机械行业的发展与其未来的预测

机械史讲义主讲：陈春E-mail:pzh55555@126.com什么是机械？机械的定义机械机器与机构的总称。凡同时具备下述两个特征的构件组合体称为机构：1）

它们是一种人为的实物构件的组合。2）

它们各部分之间具有确定的相对运动。机器除了具备上述两个特征外，还必须具备第三个特征：能代替人类的劳动以完成有用的机械功或转换机械能。中国版机械的定义在日本的机械工学中，机械概念是如下定义的：凡符合下述三项条件的，则定义为机械。①它是物体的组合，假定力加到其各个部分也难以变形。②这些物体必须实现相互的、单一的、规定的运动。③把施加的能量转变为最有用的形式，或转变为有效的机械功。机械外国版机械的定义本讲座采用目前较常用的定义：具有以下三个特征的人为组合体称为机械：1）由具有一定强度的物体组成；2）这些构件能做相对运动；3）在动力的作用下能够做有用的工作。机械本讲座版机械概念的变迁

据古罗马建筑师维特鲁威（Vitruvii）所著的《建筑十书》（公元前32－33年）中的定义：“所谓机械就是把木材结合起来的装置，主要对于搬运重物发挥效力”。这是有记载以来，人类首次对机械所下的定义。机械概念的变迁

在17世纪初，泽伊辛格对机械所做的定义为：“所谓机械是指在搬运重物时起特殊作用的一组木制结构的设备”。机械概念的变迁

进入18世纪，德国学者路易波尔多对机械所做的定义为：“机械或机构是一种人为的实物组合体，人们可以借助它实现省时省力的运动”。

到19世纪，英国学者路洛克斯在《机械力学》一书中，对机械所做的定义为：“所谓机械就是一种具有一定强度的物体的组合体，且借助此组合体能够做出规定的运动”。

随着电子计算机的问世，有学者将机械定义为：“能转换或传递物理量，对人类有用的物体组合”。其它定义工具无相对运动，能减轻人类劳动的，具有一定强度的物体组成的人为组合体。机械始于工具，工具是简单的机械。一、人类历史腊玛古猿（1500万年前）

→南方古猿（400万—100万年前）

→能人（200万—150万年前）

→直立人（150万—20万年前）

→早期智人（25万—4万年前）

→晚期智人（5万—1万年前）

→人人类时代分段古代：～15世纪下半叶以前近代：15世纪下半叶～19世纪末现代：19世纪末～另：中世纪：欧洲把5世纪～15世纪这约1000年二、古代机械史旧石器时代（～--1万年前左右）

新石器时代（约一万年前）

青铜器时代（距今约6000年前）

铁器时代（距今约4000年前）

旧石器时代自然、原始的工具和使用：棍棒、石块

有意识地制造工具：如一些打制的石器石刀、石斧和石锤等（距今大约300万年）。

2005年8月在东非大裂谷出土的石斧旧石器时代在大约150万年前，人类开始使用天然火，工具也从单纯的石制器，增加了骨制品。在约50万年前，掌握了人工取火的方法。

保山出土的骨器旧石器时代大约距今五万年前后开始，生产工具发生了它的历史上的第一次飞跃，即以弓箭为代表的复合工具登上了人类历史的舞台。新石器时代（约一万年前）磨制技术出现为象征。

穿孔技术，榫卯技术逐渐地发达，以镶嵌、捆绑、榫卯、套合这种工艺制作的各种复合工具成为生产工具的主流。

骨针磨制石斧新石器时代（约一万年前）出现了弓形钻这种简单、原始而且高效的加工机械。

弓形钻石斧新石器时代制陶业发展，出现了专门的工具——陶轮，它是人类早期使用的一种原始加工机械，也是迄今一切旋转切削机具的始祖。

木制陶轮底座新石器时代搬运重物的工具有滚子、撬棒和滑橇等省力机构。古埃及建造金字塔

青铜时代（距今约6000年前）距今约9500年前，人类开始使用铜（红铜）。

距今约6000年前，人类开始冶炼铜，出现青铜（铜锡合金），这就标志着人类开始进入到青铜时代。

铜刀甘肃省出土，是目前所见中国最早的青铜器古代冶铜青铜时代（距今约6000年前）中国在约4000年前开始使用青铜。

司母戊方鼎

立鸟像

青铜时代我国古代还发现了不同青铜器的铜锡比例：

铜比例锡比例钟鼎之齐5/61/6斧斤之齐4/51/5戈戟之齐3/41/4大刃之齐2/31/3………………这说明在青铜时代中后期，青铜器的制造达到了一个顶峰。

青铜时代出现铸造和锻造的加工方法。

青铜器广泛应用。掌握了研磨技术。青铜时代马车的发明和牛耕的出现标志着人类开始了牲畜动力使用。

公元前3500年，出现两轮和四轮的木质马车。

双辕马车图--长沙楚墓出土开始出现用牛作为动力的原始木犁。

铁器时代（距今约3000年前）距今约4000年前，人类开始使用自然陨铁制造工具。铁刃铜钺【1977年北京市平谷县出土，约3300年以前的商代，经化验，这件铜钺的刃部为陨铁】铁器时代（距今约3000年前）约2700年前，人类开始人工冶铁。济南出土的冶铁遗迹古代冶铁示意图铁器时代（距今约3000年前）出现了冶铸用的鼓风机、滑轮、杠杆等简单机械。冶铁示意图铸造示意图铁器时代（距今约3000年前）出现“渗碳”法使熟铁变成钢；发明了淬火、回火等热处理工艺。齿轮系及杠杆原理在机械上（主要是建筑机械）的应用此时已较普遍，马车和战车也有了改进。铁器时代利用活塞和气缸制成的压力泵和吸水泵，在此时期也有发展。最早出现的是用来灭火的菲罗压力泵，后来又有了从井中提水的吸水泵和压力泵，以及罗马人用于灭火的双筒柱塞泵。虹吸管和活塞式唧筒等流体机械也得到初步的发展和应用。铁器时代在农业机械上，出现了靠水流推动方叶轮而转动来磨谷物的水磨、以及其它人力、畜力的磨。铁器时代为了灌溉，人们发明了众多的水利机械、提水轮、提水器等；为了酿酒，发明了杠式压机、螺旋压力机；铁器时代（中世纪公元5世纪—15世纪）在欧洲，此时期被称为“黑暗的中世纪”，由于战争原因及宗教的压制，使得科技发展几乎停滞不前，此期间最为代表性的技术就只有钟表。

在钟表中使用了齿轮机构、棘轮机构等。机械式钟表创造的成功，不仅为现代文明所必需，也推动了精密零件的制造技术。

铁器时代（中世纪公元5世纪—15世纪）出现了手摇钻，曲柄连杆机构的原理已用于机械。加工机械方面出现了大轮盘的车床。

在流体机械方面，出现了下冲或上冲式水轮机(水磨)，以及风磨和风轮机。水平下冲式水轮机是由早期水磨改进而成的，到12、13世纪已用作采矿、粉碎、冶炼等作业的动力。铁器时代（中世纪）在唐代，已可用简单的车床进行切削、抛光，另外还出现了焊接、铆、镀、刻凿等加工工艺。为了满足冶炼的需要，出现了风箱，提高了冶炼的水平；同时，用煤冶炼也出现。

在中国，正是隋、唐、五代、十国时期。此阶段科技经历了前所未有的发展。在纺织、造船、矿冶、陶瓷、造纸等方面都达到了新的水平，特别是瓷器，在宋朝达到了高峰，工艺水平达到了最高水平。三、近代机械发展（15世纪下半叶～19世纪末）欧洲在14—16世纪的文艺复兴后，科学技术得到了空前的发展。近代在技术发展历史上是一个承前启后的过渡时期。特别是19世纪，它是近代科学史上最辉煌的时代，享有“科学世纪”的美称。而此时期，中国正处于明、清朝，特别是清朝，虽有“康熙胜世”“乾隆胜世”等等，但由于整个朝代对知识分子的镇压，使科学技术几乎没有发展，特别是闭关锁国政策，又使国外的先进技术无法传入中国，即使传入极少量的科学仪器，也只能成为皇宫里的玩物，这就造成了中国的落后和屈辱的历史。

三、近代机械发展（公元1500--1750年）材料方面：机械仍主要由木材制造，但对于易损件已开始使用铜铁等金属材料；特别是用生铁代替木材制造机器、仪器和工具。研制出了冶炼高炉，掌握了利用高炉，用煤冶炼钢铁的技术，从而使钢铁的产量增加，使用日益广泛；高炉原理图现代钢厂的高炉三、近代机械发展（公元1500--1750年）动力机械方面：出现大型风车和大型水车以提供动力；三、近代机械发展（公元1500--1750年）16世纪中叶，出现蒸汽动力，但还未真正用于生产实际；直到17世纪上半叶汽轮机的出现，蒸汽动力才真正用于实际。它的意义不只是出现一个新的动力，更重要的是，它标志着不同的能源之间的相互转换，结束了由人或畜力为动力的时代，加工能力得以提高。

动力机械方面：三、近代机械发展（公元1500--1750年）动力机械方面：1698年，英国的萨弗里制造的矿井蒸汽水泵，被称为“矿工之友”，它开创了用蒸汽作功的先河。1705年，英国的纽科门发明大气式蒸汽机，它虽然很不完善，但却是第一台工作比较可靠的蒸汽机。纽科门蒸汽机三、近代机械发展（公元1500--1750年）机械制造方面：16世纪出现分箱及型芯铸造技术；制造出水力辗轧机械和几种机床，如齿轮切削机床、螺纹车床、小型脚踏砂轮磨床及研磨光学仪器镜片的抛光机等。水泵在此时期也有了发展。在15世纪末16世纪初，由于硬币制造和铜碗等金属器皿制造的要求，出现了螺旋压力机和锻锤。锻锤重达300公斤，60—120下/分钟；

三、近代机械发展（公元1500--1750年）近代初期，螺杆普遍应用，起初是用硬木用凿子或锉刀加工而成，到16世纪中叶才逐渐使用青铜，到1569年，法国工程师贝松发明了螺纹车床，使得螺纹加工机械化，此外，此机床还可以在安装凸轮和模板后，加工其它更精密的金属制品，但未得到普及。机械制造方面：三、近代机械发展（公元1750--1900年）在1750～1900年这一近代历史时期内，发生了引起世界巨大变革的工业革命。工业革命首先在英国掀起，后来逐步波及其他各国，前后延续了一个多世纪。工业革命是从出现机器和使用机器开始的。在工业革命中最主要的变革是：用生产能力大和产品质量高的大机器，取代了手工工具和简陋机械；用蒸汽机和内燃机等无生命动力，取代了人和牲畜的肌肉动力；用大型的集中的工厂生产系统，取代了分散的手工业作坊。三、近代机械发展（公元1750--1900年）18世纪中叶，瓦特在前人科学研究和实验的基础上，对蒸汽机作了重大的改进，发明了新式蒸汽机，使热效率提高到3%以上。动力机械方面：在1782年研制出了有连杆、飞轮、离心调整器的双向蒸汽机，用蒸汽把直线运动转变成为连续而均匀的圆周运动，至此，蒸汽机才开始大量应用，这对在英国发生的工业革命起了关键性的和主导的作用。三、近代机械发展（公元1750--1900年）由于蒸汽机的一些固有缺点（效率低[只有5—8%]、不安全[仅1862—1879年，事故1万多起，死亡数万人]、体积过于笨重、污染等），所以在1866年德国人奥托制造出了第一台能实际应用的煤气内燃机[功率只有1—2匹马力，效率为4%]动力机械方面：奥托奥托发明的内燃机三、近代机械发展（公元1750--1900年）1882年德国人戴姆勒制造出了汽油内燃机。动力机械方面：戴姆勒戴姆勒发明的汽油内燃机三、近代机械发展（公元1750--1900年）1882年，瑞典的拉瓦尔制成第一台单级冲动式汽轮机；1884年英国帕森斯制成的多级反动式汽轮机，但功率仅为7.5千瓦；1896年，法国拉托发明多级冲动式汽轮机；水轮机向高效率、大功率方向发展，1832年已能制造50马力的水轮机；动力机械方面：1866年，发电机发明，1875年，巴黎建成世界上第一个发电厂，从此人类开始进入电气时代。但当时电只是用来照明，还未用于作为动力能源。三、近代机械发展（公元1750--1900年）1769年法国炮兵居纽成功研制出了世界上第一辆以蒸汽机带动的车辆；1803年，英国特里维西克制成高压蒸汽汽车；19世纪下半叶，汽油机汽车出现。交通运输：1833伦敦蒸汽汽车三、近代机械发展（公元1750--1900年）1807年，美国富尔顿第一次成功地把蒸汽机装在船上，创造出蒸汽轮船，时速约为8公里/小时；交通运输：三、近代机械发展（公元1750--1900年）英国特雷维辛克制成第一辆利用轨道的蒸汽机车。

交通运输：1804年特雷维辛克发明的蒸汽机车1814年出现了真正意义的蒸汽机车，它可牵引38节客车，运载450名乘客，时速24公里。

三、近代机械发展（公元1750--1900年）1774年，威尔金森发明了镗床，用水力，主要用于加工汽缸和活塞。这是第一台真正的机床—加工机器的机器，它成功地用于加工汽缸体。机械制造：三、近代机械发展（公元1750--1900年）1794年，英国机械师莫兹利发明了滑动刀架，使刀具可以沿车床中心轴线平行滑动，从而使车床可以方便、迅速、准确加工直线、平面、圆柱、圆锥等几何形状的零件；1800年，莫兹利又发明了真正实用的螺纹车床[精度可达1.6mm/2m]；机械制造：莫兹利莫兹利发明的车床三、近代机械发展（公元1750--1900年）1810年，他终于研制成功了优秀的车床。（它采用全金属，刀架沿丝杠进给，可换齿轮分度盘，可机动进给……这些已具有现代车床的基本结构，特别是用齿轮实现变速，这对所有机床的发展都起到了巨大的作用）机械制造：现代车床三、近代机械发展（公元1750--1900年）机械制造：1836年，内史密斯制成刨床。这台刨床已经具备了现代牛头刨床的基本结构。1817年，英国的罗伯茨创制龙门刨床。

1818年，美国的惠特尼创制卧式铣床。

1820年前后，英国的怀特制成第一台既能加工圆柱齿轮、又能加工圆锥齿轮的机床。

1845年，美国的菲奇发明转塔车床(六角车床)。

三、近代机械发展（公元1750--1900年）十九世纪80年代出现滚齿机，成为加工齿轮的高效机床；1839年，英国霍特玛对刨床进行了重要改进，使用了蒸汽作为动力。这一时期，还发明了钻床，提高了孔加工的效率和精度；1864年，研制出了外圆磨床；1867年，布朗又发明了磨内孔的万能磨床。……机械制造：三、近代机械发展（公元1750--1900年）机械制造：18世纪末期，由于制锁、制枪业的发展，从而开始实行以互换性为基础的标准化方法。1850年的碳素钢刀具只能在约12米/分以下的切削速度下工作。1868年穆舍特发明含有钨和钒的锰钢(合金工具钢)使切削速度提高到18.3米/分。1898年泰勒等人用含铬的高速钢把切削速度提高到36.6米/分。切削速度的提高反过来又促进了机床各部分强度、轴承、变速机构的改进。

三、近代机械发展（公元1750--1900年）1851年，英国机械师布朗发明了游标卡尺，其精度可达0.025mm，开创了精密测量的先河。

机械制造：三、近代机械发展（公元1750--1900年）1733年，法国的卡米提出齿轮啮合基本定律。

基本理论：1799年，法国的蒙日发表《画法几何》一书，使画法几何成为机械制图的投影理论基础。

1847年，世界上最早的机械工程学术团体—英国工程师学会成立，它标志着机械工程作为一门独立的学科的诞生。

1850年起，机械制造业转入兴盛时期，如能完成大批量零件的生产、加工、装配，人们对加工工艺、工具等方面作了更为广泛而深入的研究。十九世纪90年代形成了切削理论。1886年，英国的雷诺建立流体动压润滑理论。

1888年，德国的奥斯蒙德提出钢、铁与生铁的金相转变理论，后由英国的奥斯汀制成铁碳相图。

四、现代机械发展（20世纪初至今）进入20世纪以后，世界机械工程的发展远远超过了上个世纪。尤其是第二次世界大战以后，由于科学技术工作从个人活动走向社会化，科学技术的全面发展，特别是电子技术、核技术和航空航天技术与机械技术的结合，大大促进了机械工程的发展。

四、现代机械发展（20世纪初至今）20世纪初，大部分动力机械如水轮机、汽轮机、柴油机、汽油机等，均已具备了现代产品的基本特征。以后的发展主要是提高效率，增大功率，改善运行控制条件，扩大应用范围。20世纪初，内燃机普及到几乎所有的移动机械。电动机成为机床的动力，开始了电力取代蒸汽动力的时代。能源动力：四、现代机械发展（20世纪初至今）能源动力：20世纪初，汽轮机就已成为主要的火力发电设备，并作为船舶动力装置的主机，代替了部分蒸汽机。此后汽轮机的发展主要结合锅炉的改进，增加功率、提高热效率、降低材料消耗和造价。随着技术的发展，汽轮机的单机功率不断增大，1912年最大为25兆瓦，1947年为100兆瓦，1962年为500兆瓦，1972年瑞士制造的双轴汽轮机组功率达1300兆瓦，是迄今最大的机组。四、现代机械发展（20世纪初至今）1939年，瑞士建成世界上第一座以燃气轮机为动力的尖峰负荷电站；1941年燃气轮机机车问世；同年，以燃气轮机作为动力的喷气式飞机在英国试飞成功。第二次世界大战以后，燃气轮机除大量用于航空外，还用于备用电站和石油、天然气输送管线。50年代以后，利用燃气轮机与锅炉、汽轮机组成的燃气-蒸汽联合循环装置提高热效率的方法获得一定的应用。能源动力：四、现代机械发展（20世纪初至今）1942年，美国的费密(原籍意大利)等人，建成第一座可控的链式核裂变原子反应堆。1954年，前苏联建成功率为5000兆瓦的第一座核电站。至1983年底世界上共建成核电站反应堆302座，总装机容量达19.9万兆瓦。能源动力：现代机械发展（20世纪初至今）20世纪初，机械工业的主要材料是一般钢铁；30年代以后，铝合金的应用增多；第二次世界大战后，球墨铸铁、合金铸铁，耐热钢、耐磨钢、高强钢、镍合金、钛合金、硬质合金的用量不断增加；60年代以来，粉末冶金材料、工程塑料、复合材料和宝石、人造金刚石、玻璃、陶瓷等非金属材料也相应出现，并逐渐得到广泛的应用。材料科学：现代机械发展（20世纪初至今）随着材料的不断发展，各种先进的加工方法也得到了很大的改进和提高，如铸造、锻造、焊接、热处理等也相继出现一些较先进的工艺。球墨铸铁、精密铸造、精密锻造、等离子焊、氮化处理等相继出现。机械制造：四、现代机械发展（20世纪初至今）20世纪40～50年代之间，可生产高精度铸件的高压造型开始应用推广。1971年，日本创造了砂型负压造型法，提高了铸件精度，并且省砂、节能、污染少。机械制造：铸造各类精密铸造零件四、现代机械发展（20世纪初至今）30年代出现的钢质零件的冷镦、冷挤技术，使一些标准件的材料利用率提高到80%以上，并大幅度提高了劳动生产率和产品质量。第二次世界大战期间，爆炸成形工艺投入实用；50年代发展了生产大型复杂工件的多向模锻技术；1958年瑞士制成精密冲裁机；50～60年代之间，出现了高速高能锤和辊锻；60年代以后，精密模锻技术大量用于锥齿轮和叶片等零件的成形。冷锻、温锻和粉末锻造在各国迅速发展，超塑性成形已应用于制造汽车、飞机发动机、汽轮机等复杂精密零件。机械制造：锻造四、现代机械发展（20世纪初至今）19世纪发明电弧焊；20世纪头10年发明了薄药皮电弧焊、铝热焊、点焊、气焊；30年代出现埋弧焊和厚药皮电弧焊；1951年，苏联的巴顿创造的电渣焊工艺，为大截面材料的焊接开辟了新途径；50年代还发明了二氧化碳气体保护电弧焊、摩擦焊、超声波焊、等离子弧焊；60年代出现激光焊技术；1966年美国发展了厚板窄间隙气体保护电弧焊，比埋弧焊效率提高1倍，而且节省焊丝，能耗降低。机械制造：焊接四、现代机械发展（20世纪初至今）1914年德国发明铝合金时效硬化；1935年美国发展了碳氮共渗，1949年出现了真空热处理；1954年又发展了形变热处理；60年代出现流动粒子加热炉；70年代激光热处理、软氮化、辉光离子氮化开始用于机械工业。第二次世界大战后，可控气氛热处理技术的得到应用和推广。为满足对大件热处理的需要，已研制出多种大型热处理炉。大焊接件多采用现场焊接、现场退火的方式进行处理。机械制造：热处理现代机械发展（20世纪初至今）随着产品的大型化、精密化、批量化生产的需求，加工机床也得到了相应的发展。大型化：到70年代，最大车床加工直径已达6米；最大立车的加工直径是26米；最大镗床镗杆直径355毫米；最大龙门铣加工宽度已超过7米；最大滚齿机加工直径为1.5米。机械制造：机床龙门刨床可加工直径为5m的大型滚齿机现代机械发展（20世纪初至今）高效化：转塔车床单轴和多轴自动车床、滚齿机和插齿机、仿形机床、组合机床等各类专业化、自动化程度较高的各类专业机床得到普遍采用，适应了成批大量生产的要求。美国于1952年制成数字控制机床，又于1958年制成加工中心。1966年又制成由一台计算机控制多台数控机床的群控系统。从此以后，数控机床的发展和普及十分迅速。它具备自动机床、精密机床和万能机床三者的优点，可达到高效率、高精度、高灵活性的良好效果。机械制造：机床现代机械发展（20世纪初至今）精密化：20世纪初陆续研制出坐标镗床、磨齿机、螺纹磨床等，成为现代精密机床的基础；30～50年代出现珩磨机、超精磨床、光学坐标镗床、电动比较仪、高精度圆度仪等精密加工和测试设备；60年代，激光干涉仪的问世，对能达到0.01微米的加工精度起了重要作用。特别是数控机床的出现和应用对提高产品的精度起着至关重要的作用。机械制造：机床现代机械发展（20世纪初至今）第二次世界大战以后，由于机械工业使用的难加工材料增加，特种加工应运而生。这些加工方法的共同特点是能量密度高，作用时间短，产生热影响或变形小，能量可控，容易自动化。在模具、动力机叶片、宝石轴承、硬质合金等领域的生产制造方面，如电火花加工、电解加工、激光加工和等离子弧加工等特种加工方法，已逐渐取代了传统的加工方法。机械制造：特种加工现代机械发展（20世纪初至今）机械工业的自动化生产，是20世纪机械工程发展中的一顶突出成就。机械式自动化技术首先在武器、钟表、缝纫机自行车、汽车和拖拉机等大批量生产的行业中发展起来。如1926年，美国福特汽车公司建造了加工汽车底盘的第一条自动生产线。机械制造：生产组织方式现代机械发展（20世纪初至今）机器人是50年代后期出现的一种电子式自动化装置。各国已研制出数百种型号的机器人，大量用于机械工厂的物料搬运、焊接、喷漆等。现代正在利用计算机、传感器、变送器和人工智能的成果，研制智能机器人，以便用于装配和维修等复杂作业。机械制造：智能化生产现代机械发展（20世纪初至今）1907年，美国的泰勒研究切削速度对刀具寿命的影响，提出著名的泰勒公式。1920年，英国的格里菲思进行断裂力学分析。

1938～1940年，美国的厄恩斯特和麦钱特用高速摄影机拍摄切屑的形成过程，并解释了切屑的形成机理。

50年代，美国开始用有限元法进行应力分析，解决了许多复杂的工程问题。1967年，美国福克斯首次提出机构最优化概念。……

基本理论：现代机械发展（20世纪初至今）1903年12月17日，美国的莱特兄弟制成世界上第一架真正的飞机并试飞成功。1954年9月30日，美国建成第一艘核动力船——“鹦鹉螺”号核潜艇。运输机械：“鹦鹉螺”号核潜艇莱特兄弟的飞行者一号现代科技成就（一）登上月球美国“阿波罗11号”飞船发射升空阿波罗登月计划航天--现代科技成就（二）美国发现号航天飞机勇气号火星探测器航天现代科技成就（三）航行中核潜艇吉米“小鹰”号航母航海现代科技成就（四）波音787客机法国阵风战斗机航空现代科技成就（五）汽车现代科技成就（六）工业机器人仿人形机器人机器人会跳舞的机器人现代科技成就（七）机械加工数控车床现代机加车间卧式加工中心五、未来机械发展方向由于考虑到安全、污染、地球大气环境等等一系列的问题，未来世界能源将向多元化、清洁化、高效化方向发展。多元化：世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代，现在正在向以天然气为主转变，同时，水能、核能、风能、太阳能、地热能、海洋能、生物能也正得到更广泛的利用。同时相应的动力装置也得到发展。能源动力：五、未来机械发展方向清洁化：随着环保意识的日益强化，未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展，清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。降低煤炭使用量、洁净煤技术（如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术）、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家，如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电，它们认为核电就是高效、清洁的能源，能够解决温室气体的排放问题。能源动力：五、未来机械发展方向高效化：由于煤、石油等传统能源的日趋紧张，所以世界各国都投入了大量的人力和物力进行替代能源开发和利用，使得这种紧张局面有些缓解，但在未来相当长的一段时间里，传统能源仍占据着能源首位，所以提高能源利用效率将是解决现阶段能源紧张的主要手段。能源动力：五、未来机械发展方向复合性：

以前人们只使用金属材料、高分子材料等均质材料，将来主要使用诸如把金属材料与高分子材料结合在一起的复合材料。材料科学：五、未来机械发展方向功能性：

结构与功能相结合。要求材料不仅能起到结构上的作用，而且能具有特定的功能。材料科学：液显材料发光材料光纤材料五、未来机械发展方向智能型：要求材料本身具有感知、自我调节和反馈的能力，即具有敏感和驱动的双重功能。如记忆合金、人工肌肉、人工皮肤等等。材料科学：记忆合金人工肌肉五、未来机械发展方向清洁性：为了人类的健康，要求材料的制作和废弃的过程中尽可能少对环境污染。

再生性：一方面是保护和充分利用自然的资源，另一方面又不为地球积存太多的废料。

节约能源：要求制造时能耗少；要求能够帮助节能和利用新的能源。

长寿命：要求材料能少维修或不维修，物美价廉。材料科学：五、未来机械发展方向数字化：以计算机应用为基础的信息技术在传统制造业中的应用将向深度和广度方向发展。将不断与制造技术进行融合，促进着制造技术的不断发展。它使制造技术的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。如利用计算机进行设计计算、绘图、数值仿真或虚拟现实技术等。同时进一步完善现代产品建模理论，并在此基础上实现产品的智能化设计。制造技术：五、未来机械发展方向精密化：现代高新技术产品需要高精度制造，精密工程、超精密工程、微细工程和纳米技术是现代制造技术的基础，也是未来技术的基础，另外，精密和超精密加工技术的发展和推广，提高了整个机械制造业的加工精度和技术水平，并普遍提高了机械产品的质量、性能和竞争力。制造技术：五、未来机械发展方向自动化：自动化技术的应用，不仅提高了生产效率，保证了产品质量，还可替代人去完成危险场合工作，对于批量的生产自动化，可通过机床自动化改装、应用自动机床、组合机床、自动生产线来完成。纵观自动化方向的发展，当前，机械制造技术主要是向数控化、柔性化和集成化方向发展。制造技术：五、未来机械发展方向高速化：随着新型刀具材料的不断问世和科技的进步，金属切削刀具由最早的高速钢刀具，硬质合金刀具向超硬涂层刀具及陶瓷刀具发展，切削速度由过去最早的30m/min提高到800～1000m/min甚至更高；中等规格的机床主轴转速由过去的1200～1600r/min提高到3000～5000r/min。加工中心机床转速可达10000r/min以上，可见机加工速度比过去提高几十倍，大大地提高了生产效率，降低了生产成本,提高了产品竞争力。制造技术：五、未来机械发展方向智能化：智能化是未来机械制造技术的发展趋势，智能化制造技术就是将人工智能融入到制造过程的各个环节中去，通过模拟人类专家的智能活动，取代制造系统中的部分脑力劳动，在制造过程中，系统能自动测定运行状态，在受到外界干扰或内部激励后自动调整其参数，以达到最佳状态。智能化是柔性化和集成化的延伸和发展。制造技术：五、未来机械发展方向绿色化:日趋严格的环境与资源的约束，使绿色制造业显得越来越重要，它将是2l世纪制造业的重要特征，与此相应，绿色制造技术也将获得快速的发展。在产品设计、制造、使用、回收和循环再制造的整个生命周期都符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。制造技术：五、未来机械发展方向特殊化：随着材料加工的难度逐步加大，以及对加工过程的高效化的需求，利用各类特殊能量进行加工的特种加工技术、表面加工技术等特殊加工手段不断出现，并得到广泛应用。特种加工技术是指那些不属于常规加工范畴的加工，如高能束流(电子束、离子束、激光束)加工、电加工(电解和电火花加工)、超声波加工、高压水加工以及多种能源的组合加工。表面加工技术指采用物理、化学、金属学、高分子学、电学、光学和机械学等技术对产品表面进行改性、制膜和涂层，赋予产品耐磨、耐蚀、耐(隔)热、抗疲劳、耐辐射以及光、热、磁、电等特殊功能，从而达到提高产品质量，延长使用寿命赋予新性能的新技术的统称。制造技术：五、未来机械发展方向地位基础化：机械是社会进行生产和服务的五大要素（人、资金、能量、材料、机械）之一，随着科技水平的日益进步，机械技术也将会越来越体现出它的基础性，任何现代产业和工程领域，包括能量和材料方面，都必须通过相应的机械装置才能得以实现。机械技术未来发展总的趋势：五、未来机械发展方向技术融合化：未来的发展，不是单纯的机械技术的发展，将会是多个技术的融合发展；机械技术、微电子技术、液压技术、光电技术、气压技术等等各种技术结合将会更加紧密，以光机电液气一体化的形式出现。另一方面，各种技术必将相互影响，共同提高。机械工程就是在各方面不断提高的需求的压力下获得发展动力，同时又从各个学科和技术的进步中得到改进和创新的能力。机械技术未来发展总的趋势：五、未来机械发展方向高效智能化：随着计算机软、硬件的发展，人工智能的出现，必将部分代替人脑对机械设备进行操作和控制，这必将在机械的设计、制造、使用、维护等方面体现出简单、快捷、精确、高效、安全的特点。机械技术未来发展总的趋势：五、未来机械发展方向绿色环保化：由于人口的急增，地球上不可再生资源的日益减少，机械技术将在降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染等方面必有更大的作为。机械技术未来发展总的趋势：结束语机械技术因人而产生，也必将伴随着人类历史的发展而进步，同时也最终会影响到人类的生活。谢谢大家！司母戊方鼎

商代晚期铸品，1939年于河南安阳武官村出土。原器通高133厘米，口长110厘米，口宽78厘米，重832.84公斤。现藏中国历史博物馆。

长方形腹，立耳，柱足。器腹每面上、下各铸一兽面纹、云雷纹为地。足饰兽面纹，两耳外侧饰有相对的张口二虎，在虎口处饰有一人首，双虎作欲噬状。器的四个边角均铸有扉棱。器腹内壁铸铭文“司母戊”三字。此方鼎是中国已发现的最大、最重的青铜器，在世界青铜文化中也是罕见的。立鸟像

出土于四川三星堆的立鸟像，铸于商代晚期，原件为青铜神树枝头的饰件，通高21厘米。立鸟像两眼圆睁，尾羽后翘，钩状的巨喙，十分醒目。尖利的鸟爪紧攥枝头的果实，昂首挺胸，造型栩栩栩如生，姿态优美无比。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