，对家长进行调查访谈，进一步明确产品机会缺口。

2.1玩具市场调查

课题组成员对目前市场上现有的儿童玩具进行了调查分类统计（如表二），大体了解了目前市场上的儿童玩具，并发现市场上的玩具大多都偏向益智类玩具，而关于互动类的玩具却相对较少。

2.2玩具调查问卷分析

针对城市儿童，制作了一份儿童玩具的调查问卷，共发放350份，回收341份，有效问卷336份，每一问题的阿拉法信度系数均高于0.8，因此可以判断问卷可信度较高。其中问卷第三题：您平时经常给孩子买什么类型的玩具？经过spss统计分析的数据（如表二）中可以看59.8%的家长还是倾向给孩子购买益智类玩具，9.8%的家长比较注重玩具中的感情培养因素，第七题为多选：您对于玩具能影响孩子哪些品质比较注重。其中选择“爱心”的只有28.6%，选择智慧的高达55.4%。情感的培养在调查中的比例并不高。

表二SPSS数据分析表

第三题，您平时经常给孩子买什么类型的玩具？

由玩具的市场调查和儿童的调查问卷可以看出，大多数家长更关注孩子的智力成长，而忽略了孩子在情感上的培养。市场上的玩具种类也倾向于益智玩具，培养儿童情感类的玩具相对较少。儿童内心与情感的培养没有得到足够的重视。因此，把儿童玩具的机会点定位在致力于情感培养的交互体验式玩具。

交互体验式儿童玩具是一类以情感交流、体验为主的玩具，在玩具具有游戏功能的基础上，赋予玩具情感内涵，让玩具通过“有意义的形式”表达一种情感，使儿童在与人玩耍和接触过程中产生一种积极的情绪体验，增强家长与儿童的情感互动性，这种积极的情绪体验能够与儿童的情感形成共鸣，进而触动他们丰富的情感世界，增进亲子关系。

3 产品概念定义

3.1权衡矩阵的筛选

确定了“交互体验式玩具”方向，接下来小组成员进行了头脑风暴，并进一步的筛选，得出16个玩具设计方向：1.大富翁2.角斗士3.愤怒的小鸟4.儿童爬行垫5.投篮球6.跷跷板7.小游戏空间8.抽抽乐9.打地鼠10.老鹰捉小鸡11.挖大宝12.拼图玩具13.翻绳14.跳房子15.盆栽16.滑梯，最终的到得分最高的三项为儿童爬行垫、小游戏空间和拼图玩具。将三者结合，即“儿童拼图游戏地垫”。

3.2玩具概念定义

3.2.1儿童的空间认知

所有的孩子出生时从子宫摔落到一个大空间中，首先要体验的必须是空间，他要在空间中体验空间，使用自己的身体，然后通过超越自己的身体探索这个物质世界的空间，才能够把自我和现实的世界完好地结合在一起。孩子在2-4岁时，会把自藏在门后面、床下、桌子下、书橱等处。这不仅仅是因为他喜欢玩耍还是因为这是他探索空间的一种方式。在捉迷藏的过程中孩子不仅能增加其动作的协调性还能提高他对空间的感知能力。实际上这也是运用身体的一个过程，空间的把握完全取决于一个人在心灵上能够承受多大的一个空间状态，这决定了儿童未来对这个世界探索的能力，同时为未来的发展埋下了重要的基础。

儿童时期是人思维成长的黄金时期，这个时期孩子们的空间思维具有神奇的穿透力。如果能在儿童时期建立起儿童的空间感将会对他们的今后产生重大影响。心理学研究显示：如果孩子在某个敏感时期得不到正确的引导教育，那么将来他的那一部分将会回到平庸。错过了敏感时期再培养某种能力只会事倍功半。父母要重视孩子对空间的感知能力，要注意的主要有以下四点1.让孩子尽情地探索空间，家长不要过多干涉；2.孩子喜欢插孔、盖盖子，这是他们在锻炼手的组装能力，家长要允许孩子自由地插孔，孩子不是捣乱，不要呵斥他；3.孩子会对“捉迷藏”情有独钟，家长不要责怪藏起来的孩子，和孩子一起玩捉迷藏，让孩子尽情享受探索的乐趣；4.垒高又推到，建立三维德空间感觉。让孩子拿安全的物品垒高别禁止孩子的垒高行为，和孩子一起玩垒高游戏，通过垒高让孩子了解更多的空间概念。

3.2.2儿童爬行垫

当宝宝10个月时已经能够从独自站立片刻，发展到能够扶物站起，坐下，翻滚，迈步走等动作；13-14个月时已经可以行走自如，自己可以拿取玩具，会爬楼梯，对颜色、图形、数字等也有了很强的认知能力；到15-16个月时家长可以和宝宝用积木搭火车、玩简单的拼图、和宝宝玩过家家等游戏。在这期间家里都缺少不了儿童爬行垫，它能提供宽敞而安全的玩耍空间。

3.2.3拼图玩具

拼图玩具也是一款比较经典的儿童玩具，拼图玩具可以训练手部精细动作能力，并提高宝宝对图形和色彩的认知能力。最后小组决定将这三个方向进行组合深化，即儿童空间感认知训练、游戏地垫和拼图玩具。

3.3产品概念定义

目前儿童爬行垫功能单一，使用期短，造成资源浪费。儿童游戏拼图地垫将传统的拼图玩具尺寸扩大，并可立体化，与儿童的空间认知训练充分结合，并且结构和材质足以让平面的拼图地垫搭接出小空间。让地垫成为家长和孩子互动的媒介，孩子可以凭借自己的想象力将地垫从平面变成各种形状立体空间。因此本款玩具的使用寿命就从婴儿期、幼儿期一直沿用到学龄前，延长了玩具的使用寿命，同时也能培养孩子专注于某一事物并不断探索的精神。

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本方案“儿童拼图游戏地垫”主要为1-4岁儿童设计：0-18个月的宝宝，主要作为爬行垫和走步训练垫使用；18-36个月的宝宝，主要作为大型平面拼图使用；36个月以上的宝宝，主要作为立体空间拼插玩具使用。

材料方面，小组调查了目前市场上的拼图玩具材质，基本为木质、纸板、塑胶、EVA薄板等，儿童爬行垫的材料主要有毛毡、EVA发泡等材质。最终小组决定选用EVA板材作为模型材料，厚度采用2.5cm，本款进口EVA无毒、韧性高，具有良好的柔韧性和回弹性，防震缓冲、防潮、隔凉隔热性能良好。色彩选择方面，由于不同的色彩可以通过影响儿童的视觉来影响儿童的智商、情商和性格。因此，在孩子的色彩敏感期，如果幼儿没有建立很好的色彩感，孩子在未来成长的道路上有可能成为人格障碍。“儿童游戏拼图地垫”采用红、黄、蓝、绿以四种明朗的色彩为主，因为儿童最初识别的有彩色便是这四种颜色。并且我们采用高饱和度、高纯度的色彩，这会带给儿童欢快、明朗、兴奋的感觉，使儿童在色彩敏感期得到充分的视觉刺激。

4 产品概念实施

4.1儿童积木拼图游戏地垫

方案2-1中地垫的构思来源于传统的积木玩具，将传统积木中的经典形状三角形、圆形方形、拱形演化到平面拼图中，颜色选用黄色和绿色两种明亮颜色彩，最终得到儿童积木拼图游戏地垫，材料采用2.5cm厚度无毒、高韧性的EVA材料，不但可以作为平面拼图、爬行垫，也可作为立体拼插玩具，拼插出各种形式的小空间、玩具房，满足儿童对小空间的热爱。

4.2儿童拼图地垫

方案2-2将传统益智小游戏俄罗斯方块中的各种形状演化到地垫中。采用红、黄、蓝、绿四种明快的颜色，让地垫成为家长和孩子互动的媒介，孩子可以凭借自己的想象力，将地垫从平面变成立体，并且各种单体之间可以凭着孩子的想象搭建出不同立体空间，给孩子们提供一定隐蔽场所。

4.3儿童圆形拼图地垫

方案2-3将传统的儿童地垫做出圆形结构的，并且可以拼成立体图形的互动益智类玩具。可以帮助孩子识色、认识简单的数字、英文字母和一些简单的图形，解决地垫单一功能的问题，可以将地垫拼成木马、平衡木、小立体空间，具有互动、益智、多功能等优点。

结语：

儿童通过玩玩具可以锻炼手部和身体的协调能力，促进小肌肉的发展及提高精细动作能力。同时增加家长与孩子间的情感互动，让儿童在玩耍的过程中产生一种积极的体验情绪，增进亲子间的感情，家长可以通过游戏帮助儿童建立对他人的信任感，为儿童未来的人际交往打下基础。此课题的设计研究成果延长了儿童玩具的使用寿命，实现一物多用，减轻了环境负担。在设计形式上，突破现代玩具强调对声、光、电高科技运用的特点，在玩具的设计形式上注重人与人的交流、互动，运用简单的原理给孩子和家长提供更多形式变换的可能性。

一体化设计方法篇4

机电设备往往是多工程应用领域综合产品, 需要研发人员及从业使用人员具备多学科的背景知识。机电一体化系统设计方法论从系统全局的角度出发, 全面阐述机电一体化的设备设计过程, 对于研发机电设备具有极其重要的指导意义。在当今工业4.0背景下, 机电一体化系统设计方法论被赋予了更多时代使命, 需要解决更多实际问题。国内外学者的相关理论研究成果早已层出不穷, 本文将研究分析国内外关于机电一体化系统设计方法论的发展现状。

1 机电一体化系统设计方法论的发展阶段

机电一体化系统设计方法论与机电一体化的发展密切相关, 而机电一体化的发展历史目前可以分为四个阶段。1950—1970年代, 在第三次工业革命的大背景下, 伴随着计算机技术的发展, 机电一体化已处于萌芽阶段, 但相关产品和技术没有获得成功与认可。1970—1990年代, 得益于集成电路和微型计算机技术的发展, 控制和通讯等技术得到突破性进展, 同时自动化水平大大提高, 机电一体化已形成独立学科, 处于初步发展阶段。1990—2010年代, 由于计算机、自动化等技术进一步极速发展, 光学、智能算法等更多领域知识融入机电一体化学科, 机电一体化处于高速发展阶段。2010年至今, 在工业4.0的大背景下, 由于计算机数字仿真、网络信息等技术的迅速发展, 机电一体化技术处于繁荣发展阶段, 将对社会生产力作出更大贡献。

相应地, 机电一体化系统设计方法论也随着机电一体化技术的发展而出现。从1970年代开始, 最初的理论研究集中在如何定义机电一体化系统, 主要观点来自欧美和日本。从1980年代末期学者开始对机电一体化进行系统设计方法论研究, 主要是从系统的组成划分角度出发, 更加注重各部分的功能描述、物理特性及其相互间的逻辑关系, 使人们更加深入了解机电一体化系统。1990年代开始, 由于计算机技术的极速发展与大规模普及, 机电一体化系统设计方法论开始有了新的发展方向, 主要是从基于系统建模技术的仿真平台出发, 能够模拟机电一体化系统, 大幅节省机电产品研发周期与成本。

2 机电一体化系统设计方法论的主要观点

表1~3列出了机电一体化系统设计方法论发展各个阶段对应的主要观点。不难看出, 表1是各国研究组织对机电一体化的定义, 其从最初的机械与电子简单相叠加, 发展到包含机械、电子、电气、通讯、控制、网络等多学科交叉融合, 并且直到现在仍在不断更新, 一直在反映着工业科技和理论研究的最新方向, 但缺点是未能对机电一体化系统设计方法论进行深入的研究。相比于表1对应的仅仅定义机电一体化阶段, 表2对机电一体化系统进行了深入的设计方法论研究, 都各自提出了自己的设计理论, 更加全面地阐述了机电一体化系统设计的内涵。例如德国达姆施塔特大学的Rolf Isermann在自己的研究论文里提出机电系统设计五块论, 把机电一体化系统比作人, 由五个部分组成, 包括控制、动力、传感、操作和结构, 分别对应大脑、心脏、五官、四肢及躯体, 不过缺点是对各部分的特点和融合设计考虑较少。表2中的方法论缺点在于太偏重于理论方面研究, 虽然尝试着引入数学物理模型, 但不能较好地描述实际系统, 面对日益复杂的机电系统越来越吃力。如表3所示, 由于计算机仿真技术在现代工业产品设计中起到了越来越大的作用, 而仿真软件平台的核心技术理论在于建模, 研究者纷纷提出基于各自建模理论的机电仿真设计平台或系统设计方法论, 部分软件在机电设计领域得到了广泛应用和商业化, 例如20-Sim、AMESim和Dymola等。

3 机电一体化设计方法论发展趋势预测

从机电一体化系统设计方法论的发展来看, 未来方向会越来越围绕计算机仿真为核心来建设, 主要发展趋势如下:

3.1 多个软件联合仿真成为方法论关键技术

在计算机技术日益进步的今天, 很多商业机电仿真软件建模模型库更加接近物理实际, 算法更加丰富, 界面更利于互动, 操作更加容易, 兼容性和稳定性更好, 功能越来越强大, 但是在多学科仿真方面还不够完善。而机电产品往往涉及到机械、电气、电子、气动、液压、热力学、磁场、光学等多学科, 目前单一的仿真软件无法擅长上述所有学科建模, 因此将各机电软件自身最擅长的学科联合起来, 取长补短, 对机电系统进行联合仿真, 提出相应方法论, 可以达到最佳效果。

3.2 方法论更加注重机电系统各组成部分逻辑

由于仿真软件模型越来越能反映实际物理模型, 机电系统模型更加真实, 方法论对于基于纯数学工具建立机电模型的能力要求在逐步削弱, 而基于机电仿真的设计方法论会更加注重机电系统各组成部分的逻辑建设, 使各软件或各理论模型更加融会贯通地结合。

3.3 方法论更加注重机电系统最优化设计

方法论应在系统设计的各个阶段提出评价方法, 利于优化设计评估。由于机电仿真软件功能的强大, 进行机电设计时可以利用软件自带的优化算法, 在关键设计阶段不断进行优化。或者直接提出相应的系统优化方法, 在设计流程中, 把仿真和试验作为其中的工具或步骤, 来达到高效优化的目的。

3.4 方法论更加注重机电系统创新设计

借助于计算机仿真, 机电一体化系统设计方法论能够更加快速地融合各学科知识, 机电系统设计的周期必然变短, 方案种类变多, 创新元素也必然更容易产生、表达和实现, 从而能更加高效地实现整个机电系统创新设计。

3.5 工业4.0将会在方法论中得到体现

工业4.0的重要特征是大数据化, 本质上是广义工业智能物联网信息共享交互, 这也将在机电一体化系统设计方法论的发展中成为必然趋势。例如方法论可以在设计、验证、优化过程中每一个步骤都被数据化记录, 和机电产品在生产、运维和退役过程中表现出来的性能优缺点数据进行双向物联, 可以在实际生产应用中预测问题、解决问题以及优化设计。

4 结语

机电一体化系统设计方法论对于指导机电产品设计有着极其重要的作用, 有利于缩短机电系统研发周期, 大幅提高系统整体性能。基于计算机仿真技术和工业大数据的机电一体化系统设计方法论必然在今后得到全面发展。现阶段已有的成果大多是欧美国家取得的, 我国在这方面的理论研究尚浅, 需进一步深化和拓展, 这样有利于提高我国机电一体化设计水平。

参考文献

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[2]梁俊彦, 李玉翔, 林树忠.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯, 2007 (25) :53-54.

[3]Pan Dalei, Gao Feng, Miao Yunjie, et al.Cosimulation research ofa novel exoskeletonhuman robot system on humanoid gaits with fuzzy-PID/PID algorithms[J].Advances in Engineering Software, 2015 (79) :36-46.

[4]梁全, 苏齐莹.液压系统AMESim计算机仿真指南[M].北京:机械工业出版社, 2014.

浅谈一体化教学的教学方法篇5

摘要：当今众多教学模式的创建大多是在二元对立思维模式的基础上产生的，这种教学模式的建构，对职业教学来说，就形成了产教分离的结果，大大阻碍了学生自我发挥的空间。而一体化教学是职业学校正在探索和实践的全新教学模式，主要是为了解决专业理论课与实践课脱节的问题，使学生的动手学习与动脑学习更好地结合起来，提高学生学习的兴趣和积极性，更好地体现工、学、产、教结合模式。

关键词：传统教学法一体化教学法角色轮换教学法

一、传统教学法的特点

在传统教学方法中，教学以固定的复习、新课、作业三段模式贯穿始终。这种“开会式”的学习枯燥、呆板，不可避免地会导致课堂教学中教师的垄断性和单一性。教师针对此情况想尽办法调动学生的积极性，而不是让学生自主学习。学生出现厌学、“破罐子破摔”的情况，处于一种消极被动的状况，难以提高自我创新、自我提升的能力。

在传统的教学中，学生在学校的实习课件与工厂中生产的工件有一定的差距，造成学是学，生产是生产，在学校的学习只是应付考试。最后的结果就是，学归学、做归做，根本无法融合，部分知识无法得到应用。这充分说明了传统教学主要的问题是“产教”分离。二、一体化教学法的特点

一体化教学法以工学结合为切入点，将真实工作任务及其工作过程进行整合，强调学生在校学习与实际工作的一致性，以生产任务为典型学习任务。教学中凸显“以就业为导向，以能力为本位”的教学宗旨，实现教与学之间，学与做之间，工与学之间，角色与岗位之间的“零距离”对接与转换，培养、锻炼学生具有较强的综合职业能力和综合素质。

在一体化教学过程中，可以改变此种情况、改善学生在课堂上被动、溜号等现象。一体化课堂打破了传统的教学方法，运用分组讨论法、角色轮换法等新兴的教学方法，根据班级的人数把学生分成小组后进行角色分配，包括：组长、资料员、协调员、保管员、发言人的角色。在教学过程中教师进行引导，发出工作任务单，学生围绕引出项目，明确任务；制订方案，明确步骤；小组合作，实施方案；检查评价，完善方案；巩固训练，总结提高；期间组长对任务进行分配，组织组员对问题进行分析并对结果进行总结，监督组员填写工作页；资料员负责任务、问题的查找并与其他组员讨论并得出结果；协调员在讨论过程可以与其他小组人员进行沟通共同学习，将讨论的结果带回本组进行研究、分析得出结果；保管员负责保管教学资料及相关物品；发言人将本组组员讨论得出的结果进行总结，组织语言代表本组进行展示发言；以上这5种角色按照不同的学习任务进行互换。此种方法不仅可以调动学生的积极学习主动性，更重要的是使每一位同学都有自己的任务，可以主动发现问题、讨论问题、解决问题，提高了自主学习能力。

在一体化教学中，以企业的岗位职业能力需求为中心，以典型工作任务的工作过程为主线。由情景教学转变成场景教学，培养学生的社会能力（语言表达能力、人际沟通能力、增强团队合作意识）。由于学校的设备的限制，在加工中会有部分学生溜号、打闹、看小说，因此，我们继续采用角色轮换法。角色包括：车间主任、车间调度、仓库保管员、车间维修员、安全员、记录员，检验员。每位扮演角色的学生都严格按照工厂制度执行自己的职责，比如说：车间主任每天宣布当天的生产任务，强调安全及批阅相关资料、申请单等工作。车间维修员负责车间设备是否正常运转，发现问题及时上报并作修理；检验员对工件进行抽检和检验，填写检验单等工作。这样使每位学生提前与社会接轨，可以感受到工厂的工作模式，在平时的学习中，就以准员工身份要求自己。不仅学生在未毕业之前就可以很好地适应社会的生活，更重要的是学会做人，为学生提前进入社会打下了坚实的基础。

浅谈一体化教学的教学方法篇6

关键词：传统教学法一体化教学法角色轮换教学法

一、传统教学法的特点

在传统的教学中，学生在学校的实习课件与工厂中生产的工件有一定的差距，造成学是学，生产是生产，在学校的学习只是应付考试。最后的结果就是，学归学、做归做，根本无法融合，部分知识无法得到应用。这充分说明了传统教学主要的问题是“产教”分离。

二、一体化教学法的特点

一体化教学方法浅析篇7

一体化教学就是充分利用现代教育技术, 将理论、实训等教学内容一体化设置, 授课过程与实习操作有机结合起来实施, 教室与实训场地等教学条件一体化配置, 教学设备与先进教学理念有机结合, 知识、技能与素质等职业要求一体化训练, 由此而形成的融知识传授、能力培养、素质教育于一体的一体化教学模式。简单地说:就是教、学、练一体化。

二、一体化教学方法分析

为了更好地实施一体化教学, 建立一套与技工教育相适应的教学方法体系, 创建一个具有技工教育特色的现代教学模式, 笔者从工作中总结了如下几种教学方法。

1. 讲解法。

该法是对技能训练或某一技能的有关特点、表现形式、操作规范等作系统的叙述、说明、描绘, 使学生了解某一技能的有关情况、掌握技能训练操作要领的方法。 (1) 优点:能使学生在短时间内对有关技能的基本情况及操作要求等有一个全面的了解, 获得关于技能操作规范的知识。教师合乎逻辑的论证、说明、描绘, 有助于加深学生对将要学习的技能的理解。 (2) 缺点:训练项目往往是由教师以系统的方法讲述或提供给学生, 学生可能没有充分机会对练习项目及时做出反馈, 因而学习的主动性、积极性不易得到发挥。

2. 讨论法。

讨论法是指在老师的指导下, 学生围绕着某一技能训练的中心问题发表自己的看法, 进行相互启发、学习的一种训练方法。 (1) 优点:在讨论中学生处于主动地位, 能很好地发挥学习的主动性和积极性;发言的内容围绕讨论中心进行, 利于发挥学生的独立思考和创造精神;集体成员之间进行多向的信息交流, 学生可在听取不同的发言时进行比较, 相互取长补短, 共同提高;利于提高学生的口头表达能力、分析问题和解决问题的能力。 (2) 缺点:在讨论中获得的有关技能操作规范的知识一般是零碎的、不精确的。因此, 讨论法常常要加强指导, 结合讲解、谈话、演示示范、练习等方法进行运用。 (3) 运用讨论法要求教师事先向学生提出讨论的课题及具体要求, 指导学生搜集、阅读有关材料或进行相关研究, 做好准备;在讨论中既要让学生自由发表见解, 又要引导学生围绕议题和任务中心进行, 鼓励学生大胆的展开争论;讨论结束时要进行小结, 概括问题的答案, 提出需要进一步思考的问题, 把对某一技能有关知识的学习或有关操作的讨论引向深入。

3. 行动导向的教学方法。

行动导向的教学方法包括以下六个方面:资讯—计划—决策—实施—检查—评估, 该方法重视能力的培养, 在学习中结合各种教学方法的使用, 培养学生自主学习和学会学习的能力。

行动能力由方法能力、社会能力和专业能力三部分组成。

资讯:明确任务, 收集信息。计划:由学生分组制定项目计划草案。决策:学生和教师确定最终的分工并在计划中列出详细的工作步骤和程序。实施:学生确定以合作的形式按已确立的工作步骤和程序工作。检查:根据制件评分标准或质量控制单自行或由他人进行检查或质量控制。评估:讨论质量检查结果和如何改进不足之处。教、学、做一体化的行动导向教学是以学生为主体, 教师为主导, 学生是演员, 教师是导演, 由归纳、演绎、分析、综合等传统教学方法向头脑风暴教学法、案例教学法、项目教学法等进行转换。

4. 四阶段教学方法。

(1) 准备阶段 (网络设备、计算机、机械手册、参考书) :划分教学单元;准备必需的设备、工件和教具;介绍学习本任务的意义;准确描述学习任务;向学生展示教具、设备和工件;介绍所要加工工件的用途、功能和所学工作行为方式的重要性;观察学生已掌握的操作;学生演示已学过的操作方式, 确定下一步的教学程度。 (2) 教师示范阶段 (投影仪、展示板、展示纸笔、桌椅) :教师示范、解释在“做什么”;重复多次整个复杂过程, 让学生说出下一个步骤名称;对整个过程熟练示范;示范前, 让学生说出步骤名称;可能时, 让学生独立描述工作过程并说出注意事项。 (3) 学生模仿阶段 (工量具清单、实习设备) :给学生自由表达意见的机会;肯定学生在首次尝试中取得的成绩;尽量不打断学生的模仿过程, 只是在学生一定不成功时加以干涉;第一次尝试失败, 教师要重复示范整个过程, 要着重强调引起学生失败的步骤, 可和学生通过讨论增强效果;注意解释操作过程中的逻辑关系;让学生对整个过程进行流利的模仿并用简洁的语言解释“在做什么, 为什么这么做”;让学生模仿每一步都能说出其名称;对重要工作过程和注意事项进行提问, 特别是难点。 (4) 练习总结阶段 (毛坯料、工艺卡片) :预先告知练习的期限;让学生在较长的时间里独立工作;学生可与掌握本教学内容的同学或高年级学生建立一种友好互助关系, 以便获得克服练习中遇到困难的帮助;注意学生取得的成绩并让学生本人也感受到, 可同学生共同评定成绩;避免密集练习, 合理安排作息时间, 变换教学内容, 保证学生学习新内容的体力、敏感性和思维反应能力;与学生一起讨论练习结果, 指正练习中出现的错误和不足之处、总结学习成果。四阶段教学法的学习过程与人类认知学习的规律极为相近, 学生能在较短的时间里掌握学习内容, 因此常用于实践技能培训。但是由于学生没有机会尝试自己的想法, 而必须去模仿教师的“正确做法”, 因而在很大程度上限制了创造性的发挥。在实践中, 教师可根据实际情况对具体环节加以取舍。

实践证明, 一体化教学方法契合了当下职业教育人才培养目标的现实诉求, 在教学过程中要求教师结合多媒体课件、采用多种教学方法加以灵活运用, 使学生由被动听课变为主动获取, 在轻松愉悦的气氛中培养学生的分析、归纳、解决问题的能力, 体现了职业教育的实践性、开放性、实用性, 是一种行之有效的教学方法。

摘要：随着技工院校一体化教学改革的层层推进和全面铺开, 在指出传统教学模式存在问题的基础上, 作者分析了一体化教学的几种教学方法, 并提出应用这几种教学方法的价值所在。

关键词：一体化教学,一体化教学方法,行动导向法,四阶段教学法

参考文献

[1]徐建高.高职理实一体化教学体系构建研究[J].中国职业技术教育, 2011, (05) .

[2]陈志明.理实一体化课程考核体系研究[J].教师, 2011, (14) .

[3]赵志群.职业教育与培训学习新概念[J].科学出版社, 2003, (06) .

团队与散客一体化舱位控制方法篇8

团队旅客是收益管理的一个重要对象。团队旅客不同于散客,他们通常在预订座位之后会取消部分或全部订座,有时还会在离航班起飞前取消订座,使航空公司蒙受经济损失。因此团队客不能像散客那样处理。从收益管理的角度看,在决定是否接受团队时,绝不能仅仅根据当时有无空位来决定,而应该先预测该团队的座位使用率、成行率,找出各条可供该团队旅行的路线,算出团队的票价(团队通常要求享受较大折扣),然后再作决定。散客置换价方法[1]对于临时团队订票决策是非常有效的一种方法。但是对于某些航线,例如旅游航线,团队和每个团队的旅客数量都较多,团队旅客是市场的主体,这种方法就不适用了。

目前收益管理中对于团队问题的研究极少,研究主要集中在散客研究上[2,3,4]。在所有这些方法中都未提出如何对团队旅客进行舱位控制,都是假设不存在团队或是认为可以将团队拆散以散客对待。以上研究都将团队问题弱化,主要是国外航空公司的航班上团队数量较少,团队旅客数量也很少,将团队旅客作为散客看待是可行的。但是对于亚洲国家尤其是东南亚国家受文化传统的影响团队旅客在航班旅客构成上占有很大比例,因此本文将团队座位控制问题突显出来,将团队座位与散客座位进行一体化控制才能有利于最大化航班收益。

1 一体化舱位控制模型

航空需求是不确定需求。对于散客与团队而言,由于散客需求具有一定的规律性,可以看作一个随机向量,一般情况下都认为各子舱需求都服从一个正态分布。虽然团队需求也是不确定的,但是由于团队都是很早就向航空公司提出订票申请,因此团队需求在航班还有充足座位的情况下就可以比较准确地获得。航空公司实际操作中往往不会接到某个团队订座请求就立即做出决定是否接受,而是积累一批团队后决定哪些团队的订座给予接受。

式(1)—式(3)给出了团队和散客舱位控制的一体化优化模型。

$\max \sum_{i = 1}^{n} x_{i} f_{i} s_{i} η_{i} + \sum_{i = 1}^{c_{1}} E Μ S R_{i}$ (1)

s.t.

${\hat{f}}^{'} p r o b {y \geq c_{1}} \leq \bar{f_{团}}$ (2)

c1+c2≤C (3)

其中xi=0,1,xi=0表示不接受i团队的请求,xi=1表示接受这个团队的请求,其它变量和参数的计算公式如下。

有关参数的意义说明如下

C:航班可用座位数,c1是分配给散客的座位数,c2是分配给团队的座位数;

F’:航班散客各舱位座位价格的集合:F′=(f′1,f′2,...,f′m),f′i是i子舱散客票价;

F:团队申请的票价的集合:F=(f1,f2,…,fn),fi是第i个团队申请的票价;

S:申请团队人数的集合:S=(s1,s2,…,sn),si是第i个团队的人数;

η:团队成行率的集合:η=(η1,η2,…ηn),ηi是团队i的成行率;

D:预测的航班散客需求的集合:D=(d1,d2,…,dn),di是i等级舱位的散客需求,服从独立正态分布: di～N(μi,σ $_{i}^{2}$ ),μ=μ1+μ2+…+μm; $σ = \sqrt{σ_{1}^{2} + σ_{2}^{2} + \dots + σ_{m}^{2}}$ ;

$\sum_{i = 1}^{c_{1}} E Μ S R_{i}$ 为所有分配给散客的座位的期望边际座位收益之和。

式(1)是目标函数,第一项是团队收益,第二项是散客收益,目标函数要实现总收益最大化。式(2)要求选择的团队的座位收益不低于将座位分配给散客带来的期望边际座位收益。式(2)反映出当保证式(2)成立时,就是一个最优的散客与团队座位分配,不需要计算出散客收益然后与团队收益相加。而散客各子舱的舱位控制可以按散客分配的座位总数为上限,利用EMSRa模型进行分配。式(3)表示团队与散客分配的座位数之和不超过航班可用座位数。

2 求解算法

上述模型的求解比较困难,因为它是整数规划问题,而且约束条件(2)是非线性的。传统的背包问题算法不适用。因为对于不同的团队组合,可获得的座位数是不同的,在相同的团队总人数时,团队的总体价格越高,应该分配给团队的座位数就越多。这相当于背包的容量是一个变量。我们注意到式(2)的右边是关于fi与siηi的增函数,这说明团队规模相同时,申请价格较高的团队更能够满足条件式(2);团队申请价格水平相同时,规模较大的团队更能够满足条件式(2)。

因此建立如下的分枝搜索算法:

在以下的算法步骤中,在算法流程的节点K,SETI(K)是被选择团队的集合,SETE(K)是已舍弃团队的集合,SETF(K)是未定团队的集合。Z0是目标函数最优值,B(K)是节点K中已选择团队的总收益, $W L_{k} = C - \underset{c_{1}}{a r g m i n} {{\bar{f}}^{'} \times Ρ_{r} (y \geq c_{1}) \leq \bar{f}_{S E Τ Ι (Κ)}}$ 是可接受团队人数的限制, $W L_{\max} = C - \underset{c_{1}}{a r g m i n} {{\bar{f}}^{'} \times Ρ_{r} (y \geq c_{1}) \leq f_{\max}}$ 是当前最大可接受团队人数, $W L_{\min} = C - \underset{c_{1}}{a r g m i n} {{\bar{f}}^{'} \times Ρ_{r} (y \geq c_{1}) \leq f_{\min}}$ 是当前最少可接受团队人数,其中fmax和fmin分别是最高和最低团队申请票价。并且我们定义:如果某节点不会被剪枝且还没有进行分枝,则称该节点为末端节点。

第1步:如果 $\min_{i} {s_{i} η_{i}} > W L_{\max}$ ,则没有可行解存在,终止计算;否则转下一步。

第2步:如果 $\sum_{i = 1}^{n} s_{i} η_{i} \leq W L_{\min}$ ,则所有团队均可接受,计算终止;否则转下一步。

第3步:将团队按照其申请价格fi降序排列,如果有几个团队申请价格相同,则按照siηi的降序排列,并转下一步。

第4步:令B(1)=108,SETI(1)=Φ,SETE(1)=Φ,SETF(1)={1,2,…,n},K=1,转下一步。

第5步:在末端节点集合中,令K表示B(k)最大的节点,选择节点K进行分枝。如果SETF(K)=Φ(所有团队已被选择或已除去),则已获最优解,最大团队总收益的值等于 $Ζ_{0} = \sum_{i \in S E Τ Ι (Κ)} f_{i} s_{i} η_{i}$ ,计算结束;否则,转下一步。

第6步:对节点K根据申请价格进行分枝,令ISTAR代表I(SETF(K)中申请价格最高的团队,则一个分枝包含团队ISTAR,另一个分枝包含SETF(K)中除去团队ISTAR后剩余的团队。令后一分枝的编号K=K+1,同时令COUNT=1,SETI(K)=SETI(K-1),SETF(K)=SETF(K-1)-ISTAR,SETE(K)=SETE(K-1)∪ISTAR。转第下一步。

第7步:计算B(K):设置临时集合SETI’(K),将SETI(K)拷贝到SETI’(K)中,如果SETF(K)≠Φ,则按顺序(申请价格递减)尽可能多选择SETF(K)中的团队,将其移至SETI’(K)中,用SETI’(K)的团队计算WLK,直到所有已选择各团队旅客数量等于WLK为止,注意此时可能造成最后一个放入的团队不能完整放入SETI’(K)中。令B(K)等于SETI’(K)中所有团队的总收益,B(K)实际上成为从此节点分枝的所有节点的上界。如果COUNT=1,转下一步,否则,转第5步。

第8步:考虑包含团队ISTAR的节点。令K=K+1,SETI(K)=SETI(K-2)∪ISTAR,SETE(K)=SETE(K-2),SETF(K)=SETF(K-2)-ISTAR,COUNT=0,计算WLK,如果 $\sum_{i \in S E Τ Ι (Κ)} s_{i} η_{i} \leq W L_{Κ}$ ,则转第7步;否则,令B(K)=0,转第5步。

在上述算法中,WLK具有c2的意义,表示在尽量考虑散客需求后,留给团队的座位数。在不断分枝过程中,SETI(K)中的团队逐渐增多,团队平均价逐步减小,因此给散客预留的座位数c1逐步增加,团队座位数WLK逐步减少。但分枝到一定层次后,WLK变化减缓,变化幅度一般在2—5个座位之间。

3 算例分析

航空公司的某个航班目前散客销售价格是6折,预测未来散客的价格与需求量见表1。当前团队的需求见表2。航班剩余可用座位数C=124。

利用表1和表2给出的散客数据、团队数据和上面介绍的算法,对数学模型式(1)—式(7)采用MATLAB语言编程,在acer 1.6 GHz 512 MB RAM笔记本电脑上进行求解运算,耗时0.54 μs。计算所得结果为:最优的团队接受策略为(2,8, 1,3, 9),期望收益37.48p(p为全价票的价格),分配团队座位74人,实际期望售出70个,留给散客座位50个,可能空置座位4个。但空置的座位并不意味着就一定虚耗,当航班订座接近起飞前这些座位仍然存在可将这些空置座位提取出进行销售。

如果表2中给出的团队的编号是团队发出请求的顺序,一般航空公司按照“先来先得”原则作为接受团队的策略,则接受的团队是(1,2,3,4),期望收益为33.33p,分配团队座位69个,实际期望售出67个,此时给散客留座位55个,可能空置座位2个,比上述方法的最优解减少收益4个多全价票。如果按照“价格优先,数量优先”的策略,则接受的团队是(1,2,8,3, 5),期望收益为35.8p,分配团队座位70个,实际期望接受团队旅客70人,空置座位0个,也比上述方法的最优解减少1.68个全价票;或者接受团队(2,3,5,7,8),期望收益36.55p,此时分配团队座位73个,期望接受团队旅客73人,给散客保留座位51个 ,空置座位数为0。此时,尽管期望空座为0,但仍比最优解减少0.93p的收益。

单纯地从一个航班看团队一体化控制产生的收益不大,但是对于一家中型的航空公司一天至少有500个航班,如果一天有20%的航班存在大量团队问题,则航班数量达到100班。一般航空票价全价票在1 000—2 000元之间,即使按最低价格计算一天也能为航空公司带来10万元的收益,一年将带给航空公司3 600万元收益,这将是很可观的!

4 总结

本文研究了航空收益管理中的团队与散客的一体化舱位控制方法。提出了一种静态控制模型,由于模型是一个非线性的模型缺乏现成的求解方法,因此设计了一种分枝搜索算法。实例分析表明本文建立的模型正确,算法计算精确,求解效率高,具有实用价值。

收益管理的舱位控制技术越来越朝着动态与网络化方向发展,因此研究团队与散客一体化动态舱位控制方法与网络下的团队与散客一体化舱位控制方法是进一步研究的方向。

摘要：团队控制问题对于亚洲航空市场,尤其是东南亚市场非常重要。在目前航空公司收益管理研究中,缺乏团队旅客的舱位控制问题研究。团队与散客的舱位控制是相互影响而不能割裂的,应将团队与散客的舱位控制问题综合起来研究。设计了一个数学模型,确定团队与散客的座位分配。由于模型是一个非线性模型,缺乏合适的求解算法。设计了一个分枝搜索算法。通过实例证明算法有效,研究结果可以提高航空公司收益。

关键词：团队管理,舱位控制,收益管理,交通运输

参考文献

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[3] Lee T C,Hersh M.A model for dynamic airline seat inventory controlwith multiple seat bookings.Transportation Science,1993;27(3):252—265

C语言一体化教学方法初探篇9

关键词：一体化教学模式,信息技术,项目拓展,职业技能

从事计算机教育近十年来, 经历了从普及教育到专业教育两个不同阶段, 感受到前者易, 后者难, 特别是计算机专业语言编程类课程, 采用传统的教学方式, 效果一直不理想。教授C语言课程已有三个循环, 体会到了传统的教学方式与一体化教学的不同, 下面从几个方面来探讨C语言在一体化教学模式要求下的教学方法。

1 激发学习兴趣

C语言对于没有任何计算机语言基础的学生来说, 学起来是很吃力的, 为了激发学生学习C语言的兴趣, 从学生的实际出发, 了解学生在学习C语言时, 最普遍存在的问题是什么, 根据这几年的教学经验, 学生问的最多的问题就是这门课有没有用处、现在工作时能否用到?甚至有的说C语言落后了, 没人用了。这些问题不容回避, 一定要给学生以明确有力的回答。

在导入部分应该让学生明确学习C语言的重要性和实用性。C语言没有落后和过时, 在计算机软件高级语言中有着举足轻重的作用和C++、C#、VC关系极为密切, 并为学习其它程序设计语言打下坚实的基础, C语言以其灵活性和实用性, 受到广大计算机应用人员的喜爱, 一旦掌握C语言就可以轻松学习其它任何一种程序设计语言, 为学习后续的面向对象程序设计语言Java等创造良好的条件。另外C语言在系统软件和应用软件设计方面极为广泛, 特别C和Linux的关系。更重要的是拿出现实生活中的C语言程序展示给学生看, 例如:五子棋游戏, 多媒体滚动轮和走动的时钟等, 从而培养学生们对C语言的浓厚兴趣。兴趣的培养不是在一节课之内就能完成的, 应该把这个环节应用到每一节课中去, 才能看到它的效果。

学生对C语言课感兴趣了, 如何施教就上升为主要矛盾, 下面详细讨论一下, 在C语言的一体化教学中如何改变传统的教学方式, 多种教学方法相互结合, 灵活运用。

2 理论授课

理论课采用项目拓展驱动法教学, 方法是整个课程教学围绕一个“工程项目”进行, 通过逐步拓展的实训项目和设计, 将每一个阶段的学习进行小结性的贯穿和能力提高, 将C语言的知识点都溶化到一个个实训项目的程序编写中, 让学生对每个阶段、每一次课的目标做到心中有数, 授课教师提出要达到的具体目标并讲解所用到的主要知识点和方法, 启发式教学不应该是灌输, 适当地给学生留有思考余地, 有的内容只给提示, 课后思考讨论, 下一次课检查, 有针对性讲评。善于应用形象化比喻, 把抽象问题简单化、具体化, 让学生容易模仿。

在课程初期, 主要进行单项的编程练习, 重在掌握C语言的基本语句、数据类型和程序结构, 在进入数组、函数、结构、指针和文件内容教学时, 开始实训项目的编写实践, 逐步组建“学生管理系统”, 并填加文本菜单, 整合扩展记录的填加、排序、查询统计和记录浏览等内容形成课程设计。

3 习题课

结合教科书适当安排习题课, 对学生学习过程中出现的问题进行重点分析, 可以采用讨论形式, 同一个问题可以有多种程序设计方法, 让学生们积极思考, 再对不同的解决方法进行对照, 讨论哪种方法更好, 培养学生的创新思维。比如:学习自定义函数时, 学生感觉多此一举, 看不到编写自定义函数的好处。我设置一道题目:

求从1~10共10个数中取出3个不同的数, 共有多少种组合方式?

算法:

使用组合公式

方法一:不用自定义函数方法二:用自定义函数

多数同学用了方法一, 极少数同学用了方法二。我给学生进行了总结:

a.用自定义函数比不用省语句, 方法一编辑10行, 而方法二仅7行。

b.省思维, 方法一考虑三次循环过程, 而方法二只在自定义函数时考虑一次递归过程, 在主函数调用即可。

c.方法一不符合结构化程序设计要求, 而方法二符合。

通过几次这样的习题课后, 学生开始接受自定义函数, 不再满足于编出程序, 而开始注意优化自己的程序, 自觉地用结构化程序设计的基本思想指导自己编程。

4 实践课

理论要和实践紧密结合, 课堂上可以进行小比赛, 如对先调试成功的若干名同学给予表扬和平时加分, 调动学生动手的积极性和主观能动性, 对较大、较难的项目的设计可以学生自己分组、分工, 设计过程中可能会遇到新知识, 鼓励学生超前学习, 查资料除了锻炼学生程序设计和调试能力外, 注重培养自学能力以及团队合作精神。

5 教学方式

运用现代教育技术与传统教学方式结合, 课堂采用多媒体授课, 将要讲的内容预先存入计算机, 避免占用过多时间写板书, 在讲课过程中, 每一个知识点依然出现, 可以给学生自己思考的空间, 鼓励学生在课堂上大胆提问, 积极发言实现教与学的双向交流, 使学生思维活跃。

注意分层次教学, 标准化和个性化教学相结合, 既发挥群体智力优势, 又充分发挥教师个体的教学风格特长, 提高教学水平, 结合不同班级学生的具体情况, 编辑有特色的教案和课件。

6 考核

采用多种形式考核学生知识的掌握程序和实践能力, 包括笔试和技能, 特别强调职业技能。应用网络教学环境, 学生可以通过校园网上传作业, 教师可以通过校园网对普遍性的问题给予解答, 并且学生还可以调用试题库中试题进行自我测试, 了解自己掌握课程的水平, 发现自己的薄弱环节。教学课件授课教案在网上提供, 学生可以课后复习时参考, 将典型算法的分析和实现用动画形式表现出来, 生动直观易于理解, 这一部分工作量较大, 但是做成课件以后可以多次使用, 并实现资源共享, 有一些有价值的补充和扩展教学内容以及其它的教学资源, 也可以通过校园网提供。

本课学习完毕之后, 应组织学生考取国家二级C语言证书。

7 参加社会实践

培养学生在其它专业课中应用C语言的设计思路, 开拓视野, 在校企结合、产学结合的活动中, 可主持或参与相关的技术服务。

一体化设计方法篇10

大学课堂教学方法存在的问题

1.教学方法单一或过多, 不成体系

教学过程当中最容易出现的问题就是教学方法单一, 以讲授法为主, “一言堂”为主旋律。课堂教学过程中不注重学生感受, 实行“满堂灌”的死板教学方法;或者采用过多课堂教学手段、缺乏重点, 使学生眼花缭乱、不知所然。

2.不善于利用多媒体教学手段

PPT演示法是多媒体教学中运用最广泛的一种手段, 它是以“直接感知为主”的教学方法。在多媒体教学手段运用过程中, PPT的内容设置尤为关键, 但大多数教学课件都是照搬、照抄书上的内容, 直接复制粘贴到PPT里, 这样不仅浪费了多媒体教学演示手段的优势, 还影响课堂视觉效果等。

3.缺乏课堂互动性, 学生主体性未得到充分重视

当前, 大学课堂教学是由教师掌控课堂主动权, 在课堂教学过程中都是“我说, 你听”、师生之间缺乏双向交流, 信息的传递只是由教师到学生的单向传递, 学生只是被动地接受, 学生学习主体地位未能得到充分重视和尊重[2]。

4.不善于利用网络教学资源

科技、互联网的大发展让我们处在一个信息大爆炸的时代, 无论是社会环境还是教学环境都发生了巨大的变化, 各类教育网站、学习交流应用软件丛生, 例如:QQ、YY、微信、易信、微博、博客等。这些软件工具都可以让我们在第一时间获取所需的资讯、建立平台。那么不会使用和利用这些网站或软件会给我们的课堂教学拓展带来一定的阻碍。

大学课堂教学方法存在问题的原因分析

1.教学管理制度方面

在大学中, 对教师的评价与考核主要体现在课时总量和科研成果两方面。教师需要按时按质完成一定的教学工作量, 如此一来, 有些教师认为只要在规定时间内完成规定的课时量即可, 把时间更多放在了科学研究上, 如此, 不仅在一定程度上影响了教学质量, 也不利于教学方法的改进。

2.教师方面

首先, 教师的教学思想观念落后会制约教学方法的进步与革新。尽管随着时代变化, 信息多元化及现代教育观念的转变和确立, 广大高校教师的教育教学思想观念有所转化, 但是仍然需要进一步提高意识、深化改革。其次, 教师个人专业化素质水平不高制约了教学方法的选用和革新。教师由于多年的教学实践, 年复一年采用传统的教学方法, 依靠固有的知识和技能进行教学, 缺乏创新精神。

3.学生方面

首先, 因受传统教育思想和固有应试教育观念的影响, 学生的学习方法是一种被动的接受, 必须大量机械训练和死记硬背, 缺乏对思想和方法的理解和掌握。其次, 深受应试教育影响的大学生, 不知不觉中丧失了学习的主动性和积极性, 在一定程度上制约了大学教学方法的有效改革和发展。

“多位一体化”教学方法阐述

针对上述大学教法方法的问题及原因陈述, “多位一体化”教学方法给出了相应的解决方案。“多位一体化”的教学方法是建立在传统教学方法和使用网络教学资源的基础上提出的, 该方法是:“以传统讲授法为基础, 演示法为感知辅助, 互动式教学调动课堂积极性, 利用网络教学资源进行学生课后分类指导”。如下图:

“多位一体化”教学方法以学生为中心主体, 采用传统讲授法作为基础, 提炼课堂教学重点, 学习基本知识并结合PPT演示法进行辅助。为了调动课堂积极性, 可以开展互动式教学, 例如运用“主题讨论式”方法:“抛出主题———提出主题中的问题——思考讨论问题———寻找答案———归纳总结”。在教学过程中, 有教的一方, 自然有学的一方, “多位一体化”教学方法充分重视学生为学习主体的地位, 建立网络二次学习平台, 根据学生的学习能力和学习层次进行课后分类指导 (一对一指导、二次授课学习) 。如此往复, 形成一个有效的教学方法体系, 即有讲授、有演示、有互动、有反馈。图中四条围框线相互交叉、不断延伸, 表现了“多位一体化”教学方法体力的整体性、延展性、可相互作用的功能, 缺一不可。

1.以传统讲授法为基础

讲授法运用阐释、说明、分析、论证和概括等手段讲授知识内容[3], 是教师通过口头语言系统连贯地向学生传授科学文化知识的方法, 是当前学校教学中最常用的方法之一。讲授法可使学生在短时间内获得大量的系统连贯的知识, 有助于教师按照教学计划有条理地完成教学任务, 充分发挥教师的主导作用。

2.以演示法为感知辅助

结合现代多媒体教学手段辅助课堂教学, 讲授法才能唤起学生有意识或无意识的注意, 避免讲授法单一叙述, 使得课堂枯燥无味。多媒体教学手段的运用包括PPT演示法图片、动图的设置, 重点内容的投影, 声音效果的设置等, 这些无不激发、启迪着学生的大脑思维, 不仅有利于培养学生的品质, 而且能够发挥教师的创造性, 形成独特的个人教学风格。

3.互动式教学调动课堂积极性

互动式教学方法强调学员之间、师生之间的互动和交流, 重在培养学生的全面能力[4]。互动式教学法有多种具体形式, 如设问激发式 (设计课前、课中、课后问题———让学生思考——在规定时间内作答、质疑或反问) 、主题讨论式 (抛出主题——提出主题中的问题———思考讨论问题———寻找答案——归纳总结) 、案例教学式 (搜集代表性个案———学生分析———设置模拟———提出解决方案———教师评析) 、情景启发式 (利用通俗的人、物、情、景启发学生思维, 与学生进行心与心交流, 营造和谐、浓郁的情感氛围, 使得理论与现实有机结合起来) , 及插叙插议式 (教师讲述——学生议论、阐明观点———教师继续讲述———学生再次插入议论) 等[5]。互动式教学方法的运用突出了学生的主体性, 重在培养学生的主体意识、思维能力、创新意识, 引导学生进行实地实践、考察和探索, 组织学生积极开展分析、概括、推理、总结, 让学生进行充分的思维训练。

4.网络教学资源可激发学生学习能力, 课后分类指导

建立网络平台、对学生进行课后分类指导是属于线下的教学交流活动, 是对线上教学活动的直接反馈。该方法主要结合网络教学资源, 针对不同学习能力的学生及不同学习层次的学生分类进行课后指导, 使用QQ软件一对一指导或YY语音平台二次授课学习。

总之, “多位一体化”教学方法的提出是对高校大学课堂教学方法、教学活动的整合, 它有着客观存在的需求, 其本身体现了“新旧结合”, “传统与现代结合”, “课堂教学与网络资源结合”, 形成了一个有效的教学方法体系。

摘要：随着网络、多媒体等教学手段的应用, 传统教学方法与现代教学手段产生碰撞, 如何有机结合两者对应解决课堂教学方法产生的问题, 重点突破教学方法难点, 成为了教学方法研究的方向。“多位一体化”教学方法的提出是对高校大学课堂教学方法、教学活动的整合, 其本身体现了“传统与现代结合”, “课堂教学与网络资源结合”, 形成了一个有效的教学方法体系。

关键词：多位一体化,传统教学模式,互动式教学,网络教学

参考文献

[1]钱伯毅.大学教学论[M].北京:中国科技大学出版社, 1991.

[2]张静.我国高校课堂教学方法存在的问题及改革策略[J].天中学刊, 2010 (3) :136-138.

[3]宋红霞.试论《企业管理》课程中传统教学方法存在的问题及对策[J].商业经济, 2009 (4) :120-121.

[4]贾立新.传统讲授法在教学中的有效运用[J].辽宁师专学报, 2005 (3) :70.

一体化设计方法篇11

关键词：电子技术；理实一体化；项目教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）01-0051-02

一、电子技术课程的地位与作用

《电子技术》是一门研究半导体器件及其应用的课程。电子技术经历了电子管、半导体晶体管、集成电路、超大规模集成电路等发展阶段，其发展的水平代表着一个国家科技发展的水平；电子计算机、电视机、收音机、手机等很多数码产品都是电子产品，自动测量、自动控制系统都是电子技术的应用成果，电子技术已渗透到了各个领域，应用越来越广泛。《电子技术》课程理论与实践一体化的教学过程，对学生的培养由强调动手能力，转变为综合应用能力、创新能力和设计能力的培养，使学生成为高素质技能型人才。

二、以项目为导向的课程教学设计

在课程内容设计方面，结合本门课程的特点，我们提出“注重实践、开拓创新、加强基础、严格考核”四项教学原则，解决《电子技术》课程理论与实践、基础与应用、目前与发展和点线面之间的矛盾。在具体实施方面主要推行以任务驱动、项目导向的电子技术学训一体化教学。至于实训项目选择，尽量体现课程的主要特点及典型应用，应该遵循由简入难，循序渐进的原则。刚开始的实训项目由教师指定课题要求，指定所用元器件。后来到教师只指定课题要求，所用元器件和课题及方案由学生自定，教师可审核其难易度及可行性，逐步培养学生的创新精神及创新思维。对于具体电路，可由简到繁，由易到难，逐步展开，尽量结合理论教学的内容。有些书本上没有的知识，可由学生通过查阅资料解决。作为实训项目，最好是一个完整的作品，并且具有一定的实用价值，有利于激发学生的学习和制作兴趣。[1]模拟电子部分主要学习的是以二极管、三极管、场效应管和集成电路等半导体器件为基础的一些放大电路、振荡电路和直流电源电路。可分为三个项目：（1）可选择声控放大电路、光控放大电路等作为基础的项目产品，让学生掌握基本放大电路和功率放大的基本原理、计算放大电路的性能指标、分线性失真的分析方法等。（2）选择波形发生器作为实训项目。讲述正弦波电路工作原理及电路组成，RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路、石英晶体正弦波振荡器。设计并制作RC文氏桥式电路，注意起振条件、振荡条件、稳幅环节和元件参数选择等。（3）直流稳压电源的制作。掌握直流稳压电源器的组成，用EWB软件观察直流半波、全波、桥式整流电路的输出波形，计算元件参数，制作一个输出为5V的直流电源。数字电子部分主要学习的是一些组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲产生与变换电路以及D/A和A/D转换电路等，可分为三个项目：（1）制作抢答器。包含门电路的功能测试，逻辑代数基本运算、逻辑函数化简、组合逻辑电路设计方法、数字锁存器的使用方法等知识。（2）设计制作数字钟。掌握时序逻辑电路的设计方法，计数器的使用方法、数字钟的设计思路和数字电路的调试方法等。（3）555定时器的应用。以设计并制作一个门铃电路和报警电路为例，掌握施密特触发器、单稳态触发器和多谐波发生器等555定时器的典型应用。还可根据实际情况选择一些模数电路综合应用的课题，让学生根据要求自由创造。

三、教学内容实施

（一）理实一体化的教学内容实施

《电子技术》是信息技术专业的一门重要专业基础课，这门课程的特点是实践应用性很强，学生在其他专业课中也会涉及其到相关知识。因此，在实际的教学过程中，要理论与实践相结合。有些学生对提高自己的动手能力有很高的要求，但是没有具体的方案和实施过程。出现这种现象的主要原因就是学生对书本知识还不能全面透彻的理解，或者对相关联的知识不能串接起来，学了前面忘了后面，将理论的学习和实践学习孤立了开来。这就要求我们在教学的过程中首先注意到不同内容的相关性，然后再传授给学生，这样在理论和实践的学习上就能够达到更好的效果，这就是我们课程的整合和融合的过程。《电子技术》的课程内容必须和学生未来的工作实践相结合，学生在未来工作中要用的，就应该是我们现在重点要教的。

（二）教学方法

1.直观教学。直观教学法方法具体地讲是应用模型、语言的形象描述、图文、挂图法、实物演示、多媒体、现场参观、视频等直观手段来组织教学，充分调动学生的视觉、听觉等各种感觉器官去接受和理解知识。例如在讲到集成电路时，可将元件发给学生，直观地教给学生常用的集成电路的管脚排列顺序与型号如何识别，使其加深对元器件的理解，激发其学习兴趣。[2]

2.由实践验证理论，理论指导实践。在给学生讲完理论知识以后，让学生通过所学的理论指导自己动手做实验，通过实践又可以验证理论知识。这样既提高了学生学习的积极性，又培养了学生的观察能力和总结能力。例如在讲到组合逻辑电路设计时，给学生讲完设计方法后，可由学生自行设计简单电路如多数表决器、译码器等电路，通过实验来验证自己设计电路的准确性，从而为后续设计较为复杂的抢答器电路做准备。

3.仿真实验。利用EWB仿真软件，在多媒体上课的同时，可采用软件仿真的方式，对所讲过的电路、元件等进行测试，不仅可以弥补实验仪器、元器件的不足，而且排除了原材料和仪器损坏等原因。通过电路仿真的学习，可以帮助学生更快、更好地掌握课堂理论教学内容，加深对概念、原理的理解，弥补理论教学的不足。如振荡电路的起振过程，真正的示波器根本看不出来，通过仿真软件中的示波器，将波形存储下来，可以让学生对起振到稳幅振荡的过程有个形象的认识。

4.讲练结合。教师的示范和学生的做同步进行，要做到“精讲多练”。教师在讲的过程中要使学生能从复杂的教材内容中理出头绪，抓住重点，通过学生的动手练习，巩固所学知识，培养学生自己分析解决问题的能力。例如在教师讲到计数器时，学生可以边听边验证的功能，加深了学生对器件和电路的理解。

四、项目评价与考核

最终项目结果的评价与考核是项目教学的重要环节，通过评价，可使各组学生看到自己的成功之处和不足之处。[3]在完成该教学实训后，安排一次综合性实训考试，考试内容由学生抽签确定，考试过程中由指导老师随机指定一名学生进行考试当场评分，他的成绩作为所有组员的成绩，如果成绩不理想，将会影响到全组成员的成绩，以此来促进每一位学生都能真正提高实践能力，同时也培养学生的团队意识。

五、结束语

本文所研究的理实一体化教学突破了传统的教学模式，将理论与实践在时间和空间上进行了有机结合；在提高教学质量，提高学生学习积极性，培养学生综合能力等方面都做出了有益的探索和尝试；同时现已将该教学模式应用到实际的教学工作中并取得了一定的效果。

参考文献：

[1]冯惕，等.高職《电子技术》课程项目教学之我见[J].职业教育研究，2007，（6）.

[2]王凤江.模拟电子技术理实一体化教学的具体实施[J].科教文汇，2009，（3）.

[3]刘燕.对《电子技术》实施项目教学的思考[J].市场周刊·理论研究，2010，（9）.

一体化设计方法篇12

1.1 实习实训条件的现状与不足

目前我国很多高职院校的实训教训环节中存在一定的问题。当前一些高职院校的实训环境有待加强, 一些学校中会借助计算机的方式, 对实验现象进行模拟, 借助电教录像的方式让学生感受到实训的效果。但是, 对于这些手段来说, 过于简单, 而且成本比较廉价。因此, 应该加强学校与企业之间的合作, 促进资源的合理共享, 积极构建学校的实验室, 才能促进教育与行业对接的实现。

1.2 复杂而又繁多的课程种类

随着我国区域经济的不断发展, 高职院校的机电一体化建设需要更多的专业人才, 而且随之而来, 我国很多高职院校中都对机电一体化专业进行设置, 以此能够使院校之间能够互相借鉴与参考。但是在这一过程中, 也出现了一定的问题。如课程内容比较相似, 课程类别比较繁多、复杂, 而且对用人单位的需求有所忽视。

1.3 存在着模糊的专业定位与培养目标

我国的很多高职院校中, 在制定人才培养目标上存在一定问题。尽管从总体来看, 各级各类学校呈现出较好的趋势, 但是一些同类别的院校中, 在师资水平以及硬件建设上都存在着较大的差异, 而且存在着比较相似的培养目标与专业定位等。

1.4 实践教学体系有待加强。

总体看来, 各高职院校虽具备一些专业课程的实验条件, 但基本上都是以验证性、演示性为主, 缺少独立的实践教学体系, 很少有综合性、设计性实验, 缺乏融合机与电为一体的大型综合性课程或综合性实验, 集中强化训练不够, 影响了学生专业技能和工程实践能力的提高。很多高职院校忽视实践课程的考核, 部分实践课程或实验缺少考核指标, 常采取以出勤率或实践报告来打分, 存在考核指标不合理、评分方法不科学等问题, 导致实践教学大打折扣, 无法达到预期的教学效果。

2 机电一体化技术课程教学改革方法

2.1 明确专业定位, 突出学校特色

各高职院校要为各地区的经济建设、企业发展培养人才, 因此, 课程体系的设置也应从地方经济发展的角度出发, 结合各自学校的特色、传统, 明确专业定位, 突出学校特色, 以综合素质为目标, 以职业能力为主线, 制定符合经济社会发展需要的机电一体化专业课程体系, 才能培养符合社会需求的应用型技术人才。

2.2 整合优化课程

根据机电一体化职业岗位群, “机”、“电”知识进行专门化教学模块设置, 知识应用为主线, 培养能力为核心, 打破原有的学科、课程体系, 优化、整合课程内容, 避免重复。例如:机械制图:可包含原机械制图主要内容, 增加Au-to CAD、Solid Works等计算机制图内容, 融入测量与公差互换性等内容, 使学生将制图、测绘、公差、计算机制图融为一体。机电产品一体化设计:可包含机电一体化产品设计方法、机电一体化技术、传感器与检测技术、典型机电一体化系统等内容, 完整体现机电一体化产品设计过程, 提高学生的机、电、自动控制综合实践能力。

2.3 构建教学体系的改革模式

(1) 加强对教师的专业技能培训, 促进教师素质与能力的提高

在培养教师素质与能力的过程中, 可以将教师与管理人员到彼此的工作单位中挂职训练, 促进教师专业实践能力的提升。其次, 应该积极发挥教师的作用, 加强与企业的合作, 对技术产品进行合理研发, 能够帮助知识理论的完善与发展。另外, 可以将绩效考核制度建设起来, 对优秀的教师与职员进行鼓励与奖赏, 以此能够促进实践型教学队伍的构建。

(2) 培养“双师型”教师队伍

在高职机电一体化的教学改革中, 需要积极构建“双师型”教师队伍, 积极设计合理的培养计划, 积极发挥专业理论教师与实践型教师的作用, 以此能够在互相合作中将实训教学工作完成, 加强两者之间的互动, 以此能够相互学习、共同成长。

(3) 积极运用合适的教材

当前职业院校中的教材版本比较繁多, 一些职业院校在选择教材过程中仅仅注重对本科院相类似的教材, 为了促进知名度的提高。但是这样不利于学生的理解, 也不能促进学生学习水平的提高。所以, 在选择教材的过程中, 应该注重实用性原则, 加强理论知识的应用性, 以此促进学生能力与水平的提升。有条件的可以结合院校实际, 编写和选用校本教材, 提升教材和实际状态结合的紧密度。

2.4 改革实践教学考核环节

首先, 可以采取模块考试的形式, 学生完成实习任务后, 需要布置学生对实习进行总结与考核, 只有考核合格后才能进行专业的实习工作, 使学生能够在不同阶段的实习中掌握一定的知识技能。针对表现良好的学生应该鼓励考取相关的职业资格证书等。另外, 可以借助技能大赛的形式。比如, 在金工、设备操作等阶段的实习结束后, 应该在实习达标后, 让学生进行更高级别的技能比赛, 以此能够促进学生实践能力的有效提升。

总之, 随着社会的不断进步, 现代机电一体化技术也迅猛发展, 这就要求教师要不断加强课程教学改革研究, 这对教师和学生都是一大挑战。因此, 要想切实做好机电一体化技术课程改革, 必须坚定专业发展方向和人才培养口标, 注重积累, 保障落实, 建立科学、规范、合理的培育机制。今后应在机电一体化技术课程体系内进一步地深化探索、改革与实践, 完善和优化机电一体化技术课程体系, 因材施教, 理论联系实际, 为我国机械制造业培养出更多更好的高索质机电一体化技术人才。

参考文献

[1]熊小琴, 谢丹, 叶大萌, 刘怿凡.关于“机电一体化技术”课程教学改革的思考[J].中国电力教育, 2013, 08:33-34.

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