摘要：低溫光學就是要解決光學系統在低溫情況下的一系列問題，如材料特性、光學元件單元及系統整體性能變化、光學元件變形、低溫污染等等。為適應航天某光學系統研究的需要，研制了一套低溫真空實驗裝置。該低溫真空光學實驗裝置包括低溫真空腔體、真空抽氣系統、ZYGO干涉儀和防振平臺以及監控測溫系統。其中的低溫真空腔體是針對小型光學元件實驗設計的，它主要用于測量光學元件的溫度場和低溫變形，并且把電機產生的局部熱量盡可能的導出系統外部。本文還對真空低溫腔的關鍵部件光學窗口和梯形支撐的設計進行了詳細分析。

關鍵詞：低溫真空低溫光學實驗裝置有限元ZYGO干涉儀梯形支撐

1引言

隨著空間技術和軍事技術的發展需要，探測儀器的分辨率要求越來越高。在深冷的條件下，當需要探測的目標信號十分虛弱時，探測儀器的背景輻射主要來自儀器本身的光學系統和支撐結構，探測儀器靈敏度嚴重受到系統本身輻射的影響，為減少這一熱噪聲，冷卻光學系統是必需采用的方法。只有把光學系統冷卻及其相關部件冷卻到一定程度，才能有效地減少背景光子的通量，發揮背景極限探測器的作用，大大提高探測器靈敏度。在低溫狀態下工作的光學系統需要解決一系列問題，這些問題涉及材料特性、光學元件單元及系統整體性能變化、光學元件變形、低溫污染等等，這就形成了一門新興學科——低溫光學。

自上世紀七十年代開始，美國首先對低溫光學技術進行研究，最初主要用于各種觀察、測量系統，例如低溫紅外望遠鏡、空載干涉儀器等。從機載、球載到星載，大多數系統都成功有效地完成了對外空的各種探測任務。歐洲一些國家也對低溫光學系統的觀察儀器進行了研究。國內起步于上世紀八十年代末，由于國內航天及其國防事業的發展要求有高靈敏度的探測器，而這些儀器將不可避免地用到低溫光學系統。

我國的未來光學遙感系統采用了十幾個光學元件，這些系統要求冷卻到150K，并且對光學元件的控溫范圍要求非常嚴格，因此就需要研制一套低溫真空實驗裝置對相關的光學元件進行低溫實驗。

摘要摘要：低溫光學就是要解決光學系統在低溫情況下的一系列新問題，如材料特性、光學元件單元及系統整體性能變化、光學元件變形、低溫污染等等。為適應航天某光學系統探究的需要，研制了一套低溫真空實驗裝置。該低溫真空光學實驗裝置包括低溫真空腔體、真空抽氣系統、ZYGO干涉儀和防振平臺以及監控測溫系統。其中的低溫真空腔體是針對小型光學元件實驗設計的，它主要用于測量光學元件的溫度場和低溫變形，并且把電機產生的局部熱量盡可能的導出系統外部。本文還對真空低溫腔的關鍵部件光學窗口和梯形支撐的設計進行了具體分析。

摘要：低溫真空低溫光學實驗裝置有限元ZYGO干涉儀梯形支撐

1引言

隨著空間技術和軍事技術的發展需要，探測儀器的分辨率要求越來越高。在深冷的條件下，當需要探測的目標信號十分虛弱時，探測儀器的背景輻射主要來自儀器本身的光學系統和支撐結構，探測儀器靈敏度嚴重受到系統本身輻射的影響，為減少這一熱噪聲，冷卻光學系統是必需采用的方法。只有把光學系統冷卻及其相關部件冷卻到一定程度，才能有效地減少背景光子的通量，發揮背景極限探測器的功能，大大提高探測器靈敏度。在低溫狀態下工作的光學系統需要解決一系列新問題，這些新問題涉及材料特性、光學元件單元及系統整體性能變化、光學元件變形、低溫污染等等，這就形成了一門新興學科——低溫光學。

自上世紀七十年代開始，美國首先對低溫光學技術進行探究，最初主要用于各種觀察、測量系統，例如低溫紅外望遠鏡、空載干涉儀器等。從機載、球載到星載，大多數系統都成功有效地完成了對外空的各種探測任務。歐洲一些國家也對低溫光學系統的觀察儀器進行了探究。國內起步于上世紀八十年代末，由于國內航天及其國防事業的發展要求有高靈敏度的探測器，而這些儀器將不可避免地用到低溫光學系統。

我國的未來光學遙感系統采用了十幾個光學元件，這些系統要求冷卻到150K，并且對光學元件的控溫范圍要求非常嚴格，因此就需要研制一套低溫真空實驗裝置對相關的光學元件進行低溫實驗。

摘要：現代化機械設計制造工藝都是以自動化技術、智能化技術為主，其在當今機械制造領域中的應用愈加廣泛，同時還有很大的發展空間。現代化機械設計制造工藝可以有效提高機械生產效率和質量，對推動我國機械化工業發展有著重要意義。基于此，文章首先提出現代化機械設計制造工藝發展現狀，進而提出自動化機械設計制造工藝的應用效果，最后探究當代一些精密加工技術。

關鍵詞：機械設計制造工藝；精密加工技術；自動化；效果

科學技術是第一生產力。在科技時代下，機械制造更多是采用現代化工藝，生產模式也逐漸朝向自動化、智能化方向發展，不僅提高了機械設計制造質量，同時還可以提高生產效能。由此可見，在機械設計制造領域中，合理的應用現代化機械設計制造工藝可以實現機械產業升級，這也是實現現代化機械生產的重要渠道。想要有效強化機械制造水平，需要充分利用現代化技術，并在實踐當中不斷加強新技術研發，推出性能更強的設備，提高機械生產企業的經濟效益。

1現代化機械設計制造工藝的應用現狀

采用現代化技術可以加強機械設計制造水平，實現自動化生產的再次升級，提高機械生產產品效益，創造出更具價值的機械產品，實現機械產品的多元化，滿足市場多變的需求，更加精準的掌握市場需求，針對機械設計制造市場發展變化及時作出反應。此外，無論是在機械設計還是機械制造方面，現代化技術都已經實現了全自動化模式，為了能夠保障最終產品符合設計預期，需要不斷加強現代化機械設計制造工藝的研究，設計人員也要樹立現代化生產理念，整合現有的資源，提高信息利用率，根據產品實際需求，采用更具創新的設計方案，滿足市場客戶個性化要求。

2現代化機械設計制造工藝及其應用效果

摘要：機械制造在工業發展中占據十分重要的位置，同時對于國家經濟的發展也具有重要意義。新形勢下，機械制造不但在工業發展中起到決定性作用，并且與高新技術及農業發展具有較為密切的關聯，尤其是自動化技術的應用，更是將機械制造推向了一個新的發展高度。基于此，筆者分析了自動化技術在機械設計制造中的作用，研究了該技術在機械設計制造中的應用及發展趨勢，僅供參考。

關鍵詞：新形勢；機械設計制造；自動化技術

當前，計算機技術得到了比較普遍的應用，計算機技術的應用改變了人們的生活、學習與工作方式，極大地促進了社會經濟的發展。尤其是在機械設計制造領域，自動化技術應用程度的高低儼然成為機械生產加工企業自身競爭力強弱的重要象征。在機械設計制造中，應用自動化技術不僅可以縮減企業的生產成本，同時可以提高企業產品生產質量，給企業創造更多經濟效益。所以，當前眾多科研人員致力于該領域的研究，確保機械設計制造和自動化技術有效融合，充分發揮機械設計制造的作用，并使之更好地服務于社會。

1機械設計制造中自動化技術的作用

1.1縮減生產成本

傳統的機械設計制造技術應用盡管十分廣泛，但是會導致部分生產加工材料的浪費，加大機械制造成本的投入，對于企業的長遠發展十分不利[1]。在機械設計制造中，應用自動化技術，能夠確保機械設計制造各道工序更加符合精細化的發展要求，例如，針對機械制造加工中出現的廢料，可以予以合理應用，這樣可以縮減制造加工成本，提升企業的經濟收益。另外，合理應用自動化技術，能夠改善機械設計制造中的一些不合理環節，保證機械原材料有更加良好的適應性，有效減少原材料產生的廢棄物。因此，自動化技術不僅可以有效減輕工作人員的勞動強度，而且還可以有效節約能源。

摘要：本文基于微光夜視儀的使用特點，對比多種常用材料，提出對所有的機械零件選擇使用同一種材料的大膽設想，為保證微光夜視儀光學系統的更好的工作。

關鍵詞：微光夜視儀；結構設計；材料選擇

微光夜視儀是一種應用于軍事作戰中的精密光學儀器，其中光學系統中光學元件的安裝定位精度、雜光的干擾等，會直接影響光學系統的成像質量。機械系統是微光夜視儀的重要組成部分，由于該夜視儀是軍事作戰中用于頭盔上的微光夜視成像系統，對重量、體積指標要求非常嚴格，所以在進行機械結構設計時，要在保證夜視儀性能的前提下，應盡力使其整個結構簡單，重量輕。為提高我軍作戰能力，所以有必要對微光夜視儀做結構優化。因此，微光夜視儀結構設計的任務是按照光學系統設計的軸向要求、光學元件的間隔以及同心度要求，使微光夜視儀光學系統各部分組成一個穩定的整體，并保證光學系統的性能指標要求。同時鏡筒結構設計應滿足：不影響光學系統性能、光學元件的安裝無應力、鏡筒與光學元件的接口、消雜光、重量和體積等總體要求。但是由于質量和體積的限制，野戰中嚴酷的高低溫環境影響，使用傳統的機械設計理念很難滿足系統的要求。

本文對所有的機械零件選擇使用同一種材料，以保證惡劣環境下機械零件均勻地膨脹和收縮，避免不同的膨脹會造成卡環松脫，并且保證微光夜視儀光學系統的正常工作。結構設計的最直接目標就是選擇使用一種熱膨脹系數近似于零的材料進行構架。微光夜視儀鏡座和鏡筒是保證微光夜視儀光學系統性能的關鍵部件，所以鏡座及鏡筒的材料選擇、鏡座的結構形式以及鏡筒的設計對光學系統成像質量起著關鍵的作用；在滿足微光夜視儀結構力學性能要求的前提下，還要盡量降低系統結構的質量，并且能適用于野戰中嚴酷的高低溫環境，所以鏡座及鏡筒材料的選擇必須保證機械系統的精度及穩定性。（1）機械性能穩定性。一方面為了減輕結構質量，應該選擇低密度的材料；另一方面，為了提高結構的剛性，應該采用高彈性模量的材料。所以，高比剛度是選擇微光夜視儀結構材料的關鍵指標。并且為了在加工后能保證高精度，所選材料的尺寸穩定性應該良好。（2）熱性能穩定性。應該選用低熱膨脹系數的材料作結構材料，并考慮結構之間的熱補償，以使光學系統在野戰惡劣的高低溫環境下仍能保證良好的性能。另一方面，熱導率高還可以使結構中的溫度梯度較小，并使結構內部熱平衡容易在短時間內達到。基于以上分析，本文微光夜視儀結構零件選擇使用機械性能和強度可以和金屬材料相媲美的復合材料。復合材料通過組元材料的協調作用，可以在很大程度上改善和提高單一常規材料的機械性能、物理性能和化學性能。非金屬復合材料具有可設計性及密度小的顯著特點，因此使用非金屬復合材料不僅可以滿足夜視儀機械性能和強度要求，而且可以減輕整個夜視儀的重量。幾種典型復合材料和常用材料性能對比如表1。碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7～9倍，抗拉彈性模量為23000～43000Mpa亦高于鋼。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。碳纖維是20世紀50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的，現在還廣泛應用于體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不斷努力提高。20世紀80年代初期，高性能及超高性能的碳纖維相繼出現，這在技術上是又一次飛躍，同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。由碳纖維和環氧樹脂結合而成的復合材料，由于其比重小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。因為航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運載火箭減輕500公斤。所以，在航空航天工業中爭相采用先進復合材料。有一種垂直起落戰斗機，它所用的碳纖維復合材料已占全機重量的1/4，占機翼重量的1/3。

據報道，美國航天飛機上3只火箭推進器的關鍵部件以及先進的MX導彈發射管等，都是用先進的碳纖維復合材料制成的。碳纖維增強的復合材料這樣的優異性能可以滿足光學精密儀器高尺寸穩定性以及高結構精度的要求。采用碳纖維復合材料制造微光夜視儀可實現自身減重的目的。該復合材料已經在航空航天和戰略武器等方面得到廣泛應用，是不可取代的高級復合材料。幾種材料的比剛度和熱穩定性比較如圖1所示。由表1和圖1可知，碳纖維增強環氧樹脂基復合材料具有如下特點:（1）密度小。碳纖維環氧樹脂基復合材料的密度不及鋼密度的五分之一，僅是鈦合金密度的0.47倍，所以可知，尺寸相同的的結構件用碳纖維環氧樹脂基復合材料制作，要比用鋼制作輕80％，比用鈦合金制作輕53％。（2）比剛度高。碳纖維環氧樹脂基復合材料的比剛度約為鈦合金材料的2倍，所以可知，在相同質量的前提下，碳纖維復合材料結構剛度要比鈦合金的結構剛度提高一倍，因此適用于結構輕量化設計。（3）線膨脹系數小。碳纖維環氧樹脂基復合材料的線膨脹系數比鈦合金的線膨脹系數小一個數量級甚至更多。在微光夜視儀結構中，要求在嚴酷高低溫環境下變形極小，所以只有采用碳纖維復合材料才能滿足。并且其與透鏡材料的線膨脹系數相近，這樣就可以避免在溫度升高或降低時，結構內部產生較大的溫度梯度。從微光夜視儀的設計要求出發，考慮其特殊的軍事作戰環境，提出并詳細地總結了微光夜視儀的結構設計中材料的選擇，為以后的總體結構設計做了準備。

作者:張博 單位:黑龍江東方學院

摘要：隨著社會經濟的發展，現代化機械設計制造對工藝技術提出了更高的要求。現代化機械設計制造工藝應用推動了機械制造加工效果的提升。機械制造業是衡量國家科技力量的標準之一，工業革命后，各國對機械制造中的工藝技術要求不斷提高。機械制造業發展需要精準先進的技術，以往技術漏洞多，精密加工技術應運而生，對機械制造業發展具有重要意義。本文從精密加工技術含義及其特點等方面進行探討，推動了現代化技術發展。

關鍵詞：精密加工技術；機械設計制造；應用

隨著光電子學等技術的發展，高精密的光電子系統不斷涌現，對精密加工技術提出了更高的要求。超精密加工精度隨著加工技術進步不斷提升，現代社會中超精密加工技術是先進制造技術的重要部分，提高加工精度動因是提高產品質量穩定性，促進產品小型化，提高裝配生產效率。在激光器件及大規模集成電路等領域，功能晶體材料廣泛應用，在材料科學領域中占有重要地位。激光系統的應用中，對晶體表面完整性提出了嚴格的要求，要求較低表面粗糙度，無破壞層的超光滑表面。要滿足現代電子器件精度要求，必須應用精密加工技術。目前強光源研發成為世界性趨勢，由于在光信息存儲、光顯示照明等方面具有廣泛應用前景，對非線性光學晶體需求加強。我國晶體超精密加工方面落后，研究精密加工技術應用具有重要意義。

1精密加工技術的發展

精密加工技術屬于先進制造技術領域，精密工程是現代制造技術的前沿，超精密加工技術是新興綜合加工技術，使目前加工精度達到了納米級。精密加工技術是先進制造技術的重要部分，是衡量國家工業水平的重要標志。超精密加工手段有超光滑表面拋光等，超光滑表面是表面粗糙度均方根值小于1nm的表面，具有亞表面無破壞良好特征，加工對象多為玻璃陶瓷等硬脆性材料。超精密加工技術向更高精度、微型化方向發展。超精密加工技術發展促進機械、半導體及材料科學的發展。工業發達國家工廠可穩定掌握加工精度為1μm，通常將加工精度在0.1～1μm的加工方法稱為精密加工。加工表面粗糙度小于Ra0.01μm的加工方法稱為超精密加工。現代機械工業致力于提高加工精度原因是可提高產品性能，促進產品小型化，促進自動化裝配。精密加工技術在現代化武器制造中占有重要地位，如命中精度對導彈具有決定意義，命中精度由慣性儀表精度決定。美國民兵III型洲際導彈系統陀螺儀精度為0.03～0.05°/h，MX戰略導彈制導系統陀螺儀比民兵III型導彈高級，保證命中精度圓概率誤差為50m。大規模集成電路發展依賴于微細工程發展，集成電路發展要求電路元器件微型化，形成功能復雜的電路，提高精密加工水平成為提高電路繼承度的技術關鍵。21世紀初，普通機械加工與精密加工精度達到1μm，0.1μm,精密工程向原子級精度加工逼近，各工業發達國家努力沖刺，基本ERATO計劃中將納米技術作為優先技術，在工業界聯合開發，分析材料納米力學性能，基本測試系統正在研制。美國海軍研究室資助學校精密工程研究項目。在工業界有小組掃描隧道工程方面進行研究工作。英國國家納米技術計劃實行，建立納米技術戰略委員會，1990年出版《納米技術》學術期刊。過去精密加工技術應用范圍較小，隨著科技的提升，精密加工進入國民經濟各領域，走向批量產品生產。機械制造行業改變過去精密基床放在后方車間的陳規，工業發達國家將精密基床搬到前方車間。精密加工走向量產使得人們正視以往忽視的成本效率問題。精密加工要求達到極高的加工精度，應保證成本低，對精密加工提出了更嚴格的要求。

2精密加工技術特點

1望遠鏡鏡筒的結構設計

1.1鏡筒的總體結構設計

鏡筒是一架望遠鏡的關鍵零件，其功能是裝載光學零件，并保證赤緯軸轉動時光軸的穩定程度。望遠鏡鏡筒的機械結構設計的主要目的是支撐和固定主鏡、非球面改正板、焦面機構等裝置，要求其在不同姿態時能夠保證主、非球面改正板的面形改變最小，遮擋最少，鏡筒的結構盡量的輕量化，具有較強的剛度，并在各個姿態的剛度保證一致。在南極極低溫條件下，為了防止主鏡內部結霜，需要對鏡筒進行密封處理。由于該望遠鏡在國內裝調，溫度在（-10~40）℃之間，而使用的南極冰穹A處最低溫度為-80℃，最高和最低溫度有110℃的溫差，為防止裝調和使用時鏡筒尺寸變化過大導致光學部件的位置相差過大，采用了極低熱膨脹系數的殷鋼的桁架桿連接主鏡和副鏡，并且有一套低溫補償機構防止主副鏡的位置由于溫度的變化而發生變化，當溫度發生變化而導致材料收縮時，通過彈性元件的變形可以彌補材料的收縮量。

1.2主鏡系統的結構設計

南極巡天望遠鏡主鏡的支撐通過膠接在主鏡背面的因鋼墊和主鏡相連，要承擔主鏡沿光軸方向上的重力分量，主鏡支撐結構。主鏡支撐應具備以下功能：

（1）位置精確，提供準確、恒定的支撐力；

摘要：隨著科技的日益發展，我國工業領域進入了高速發展階段，機械自動化在國民經濟中發揮著至關重要的作用，能夠改進工業生產流程，優化工業生產工藝，顯著提高生產效率，進而降低產品生產成本，有效推動我國工業的迅速發展。在機械自動化的發展過程中，現代物理提供了強有力的支撐，正是有了現代物理的帶動，機械自動化的未來發展前景無比廣闊，不斷促進我國國民經濟增長。文章首先對現代物理進行簡要概述，然后指出現代物理在機械自動化發展中發揮的重要作用，最后對現代物理和機械自動化的具體融合途徑進行分析，以供參考。

關鍵詞：現代物理；機械自動化；融合途徑

目前人類已逐步進入第四次工業革命時期，我國工業行業也獲得了很大的發展，提出了智能制造2025，從而更好地推動我國機械行業的蓬勃發展。通過實現機械自動化，可有效保障機械產品的制造質量與精度，為企業帶來更大化的經濟效益。然而我國機械自動化方面與國外發達國家相比，依然存在一些差距，特別是高精尖技術方面。這就需要我國研究人員注重對現代物理的研究，深入分析現代物理和機械自動化的融合，以此來不斷強化機械自動化水平，更好地縮小與國外之間的差距，推動我國機械行業的長遠發展。

1現代物理概述

通常來說，現代物理主要指20世紀初開始發展起來的物理學，涉及相對論、原子與原子核物理學、量子力學、粒子物理學等，屬于物理學中必不可少的一部分。現代物理徹底改變了人類之前的時空觀，對這個世界產生了新的認識，并在極大程度上改變了大眾的生活方式。如今，現代物理得到迅速發展，但依然是整個自然科學的基礎，其發展依然是促進整個自然科學不斷進步的最為關鍵的動力之一，也推動著機械領域的發展。在19世紀末20世紀初，經典物理學的發展得到不斷完善，逐漸建立了熱力學、統計學、麥克斯韋電磁理論，讓經典物理學達到了頂峰。基于經典物理學，很多科學家也發現了諸多經典物理學不能解釋的事實，包括電子、X射線與放射性現象、“以太漂移”的“零結果”、黑體輻射的“紫外災難”等，這些現象引起了物理學的一場巨大革命。在這一背景下，科學家創立了相對論、量子力學，就此現代物理誕生了。根據研究的物質運動形態與實際研究對象，可將物理學分成力學、光學、熱學、電磁學、原子物理學等。當前，人們更加深入地認識了物理現象，部分物理學的分支學科逐步發展成獨立的學科，包括力學、氣象學等。同時，現代物理通過先進的實驗技術，更加深入地研究了物質結構與特性，獲得了普遍規律與結論，為其他基礎學科的發展提供了有力的支持，也分化出了諸多尖端科學技術，包括激光、半導體及超導體等，還在很大程度上推動著信息科學、材料科學等科學技術的發展。

2機械自動化發展中現代物理發揮的重要作用

摘要：機電一體化是現代科學發展的必然趨勢。簡要介紹機電一體化發展前途和基本要領，以及國內市場機電一體化技術的應用。

關鍵詞：機電一體化；現狀；數控機床；發展趨勢

隨著科學技術的蓬勃發展，工業科技成了當今重要的組成部分,機電一體化科技是必不可少的。機電一體化綜合運用多個系統技術，主要包括機械、微電子、自動控制、計算機、信息、電力電子、軟件編程等技術。機電一體化根據系統技術的優化組合合理配置，使整個工程技術能夠達到多功能、高質量、高效率、低能耗。

1機電一體化概述

隨著我國科學技術的發展，機電一體化作為一門自身體系的新學科，已經進入了各個高校專業設置。機電一體化由多個系統化技術組成，根據各系統的功能目標合理組織配置與分布，在多功能高效益、低耗能的情況下來顯示出它的特點及利用價值，通過優化組織結構系統，使整個功能系統成為機電一體化系統而轉變為機電一體化的產品。我們要先分清楚機電一體化的真正含義，絕對不能與機械電氣化相混淆，機電一體化主要包括機電一體化技術和機電一體化產品：機電一體化技術是上述綜合技術的融合，并不是簡單的一些技術組合；而機械電氣化則是屬于機械技術發展到機械電氣的一種轉變趨勢，機械電氣的主要功能是它可以代替傳統的機械來進行作業。但是如果說想要發展到機電一體化這一地步，其功能屬性就不相同了，裝入電子裝置，或電子軟件，就取代了這些機械零部件，還能產生一些新的功能，解決不少人工操作程序和機械自身的維護和診斷。機電一體化產品的誕生，它既解決了人體感官問題也解放了人手腳勞累的問題，它是智能化的表現，也是機械電氣化本質上的區別。

2機電一體化的發展狀況

新工科建設是新科技革命和產業變革形勢下推動高校工程教育改革，培養創新型、復合型工程科技人才，支撐我國高等教育強國目標的必然要求。新工科教育的要求體現在新理念、新結構、新模式、新質量和新體系五個方面[1]。這些要求不僅涵蓋對傳統工科專業進行改革后的新模式建設，也包括全新工科專業的開設。新工科同時也提倡開展多學科的交叉與融合，培養綜合性“雙創”人才[2]。開展新工科教育，需要從多方面深入地推進教學改革來提升教學效果和學習效率，已成為高等工科教育內涵發展的核心任務。精密機械與儀器設計是面向測控技術與儀器專業開設的專業基礎課，主要內容包含工程材料、精密機械設計、誤差理論、儀器設計原則和方法等。課程教學目標包括：（1）掌握常見機構的基本特性和設計方法，具有精密儀器機構設計的基本理論知識，培養分析和解決問題的能力；（2）運用所學的設計方法和理論解決精密機械與儀器設計的實際應用問題，制訂技術路線和實施方案，培養不同應用領域中檢測設備、測試技術和儀器的研發能力；（3）加強科學知識與工程實踐結合，提高對精密機械與儀器設計中所涉及的工程問題進行識別和研究的能力，培養工程意識和創新能力。通過課堂講授、實驗、課程設計等環節，讓學生學習常見機構的特點和設計方法、零部件的設計計算以及儀器精度設計過程，具備測控儀器結構設計能力，并注重理論知識的應用和解決問題能力的培養。然而學生反饋和教學數據分析表明，現行的教學工作已不能實現課程目標的預期達成度，更無法適應新工科背景下的培養需求，教學改革勢在必行。雖有采取網絡技術的MOOC翻轉課堂和線上線下混合教學模式探索和嘗試，但仍需要對課程教學活動作進一步的分析和總結[3-4]。本文對精密機械與儀器設計課程教學中存在的問題進行梳理，分析新工科教育背景下測控儀器專業教學的目標和新要求，探討新培養模式下專業課程教學改革的新方法和新舉措。

一、課程教學存在的問題

精密機械與儀器設計課程是在講述精密機構和儀器精度理論的基礎上，培養學生的工程意識和創新設計能力。在課程教學和實踐環節上仍存在許多問題和不足，如課程內容散亂、缺乏知識主線、教學授課多、實踐操作少、考核方式單一，等等，已不能適應新工科教育的要求，亟需進行梳理和整合。

（一）課程內容廣、散、亂

本課程是在整合多門課程內容后形成的專業基礎課，包括了工程材料、機械原理、機械設計、誤差理論、儀器設計原理以及典型儀器結構等，各部分內容相互聯系卻又自成體系，成為一個個相對孤立的知識點。由此可見，課程所涉及的知識范圍廣、知識點散、缺乏有效的關聯主線，沒有形成一個完整的知識體系。相對松散的知識結構同時對教學過程和教學效果都帶來不利影響，不便于系統性地組織和開展教學活動，教學效果更無法有效的保障。學生不能通過關聯性的知識推導來加強對理論知識的理解，只能采取被動式跟隨學習，缺少主動參與的體驗，最終導致學習效果不佳。多次課程考試成績分析顯示，課程目標達成度都低于預期的目標。

（二）講授多、實踐少