机械行业电子工程关键技术与系统构成要素

1.机械电子工程涵义一.机械电子技术的理论基础和方法论系统工程控制论信息论二.机械电子工程的主要目的使系统（产品）高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠化、省材料省能源化，结构轻、薄、短、小化。2.机械电子工程关键技术传感检测技术（研究传感器及其信号处理装置）传感器开发的三个重要方面：传感原理、传感材料、加工制造装配技术与计算机技术相比，传感检测技术的发展较缓慢

信息处理技术研究方向：提高处理速度、可靠性、抗干扰能力、智能化程度、标准化程度2.机械电子工程关键技术自动控制技术自动控制指在无人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动按预定规律运行。技术难点：现代控制理论的工程化和实用化，优化控制模型的建立伺服驱动技术

主要研究机械电子产品中的执行元件和驱动装置设计中的技术问题。

主要研究问题:提高机电转换部件的精度、可靠性和快速响应性；提高DC伺服电机的性能；交流调速系统的研究（变频调速、电子逆变、矢量变换等）；功率器件的研制；微型电磁离合器的研制等。2.机械电子工程关键技术机械技术

是机械电子的基础。现代机械应实现结构上、材料上、性能上、功能上的改善，满足减轻重量，缩小体积，提高精度、刚度。需研究的主要问题：研究机械零部件的动静态刚性和热变形问题；提高关键零部件的精度并使之能批量生产；超精加工与精密测量；高性能、超硬、复合刀具材料的开发和生产；摩擦磨损与润滑；零部件的模块化、标准化和规格化（提高互换性）2.机械电子工程关键技术系统总体技术

从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统分解为相互有机联系的若干功能单元，并将功能单元作为子系统继续分解，直至找到可实现的技术方案，再把各方案组合，进行分析、评价、综合优选。系统总体性能不仅与各构成要素的功能、精度、性能相关，而且有赖于各构成要素间是否很好的协调与融合。需研究的问题：软件开发与应用；接插件技术；通用接口与数据总线标准化；控制系统成套性和成套设备自动化；软件标准化等。全闭环控制系统3.机械电子系统的构成要素与功能构成

半闭环控制系统3.机械电子系统的构成要素与功能构成

系统的五个子系统机械系统检测传感系统电子信息处理系统（控制系统）执行元件系统动力系统机械电子系统三大目的功能变换（加工、处理）功能；传递（移动、运输）功能储存（保持、积蓄、记录）功能图1－5系统目的功能工业三大要素物质能量信息系统分类动力机——以能量转换为主，插入能量(或物质)和信息，输出不同能量加工机——以物料搬运、加工为主，输入物质(原料、毛坯等)、能量(电能、液能、气能等)和信息(操作及控制指令等)，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质的系统(或产品)信息机——以信息处理为主，输入信息和能量，主要输出某种信息系统的五种内部功能主功能检测功能控制功能构造功能动力功能图1－6系统五种内部功能图1－7CNC机床的内部功能构成目的功能：搬运、加工、处理毛坯主功能构造功能动力功能检测功能控制功能图1－8机械电子系统(产品)的五大要素及其相应的五大功能图1－9机械电子系统(产品)的五大要素实例一、接口构成机械电子系统的各子要素或子系统相接处必须具备的联系条件。二、接口的作用实现机械电子系统中各子系统间的物质、能源、信息的传递与转换，达到系统所需的目的功能。4.机械电子系统构成要素的相互连接三、接口功能广义的接口功能：输入/输出变换/调整1.4机械电子系统构成要素的相互连接零接口无源接口有源接口智能接口机械接口物理接口信息接口环境接口接口设计的核心——“匹配”

1.4机械电子系统构成要素的相互连接从某种意义上讲，机械电子技术设计就是“接口设计”。一、机械电子系统设计的目标提高精度增强功能提高生产效率节约能源，降低能耗低能耗机构，最佳调节控制，提高能源利用率1.5机械电子系统设计的目标与方法1.5机械电子系统设计的目标与方法一、机械电子系统设计的目标提高安全性、可靠性自动监测、报警、诊断、保护功能采用电子元器件，代替机械产品中可动及易磨损部件（遥控器、光电鼠标、光声控开关、无刷直流电动机等）改善操作性和实用性减轻劳动强度，改善劳动条件简化结构，减轻重量系统功能主要的实现途径转移：从机械系统微电子、计算机系统；硬件系统软件系统降低价格增强柔性应用功能二、机械电子系统设计类型1、开发型设计（原创型设计）将机电技术完全融合形成新的机械电子产品2、适应型设计在原有机械系统基础上采用微机控制，使系统性能提高，功能增强。（全自动洗衣机、数控机床）用电子装置局部替代机械传动装置和机械控制装置（变频调速器代替变速齿轮）用电子装置完全替代原来执行信息处理功能的机构（电子秤）用电子装置替代机械的主功能，形成特殊加工能力（激光切割机，电火花加工）3、变异型设计一大趋势：轻薄小巧化三、机械电子系统开发的设计思想相互匹配、相互协调、有机结合四、机械电子系统设计方法1、取代法（机电互补法）

利用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统（如用微机控制取代机械式变速机构、凸轮机构、离合器等机构）2、整体设计法（融合法）

完全从系统目标考虑各子系统的设计，将各构成要素融合在一起形成专用或通用的功能部件（电机、变频器、主轴单元作为一个整体来设计，即电主轴单元）3、组合法

选用各种标准功能模块，“搭积木”（如工业机器人）三种方法的特点及适用场合？1.6机械电子系统的评价附加价值是机械电子系统的综合评价指标机械电子产品的评价内容工业三大要素:物质、能量、信息工业三大要素与机械电子的三大效果1.6机械电子系统的评价1.7机械电子系统的设计流程1.准备阶段(1)对用户需求进行理论抽象，确定产品规格、性能参数

对于加工机械，包括如下几个方面：运动参数动力参数品质参数环境参数结构参数界面参数1.7机械电子系统的设计流程1.准备阶段(2)拟定总体方案、划分系统功能要素和功能模块

根据设计对象的要求，进行技术分析，拟定系统总体设计方案，划分组成系统的各功能要素和功能模块

功能模块是构成系统的基本单元，在形式上表现为具体设备、装置或电路板（硬件），具体应用子程序或软件包（软件）。一个功能要素可能是一个功能模块，也可能由若干功能模块组合而成，或者就是一个机械电子子系统。(3)方案论证、确定模块设计目标，人员组织对各种方案进行可行性研究对比，确定最佳总体方案、模块设计目标和设计人员的组织1.7机械电子系统的设计流程2.理论设计阶段(1)接口和功能模块细部设计

根据设计目标、功能要素和功能模块，画出系统工作时序图和机械传动原理简图；有过程控制要求的系统应建立各要素的数学模型，确定控制算法；计算各功能模块间接口I/O参数，确定接口设计任务归属；以功能模块为单元，根据接口参数要求进行功能模块的选型、组配

(2)理论设计总体评价

对设计结果进行整体技术经济评价、设计目标考核和系统优化，挑选综合性能指标最优的设计。1.7机械电子系统的设计流程3.产品的设计实施阶段(1)功能模块制作、调试

根据机械、电气图样，制造装配各功能模块；模块的调试(2)系统整体安装调试，可靠性复核4.设计定型阶段(1)工艺定型整理设计图纸、软件清单、零部件清单、元器件清单、调试记录等；(2)编写技术文档资料编写设计说明书，为产品投产时的工艺设计、材料采购和销售提供详细的技术档案资料。

思考1.选择一种机械电子系统，针对其存在的问题或不足，提出改进设想。

教師專業發展評鑑

推動策略姚素蓮一、學校擁有發展課程的決定權：我們如何決定？課程決定的信心多大？課程決定規準是主觀？客觀？專業？隨意？檢視課程理論與學校現場二、教師自主決定：１.課程設計２.教學實施３.學生輔導４.教學評量５.班級經營教師的專業知能如何？

三、教師專業表現１.建構學校課程、教材２.靈活有效啟發學生３.培養學生帶著走的能力四、教師專業自主的省思１.教師自主VS.專業提升２.自主衝突VS.專業判斷３.判斷標準VS.衝突、和諧４.職場現象VS.專業知識五、評鑑為溝通與協商的歷程推動策略宣導→溝通→實作

↑↓培訓檢討評鑑回饋←結果運用←人員

實用正當可行具體壹、宣導一、對象：行政人員、教師、家長二、教師專業發展需求日殷三、評鑑的本質與目的是為教師專業發展四、試辦是找可行性和發現執行問題五、學校對教師專業發展評鑑提供支持六、試辦的選擇權在學校和教師七、並非為解決不適任教師八、試辦期程自９５年～９８年有補助經費，加速學校本位發展貳、溝通一、澄清疑慮１.與不適任教師、考績..等脫鉤２.是教師專業形象的重塑二、透過對話建立互信三、評鑑計劃回歸學校本位四、實施計畫、配套措施、支持系統同步規劃實施計畫含：（一）評鑑內容：１.課程設計與教學２.班級經營與輔導３.研究發展與進修４.敬業精神與態度（二）評鑑人員（三）評鑑方式（四）評鑑時程（五）評鑑結果的運用五、引領教師了解評鑑指標意涵＊評鑑指標可自訂，亦可參考已研發之規準評鑑人員在評鑑時，以所列規準和項目為依據。工具若有錯誤，結果必打折。好的工具應符合：1.教育現場需求2.有效評量出所要達到的目標。參、實作一、掌握回歸教學現場，化評鑑於無形的原則二、輔導建置教學檔案三、擬訂實用可行的評鑑方式四、開發簡易具體的評鑑工具一、掌握回歸教學現場，化評鑑於無形的原則1.全面宣導。自願參與鼓勵參與全面參與。2.成立評鑑推動委員會，討論評鑑計劃。3.透過工作坊(讀書會)方式詮釋評鑑規準、內涵、示例..等。4.經由討論決定評鑑模式、工具..等二、輔導建置教學檔案教育專業被挑戰！專業的尊嚴－是贏來的，而非爭來的.

專業的權威－是來自別人的肯定，而非自我的認定.建置教學檔案是展現教師專業能力簡易、具體的措施教學檔案的定義一、教師是教學檔案的主體二、教學檔案的要項是有系統的、有結構的三、教學檔案的內容是反省與對話的歷程四、教學檔案的目的是促進教學專業發展教學檔案含一、教學目標與教學理念之陳述二、檔案計畫與組織三、課程的計畫四、作業的樣本（含對作業的解說與標題）五、師生的互動情形六、學習成就記錄七、個人的成長及反省八、他人的回饋及建議九、自我專業成長的記錄十、對檔案的評述三、實用可行的評鑑方式:(一).對話(二).審閱教學檔案(三).教室觀察(四).教學計畫(五).作業調閱對話訪談模式有:1.非正式訪談2.導引式訪談3.標準化開放式訪談4.封閉式訪談(一).對話說明目的→使參與者感到輕鬆→促使人際互動1.要有議題.2.對話內容要有準備.3.論述要有辯証,勿淪於各抒己見.訪談要領1.確認錄音(錄影)正常運作2.一次只問一個問題3.過程保持中立4.鼓勵多發表意見5.紀錄時不忘注意受訪者表情6.順利移轉主題訪談方法與發問技巧

1.選取符合主題需要人員.2.先談事實的問題,再談爭論性問題.3.先討論現況,再討論過去或未來的事4.讓受訪者自由發揮感覺.對話(訪談)1.以開放性問題引起討論問題.如:您以為目前的教學環境如何?2.激發與會者提出不同想法.如:我不認為有那麼糟,您以為呢?3.達到初步共識後:引入更深入討論.如:我們可以怎麼做?4.討論離題時,需回到主題.5.盡量不要過度贊同與會者意見.6.盡量不發表個人意見.7.錄音或即時紀錄要點.(二).審閱教學檔案評量要項一.檔案目錄二.個人專業背景三.課程教學設計與省思四.學習成果評量五.班級經營與輔導六.個人專業成長*注意事項1.不論是教師成長或學生作品樣本均須同一教學單元,其因為:a.能真正深入教學整體的各細部,有效協助教師反思與專業成長.b.一次一個單元不會造成過度負擔較易引導教師分析反省自己.2.簡要解釋每一個作品內容的標題和註解3.對教學及作品反省思考.4.檔案內容要逐年更改.屬直接觀察教學行為、察看環境與設備,以了解實際行為、環境現況的方法.含:1.教學環境佈置.2.學習形式組織.3.師生互動.4.靜態文件資料.如:教師檔案、學習檔案、作業、會議記錄.(三).教室觀察:教室觀察方法:1.準備紀錄單／檢核表.2.觀察並紀錄每一項的行為或存在事實.3.可同時紀錄次數、人數,以符合程度、量化依據.4.留意紀錄單未載之行為或情形.5.簡單紀錄行為發生或事物存在之現場環境.6.觀察次數要足夠,避免斷章取義.教室觀察注意事項:一.要蒐集具有代表性的事實資料,不必蒐集全部資料二.掌握新發現問題,並進一步蒐集相關資料以為驗證三.有效運用時間:1.觀察教師教學與學生學習2.與學生晤談

3.觀察對象要廣泛,觀察要完整a.觀察課外活動情形b.查閱評鑑與績效管理情形c.分析學生近期表現資料d.分析特殊學生學習紀錄4.把重點擺在影響學生表現的原因(四).教學計畫一.教學目標1.掌握教材內容~能連結舊經驗與新概念.2.設計教學方案~依據教學目標設計教學活動並提供切合教學目標的補充教材.3.系統呈現教材二.活用教學策略~善用不同教學方法；善於發問.三.善用評量回饋~評估學習表現提供回饋與指導.

(五).作業調閱1.作業內容要項分布是否平均?2.學生作業品質.3.教師批閱是否適切~批閱的時間、方式進度、評語..等等作業訂正是否追蹤?四、開發簡易具體的評鑑工具1.課程計畫編寫自我檢核表2.課程計畫編寫課發會檢核表3.教學檔案建置指標檢核表4.教學環境佈置檢核表5.教室觀察表6.班級經營表現(檢核表)教室觀察量表1.教室管理技巧2.維持適當的教室行為3.集中並維持學生的注意力4.提供學生複習與練習的機會5.展現發問技巧6.呈現多種教學方式7.營造一個積極的教室氣氛8.促進正向的自我概念9.佈置積極教室環境教學效能教室觀察表一.學科教學能力1.導引學習方向2.清楚呈現教材3.運用多種教學技巧4.提供練習與回饋5.有效利用時間二.班級經營能力1.維持班級秩序2.鼓勵正向行為表現3.實施生活教育4.表達清晰5.板書適當6.正向的師生互動教學效能教室觀察表臺北縣○○國小教師教學評鑑—「教室觀察」檢視表

基本資料授課教師（）老師學習領域（）學習領域授課班級（）年（）班教材來源□教科書（）版本□其他

教學日期

年月日時分觀察者指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議1瞭解學校課程計畫的內涵□持續參與領域課程計畫□徹底執行彈性學習課程□設計校本課程相關主題與活動設計□規劃補救或銜接教學□自編教材或學習單□教學札記□□2瞭解學校課程的架構□了解學校願景□了解校本課程主題□參與教科書評選□了解重大大議題融入領域教學□□□□□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議3參與學校課程的發展□參與課程發展小組的座談、研討□與行政人員、教師意見交流、對話□學校課程地圖充分運用□積極參與學年（班群）、班親會會議□學生課程活動紀錄□教學札記□

4分析可運用的教學資源□思賢公園□文化藝術中心□新莊運動公園□署立台北醫院□大眾廟□慈祐宮□廣福宮□文昌祠□新莊老街□傳統行業□導護商店□自然公園

5研擬適切的教學計畫□教學計畫設計週延□活動安排與學校行事曆相結合□運用家庭聯絡簿進行個別輔導□注意學生學習經驗□流暢的教學歷程

6編選適切的教學材料□教材與學生身心發展相合□採用教科書版本經過分析、整理□社區資源融入教材□教學材料與學生生活經驗相融合□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議7規劃適切的學習評量□筆試□口試□表演□實作□自我評量□小組討論□實踐□同儕互評□

8編選適當的評量工具□文字描述的□圖畫的□量化的測驗□檔案記錄的評量□口語的評量□□□□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議9.營造有利於學習的情境□配合教學單元佈置教室□佈置欄分類呈現□佈置欄內物品沒有掉落□掃除用具排列整齊□粉筆槽整理乾淨□黑板只呈現該單元內容□學生桌面整潔□學生抽屜不雜亂□教師桌面整齊□桌椅排放整齊□公物維修良好□打開窗戶讓教室光線充足、通風□美化、綠化教室□教室內外保持整潔□維護教室內設備如CD收錄音機、電視、錄放影機等清潔。□上課秩序良好□□

指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議10.建立有助於學習的常規□準時上、下課□學生秩序井然有序□學生學習氣氛熱絡□師生互動頻繁□學生對教師問題樂意回答□學生學習態度認真□學生對課程有興趣□學生穿著整齊□教師說話語調自然□教師說話語詞合適、比喻恰當□教師教學態度自然、舉止適合□教師穿著得體□眼神關愛全班□表情□以手勢動作輔助表達□身體動作□儀態大方□模仿動作□幽默、滑稽動作□指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議11.積極落實班級學生輔導.□快樂的學習氣氛□良好的教室常規□傾聽□讚美□口頭鼓勵□良性的師生互動□活絡的親師互動□和諧的同儕互動□適才適性的原則□鼓舞團隊士氣□公開獎勵□私下規勸□妥適規劃合作學習小組□肢體語言溫婉□晤談12.建立人力資源網絡與管理□班親會□親師懇談□家庭訪問□電話聯絡□聯絡簿聯絡□約談□通知書聯絡□E-Mail聯絡□由學生轉達□親職講座□□指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議13.善用教學媒體進行教學□自製教具□合製教具□多媒體使用：電腦結合電視、等□投影機使用□實物使用□網路資源□學術專書□雜誌資源□刊物資源□圖書館資源14.靈活運用多元的教學方法□講授法□問答法□討論法□比較法□練習教學法□欣賞教學法□角色扮演□價值澄清□問題解決□小組討論□合作學習□發現教學法□建構式教學法□創意思考教學法□編序教學法□精熟學習法□發現教學法□協同教學法指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議15.系統呈現學習單元的教材內容□簡介單元之重要性□資料蒐集整理□教學活動設計周延□□□□□□□16.熟練有效的教學技巧□講解□問答□討論□示範□參觀□訪問□表演□觀察□測量□紀錄□實驗□操作□角色扮演□分組報告□閱讀□資料蒐集□創作指標觀察紀錄或資料來源省思暨建議17.實施多元化的學習評量□筆試□口試□表演□實作□作業□報告□資料蒐集整理□鑑賞□晤談□實踐□檔案評量□遊戲化評量□檢核表□軼事記錄法18.善用評量結果□進行語文補救教學□進行數學補救教學□進行晨間個別指導□進行午間個別指導□修正教學計畫□修正教學方法□改進教學技巧□修正評量內容之分配比例□改進評量方式19.發揮教師專業倫理規範□遵守教師聘約□積極參與專業成長活動□落實教師專業自律□積極的行動意願□健康的心智活動□願以服務為導向□