人工智能教育的好處范文
時間：2023-08-24 17:41:13
導語：如何才能寫好一篇人工智能教育的好處，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
人工智能不是一項單一的科技產業，而是將其他行業進行融合的工具，例如將機器人和保姆結合產生的“看家機器人”，將導航和汽車結合產生的“車聯網”等。在人工智能技術逐步成熟的當下，誰率先在應用上實現突破，誰就有可能在智能時代的競爭中占據優勢。
目前，從醫療健康的監測診斷、智能醫療設備，到教育領域的智能評測、個性化輔導、兒童陪伴，從電商零售領域的倉儲物流、智能導購和客服，到應用在智能汽車的自駕技術，都能看到人工智能的身影。
中國在過去的一年里，長虹、TCL、創維等家電企業都紛紛人工智能家電產品，希望借助人工智能打破家電行業的銷售難題。
不久前，搜狗公司2016全年財報，搜狗借助人工智能技術實現了較大的業績增長。
近年來，百度先后成立了大數據實驗室、深度學習實驗室和硅谷人工智能實驗室，并通過架構調整全面發力人工智能。2016年百度世界大會上，推出“百度大腦”，該項目將對語音、圖像、自然語言處理和用戶畫像、無人駕駛等領域進行重點關注和研發。
人工智能技術的重大突破必將帶來新一輪科技革命和產業革命'對社會經濟和人類生活的方方面面將產生深遠的影響。
人工智能將為現代化發展更換“發動機”。咨詢公司埃森哲研究了美國、芬蘭、英國等12個發達國家并作出預測，到2035年，人工智能將幫助這些國家生產率提高40%左右。
對于中國而言，人工智能帶來的好處將是多方面的。就經濟來說，借助人工智能新技術實現自動化，將極大提高生產率，節省勞動成本；優化行業的現有產品和服務，提升其質量和勞動生產率；通過創造新市場、新就業，將促進市場更加繁榮，開拓更廣闊的市場空間。
在產業升級方面，中國的傳統制造業大而不強的問題亟待克服，人工智能恰恰為制造業轉型升級提供了便利和動力，一是這些企業擁有行業海量的數據和大量資金；二是在生產力水平急需提升、傳統人口紅利逐漸消失的情況下，傳統企業有迫切的意愿來改造升級自己的工廠、業務，提高收益，降低企業成本。因此，制造業既是人工智能可以大有作為的領域，也是中國發展人工智能的優勢領域。
《全球人工智能發展報告2016》顯示，中國人工智能專利申請數累達到15745項，列世界第二；人工智能領域投資達146筆，列世界第三。
篇2
“這確實是個很好的問題。”食譜推薦公司Yummly的研究負責人Gregory Druck如此回應道，但這肯定不能被稱為一個真正的答案。
這的確令他有點為難。技術在設計時通常都要優先理解并滿足人的喜好。同在臺上的廚房整合技術公司Innit的副總裁Ankit Brahmbhatt干脆接過了話筒，“每個人的體質不同，對健康的定義也不同。說到底這是個生活方式的問題。我們得先有關于你更全面的數據，才能判斷什么對你是健康的。”
人工智能到底能在多大程度上替代人，也成為一年一度的西南偏南上最熱鬧的話題。
西南偏南誕生在美國德克薩斯州的奧斯汀。每年3月初，這個全球性的盛會會吸引數十萬人，和硅谷以大公司、創投行業為主的活動不同，西南偏南會吸引各個行業的人。大家在這里看新的電影，發現創業靈感。更重要的是，討論技術已經帶來的改變，以及它能把人們帶到哪里去。
其中有不少想象空間。比如Yummly，這家來自硅谷的公司能利用人工智能技術分析你曾經使用的食譜數據。來自德國的Foodpairing則聲稱，機器分析食物成分時最大的弱勢是嗅覺不及人類靈敏，但是通過訓練，機器的精準程度可以超過大多數未經訓練的普通人。
還有更激M的Innit。和一些創業公司費盡心思想把吃飯這件得高效不同，這個硅谷公司發現了一個悖論，一些人根本不愿意被剝奪下廚的權利。于是他們正在硅谷紅木城的總部，測試一個全新的“數字化廚房”。
這個廚房用一個軟件平臺控制家電，告訴用戶家里食材的存量。選定菜單后，還會提醒用戶要買多少食物。等到準備妥當，連接的廚房電器就能完成初步烹 飪。
“我們想用技術幫上班族解決工作日吃飯的問題，讓他們知道下班后要買什么食材、買多少，回家后能更快吃到晚餐。”活動結束后，Brahmbhatt對《第一財經周刊》說。
這聽上去“很硅谷”，善于觀察問題并提出解決方案。其實更有意思的是，這家公司發現，在一些細分領域當中，人其實沒必要過分智能。
“數字化和自動化的確能幫助減少浪費，包括錢和食物。但我們也知道，有人喜歡下廚。Innit在做一項用戶調研時發現，對自動化最集中的需求并不是烹飪，而是洗碗。也就是說，用戶想讓機器幫他們完成的是，恰恰是那些他們最不喜歡做的事情。”
至于機器和人的關系，這個古老的命題也隨著人工智能的蔓延重新擺在了人類面前。至少，人工智能不再僅僅是一些極客想把一切自動化的設想和實驗，也不只是好萊塢電影里經常出現的無所不能的機器控制人類造成的恐慌。它真的就在我們的生活中發生。
真正的答案，也正如百度首席科學家吳恩達曾預言的那樣，“人工智能是新的電能，可以改變很多行業。”既然是電能，就意味著未來它可能無處不在。
西南偏南互動大會首席項目官Hugh Forrest說：“人工智能毫無疑問是2017年最熱門的話題。雖然過去我們也做過很多AI的內容，但從未像今年這樣集中。”
卡內基梅隆大學計算機科學系主任Andrew Moore長期關心教育，面對可能的人工智能未來，他想分享教育系統有必要做出哪些變化。迪士尼則會分享它如何用人工智能為其主題樂園提供更好體驗，畢竟迪士尼樂園不可能一直停留在幾十年前的模樣。就連那些運動員，都會在訓練中嘗試使用人工智能，這可能意味著未來的賽事較量，除了天賦，更多是訓練方法的比拼。
而如果你知道西南偏南最早是個音樂節，就會覺得在這里聽到人們探討人工智能和音樂如何結合是順理成章的了。
用人工智能編曲已經不算什么新鮮事了。但是一些音樂公司正在用人工智能制作背景音樂，賣給可口可樂等大公司。
就連Google也參與了進來。去年6月，Google Brain宣布推出Magenta，一個能讓計算機制作出“出眾而藝術性”的音樂的產品。
不過這也帶來一些新的問題，音樂能夠做到更加了解我們嗎？我們想讓自己的情緒反過來影響我們嗎？這種響應會不會把氣氛搞糟？畢竟粉絲們可能會愛上一個音樂人，但很難愛上一臺計算機。
很多人都愛上過iPod。這可能是這個世紀初音樂與技術最簡單直接的結合形式。當技術演變成了人工智能，這件事情變得有趣，它像人的左腦和右腦的一場博 弈。
音樂這個感性世界與數字和代碼編織的理性世界碰撞了一下。它們如何理解彼此，最好的例子可能是一個指令，就是當你讓一個人工智能助手播一首歌時說的那句話。
不要小看這個指令。亞馬遜音樂的團隊在奧斯汀市中心的一個小酒吧里辦了一場活動，當談到如何讓亞馬遜的人工智能助手Alexa和亞馬遜音樂結合時，主講人感慨，僅僅是讓Alexa播放一首歌的指令就十分復雜，一首曲子的元素包括歌手、專輯名稱、音樂流派、歌詞內容等不同元素，情境也同樣如此，比如遇上用戶說“我心情不好，給我放點音樂”這種情況，此時，亞馬遜音樂收錄了多少首歌曲是一回事，Alexa能在多大程度上明白用戶的意思，便是另一回事了。
如果有人去年來過西南偏南，大概還會記得當時的一個歷史性事件。
那是AlphaGo與韓國棋手李世石之間的對決。結果你已經知道了。大多數人不相信機器會勝過人類，他們會覺得這是個黑天鵝事件。
Google的高明之處除了技術本身，還在于用一種直接有力的方式向普通人展示了自己在人工智能領域的技術進展―大概沒有什么方式比人機大戰更能引起人們的興趣，更直觀。
當AlphaGo連續贏到第三場時，來自Automated Insights的Robbie Allen正在準備他在西南偏南上的一場對話。Automated Insights是曾做出幫記者寫稿的機器平臺WordSmith的公司。
“Google很了不起。”Allen走下臺對《第一財經周刊》評論。在觀看這場人機大戰時，人們產生了一股擔心會被人工智能搶走飯碗的恐慌。此后，AlphaGo的連勝加劇了這樣的擔心。
Allen參加的對話主題正好是“人工智能發展后，人類未來的工作怎么辦”。
“理論上人工智能確實達到了一個新階段，它代表人工智能可以模仿人類的重復性勞動，還會比人做得更好。但我認為，它離人工智能的實際應用還有一定距離，當人工智能可以幫助某些行業完全實現自動化，找到商業化的應用場景，我才會認為它真正達到了實際應用的程度。”Allen說。
“實際應用”換句話說，是一部分人會開始失業。
距離AlphaGo戰勝李世石不到一年，人們就已經在拉斯維加斯的國際電子消費展上看到各個汽車制造商對無人駕駛汽車的設想。無人駕駛汽車的技術標準得到厘定，廠商紛紛推出概念車。
Google剝離了無人駕駛汽車部門成立單獨的公司Waymo、Uber的無人駕駛汽車在匹茲堡和舊金山上路，雖然后者在上路當天就因犯了些錯誤被叫停（最近還因為收購Otto被Google告上法庭）。蝴蝶效應是，政府和城市設計師已經開始思考無人駕駛汽車上路后對城市生活規律的影響、如今的城市基礎設施是否能和無人駕駛汽車配合等問題了。
若低估技術帶來的影響，也許不久后就要承擔相應的后果。自從人工智能技術高速發展，特別是無人駕駛汽車上路以來，硅谷以外的世界與硅谷仿佛形成了兩股力量―硅谷正在想辦法讓一切自動化，而美國最大的就業群體之一卡車司機，則憂慮正在某處測試的無人駕駛卡車會讓他們失去工作。
機器與人的矛盾和對抗從來沒有停止過。遠至第一次工業革命，近至互聯網誕生。隨著人們越來越習慣于數字化生活，機器和人的關系會更加糾纏不清。人工智能這件事會變得更復雜，還可能，帶來很多倫理問 題。
來自設計咨詢公司IDEO的Jason Robinson和麻省理工學院（MIT）媒體研究室的Philippa Mothersill認為，目前我們并沒能解決如何不讓機器真正危害人類的創造力和情緒，盡管隨著技術的精進，這一點可能會實現。
在一場名為“人類、機器和工業設計的未來”的討論當中，他們向擠滿了整個會議室的觀眾發問，“我們如何教會計算機創造性思考？”
Mothersill曾是寶潔公司的產品設計師，專注于讓計算機可以通過識別人類的語言，將物理元素變成實際產品。為此她設計出EmotiveModeler，這種工具能夠將形容詞和情緒轉化為模型。她尋找到了一種能夠讓工業設計―無論是家具還是電子產品―更好傳遞人類情感的方式。
如果沒讀博士，Mothersill現在應該依然是個出色的設計師。但她如今的研究課題，卻讓一些設計師有點擔心會失去工作。《連線》的Margaret Rhodes也在意這一點，即人工智能如何能提供更多的工作機會，這可能是技術進步為現代社會帶來的最大的困擾。沒有人希望成為技術進步的犧牲者。
不過在和大量的設計師交談過之后，Mothersill和Robinson總結了“10件設計師希望機器能夠學會的事 情”。
比如說，考慮使用產品的情境。好的設計師不僅會設想要創造的事物，還會思考它出現的地方。它應該擺在哪里？它所在的房間是什么樣？周圍都有些什么東西？如何能讓計算機做到這一切？
或者說，如何抓住靈光一現的時刻。歷史上，達達主義運動中的藝術家善于隨機創作，通過將傳統事物疊加創造新作品。我們能夠教會計算機在向不同方向發散思考的同時，催生出全新且有價值的設計嗎？
這些有趣的發現讓他們意識到，設計師對機器的期待，其實充滿人的色彩。Mothersill由此得出的結論是，人們最終需要掌握如何讓機器變得有情緒，它們會產生獨特的好奇心―而不僅僅是按照寫入的程序工作。
如果你看過最新的007系列電影，影片中所描述的一切已經和NASA能做到的非常接近。
畢業于約翰?霍普金斯大學的Pavel Machalek此前在NASA工作，如今他創立了Spaceknow，為金融、政府和制造部門提供商業衛星的圖像分析。這些衛星就像是“天空之眼”，看著地球上發生的一切。
“我們正在讓整個物理世界數字化，且能夠在這個基礎上做很多事情。”Machalek說。按照他的說法，世界正在經歷巨大變化，重新使用衛星數據的成本也在逐步下降。
不僅如此，Spaceknow正在建立一套人工智能系y，用各種各樣的新方式來處理獲得的數據。整個地球的數據都會被實時抓取，它會掃描、理解和講述70億人的日常行為。
這也意味著，它會重塑商業關系，讓零售商更好地預見氣候變化、作出設計決策。它的客戶各種各樣，有人想知道某個港口有多少船只到岸，或者有多少輛卡車被調到精煉廠運油。
它還有很多其他用途。對于新聞業來說，它能讓人們盡快發現，敘利亞到底在發生什么。如果有人編造一些事實，它或許可以提供更客觀的看法。這套被不斷訓練的人工智能系統能夠接收各種各樣的查找請求，截至目前它曾經收到的請求有，“查找一架失蹤的飛機”“查找那些非法的攫金者”等，以及對某些政府公開的不實數據提供另一種解釋。
Machalek表示，有朝一日想讓Spaceknow的人工智能系統覆蓋整個世界，讓每個擁有智能手機的人都可以對真實世界的數據發起請求―這大概意味著你可以查看某個酒吧門外排隊的人有多少。
零售業和廣告業立即感受到了威脅，它們開始追求改變。除了面臨新技術帶來的新購買方式的挑戰，另一件可怕的事情是，如果以后幫消費者做購買決策的是機器人，品牌該怎么辦？
但這其實已經發生了。亞馬遜的推薦算法就是最簡單的例子。
在機器人眼里，一切都是數字。因此研究品牌效應的L2 Inc的Pooja Badlani就認為，如果這就是未來，品牌忠誠度這件事已經成為歷史了，所有的品牌都要想辦法和機器人共存。
但IBM iX的策略與設計負責人Robert Schwartz認為，品牌通過營銷來影響消費者的態度和購買行為是一門藝術，它暫時還不會消失。
“那種居高臨下教育消費者的時代結束了，”Schwartz說，“對品牌來說，推銷自己的時代過去了，現在是展現自己的時候。消費者始終會受到一些時刻、一些瞬間的激發產生購物欲望，品牌要重新梳理自己的核心，決定在什么時間、什么地點來創造這些時刻。”
現在已經沒有人討論技術將如何重新定義傳統行業，大家都認為這已經是事實了。至于這個改變將如何發生，“這是個緩慢的過程，所有技術公司和受到沖擊的傳統行業都是亦敵亦友的關系。”Schwartz對《第一財經周刊》說，畢竟說到底，它們都想爭取消費者的數據。
所有人都要學會用新的方式和消費者打交道，也想延長消費者的注意力和停留時間。
硅谷已經有人提出了相應的方法論。Ch r is Messina曾是Uber的開發者體驗負責人，也是Twitter上的“hashtag”（標簽）的發明人。他在2016年提出“對話經濟”（conversational commerce）的概念，認為在Facebook Messenger增加聊天機器人的背景下，未來會有越來越多的“聊天機器人”（chatbot）出現。這些小機器人可能分布在客服、銷售等崗位。此時機器應該增加更多的“Conversational UI”，即聊天界面。
讓聊天機器人取代人類的前提是賦予機器同理心。如果你對態度冷淡、反應遲緩的人類客服不滿意，面對聊天機器人得到的同樣是冷冰冰的回答，那么這樣的技術進步可以說毫無意義。
相反，如果機器可以彌補人類的部分不足，例如冷漠、缺乏技能，那么人類反而可以從與機器的對話中獲得更多好處。Messina舉例說，如果聊天機器人可以給用戶好的體驗，那么每次對話同時，也是用戶在主動提供數據。
這僅僅是零售業運用人工智能的開始。人們會漸漸分辨不清，人工智能究竟是在幫助我們購買產品，還是說服我們去購買它們？
麻省理工學院的研究專家Kate Darling在描述人工智能的走向時，表達了相似的觀點。
Darling主要研究機器人倫理的問題。“接下來的幾十年并不是說機器會一點點取代人類，而是自動化系統和人工智能系統將與人類協力合作，因為技術不是取代人類的能力這么簡單。人們高估了機器能做的事情，而低估了它的缺陷。”
斯蒂芬?霍金在接受BBC的采訪時曾更直接地說：“人工智能的完全實現，可能意味著人類的終結。”
身處這個行業里的人顯然知道人們的恐懼。
人工智能發展協會前主席、微軟人工智能研究院負責人Eric Horvitz在西南偏南的一場演講中介紹Google、亞馬遜、蘋果、IBM、微軟、Facebook等公司聯合成立的Open AI時，主動引用了霍金、伊隆?馬斯克和比爾?蓋茨此前分別公開傳達的對人工智能的擔心。
這位美國工程院院士、在業內被稱為AI先生的老人朗讀了一段Open AI的協議內容，幾大公司保證在互不競爭的前提下合作。正是因為技術進步這個趨勢不可阻擋，大公司結盟和在一些問題上達成共識是保證技術真正為人類賦能的基礎。
篇3
關鍵詞：數據挖掘技術 數據處理技術 信息化管理 數據挖掘過程
中圖分類號：TP311.31 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)12-0210-01
數據挖掘(Data Mining)的概念，是伴隨著數據庫和人工智能這兩門技術一同發展起來的新興的數據處理技術。它利用了數據庫、人工智能和數理統計等多方面的技術，是一類深層次的數據分析方法。
1、數據挖掘
數據挖掘，就是從大量的、離散的實際數據中，經過提取、轉換、分析等處理技術，提取出隱含的、事先無法預測的、但又潛在有用的、有助于決策的關鍵性的數據，幫助決策者分析歷史數據以及當前現有的數據，從中發現隱含的關系或模式，進而預測出未來可能發生的行為。數據挖掘是一門涉及很廣的交叉性的新興學科，涉及到數據庫、人工智能、可視化、并行計算等領域，因此應用范圍也非常廣泛。
2、數據挖掘技術
數據挖掘技術是人們長期以來對數據庫技術進行研究和開發而得出的結果，其中數據挖掘與數據倉庫技術的發展有著密切的關系。大部分情況下，數據挖掘都要先把數據從數據倉庫中拿到數據挖掘庫中，數據倉庫會對數據進行清理，并解決數據的不一致問題，這給數據挖掘帶來很多好處。由于數據挖掘所發現的知識的不同，其所利用的技術也有所不同，數據庫、人工智能和數理統計就是數據挖掘技術的三大支柱。
3、數據挖掘的過程
數據挖掘的基本過程包括：數據收集和準備、數據整理、數據挖掘與分析、結果評估、分析決策等，數據挖掘的各過程不是線性的,不是一次就能完成的，而且是反復循環的，其中某些步驟或者全過程可能需要多次的循環反復，才有可能達到預期的效果，因此, 要充分分析歷史數據和現有數據, 從而發現隱藏在其中的具有決策作用的有價值信息。
數據挖掘的過程按照工作流程可以包括以下幾個步驟：
3.1 數據收集和準備階段
豐富的大量的數據是數據挖掘的前提，沒有數據，數據挖掘也就無從談起，因此，數據收集是數據挖掘的首要步驟。收集的數據可以來自于現有的數據處理系統，也可以從數據倉庫中得到。存儲在數據庫系統中的數據是經過長期積累而得到的，這些數據往往不適合直接使用和處理，那么在開始進行數據挖掘之前，需要對數據做準備工作，首先要消除噪聲或不符合要求的數據，這些操作一般包括數據的選擇、凈化、轉換、數據縮減等才能進行處理，廣泛收集用戶的各種信息，建立數據庫與數據表，生成數據倉庫，為數據挖掘做準備。
數據準備過程是否做好，將會影響到數據挖掘的效率和準確度，最終會影響到數據結果或模式的有效性。
3.2 數據整理和挖掘階段
數據整理階段是數據挖掘的必要環節，數據挖掘階段通過匯總或聚集方法將數據轉換或統一成適合進行數據挖掘的形式，可以利用各種數據挖掘方法對數據進行分析，選擇某個適當的數據挖掘算法用于搜索數據中的模式，挖掘用戶所需要的各種規則或模型等，為結果數據的分析做準備。
3.3 結果的分析和同化階段
由前面兩個階段得到的模式模型或數據，里面也可以存在對實際應用沒有意義或沒有使用價值的數據，因此對這些數據仍然需要評估，確定哪些是有效的數據、哪些是有用的模式，這樣對已經發現的規則或模型等信息進行評估，可以保證發現的模式或數據滿足有效性和正確性，決策者則根據數據挖掘得出的結果進行分析和評價，結合實際情況，調整相應策略，并將挖掘結果以可視化的形式展現在用戶面前，最終成為能夠被用戶所理解和接受的知識。
4、數據挖掘在高職院校信息化管理中的應用
教育同信息是密不可分的，因為教育從根本上來講就是信息資源的傳遞、接收、加工和識別。隨著科學技術的進步、社會文明的發展，以計算機多媒體和網絡通訊為基礎的現代化信息技術在教育中的應用越來越廣泛。
隨著信息化進程的推進,高校各種數據庫中已積累了大量數據,這些數據可以滿足人們的查詢、檢索、統計等日常事務處理的需要，在該過程中，數據挖掘技術將起到重要作用。運用數據挖掘技術對大量數據進行處理和分析，挖掘出有價值的信息,快速地對數據的發展方向做出判斷，有效提高了工作效率。例如通過數據挖掘技術可以進行新專業申報、課程優化設置、預測學生就業情況、評估學生的學習成績以及學生的綜合素質等。
數據挖掘技術在高職院校信息化管理中的應用還是一個很新的思路，從學生的報考志愿到學生的錄取，從學生的入學到學生的成績管理，從學生的生活到學生的學習，從學生的實習到學生的就業，這些涉及到數不勝數的數據，而這些數據目前在高職院校的信息化管理中很少有被連貫起來進行管理的，這對于高職院校的信息化管理是非常不利的。
如果能將數據挖掘技術用在高職院校的信息化管理上，對于高職院校的決策者來說是非常有利的，比如用在學生的就業信息管理上，可以得到專業設置的參考數據，從學生的報考志愿的數據中可以得到將來就業的發展方向等。
高職院校的教學管理工作常常需要處理大量重要數據，如果將數據挖掘中的關聯分析、分類與預測、類聚、決策樹等技術應用于在教學信息中，則可以幫助處理學生綜合素質測評、教師測評、課程合理設置和教學方法選擇、試卷評閱和試題質量的評價等大數據量工作，從而提高教學與管理工作的質量和效率。
5、結語
數據挖掘技術在高職院校信息化管理中應用，對高職院校信息化管理非常有利，通過數據挖掘技術可以獲得對決策者或管理者有價值、有決策作用的信息。因此, 采用科學有效的數據挖掘技術對提高高職院校信息管理的智能化水平具有重要作用，需要教育者及相關人士對此進行更深一步的研究。
篇4
點燃在線學習的火種在2011年以前，可汗學院、慕課和翻轉課堂各自進行著一條獨立的發展軌跡，悄悄地點燃了在線學習的星星之火。
2004年，薩爾曼·可汗為了遠程輔導親戚家的小孩學習數學，開始錄制教學視頻并放到YouTube網站上供需要的人免費觀看和學習。接下來，他又為孩子們編寫了互動練習軟件，加強他們的數學訓練。2007年，可汗把教學視頻和互動練習軟件進行了整合，創建了免費的網站，用視頻講解不同科目的內容，并解答網友提出的問題；并提供在線練習、自我評估及進度跟蹤等學習工具。2009年，可汗干脆將收入不菲的工作辭掉，他成立了一個非營利性機構“可汗學院”，全身心投入在線教育中。
2007年，美國科羅拉多州的林地公園高中，兩位化學教師喬納森·伯爾曼(Jon Bergmann)和亞倫·薩姆斯(Aaron Sams)開始一項開創性的教學實踐活動。他們使用屏幕捕捉軟件錄制Powerpoint演示文稿的播放和講解聲音，形成視頻并上傳到網絡，以此幫助課堂缺席的學生補課；接下來，他們逐漸以學生在家看視頻聽講解為基礎，開辟出課堂時間來讓學生完成作業或實驗，并為過程中有困難的學生提供幫助——這就是翻轉課堂。雖然在他們之前，一些大學教師們比如哈佛大學物理教授埃里克·馬祖爾等，做了一些試驗性的探索。但真正讓一線教師接受并采用翻轉課堂，還是應該歸功于這兩位高中教師的大膽實踐和推廣。
2008年，聯通主義( Connectivism)的兩位提出者，加拿大阿薩巴斯卡大學教授喬治·西蒙斯( George Siemens)和斯蒂芬·唐斯( Stephen Downes)率先實踐了大規模開放在線課程（MOOCs），即慕課。隨后有一些大學教授也開始采用了這種課程方式，并取得了一些成功。慕課也逐漸在北美流行開來。
視頻重塑教育
歷史常常會因為巧合而發生奇跡。這三個獨立發生的故事在2011年碰撞在一起，三個火種形成了一個巨大的火炬，照亮了教育的未來。
這還得從可汗學院說起。時間回溯到2009年，可汗已經錄制了2000多個在線教學視頻，使很多學有困難的學習者受益，并收到大量感謝和贊美的郵件和留言。不過此時的薩爾曼·可汗卻感覺到了巨大的困難。因為他辭職創辦可汗學院，積蓄很快花完，面臨著生計問題。就在可汗無以為繼，準備放棄的時候，他收到了硅谷投資者約翰·杜爾的妻子安·杜爾的小額捐贈。這是可汗得到的第一筆資助。接下來，可汗學院受到了比爾·蓋茨的關注，并收到了來自比爾和梅林達·蓋茨基金會150萬美元資助。后來，谷歌公司也向他贊助了200萬美元。這一系列的資金注入不僅讓可汗可以繼續錄制教學視頻，更重要的是得到了大量媒體的報道。似乎在一夜間，薩爾曼·可汗和他的可汗學院紅遍美國。他也因此被譽為美國在線學習的教父。
在媒體報道后，更多教育行業內部人士開始關注可汗學院和他的在線教學視頻。而此時，翻轉課堂已經走過了3個年頭，并悄悄地在中小學教師中流行開來。不過，很多教師雖認可翻轉課堂，卻因為各種原因無法真正實施這種教學方式。最大的困難就是教學視頻的缺乏，因為不是每位教師都可以錄制出高質量的教學視頻。而當他們知道可汗學院的視頻如此受到學習者喜愛后，他們就開始使用這些視頻來實施翻轉課堂。教師布置學生回家后觀看可汗學院的教學視頻，第二天回到課堂上互動釋疑完成練習作業。有的教師甚至直接讓學生在課堂上觀看可汗的視頻來代替自己的講解，在學生有疑問時施以援手。從某種意義上講，可汗學院的視頻降低了教師采用翻轉課堂模式進行教學的門檻，推動了翻轉課堂的進一步普及。不過，這才剛剛是個開始。
當可汗了解到教師們的這一做法后，決定主動出擊，以幫助這些教師更好地利用可汗學院的教學資源輔導學生學習。2010年秋天，用比爾和梅琳達·蓋茨基金會和谷歌公司注資的經費，可汗學院開發出了一套學習控制系統。這套系統能收集學生的學習數據，讓學生了解自己的學習進步，讓教師知道學生學習情況，進而更有效地開展翻轉課堂。可汗學院與加州洛斯拉圖斯地區學校合作，在該地區五年級和七年級嘗試使用這套學習控制系統。至此，可汗學院從一個熱門課外輔導網站變成真實的課堂教學工具。2011年，洛斯拉圖斯地區學校使用可汗學院系統翻轉課堂后，學生成績有了明顯的提高。而原本低調的翻轉課堂教學模式隨著可汗學院的參與，開始進入全世界教育工作者的視野，并受到追捧。
不過，從可汗學院受益的并非只有中小學的學生和教師們。2011年初，人工智能專家、斯坦福大學教授塞巴斯蒂安·斯朗（Sebastian Thrun）在TED 大會上被薩爾曼·可汗在斗室里制造出的可汗學院迷住了。于是，他也依樣畫瓢把他的“人工智能”課搬上了互聯網。他和同事彼得·諾維格（Peter Norvig）在自家客房的地下室里，架起一塊白板，支起一根麥克風，對著攝像機，開始了“人工智能”課程的錄制。2011 年秋天，有 190 個國家（地區）的 16 萬學生在網絡上注冊了這門課。不僅如此，這門課還誕生了一個 Facebook 群，在線討論組以及大量的志愿翻譯者：這門課被志愿者翻譯成了 44 種語言。
從2008年慕課發端到現在，終于引來了突破性的發展。上完這門課，塞巴斯蒂安發現他沒法在斯坦福繼續教書了。“人工智能”慕課的成功讓他激動不已，并讓他深刻地認識到這背后蘊藏著的巨大機會。2012年2月，他和兩名同伴創立了一個名為 Udacity 的網站，提供和計算機以及人工智能相關的在線課程。現在，他們提供 24 門課，從數學、科學到工程，服務來自 120 多個國家的超過 75 萬名學生。
兩個月后， 斯坦福大學兩名計算機教授創建的Coursera，以及在當年秋天由哈佛大學和麻省理工學院聯合的Edx兩大慕課平臺也開始運作。在短短一年間，慕課就得到了爆發性的增長，極大地觸動了傳統高等教育。
Coursera聯合創始人之一達芙妮·科勒（Daphne Koller）在紐約時報撰寫的文章《科技是個性化學習的護照》中談道，可汗學院對他們實施慕課有很大的啟發。
現在，翻轉課堂在全球中小學遍地開花，慕課也掀起了大學的教育革命，可汗學院的引領功不可沒。
翻轉課堂讓教室變小
可汗學院在與翻轉課堂結緣并進入到學校后，可汗決定制作出更多趣味性強且富有吸引力的教學資源吸引孩子們到可汗學院來學習。
可汗學院陸續邀請了一些優秀的教師加入到制作教學視頻團隊中，豐富了可汗學院教學視頻的學科種類，比如藝術和醫學課程。可汗學院還增強了教學視頻的互動性。它將字幕分成與時間標記對應的極小單元，學習者可隨時前后反復或跳著觀看，或依關鍵字搜尋所需片段。更重要的是，當教師讓學生采用此資源學習時，教師可以掌握每位學生觀看的歷史記錄，知道學習者的困難點在哪里。
與此同時，更多優質的教學視頻在可汗學院理念的影響下涌現出來。2012年TED的教育頻道TED-ED，并邀請全球的教師提交他們最棒的課程用于翻轉課堂。TED-ED強調用有創意的動畫呈現課程內容，搭配快速問答選擇題、開放性問題與資源聯結，幫助學生學習。更重要的是，在TED-ED平臺上教師可以利用TED的視頻或其他在線視頻，定制成自己的課程，然后得到專屬的網址，發送給自己的學生，并讓你能監看學生答題正確率與其他學習情況。
而在翻轉課堂的先鋒——林地公園高中的兩位教師貝格曼和薩姆斯看來，教學視頻僅是一部分。“把看教學視頻作為家庭作業布置給學生，回到課堂上完成練習作業”，這是翻轉課堂1.0版本，并不是翻轉課堂的全部。翻轉課堂的重點不在于教師自制講課視頻來教學，而是能真正思考如何更有效地運用課堂互動時間。教師作為知識領域的專家，可以將屬于單向傳授的部分知識錄制成視頻，讓學生自行學習；留出更多的面對面課堂時間，有利于師生面對面地互動交流解決個別問題，且更進一步地，用以發展學生的高層次認知能力 (如布魯姆目標分類中知識應用、分析、綜合及評估等能力)。因此，翻轉課堂的面對面課堂時間需要精心的設計。
他們進而把翻轉課堂重新命名為翻轉學習，并認為：翻轉學習是把直接教學（講授基本事實、知識和技能）從群體學習空間轉移到個人學習空間。以前面對面的整個課堂教學過程中，不管是教師講授還是與學生對話，都是以教師為中心的一對多的形式；而翻轉學習改變了這種傳統的形式，不管是學生在家看教學視頻，還是課堂上師生面對面地互動交流，都圍繞著學生中心展開。學生獲得了學習的主動權：根據自己進度看視頻，提出個人的問題與教師或同伴交流。而這種讓學生主動地去了解、探索問題及深入思考的學習形式，才能真正地讓學習深化。
因此，貝格曼認為翻轉學習的班級人數不應多，因為這讓教師更容易在課堂上有機會與每位學生對話。按照掌握學習理論解釋，每位學生在進入下一步前必須證明已經掌握了先前學習的內容，因此每位學生的學習進度不可能一樣。教師需要在每一天的每節課關注到每一位學生的進展情況，如果班上人數多了，顯然就不容易做到。
其實，翻轉課堂是一種混合式學習方式，它包括了課前的在線學習和課堂的面對面學習兩部分。由此，人們對翻轉課堂的認識也發生了分化：是更注重教學視頻和平臺的開發使學生有更棒的在線學習效果呢，還是設計更好的課堂教學讓學生更積極地參與到學習活動中來呢？其實二者并不對立，只是實施翻轉課堂的人們因為自己的特長而各有側重而已。換句話說，就是專業的人做專業的事：在線課程開發人員注重更棒的教學視頻，一線教師則側重更好的課堂教學設計。二者的融合將使翻轉課堂為代表的混合學習更快地進入到學校。
也有人質疑：如果學生作業都不愿做，翻轉課堂又如何能讓他們來看教學視頻呢？顯然有趣的教學視頻和游戲化的學習平臺對這部分孩子更有吸引力。孩子是天生的學習者。如果他不愿意學習，可能是課程不夠好，他對此沒有興趣。當然，持續的學習還是需要督促的。類似可汗學院的在線學習平臺能收集學生的學習行為，提醒和激勵他們持續地學下去。
有一點是大家的共識，就是翻轉課堂的教學視頻主要是講授課程中的基礎知識和基本概念；課堂上則用于組織活動發展學生的高級思維能力。翻轉課堂如果課前視頻學習沒有效率，那么課堂活動設計得再好，教師也可能因為學生問題太多而疲于應付，哪怕是小班額課堂。建構主義支持者也曾批評可汗學院倡導的行為主義背景下的掌握學習是把學習變成死記硬背。而從這個層面看，可汗學院恰恰是在行為主義和建構主義之間搭建了一座橋梁。
慕課讓教室變大
2013的ISTE（美國國際教育技術協會）大會上，美國利哈伊大學教育學院的教學設計及教學技術教授Scott Garrigan博士表示，慕課將要給基礎教育帶來一場變革。“慕課正在變革高等教育，但是很快，慕課將同樣會對高中教師的教學方式產生影響。”慕課給學習者帶來全新的體驗。第一，在線教學視頻的全面改進：它將視頻片斷化，視頻之間有練習題彈出，幫助學生回顧知識。第二，評判機制優化：機器判分，同學互評，游戲化。第三，它利用社交網絡形成更棒的學習氛圍。第四，大數據統計能夠提供自適應教學反饋。
傳統教室中，明星教師最多能給200位學生上課。而在可汗學院平臺，薩爾曼·可汗每次能給數千上萬的學生上課。Garrigan博士說，目前最好的K-12慕課平臺就是可汗學院，他改變了現有教育體系。
的確，薩爾曼·可汗也正在對未來教育體系進行深入的思考。2013年，在可汗出版的The One World Schoolhouse 一書中，他提出全世界需要一個提供免費優質教育資源的網絡教室，讓更多的學習者從中受益。正如可汗學院網站上寫著的承諾：“讓任何人，在任何地方，都得到世界一流的教育。”
2013年，美國加州的特許學校——火箭船學校開始一個新的舉措，學校正朝著把教室變大的方向發展。學校將建立更大、更開放的網絡教室，里面將配置更多的電腦，可同時容納一百多名學生同時參加在線學習。但學校只為這間教室配備了3名專任教師和1名個性化學習助教。學生將大部分時間集中在網絡上進行在線學習。根據學生在線學習的數據統計和分析，教師把有相同問題的學習分別組成學習小組，在教室的旁邊參加面對面的直接教學或個別輔導。
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機電一體化技術主要包括技術原理和使機電一體化產品(或系統)得以實現、使用和發展的技術。機電一體化技術是一個技術群(族)的總稱，包括檢測傳感技術、信息處理技術、伺服驅動技術、自動控制技術、機械技術及系統總體技術等。
1)機械技術。是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上的變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能的要求。
2)計算機與信息技術。信息交換、存取、運算、判斷與決策，人工智能技術，專家系統技術，神經網絡技術均屬于計算機信息處理技術。
3)系統技術。即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
4)自動控制技術。其范圍很廣，在控制理論指導下進行系統設計，設計后的系統仿真、現場調試、控制技術包括如高精度定位控制、速度控制、自適應控制、自診斷校正、補償、再現、檢索等。
5)傳感檢測技術。是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程度就越高。
6)伺服傳動技術。包括電動、氣動、液壓等各種類型的傳動裝置，伺服系統是實現電信號到機械動作的轉換裝置與部件，對系統的動態性能、控制質量和功能有決定性的影響。
二、機電一體化技術的主要發展趨勢
縱觀國內外機電一體化的發展現狀和高新技術的發展動向，未來機電一體化技術將朝著智能化、高性能化、網絡化、微型化、模塊化、綠色化等多方向發展。
2.1智能化
人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。即要求機電產品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。隨著制造自動化程度的不斷提高，將會出現智能制造系統控制器來模擬人類專家的智能制造活動，并會對制造中出現的問題進行分析、判斷、推理、構思和決策。例如，在智能化房屋建設上增加人機對話功能，設置智能I／O接口和智能工藝數據庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經網絡、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發展，為機電一體化技術發展開辟了廣闊天地。
2.2高性能化
高性能化一般包含高速、高精度、高效率和高可靠性。它采用多CPU結構，以多總線連接，進行高速數據傳遞，采有精簡指令集機，實時多任務操作系統并進行處理。設置多重緩沖器，故障診斷，自動檢錯、糾錯，系統自動恢復等技術保證該機電一體化產品具有高性能。
2.3模塊化
由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事情。例如，研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產品開發設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發出新的產品，也可以擴大生產規模。這就需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業，還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。隨著微處理器性能價格比的迅速提高和微機械電子(MEMS)技術的飛速發展，各種機電一體化模塊將越來越多地出現在市場上。利用這些模塊，可以迅速方便地設計和制造出各種新的機電一體化產品。機電一體化是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。
2.4網絡化
網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育以及人們日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到、質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。現場總線和局域網技術使家用電器網絡化已成大勢，利用家庭網絡(homenet)將各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家電系統(eolnputerintegratedappliancesystem，ClAS)，使人們在家里分享各種高技術帶來的便利與快樂。
2.5微型化
微型機電一體化產品向微米、納米級發展，體積小、耗能小、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有無可比擬的優越性。微機電系統是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統。
2.6人性化
機電一體化產品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產品賦予人的智能、情感顯得愈來愈重要，機電一體化產品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環境相協調，使用這些產品對人來說還是一種藝術享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。未來的機電一體化將會加速它們與生命機體的相似性，更加注重產品與人的關系(人一機的協調)并與人共生(人一系統一一體化)，更關注適宜人的使用與操作、人的可靠性及安個性問題。
2.7綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化，同時資源減少、生態環境受到嚴重污染。于是人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生并成為時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品具有遠大的發展前途。綠色化成了時代的趨勢，產品的綠色化更成為適應未來發展的一大特色。
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在全球,智能家電產品的研發和推出也是迭起,而隨著家用電腦的普及和應用的擴展,長期留意觀察IT動態的家電企業開始介入電腦制造業,一個新的時代到來了!下面我們來看看這些智能化產品吧!
1.人性十足的海爾小超人
這是海爾電腦公司在去年推出的一款智能電腦,也是國內第一臺能夠與人進行語言交流的電腦(如圖1)。除了基本的配置以外,海爾小超人內部帶有電視調諧器和視頻捕捉卡,可以直接收看有線電視節目,并進行視頻錄制,這樣你就可以把視頻格式轉換成數字格式存儲在計算機中了,電視調諧和視頻捕捉使用的是ATI公司的產品,播放質量比較好,軟件控制也很方便,只是靈敏度稍遜色。
海爾小超人的精妙之處是它的智能化控制工具──海爾小超人,這是一個形如機器人的智能工具。它是將生物統計技術的最新成果融進了電腦產品設計中的完美體現。海爾小超人能夠識別三個人的語音指令,并按照指令進行相應的操作。你可以隨時向它詢問時間,它會立刻說出當前的系統時間。不過遺憾的是,目前它可以接受的語音命令還十分有限。除了接受語言指令以外,海爾小超人還具有提醒功能。比如:當收到E-Mail時,它會通過聲音、燈光及動作發出提示,以便引起你的注意;還可以預先設置時間,在該時間到來時,小超人立刻作出聲音提示,同時伴有動作和燈光閃爍,提醒你去做某事,如起床、約會、上學等,并且你還可以設定開機和關機時間,令其自動執行。
2.藍色“家電”,聯想天樂
我們知道近段時間聯想把“家庭數碼港”的概念炒得熱熱火火。說到底,這款產品只是一款功能較為強大一點的PC罷了。回過頭來看看這款天樂──聯想藍色家電的首發品(如圖2),你才能夠真正領悟到IT技術和家電融合的理念。這款電腦是面向互聯網應用而推出的簡便、易用的普及型網絡工具,它就像電視機、收音機一樣具有即開即用、免學習、免維護等三大特點。它是專為滿足中老年人用戶對網絡、信息服務的需求而定制設計的。
天樂將表面聲波技術(TouchEasy)和全屏手寫識別(ScreenWriting)融合在15英寸的顯示屏上,不僅可以通過觸摸實現產品的所有功能,而且可以在屏幕上書寫漢字進行文字輸入。其次,天樂采用嵌入式系統和小巧的一體化設計,只需一根電源線和一根電話線(或網線),即開即用,可隨時關機,并且安全可靠、維護容易,跟電視機一樣,使用壽命很長。用戶只要通過1個小時左右的自學,就可以使用天樂在網上隨心所欲地暢游了。
另處,天樂還提供了健康顧問、網絡導游、尋親訪友、生活伴侶和休閑娛樂五大方面的功能服務:專門定制的健康網站,讓老年人隨時擁有“私人醫生”;智能秘書可以幫中老年人整理生活備忘錄及提醒重大事件;幸福休閑使愛好象棋、撲克、麻將的中老年朋友時常過過癮。老年朋友只要指指點點就可以獲取他們需要的各種信息。以健康顧問為例,天樂擁有日常保健及疾病預診系統,可以為用戶進行身體情況的預診、記錄與分析。通過網站,用戶可以向近百位各個科的專業醫生進行咨詢,獲得與疾病相關的護理、保健、運動、飲食、用藥等各個方面的知識。如果所在地區醫院也已上網,還可以實現醫院電子掛號,就診預約等功能,這對行動不便的老人來說無疑是一大福音。
3.可穿戴的PC
美國Xybemaut已經開發出了可以穿戴的個人電腦并投放市場。名字叫Xybernaut MA IV(以下簡稱MA IV),如圖3。人們可以把MA IV當作筆記本電腦來使用,因為它本身就是一臺真正的奔騰電腦。它采用了200MHz的奔騰MMX CPU,可擴充到128MB的內存,2.1GB或4.3GB的硬盤,另處還配有鋰電池,操作系統為Win9×或NT。MA IV有兩種顯示方式,其一是頭戴顯示,它給人的真實感非常強烈,不過顯示的圖像有時會向右偏離。另一個顯示單元是平板式顯示,帶觸控功能。手腕上的鍵盤極難使用,只能用于輸入少量文字,快發E-mail等。公正地說,Xybemaut MA IV還是設計得相當不錯,使用起來很方便,作為第一代可穿戴電腦,這已經給人很大驚喜了,不過4995美元的售價顯得極為昂貴。MA IV主要用在一些特殊場合,比如交通警察可能會使用這種裝備。MA IV的缺點是稍顯笨拙,穿在身上不是很舒服,再有就是很容易把電源線和顯示線纜碰掉。
4.奇異的MOUSE
可接受短信息的鼠標:現在,你可以通過計算機,用comMouse鼠標來接受短信息服務(如圖4),這款最新的鼠標是第一個帶有內置液晶顯示屏的鼠標(鼠標與計算機通過USB端口連接)。它的使用方法是:鼠標首先被指定一個電話號碼,然后鏈接到互聯網上某個可以接受短信息的網站,當短信息到達時,它會在鼠標的液晶屏幕上顯示。如果短信息到達之后,液晶屏幕會變成藍色,并且互聯網按鍵會激活,從而讓你方便地接收短信息。
可穿戴的鼠標:在拉斯維加斯國際消費類電子產品展覽會上,一款形狀獨特的鼠標引起了參觀者的強烈興趣(見圖5)。該鼠標之特殊,在于它酷似手套,通過一個基座經由USB端口與電腦相連,在使用時把它戴在手上,五個手指的運動則通過紅外線傳輸給基座,基座再傳導給電腦,實現普通鼠標的正常功能。比如,如果你動動食指,電腦屏幕上的光標就會隨之運動;如果指頭在空中彈兩下,便可啟動程序。玩三維游戲時,調出鼠標配置文件進行各項有關設置便可。
5.“超人類語音識別”的電腦
近日,IBM表示,期望在21世紀頭10年結束之前,生產出能夠自動理解多達20門語言,并能識別這些語言的各種語調變化、口音及上下文環境的機器。該機器能絲毫不差地轉錄法律、醫療和法庭證詞,被IBM稱為“超人類語音識別”計劃。該項目已于本年度啟動,IBM方面已經制定出了整個研制過程的階段性任務,而總體目標更加明確──使機器語音識別能力趕上并超越人類。很多年來,PC機及其更加小巧的后續產品(PDA和手機)就具備了聽說功能,但是用戶很少能夠充分利用這些功能,這是因為還存在以下制約因素:機器在理解口音、語調變化特別是談話的上下文環境方面還有困難(識別英語對于機器來說尤其困難)。除此之外,技術越復雜越需要大量的實驗和調整,比如:通過反復聽同一段聲音,機器的識別能力將大為改善。
IDC預計,到2005年全球市場對電話語音處理設備的需求將達到35億美元,為此,IBM、AT&T、朗訊和飛利浦等許多大公司都在爭先恐后地進行語音識別技術研究。IBM公司的100位全職語音識別研究人員中有20名正在專門投入此項研究課題之中。他們正在著手進行音頻-視頻識別研究,涉及計算機視覺技術的開發,以便改善語音識別的精確度。在國家科學基金會的資助下,IBM正在和其他行業的研究人員并肩工作,試圖破解長達10萬小時的二戰時期納粹大屠殺幸存者的談話錄音,這些錄音內容紛繁多變,充滿各種方言,感情起伏,語調跌宕,還夾雜著各種不同語言。
6.獨特的電子視窗眼鏡
我們生活在一個充滿秘密的世界。理所當然的,對那些關心自己的秘密的人來說,一種新型儀器──可以保留個人隱私的電子視窗眼鏡成為熱點就不足為奇了。假設你在公共場合用筆記本電腦瀏覽互聯網,還不得不撐起前臂來遮擋過大的筆記本電腦的顯示屏幕,來防備在飛機靠背或者火車上的偷窺的眼睛,是不是覺得很累呀。現在,電子視窗眼鏡的獨特的顯示方法能幫助你防范這種狀況的發生(如圖6)。
電子視窗眼鏡是個液晶顯示的數控系統,它是個人顯示儀器的一個突破,能夠在任何地方提供虛擬的大屏幕高分辨率觀看效果。當距離1英寸(2.54厘米)觀看時,能夠產生奇特的虛擬效果,讓你以為5是在距離2.5英尺(76.2厘米)的地方觀看19英寸(48厘米)的高分辨率大屏幕臺式顯示器。電子視窗眼鏡目前有兩款提供給顧客選擇:一種是3430(單鏡片顯示儀器),能夠很好地手持觀看;另一種是2420(雙鏡片顯示儀器),可以戴在頭上觀看。如果你顯示時色彩比較單一(例如在制表格時),它可以自動減少電量的消耗,起到節能的效果。
智能化電器產品
現在智能技術已經可以模擬人的智能和思維過程,在家電智能工作和參數調節等方面,實現了自動化、簡單化。
1.用于語音控制的帶話筒耳機
東芝于2002年1月8日宣布,該公司利用藍牙規格的無線通信和語音識別技術,開發出通過語音控制家電產品的頭戴式帶話筒耳機(Head Set,如圖7),其中配備了語音識別芯片和無線模塊等。該公司計劃在2002年內實現產品化,并且在配備語音識別引擎和語音合成引擎藍牙模塊、天線、內存以及鋰離子電池等的狀態下,使產品的重量限制在100g以內。
該產品可以用于:(1)利用語音識別引擎將用戶的語音轉換為指令,從而無須用手便可操作個人電腦和家電產品;(2)以語音方式聽個人電腦/家電發送的文本數據;(3)聽個人電腦以及AV家電等通過藍牙方式無線發送過來的音樂數據;(4)在博物館及美術館等用作語音向導設備等。
2.網絡數字冰箱和半導體冰箱
按道理說,冰箱之類的家電無論如何和電腦、智能化扯不上關系,不過美菱的新產品卻意味著家電產業的智能化時代在逐漸向我們走來:美菱繼推出納米技術的冰箱后,又成功推出網絡數字冰箱和半導體冰箱。美菱網絡數字冰箱采用嵌入式主板,以Linux操作系統為基礎,進行智能化設計,通過條碼閱讀器或TFT液晶觸摸屏輸入存儲食品的種類、數量和保質期等數據,由系統進行記錄、存貯,并在食物過期以前進行語音提示,同時可以通過屏幕顯示冰箱中貯存的食物信息。另外,系統還存儲了大量的實用菜譜,供用戶隨時參考或閱讀。該冰箱通過互聯網與超級市場相連,超市則可以通過網上購物系統及時了解用戶需要,提供配送服務的超市可隨時實現食物配送。這種未來型冰箱將大大方便用戶,使生活真正進入數字時代。
3.閱讀條形碼的微波爐
三星公司推出的這種微波爐可以通過微波爐前面的嵌入式掃描機,閱讀從掃描機前通過的包裝食品上的條形碼,然后,該微波爐根據條形碼自動調整它的設置和烹調時間,以達到最佳烹調效果。與計算機相連時,該微波爐還具有與因特網聯網的能力,以獲取新的食品信息及各種食品最佳制備程序。
4.智能彩電
市場上的樂華智慧通和海信喜盈門系列彩電均已實現了操作規程自動化、智能化,首次開機自動搜臺存臺。該系列彩電插上電源和天線,按下電源開關,電視機就開始自動搜索信號,幾分鐘就可自動完成。 自動控制頻道轉換有了這個功能,你可預先把好看的節目和頻道輸入電視機,到時候機器就會自動轉到預設的頻道。
5.智能音響
家庭影院在操作、音響參數的調節以及音箱位置的擺放等方面比較復雜。智能化音響的出現,使音響使用變得簡單、方便。智能化音響一般都有四路以上的輸入轉換,以前都是靠人工操作來選擇。智能化音響的智能傳感器、控制器,自動識別并選擇輸入的音、視頻信號源,免去了人工操作。 音響參數調節智能化同一套AV音響系統,由于使用者水平的差異,調出的音響效果也會大相徑庭。而智能化音響的AV功放則可以避免這個問題,它根據聽音者所處的位置,自動精確調節各聲道音量的比例,使各聲道處于最佳工作狀態,提供最佳的聽音效果。
6.不用鑰匙的鎖
用鑰匙開門是自古以來的老傳統,而數字化和電子科技為人們扔掉鑰匙創造了條件,安全的電子門鎖將逐漸進入家庭。
組合鍵板電子鎖
這種電子鎖在門閂上部提供一個數字鍵板,鎖門時只要觸摸一下鍵板上的Lock按鈕,門閂就會上鎖。開門時只要在鍵板上輸入4~8個選擇的數字,門閂就會自動打開。當允許鄰居、清潔工或其他人進入家園時可以設定第2個臨時組合代碼。連續輸入3個不正確的組合碼,會自動出現報警的聲音。
可編程防盜鍵板
這是一種防盜內外雙鍵板,外部裝有標準尺寸鋼質鍵板,內部也裝有一個鍵板。兩個鍵板以電纜相通。即使外部鍵板遭到破壞,也無法進入門內。可編程功能能夠提供1億種以上的組合碼,56個用戶代碼,3種輸出方式。
家庭和 辦公室通用遙控電子鎖
這種電子鎖可以在家庭和辦公室通用,而不必在原來門鎖位置安裝,不用鉆新的洞眼,也可以用普通鑰匙手工開門。它可以識別30多個遙控器,所以可以用于辦公室的多用戶環境。
魔術加鎖包
魔術加鎖包可以協助現有門鎖成為電子門鎖的部件,所以相對便宜。它包含電子信息閱讀器和稱為iButton的可以放在鑰匙圈中的感應電子“鑰匙”。“鑰匙”是特殊的記憶裝置,包含可以被感應閱讀的獨特的無重復序列號,支持多用戶。這種系統的好處是可以跟蹤進入者,因為每一把鑰匙的密碼是獨特的,可做到“不同的鑰匙開一把鎖”。由于閱讀器內部具有時鐘系統,所以能跟蹤入門者進入的時間,具有很高安全性。
7.萬能遙控器X10
幾乎每一個人都有使用電視遙控器的經驗,那么能否利用一個遙控器控制燈光、溫度、窗簾、門鎖以及任何電器?蘇格蘭Pico電子公司生產的X10(電線載波技術)就是這樣一種萬能遙控器。利用它可以在床上打開或關閉房子內的所有燈具或者嚇跑非法闖入者,不用起身就可以開門迎客,可以定時定位自動地打開或關閉燈具,調節溫度,打開音響等。只要在附近的電源插座上加進指示燈和器件模塊,就可以從家中任何地方由X10控制器、計算機接口甚至由電話(通過電話脈沖應答器)控制它們。只要用適當的X10開關代替連線開關,開關就具有遙控能力。
娛樂類電子數碼產品
1.機器狗
2001年末,日本索尼公司宣布推出了名為“愛寶”(AIBO,即AI人工智能)的機器小狗(見圖8和圖9),這是索尼公司推出的第三代機器狗,它的外形酷似“終結者”電影中的施瓦辛格。“愛寶”有18個電機,也稱為18個自由度,這使得愛寶不僅能走動,而且能完成坐、伸展等動作,摔倒后還可以站起來、可以用腹部爬行,還可以像真的小狗一樣玩耍。“愛寶”的傳感器與人的感知器官相對應,用于感知周邊環境和與人交流。“愛寶”的頭上有觸覺傳感器,你可以輕輕拍一拍它,表示友好。“愛寶”利用兩個麥克風聆聽周圍的聲音,在遙控模式下可以通過聲音對它下命令。 此外,我國海爾公司也推出了一種機器狗,它可以搖頭擺尾,眼睛發光,“唱”幾首流行歌曲。這種新“家電”產品不久將投入市場。
2.足球機器人
現在機器人足球比賽已成為一種時尚運動,很多國家都有了自己的機器人足球比賽(圖10)。在世界上比較有影響的賽事主要有兩個,一個是由國際機器人足球聯合會(FIRA)組織的微機器人世界杯Mirosot,另一個是由國際人工智能協會組織的機器人世界杯RoboCup。2002年的機器人足球世界杯將在韓國與第17屆足球世界杯同時舉行。
機器人足球的高技術可以概括為12個字:“實時采集、實時控制、實時行動”。這3個“實時”是機器人足球的難點之所在,也是機器人足球的魅力之所在。機器人足球和其他項目一樣,要想保持常盛不衰,一方面要提高現有項目的競技水平,增加比賽的可觀賞性;另一方面要推出新的比賽項目,顯示高技術的創造性。目前人工智能領域常常遇到理論與實際脫節的問題,足球機器人的誕生,為智能系統的研究提供了一個很好的載體。
人工智能基礎教育書目推薦
肖葉等著.《高科技十萬個為什么:人工智能》.昆侖出版社.2003.1(校超星數字圖書館里面有的,可供下載)
戴汝為.《人工智能》.化學工業出版社.2002.3
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摘要：機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,本文簡述了機電一體化技術的基本概要和發展背景。綜述了國內外機電一體化技術的現狀，分析了機電一體化技術的發展趨勢。
現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。在機械工程領域，由于微電子技術和計算機技術的迅速發展及其向機械工業的滲透所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發生了巨大變化，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。
一、機電一體化概要
機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱。
機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不但發展，還將被賦予新的內容。但其基本特征可概括為：機電一體化是從系統的觀點出發，綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，根據系統功能目標和優化組織目標，合理配置與布局各功能單元，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值，并使整個系統最優化的系統工程技術。由此而產生的功能系統，則成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。
因此，“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面。只是，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術，而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊。這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，仍屬傳統機械，其主要功能依然是代替和放大的體力。但是發展到機電一體化后，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予許多新的功能，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。
二、機電一體化的發展狀況
機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。特別是在第二次世界大戰期間，戰爭刺激了機械產品與電子技術的結合，這些機電結合的軍用技術，戰后轉為民用，對戰后經濟的恢復起了積極的作用。那時研制和開發從總體上看還處于自發狀態。由于當時電子技術的發展尚未達到一定水平，機械技術與電子技術的結合還不可能廣泛和深入發展，已經開發的產品也無法大量推廣。
20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。一方面，光學、通信技術等進入了機電一體化，微細加工技術也在機電一體化中嶄露頭腳，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支；另一方面對機電一體化系統的建模設計、分析和集成方法，機電一體化的學科體系和發展趨勢都進行了深入研究。同時，由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎和逐漸形成完整的科學體系。
我國是從20世紀80年代初才開始在這方面研究和應用。國務院成立了機電一體化領導小組并將該技術列為“863計劃”中。在制定“九五”規劃和2010年發展綱要時充分考慮了國際上關于機電一體化技術的發展動向和由此可能帶來的影響。許多大專院校、研究機構及一些大中型企業對這一技術的發展及應用做了大量的工作，不取得了一定成果，但與日本等先進國家相比仍有相當差距。
三、機電一體化的發展趨勢
1智能化
智能化是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。誠然，使機電一體化產品具有與人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微處理器使機電一體化產品賦有低級智能或人的部分智能，則是完全可能而又必要的。
2模塊化
模塊化是一項重要而艱巨的工程。由于機電一體化產品種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。這需要制定各項標準，以便各部件、單元的匹配和接口。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。
3網絡化
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育義舉人么日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。
4微型化
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統（MEMS），泛指幾何尺寸不超過1cm3的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
5綠色化
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。
6系統化
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，一般除RS232外，還有RS485、DCS人格化。未來的機電一體化更加注重產品與人的關系，機電一體化的人格化有兩層含義。一層是，機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層是模仿生物機理，研制各種機電一體花產品。事實上，許多機電一體化產品都是受動物的啟發研制出來的。
結語
綜上所述，機電一體化的出現不是孤立的，它是許多科學技術發展的結晶，是社會生產力發展到一定階段的必然要求。當然，與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。
參考文獻:
李建勇．機電一體化技術．北京：科學出版社，2004．
篇8
關鍵詞：多媒體，教學課件，分類，制作，
多媒體技術則是將計算機技術與通信傳播技術融為一體，綜合處理、傳送和貯存多媒體信息的數字技術，多媒體課件將多媒體技術引入到計算機輔助教學的課件中，使課件內容表現形式更加多姿多彩。
1 多媒體課件的分類
多媒體課件按組織方式的不同可以分為：固定結構類型、生成型結構、智能性結構三類，根據進行教學活動的特點多媒體網絡課件可分為：
(1)課堂演示型。應用于課堂教學中，其主要目的是揭示教學內容的內在規律，將抽象的教學內容用形象具體的動畫等方式表現出來。
(2)學生自主學習型。在多媒體CAI網絡教室環境下，學生利用學生工作站進行個別化自主學習。如目前流行網絡課件多數就是這種類型。
(3)專業技能訓練型。主要通過問題的形式來訓練、強化學生某方面的知識和能力。
(4課外學生檢索閱讀型。學生在課余時間里，進行資料的檢索或瀏覽，以獲取信息，擴大知識面。如各種電子工具書、電子字典及各類圖形、動畫庫等。
(5)教學游戲型。寓教于樂，通過游戲的形式，教會學生掌握學科的知識和能力，并引發學生對學習的興趣。
(6)模擬型。用計算機來模擬真實的自然現象或社會現象。
2 多媒體課件的跳轉關系
課件常見的內容組織結構方式有：線形結構：學生順序地接受信息；樹狀結構：學生沿著一個樹狀分支展開學習活動，該樹狀結構由教學內容的自然邏輯形成；網狀結構：也就是超文本結構，學生在內容單元間自由航行，沒有設置路徑的結束；復合結構：學生可以在一定的范圍內自由地航行，但同時受主流信息的線形引導和分層邏輯組織的影響。
線形結構組織信息的課件就像傳統的教科書，是按單一的順序編排的，閱讀時順序性強，靈活性差。多媒體采用非線形的網狀組織結構，可以通過導航系統任意地跳轉到某個單元內，也可以進行聯想檢索，更符合人類的認知規律。目前的課件多是以這種網狀組織結構來組織信息的。
3 多媒體課件制作要求
多媒體課件總體要求內容簡潔明了、交互性好、具有良好的藝術表現形式。具體表現在：(1)布局要簡潔明快、突出主題；(2)顏色的搭配要合理；(3)對象的逼真程度、科學性要高；(4)配音的選擇要恰到好處；(5)根據課章內容需要適度運用動畫；(6)內容的呈現適度直觀 根據學生的思維和教學內容的特點，留給學生一定的思維余地。4 多媒體課件開發的制作流程
多媒體課件是多媒體軟件的一個特例，多媒體軟件開發的通用模式是由多媒體專家 Brian Blum提出的，是一種以分析、設計(指導設計與交互設計)、測試與評價四個層次的開發模型，可分為以下五個部分：
(1)總體方案設計
一個教學課件的開發決策制定之前，要對需求、課件所實現的目標及制作課件的物資條件有一個系統的分析，以解決是否開發，開發的條件是否具備，開發后是否易于普及和提廣。分析之后，就要做出總體方案的設計。總體方案的設計是確定教育思想能否用相應的計算機技術實現的問題。因此，總體方案的設計在整個課件的設計過程中是非常重要的。在課件的總體方案的設計中，應盡量發揮多媒體技術，將文本、圖像、動畫、音頻、視頻有機地集成，來形象、生動地反映教學內容和策略，以達到良好的教學效果。
(2)課件的設計
多數的課件仍按照傳統教學的節，將課件分成若干個知識點，每個知識點的學習又分成知識學習、技能學習和解決問題學習。各知識點采用的媒體素材形式，頁面的設計等也屬于課件的設計范疇。課件設計的結果為課件腳本，在后面還要具體地討論。
(3)課件的制作
在腳本設計好后，就可以制作課件了，其步驟如下：
①素材的選擇與設計；②選擇開發工具；③制作多媒體課件；④多媒體課件的網上；
④測試評價。
課件測試、評價和修改是課件開發過程的一個重要階段，該項工作實際存在與課件開發的環境分析、教學實際、腳本設計和軟件編寫的每一個階段。課件評價基本從信息呈現、人機交互、教學過程控制、文檔提供等方面提出課件評價的基本內容和主要指標。
(5)出版發行
課件的推廣與使用是很重要的。耗費了巨大的人力和財力開發出的軟件不使用或使用范圍小，無疑是對人力和財力的巨大浪費。
參考文獻：
【1】 教育部現代遠程教育資源建設委員會，現代遠程教育資源建設技術規范[s]，2000.5
【2】蔡自興，徐光，人工智能及其應用[M]，清華大學出版社，1997
篇9
關鍵字：機電一體化 核心技術 發展趨勢
前言
機電一體化是現代科學技術發展的必然結果,是跨學科技術。從機電一體化技術的基本概要和發展歷程,可看出機電一體化技術的發展趨勢。機電一體化技術是面向應用的跨學科技術，是機械、微電子、信息和控制技術等有機融合、相互滲透的結果。現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，導致了工程領域的技術革命與改造。
1機電一體化的基本概要
機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統總體技術基礎之上的一種高新技術。近年來，隨著微電子技術和計算機應用技術的快速發展，機電一體化技術領域在不斷地擴大和完善。
2機電一體化的發展背景
隨著機電一體化技術的快速發展， 機電一體化產品有逐步取代傳統機電產品的趨勢，這完全取決于機電一體化技術所存在的優越性和潛在的應用性能。
2.1 使用安全性和可靠性提高
機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中， 遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。機電一體化產品由于采用電子元器件，減少了機械產品中的可動構件和磨損部件，從而使其具有較高的靈敏度和可靠性，產品的故障率低，壽命得到了提高。 2.2生產能力和工作質量提高
機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統可精確地保證機械的執行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現了工作的自動化，使得生產能力大大提高。
2.3 使用性能改善
機電一體化產品普遍采用程序控制和數字顯示，操作按鈕和手柄數量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據預設的程序逐步由電子控制系統指揮實現，系統可重復實現全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數學模型以及外界參數的變化隨機自尋最佳工作程序，實現自動最優化操作。
3 機電一體化的核心技術
3.1機械技術：是機電一體化的基礎，機械技術的著眼點在于如何與機電一體化技術相適應，利用其高、新技術來更新概念，實現結構上、材料上、性能上變更，滿足減小重量、縮小體積、提高精度、提高剛度及改善性能要求。
3.2 信息處理技術。信息處理技術是指在機電一體化產品工作過程中，與工作過程各種參數和狀態以及自動控制有關的信息的交換、存取、運算、判斷和決策分析等。在機電一體化產品中，實現信息處理技術的主要工具是計算機。計算機技術包括硬件和軟件技術、網絡與通信技術、數據處理技術和數據庫技術等。在機電一體化產品中，計算機信息處理裝置是產品的核心，它控制和指揮整個機電一體化產品的運行，因此，計算機應用及其信息處理技術是機電一體化技術中最關鍵的技術，它包括目前廣泛研究并得到實際應用的人工智能技術、專家系統技術以及神經網絡技術等。
3.3系統技術：即以整體概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互關聯的若干功能單元，接口技術是系統技術中一個重要方面，是實現系統各部分有機連接的保證。
3.4 自動控制技術。機電一體化產品中的自動控制技術包括高精度定位控制、速度控制、自適應控制、校正、補償等。機電一體化產品中自動控制功能的不斷擴大，使產品的精度和效率都在迅速提高。通過自動控制，機電一體化產品在工作過程中能及時發現故障，并自動實施切換，減少了停機時間，使設備的有效利用率提高。
3.5 傳感檢測技術：是系統的感受器官，是實現自動控制、自動調節的關鍵環節。其功能越強，系統的自動化程序就越高。
3.6 系統總體技術。系統總體技術是從整體目標出發，用系統的觀點和方法， 將機電一體化產品的總體功能分解成若干功能單元， 找出能夠完成各個功能的可能技術方案，再把功能與技術方案組合成方案組進行分析、評價，綜合優選出適宜的功能技術方案。系統總體技術的主要目的是在機電一體化產品各組成部分的技術成熟、組件的性能和可靠性良好的基礎上，通過協調各組件的相互關系和所用技術的一致性來保證產品實現經濟、可靠、高效率和操作方便等。
4 機電一體化的發展趨勢
4.1智能化趨勢
智能化作為一個多個專業的邊緣科學，是21世紀機電一體化技術發展的一個重要發展方向。人工智能在機電一體化建設者的研究中日益得到重視，機器人與數控機床的智能化就是重要應用。這里所說的“智能化”是對機器行為的描述，是在控制理論的基礎上，吸收人工智能、運籌學、計算機科學、模糊數學、心理學、生理學和混沌動力學等新思想、新方法，模擬人類智能，使它具有判斷推理、邏輯思維、自主決策等能力，以求得到更高的控制目標。 例如：冷凍機組，通過測量各類物理量與微機內部已經設定的對應的參數比較，自動實現機械設備的啟停、報警、故障自修復等事宜。
4.2模塊化趨勢
由于機電一體化產品涉及各行各業，種類和生產廠家繁多，研制和開發具有標準機械接口、電氣接口、動力接口、環境接口的機電一體化產品單元是一項十分復雜但又是非常重要的事。如研制集減速、智能調速、電機于一體的動力單元，具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的控制單元，以及各種能完成典型操作的機械裝置。這樣，可利用標準單元迅速開發出新產品，同時也可以擴大生產規模。由于利益沖突，近期很難制定國際或國內這方面的標準，但可以通過組建一些大企業逐漸形成。顯然，從電氣產品的標準化、系列化帶來的好處可以肯定，無論是對生產標準機電一體化單元的企業還是對生產機電一體化產品的企業，規模化將給機電一體化企業帶來美好的前程。 例如在OA產品中的電腦與打印機等各類外設之間，各個廠家通過標準接口（UBS）實現機電一體。
4.3網絡化趨勢
20世紀90年代，計算機技術等的突出成就是網絡技術。網絡技術的興起和飛速發展給科學技術、工業生產、政治、軍事、教育及人們的日常生活都帶來了巨大的變革。各種網絡將全球經濟、生產連成一片，企業間的競爭也將全球化。機電一體化新產品一旦研制出來，只要其功能獨到，質量可靠，很快就會暢銷全球。由于網絡的普及，基于網絡的各種遠程控制和監視技術方興未艾，而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產品。因此，機電一體化產品無疑將朝著網絡化方向發展。 這些技術已經成熟，并且在OA中司空見慣，經過權限級別，可以實現遙控、遙信、遙測。
4.4 微型化趨勢
微型化興起于20世紀80年代末，指的是機電一體化向微型機器和微觀領域發展的趨勢。國外稱其為微電子機械系統(MEMS)，泛指幾何尺寸不超過1立方厘米的機電一體化產品，并向微米、納米級發展。微機電一體化產品體積小、耗能少、運動靈活，在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。微機電一體化發展的瓶頸在于微機械技術，微機電一體化產品的加工采用精細加工技術，即超精密技術，它包括光刻技術和蝕刻技術兩類。
4.5綠色化趨勢
工業的發達給人們生活帶來了巨大變化。一方面，物質豐富，生活舒適；另一方面，資源減少，生態環境受到嚴重污染。于是，人們呼吁保護環境資源，回歸自然。綠色產品概念在這種呼聲下應運而生，綠色化是時代的趨勢。綠色產品在其設計、制造、使用和銷毀的生命過程中，符合特定的環境保護和人類健康的要求，對生態環境無害或危害極少，資源利用率極高。設計綠色的機電一體化產品，具有遠大的發展前途。機電一體化產品的綠色化主要是指，使用時不污染生態環境，報廢后能回收利用。 隨著材料科學的發展，新型材料不斷涌現，和現實對綠色材料的需要的催生下，綠色化在幾點一體工業中將會發生日新月異的發展。
4.6系統化趨勢
系統化的表現特征之一就是系統體系結構進一步采用開放式和模式化的總線結構。系統可以靈活組態，進行任意剪裁和組合，同時尋求實現多子系統協調控制和綜合管理。表現之二是通信功能的大大加強，特別是“人格化”發展引人注目，即未來的機電一體化更加注重產品與人的關系。機電一體化的人格化有兩層含義。一是機電一體化產品的最終使用對象是人，如何賦予機電一體化產品人的智能、情感、人性顯得越來越重要，特別是對家用機器人，其高層境界就是人機一體化。另一層含義是模仿生物機理，研制各種機電一體化產品。
4.7大眾化趨勢
產品只有成為普羅大眾都能理解、需要，才能具有強有力的經濟性，生命才會長盛不衰。成為建筑以及日常生活中不可缺少的商品。機電一體化技術通過產品來展示的，經過網路化、模塊化等技術的攻關，成為生產、生活中的消費品將屬于必然。建筑中的空調系統可以通過溫度、壓力、流量等各類非電物理參數，通過傳感器、變送器傳輸到中央處理器，電流、電壓、頻率等電氣參數通過采樣傳輸到中央處理器；中央處理器的芯片當前已經可以進行編程處理；這樣各類用戶根據自己的需要，選用模塊、處理器等硬件，通過網絡或者售后服務獲取軟件資料和程序，通過協議等進行簡短的鏈接與安裝調試即可實現用戶的目的。
5結語
隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術的發展與應用也將更加廣闊。
參考文獻
篇10
目前機器人競賽活動已深入到全國的中小學，而競賽活動能夠真正參與到其中的學生所占比例較少，因此越來越多的科學教師在思考，如何把機器人教學帶入課堂，讓更多的學生感受機器人的魅力。
機器人教學走進課堂的問題
目前機器人活動走入課堂存在的主要問題有：
（一）持續性保障
開設機器人課程要有一定數量的機器人和計算機及相應的場地，因此需要一定的啟動性投入。啟動之后涉及到的持續性的保障有兩點：一是后續機器人的管理與維護難度高、損耗大，維持機器人活動需要后續的配件和場地的更新、補充等資金投入；二是對輔導教師要求高，現有輔導教師人數嚴重不足。
（二）缺乏相應的課程體系與教材
雖然國內有些省份在信息技術課程中含有部分關于機器人的內容，但都是基于某個廠家的機器人產品設計的，不適合本地的特色與現有設備。另外，對于機器人教學所應包括的基本知識架構和教學方法也非常匱乏。機器人教學要持續性發展，就要在知識體系和評估訓練方面形成體系。
（三）教學與競賽尺度把握錯位
目前中小學開展機器人活動，基本上是以競賽作為檢驗教學效果的標尺。如想機器人教育能長期有效地發展，就不能把比賽作為唯一的課程目標，否則會使機器人教學走入“為競賽而教學”的誤區，勢必導致該項活動缺乏生命力。
（四）教師和學生家長的不理解、不支持
在“分數才是硬道理”的思想下，很多教師和家長對于學生參加機器人活動選擇了反對，理由都是影響學習，對升學沒有幫助。這使得科技教師要面對很多尷尬與不理解。
機器人教學走進課堂的幾項措施
要解決以上機器人活動發展的瓶頸問題，使機器人教學進入課堂，我認為可以從以下幾個方面進行思考：
（一）結合實際編寫校本教程
將機器人活動納入校本課程管理，為機器人正式進入課堂積累經驗。經過幾年的積累與沉淀，我校目前編寫有教材《程序設計與智能機器人》，該教材以LEGO NXT機器人為硬件平臺，以ROBOTC為軟件平臺；宗旨是利用機器人平臺讓學生體會程序結構與應用，初嘗人工智能的樂趣。該課程共17個課時。
自主編寫教材的目的在于：一是符合本地學生（至少是本校學生）的認知水平和能力等實際情況；二是可基于現有器材設計，具有可操作性；三是能不斷地進行實踐和修改，并在此基礎上形成知識體系和架構，具有一定的推廣性。
（二）精選機器人平臺，輔以仿真軟件
選用的機器人平臺要符合教學使用，要有良好的擴展性，要具備耐用、易維護和啟發性思維好的特點，盡量保障一次性投資長期反復使用。在資金與設備不足的情況下，輔以仿真軟件。仿真軟件的好處在于投資成本相對低廉，維護簡單，可用于大規模的課堂教學。我校的機器人工作室除配備10多套LEGO機器人用于教學外，同時采用LEGO輔助設計軟件Ldraw和MLAD用于課堂教學，解決器材不足的問題。
（三）機器人技術與學科的整合
機器人作為現代教育技術的前沿產品，其教學內容涵蓋了很多學科的知識，因此有效地將機器人與相關學科進行整合，能讓學生在所熟知的學科中感受科技的進步帶來的不同體驗。例如：
·程序設計——讓機器人走方形，能很好地讓學生深刻理解循環結構的性質與特點；
·物理實驗課——讓學生用機器人設計一個簡單的單擺實驗裝置并收集數據；
·數學課——追及和相遇知識一直是學生比較難以理解的抽象問題，教師可以用機器人進行演示，讓學生對該類問題有形象的認識；
·音樂課——可設計一個舞蹈機器人，讓它跟著音樂的節奏舞動。
以上只是一些在我校科學實踐中的例子，大家還可以找出更多的結合點。這些整合不僅可以活躍課堂，也讓機器人技術的學習和展示過程更形象具體。
（四）機器人活動多元化，實現多贏局面
我校每年開展3項活動：研究性學習、電腦作品制作活動以及青少年科技創新大賽。從活動主題來看，三者的核心都是探究、體驗、創新，都注重科學及研究價值。因此機器人活動完全可以整合3項活動作為同一件事統籌開展。
整合思想通過研究性學習把機器人活動向縱深發展，形成課題研究成果，可在不影響正常教學的前提下，不需對學校日常的教育教學活動作大的改變，結合日常培訓活動中進行。通過青少年科技創新大賽，將機器人活動引導向科技創新方向發展，充分調動學生的創造性思維。以上述活動為基礎，面向機器人競賽，將競賽作為機器人教學活動的成果展現平臺，在學習和創作中有效應用和整合。
（五）輔導教師隊伍的整合，多元化的教學方式
機器人教學是多學科的結合，因此輔導教師隊伍應當是由相關專業的老師組成，既可解決輔導教師知識面單一問題，又可豐富機器人活動的項目。我校的輔導教師由2名信息技術教師和1名物理教師組成，這種組合解決了機器人教學中涉及的程序設計與機械及電子電路等學科問題。
面對層次和知識面不同的學生，在機器人活動中應采取多元化的教學方式。以任務驅動及小組合作學習方式進行教學，由組長帶領本組的同學進行項目研究；輔導教師定期組織組員進行討論解疑。這樣以點帶面的方式，也可以激勵更多的學生來擔任輔導員的角色。
（六）開放科學工作室，共享資源
柳州市的青少年科學工作室已有50多個，這些工作室中有的在學校，有的在社區。因此，可以充分發揮科學工作室的作用，空余時間向社會開放，讓更多青少年能夠接觸和了解機器人，實現以點到面的輻射作用。將機器人教育和活動推向社會，擴大影響。
在學校開展機器人活動所形成的教材和教學方法可以在社區工作室開放中推而廣之，而社區開展活動的時間可以很好地彌補學校寒暑假期的空檔，讓真正愛好機器人的學生在全年的每個時段都有機會參加機器人活動。
