機械電子工程發(fā)展前景

機械電子工程考研方向

機械電子工程專業(yè)可在機械類、控制類等相關專業(yè)繼續(xù)深造，攻讀碩士研究生 。

機械電子工程就業(yè)方向

機械電子工程專業(yè)畢業(yè)生可到企事業(yè)單位從事加工制造、機電產品的設計、生產、改造、技術支持，機電設備、自動化設備和生產線的安裝、調試、維修和檢測工作，或從事機電產品的營銷與技術服務等與機電技術應用相關的工作，也可在高等學校、科研機構和國家機關從事教學、科研和行政管理工作 。

• 應用型人才培養(yǎng)模式

（1）人才培養(yǎng)模式思路

調整課程體系，改革教學方法，切實體現應用型人才培養(yǎng)特色。構建“通識課程 專業(yè)課程 實踐環(huán)節(jié)”的課程體系，形成特色明顯的應用型的教學內容新體系，用于導理論和實踐教學活動，在制定人才培養(yǎng)方案時增大實踐教學的培養(yǎng)，強化實踐教學比例。

（2）產學研合作教育

通過達成產學研合作協議，該專業(yè)教師與其相關企業(yè)共同制定人才培養(yǎng)方案，讓企業(yè)技術人員參與到人才培養(yǎng)方案修訂、課程教學、課程實踐、畢業(yè)設計等多個教學環(huán)節(jié)，校企共同培養(yǎng)出企業(yè)所需要的應用型人才，同時，也能夠幫助學生盡快地適應企業(yè)，選擇自己的發(fā)展方向。

（3）調整課程設置

了解企業(yè)對應用型人才的需求以及內地高校該專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，注重優(yōu)化專業(yè)課程體系以適應應用型人才培養(yǎng)的需要，緊貼企業(yè)崗位實際需要，結合國家職業(yè)資格標準，以專業(yè)應用能力培養(yǎng)為目標，遵循職業(yè)能力成長規(guī)律和知識認知規(guī)律，以理論教學體系和實踐教學體系為兩條主線，教學過程中貫穿創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念。通過大量的認知實習、課程設計、生產實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計，指導學生將課堂所學的理論知識轉化為實際生產過程中的實踐技能，培養(yǎng)學生的實踐動手能力。

（4）考核模式改革

理論性強的專業(yè)課程采用“平時成績 實驗成績 期末考試”的成績考核模式。其中平時成績包括考勤、課堂表現和作業(yè)。實踐課程采用“實踐課表現 實踐課報告 實踐項目得分”的成績考核模式，實習課程采用“考勤 實習日記 實習報告”的成績考核模式。課程設計采用“平時成績 設計說明書 答辯”的成績考核模式，教師在整個實踐、教學過程中嚴格把關，客觀公正評定學生的課程成績，有效促進學生技能的提高?；蛘呖梢赃x擇采取現場技能操作、設計答辯、實驗測試、產品設計、競賽形式等方式，或者采取理論測驗與上述操作結合起來的方式，或者實際操作與平時學習情況等因素綜合考慮的考核方式?？疾檎n可采取試卷考核、大作業(yè)、小論文、調研報告、上機操作、現場技能操作、答辯、實驗測試等方式與日常表現結合的考核方式。選修課可采取試卷考核、大作業(yè)、答辯、實驗測試等方式與日常表現相結合的考核方式。鼓勵教師采用課題設計或課程論文的方式進行考核，使學生能夠在全面把握課程基礎知識后進行深度分析和思考，培養(yǎng)運用知識解決問題的能力，并拓寬學生的專業(yè)視野 。

• 新工科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式

（1）優(yōu)化教學體系，建立“雙師型”隊伍

以培養(yǎng)工程實踐能力為主線，將專業(yè)基礎課程群建設、專業(yè)課程群建設、課程專業(yè)實習、專業(yè)學科競賽、產學研融合等針對性鍛煉實踐能力的同時，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維及創(chuàng)新能力。加強“雙師型”教師隊伍的培養(yǎng)力度，富有扎實的理論知識和豐富的實踐能力教師才是能提高學生創(chuàng)新能力的關鍵。鼓勵教師去企業(yè)中實習掛職鍛煉及進修，不僅為教師提供了發(fā)展平臺，也能指導學生的實踐，提高學生的工程實踐能力。通過一系列的工程實踐，激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，例如專業(yè)學科競賽及產學研融合項目。

（2）強化工程實踐能力及創(chuàng)新思維培養(yǎng)

通過學生前期學習奠定專業(yè)基礎，挖掘自主學習能力，后期培養(yǎng)方式以工程化實踐、學科專業(yè)競賽及產教融合項目來提升學生工程實踐能力，尤其是學科競賽更能夠激發(fā)學生的設計思維，開發(fā)創(chuàng)新意識。通過學科專業(yè)競賽，提高學生的創(chuàng)新能力和工程實踐動手能力，激發(fā)創(chuàng)新思維，把創(chuàng)新的思想轉化成實物。在創(chuàng)新競賽中通過自主學習完善自己的作品，彌補知識結構化體系的漏洞，達到“以創(chuàng)促學，以學煉創(chuàng)”的循序漸進的工程能力培養(yǎng)過程。同時，學校增設創(chuàng)新實訓室，開辦創(chuàng)新知識講座及創(chuàng)新實踐課程，也能激發(fā)學生的創(chuàng)新積極性，提高學習的興趣。

（3）改革校企合作模式，促進協同育人

隨著國家經濟供給側結構的調整，中國正在由“制造大國”向“智造強國”邁進。加強校企合作協同育人更能實現優(yōu)勢互補、相互介入、資源共享的人才培養(yǎng)新模式，將在更大范圍培養(yǎng)出市場急需的人才。企業(yè)根據培養(yǎng)人才目標聯合學校制定學生的畢業(yè)實習，提高學生的崗位適應能力。同時通過畢業(yè)論文來評價人才培養(yǎng)目標的質量，讓企業(yè)挖掘學生的工程實踐能力，結合學校的創(chuàng)新型項目，以致于培養(yǎng)符合企業(yè)要求的高質量技術型人才 。

• 機械電子工程與智能制造復合人才培養(yǎng)模式

智能制造技術所需要的核心技術環(huán)節(jié)，關于機器人技術的知識，在傳統(tǒng)機械電子工程專業(yè)基礎基本能夠滿足。要實現機械電子工程與智能制造復合人才培養(yǎng)，關鍵考慮如何實現機器人技術專業(yè)課程如何嵌入培養(yǎng)方案中，以及機器人技術知識與專業(yè)基礎知識的銜接，包括所缺基礎課程如何實現與傳統(tǒng)機電課程的復合。

采用知識能力模塊的形式實現培養(yǎng)方案制作，能力模塊包括，通用知識能力模塊，專業(yè)平臺知識能力模塊，專業(yè)技術能力模塊。通過這種能力模塊的形式配置課程，使培養(yǎng)目標更明確，能力培養(yǎng)更清晰，課程設置及課程銜接更容易。

其中通用知識能力模塊體現學生學習所必須的數學、英語、體育等通過知識。專業(yè)平臺課程為所有專業(yè)技術能力培養(yǎng)提供必備的技術基礎知識。而專業(yè)能力模塊用來實現專業(yè)所要掌握的技能，如數控技術能力模塊、機器人技術能力模塊、智能物流技術能力模塊，每個模塊配備足夠的專業(yè)必修課程和專業(yè)選秀課程供學生學習。通過這種方式，易于實現智能技術關節(jié)的嵌入，即能獨立體現智能制造技術，更能完成機械電子工程的培養(yǎng)目標，即容易實現專業(yè)方向調整，更適合專業(yè)技能的復合培養(yǎng) 。

機械電子工程教師隊伍

• 師資隊伍數量和結構要求

專任教師數量和結構滿足專業(yè)教學需要，每個專業(yè)至少應有10名專任教師，專業(yè)生師比不高于24:1。校外兼職教師占教師總數的比例應不高于25%。

專任教師中具有碩士、博士學位的比例應不低于50%。

專任教師中具有高級職稱的比例應不低于30%。

• 教師背景和水平要求

（1）專業(yè)背景

從事各專業(yè)教學工作的教師，其本科、研究生學歷中，至少有一個學歷為機械類專業(yè)或相關理工基礎類專業(yè)。

（2）工程背景

專任教師中具有企業(yè)或相關工程實踐經驗的比例應不低于20%，從事過工程設計和研究背景的比例應不低于30%。

• 教師發(fā)展環(huán)境

各高校應建立基層教學組織，健全教學研討、老教師傳幫帶、集體備課和重點研討教學難點等機制。

各高校應為教師提供良好的工作環(huán)境和條件。有合理可行的師資隊伍建設規(guī)劃，為教師進修、從事學術交流活動提供支持，促進教師專業(yè)發(fā)展，包括對青年教師的指導和培養(yǎng)。

各高校應擁有良好的相應學科基礎，為教師從事科學研究與工程實踐提供基本的條件、環(huán)境和氛圍。鼓勵和支持教師開展教學研究與改革，指導學生開展學術研究與交流、工程設計與開發(fā)、社會服務等。使教師明確其在教學質量提升過程中的責任，不斷改進工作，滿足專業(yè)教育不斷發(fā)展的要求 。

機械電子工程設施資源

• 教學設施要求

（1）教室、實驗室及設備在數量和功能上滿足教學需要。有良好的管理、維護和更新機制，使學生能夠方便地使用。

（2）實驗室向學生開放，實驗設備充足、完備，滿足各類課程教學實驗的需求，實驗技術人員數量充足，能夠熟練地管理、配置、維護實驗設備，保證實驗條件的有效利用，有效指導學生進行實驗。

（3）建有大學生科技創(chuàng)新活動基地，吸引學生廣泛參與科技活動，提高創(chuàng)造性設計能力、綜合設計能力和工程實踐能力。

（4）與企業(yè)合作共建實習基地，在教學過程中為全體學生提供穩(wěn)定的參與工程實踐的平臺和環(huán)境。參與教學活動的人員應理解實踐教學日標與要求，配備的校外實踐教學指導教師應具有項目開發(fā)或工程經驗。

• 信息資源要求

配備各類圖書、手冊、標準、期刊及電子與網絡信息資源，能滿足學生專業(yè)學習和教師專業(yè)教學與科研所需 。

機械電子工程教學經費

教學經費有保證，生均年教學運行費不低于教育部《普通高等學校本科教學工作合格評估指標體系》的要求，能滿足專業(yè)教學、建設、發(fā)展的需要，且隨著教育事業(yè)經費的增長而穩(wěn)步增長。

已建專業(yè)除正常教學運行經費外，應有穩(wěn)定的專業(yè)建設經費投入，滿足師資隊伍建設、實驗室維護更新、圖書資料購買、實習基地建設等需求。

新開辦專業(yè)應保證一定數額的不包括固定資產投資在內的專業(yè)開辦經費，特別是要有實驗室建設經費 。

機械電子工程質量保障

• 教學過程質量監(jiān)控機制要求

各高校應對主要教學環(huán)節(jié)（包括理論課程、實驗課程等）建立質量監(jiān)控機制，使主要教學環(huán)節(jié)的實施過程處于有效監(jiān)控狀態(tài)；各主要教學環(huán)節(jié)應有明確的質量要求；應建立對課程體系設置和主要教學環(huán)節(jié)教學質量的定期評價機制，評價時應重視學生與校內外專家的意見。

• 畢業(yè)生跟蹤反饋機制要求

各高校應建立畢業(yè)生跟蹤反饋機制，及時掌握畢業(yè)生就業(yè)去向和就業(yè)質量、畢業(yè)生職業(yè)滿意度和工作成就感、用人單位對畢業(yè)生的滿意度等；應采用科學的方法對畢業(yè)生跟蹤反饋信息進行統(tǒng)計分析，并形成分析報告，作為進行質量改進的主要依據。

• 專業(yè)的持續(xù)改進機制要求

各高校應建立持續(xù)改進機制，針對教學質量存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，采取有效的糾正與預防措施，進行持續(xù)改進，不斷提升教學質量 。

機械電子工程總體框架

由學校根據自身定位、培養(yǎng)目標和辦學特色自主設置課程體系。課程設置應能支持培養(yǎng)目標及畢業(yè)要求的達成。

人文社會科學類教育應能夠使學生在從事工程設計時考慮經濟、環(huán)境、法律、倫理等各種制約因素。

數學和自然科學類教育應能夠使學生掌握理論和實驗的方法，為學生將相應基本概念運用到復雜工程問題的表述，建立數學模型，并能進行分析推理奠定基礎。

學科基礎類課程、專業(yè)類課程與實踐環(huán)節(jié)應能體現以數學和自然科學為基礎，培養(yǎng)學生發(fā)現并解決該專業(yè)領域復雜工程問題的能力。

人文和社會科學類課程至少占總學分的15%；數學和自然科學類課程至少占總學分的15%，實踐性環(huán)節(jié)至少占總學分或總學時的20%，學科基礎知識和專業(yè)知識課程至少占總學分的30%。

課程體系的設置應有企業(yè)或行業(yè)專家參與 。

機械電子工程理論課程

• 通識類課程

（1）人文社會科學類

除國家規(guī)定的教學內容外，由各高校根據辦學定位和人才培養(yǎng)目標確定。

（2）數學和自然科學類

主要包括數學和物理學，并合理考慮化學和生命科學等知識領域。

數學主要包括微積分、線性代數、微分方程、概率與數理統(tǒng)計、計算方法等相關知識領域。物理學主要包括力學、熱學、電磁學、光學、近代物理學等相關知識領域。

數學、物理學的教學內容應不低于教育部相關課程教學指導委員會制定的基本要求。各高?？筛鶕陨砣瞬排囵B(yǎng)定位提高數學和物理學（含實驗）的教學要求，以加強學生的數學、物理學基礎。

• 基礎類課程

學科基礎知識被視為專業(yè)類基礎知識，教學內容應覆蓋以下知識領域的核心內容：工程圖學、力學（材料力學、理論力學等）、熱流體（流體力學、熱力學或傳熱學）、電工電子學、材料科學基礎等。

• 專業(yè)類課程

機械電子工程專業(yè)核心知識領域包括：機械設計基礎、機械制造基礎、控制理論與技術、傳感與檢測技術、機電系統(tǒng)設計與控制等 。

機械電子工程實踐教學

• 工程訓練

學生通過系統(tǒng)的工程技術學習和工藝技術訓練，提高工程意識、質量、安全、環(huán)保意識和動手能力，包括機械制造過程認知實習、機械制造基礎訓練、先進制造技術訓練、機電綜合技術訓練等。

• 實驗課程

實驗類型包括認知性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗和設計性實驗等，培養(yǎng)學生實驗設計、實施和測試分析的能力。

• 課程設計

專業(yè)主干課程應設置獨立的課程設計，培養(yǎng)學生的設計能力和解決問題的能力。

• 生產實習

培養(yǎng)學生觀察和學習各種加工方法；學習各種加工設備、工藝裝備、物流系統(tǒng)或流程型工藝裝備的工作原理、功能、特點和適用范圍；了解典型零件、部件和設備的加工和裝配工藝路線；了解產品設計、制造過程；了解先進的生產理念和組織管理方式；培養(yǎng)學生工程實踐能力、發(fā)現和解決問題的能力。

• 科技創(chuàng)新活動

組織學生參與科學研究和科技創(chuàng)新活動，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、工程實踐能力、表達能力和團隊精神。

• 畢業(yè)設計（論文）

培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析和解決復雜工程問題的能力，提高專業(yè)素質，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。選題應符合各專業(yè)的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)要求，具有明確的工程應用背景，工程研究類和工程設計類選題應有恰當的比例，一人一題。應由具有豐富經驗的教師或企業(yè)工程技術人員指導，支持學生到企業(yè)進行畢業(yè)設計（論文）。應制定與畢業(yè)設計（論文）要求相適應的標準和檢查保障機制，對選題、內容、學生指導、答辯等提出明確要求，保證課題的工作量和難度，并為學生提供有效指導 。

• 學制與學位

機械電子工程專業(yè)基本學制為四年，總學分建議150~190學分。各高?？筛鶕唧w情況自行設定。

• 業(yè)務能力

（1）具有數學、自然科學和機械電子工程科學知識的應用能力。

（2）具有制定實驗方案、進行實驗、分析和解釋數據的能力。

（3）具有設計機械系統(tǒng)、部件和過程的能力。

（4）具有對機械電子工程問題進行系統(tǒng)表達、建立模型、分析求解和論證的能力。

（5）具有在機械電子工程實踐中選擇、運用相應技術、資源、現代工程工具和信息技術工具的能力。

（6）具有在多學科團隊中發(fā)揮作用的能力和人際交流能力。

（7）能夠理解、評價機械電子工程實踐對世界和社會的影響，具有可持續(xù)發(fā)展的意識。

（8）具有終身學習的意識和適應發(fā)展的能力。

各高校應根據自身定位和人才培養(yǎng)目標，結合學科特點、行業(yè)和區(qū)域特色以及學生發(fā)展的需要，在上述業(yè)務要求的基礎上，強化或者增加某些方面的知識、能力和素質要求，形成人才培養(yǎng)特色 。

機械電子工程專業(yè)培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，具有一定的文化素養(yǎng)和良好的社會責任感，掌握必備的自然科學基礎理論和專業(yè)知識，具備良好的學習能力、實踐能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新意識，畢業(yè)后能從事專業(yè)領域和相關交叉領域內的設計制造、技術開發(fā)、工程應用、生產管理、技術服務等工作的高素質專門人才 。

2012年，《普通高等學校本科專業(yè)目錄新舊專業(yè)對照表》中機械電子工程專業(yè)代碼由目錄外080307W調整為080204 。

2020年2月，在教育部發(fā)布的《普通高等學校本科專業(yè)目錄（2020年版）》中，機械電子工程專業(yè)隸屬于工學、機械類（0802），專業(yè)代碼：080204 。

機械電子工程原理第1章

緒論

1．1 機械電子工程的概念及發(fā)展過程

1．2 機械電子工程在產品及其設計中的應用

1．3 機械電子工程在制造業(yè)中的應用

1．4 學習機械電子工程的意義與要求

思考題

第一篇 執(zhí)行機構與驅動器

機械電子工程原理第2章

執(zhí)行與驅動

思考題

機械電子工程原理第3章

執(zhí)行機構

3．1 基本概念

3．2 帶輪機構

3．3 鏈輪機構

3．4 齒輪機構

3．5 螺旋機構

3．6 蝸輪蝸桿機構

3．7 直線導軌

3．8 連桿機構

3．9 凸輪、棘輪和槽輪

3．10 機架

3．11 機構的組合

思考題

機械電子工程原理第4章

電氣執(zhí)行元件

4．1 直流電動機

4．2 交流異步電動機

4．3 步進電動機

4．4 直線電動機

4．5 電力電子器件

思考題

機械電子工程原理第5章

液壓與氣動執(zhí)行裝置

5．1 能源裝置

5．2 執(zhí)行元件

5．3 控制元件

5．4 輔助元件

5．5 基本回路

思考題

第二篇 測量系統(tǒng)

機械電子工程原理第6章

測量與感知

6．1 測量系統(tǒng)的基本性能

6．2 測量方法

6．3 測量誤差

6．4 信號處理和信息管理

6．5 測量系統(tǒng)的設計

思考題

機械電子工程原理第7章

傳感器與轉換器

7．1 概述

7．2 電阻型傳感器

7．3 電容式傳感器

7．4 電感式傳感器

7．5 熱電傳感器

7．6 光電傳感器

7．7 固體傳感器

7．8 壓電傳感器和超聲換能器

7．9 傳感器的線性化

思考題

機械電子工程原理第8章

信號處理

8．1 運算放大器基本電路

8．2 實用運算放大器

8．3 信號隔離

8．4 相敏檢波器和鎖相環(huán)

8．5 多路復用

8．6 濾波器

8．7 數字信號的處理和分析

8．8 信號處理技術的發(fā)展

思考題

機械電子工程原理第9章

干擾與噪聲

9．1 電磁干擾和噪聲的分類

9．2 干擾的傳播途徑

9．3 干擾對敏感設備的影響

9．4 干擾的抑制和防護技術

9．5 系統(tǒng)內部器件產生的干擾及其抑制

9．6 軟件抗干擾技術

思考題

第三篇 嵌入式控制系統(tǒng)

機械電子工程原理第10章

機械電子系統(tǒng)中的微處理器

10．1 嵌入式微處理器系統(tǒng)

10．2 機械電子系統(tǒng)中微處理器的作用

10．3 嵌入式系統(tǒng)的設計方法

思考題

機械電子工程原理第11章

嵌入式微處理器系統(tǒng)的應用設計

11．1 微處理器與內存及I/O接口電路的連接

11．2 微處理器與數字式外部設備的接口

11．3 過程通道

11．4 模擬量輸入通道

11．5 D/A轉換與A/D轉換技術

11．6 模擬量輸出通道

思考題

機械電子工程原理第12章

機械電子系統(tǒng)的建模

12．1 機械電子系統(tǒng)的描述方法

12．2 控制對象的數學模型

12．3 一、二階線性定常系統(tǒng)的解析建模

12．4 一、二階線性常系數齊次微分方程的典型形式

12．5 一、二階線性定常系統(tǒng)的單位階躍響應

12．6 系統(tǒng)的物理仿真

思考題

機械電子工程原理第13章

機械電子系統(tǒng)中的微機控制

13．1 順序控制和數值控制

13．2 開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)

13．3 控制系統(tǒng)的品質和性能指標

13．4 閉環(huán)控制系統(tǒng)的構成及PID控制

13．5 PID參數整定

13．6 PID控制的改進

13．7 智能型自適應PID控制

13．8 模糊控制器及其特點

13．9 模糊控制器的設計

13．10 模糊控制方法在溫度控制系統(tǒng)中的應用

思考題

機械電子工程原理第14章

機械電子系統(tǒng)的網絡監(jiān)控

14．1 控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的分層體系

14．2 數據通信基礎

14．3 數據通信網絡的體系結構

14．4 局域網

14．5 工業(yè)現場中的通信

思考題

機械電子工程原理第15章

機械電子系統(tǒng)的總體設計

15．1 機械電子系統(tǒng)設計概述

15．2 機械電子系統(tǒng)中的機構

15．3 機械電子系統(tǒng)的結構

15．4 機械電子系統(tǒng)人-機界面的設計

15．5 安全性

思考題

第四篇 系統(tǒng)應用

機械電子工程原理第16章

軟盤驅動器

16．1 磁頭系統(tǒng)

16．2 主軸系統(tǒng)

16．3 磁頭系統(tǒng)與主軸系統(tǒng)的協同工作

16．4 磁盤進出機構

16．5 主板

16．6 盤片和盤套

16．7 主要技術特性

思考題

機械電子工程原理第17章

關節(jié)式機器人設計

17．1 關節(jié)式機器人簡介

17．2 總體設計

17．3 機器人機械本體的設計

17．4 機器人控制系統(tǒng)的設計

思考題

機械電子工程原理第18章

移動式機器人設計

18．1 移動式機器人簡介

18．2 移動式機器人的行走機構

18．3 一種瑞土輪式全方位移動機器人的設計

思考題

機械電子工程原理第19章

移動式機器人視覺導航系統(tǒng)的設計

19．1 計算機視覺簡介

19．2 立體視覺概述”

19．3 攝像機標定

19．4 圖像理解

19．5 機器人視覺導航的應用

思考題

機械電子工程原理第20章

飛行動力訓練地面模擬系統(tǒng)的設計

20．1 轉速控制簡介

20．2 初步設計

20．3 具體設計

思考題

參考文獻

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