前言：中文期刊网精心挑选了机电一体化主要课程范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
机电一体化主要课程范文1
【关键词】初探 机电一体化 教学改革
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）05-0237-01
所谓机电一体化的教学改革指的是对于专业建设的核心进一步的加强，同时这个也是满足技能型人才培养特色的一个主要关键。机电一体化的教学有着明确的目的性，就是要在以人为本的教育理念还有科学发展观的相关指导之下以就业作为教育的向导，培养学生的能力作为本位，在教学的过程中鼓励学生进行职业实践活动，课程的教学和生产实践相结合，职业的教育特色相当鲜明，这样的运行机制才能对学生将来的职业生涯有所帮助，给社会还有相关的行业对提供素质更高的技能型人才。
一、一体化模块式教学的基本做法
1.教训内容模块化
所谓的教学内容模块化指的是就根据教学订下来的培养目标，把每个专业的教学内容有针对性地进行划分，一般情况之下都会划分为三个模块，也就是文化基础、专业技能以及专业素质这三个不同的模块。在这三个模块之中，文化基础还有专业素质模块是由很多的学科课程还有活动课程所组成的，专业技能模块则是根据不同专业技能之间所表现出来的特点，由许多的子模块进行组合而成，其中又是一些列的教学内容组成了子模块本身的体系。在本文当中所要说的教学内容模块化主要针对的就是专业技能教学内容模块化。这样划分的好处在于能够让专业技能模块变为教育的主干内容，而文化基础以及专业素质这两个模块就成为了两翼，这是一种新的课程体系。
我们把传统教学当中的专业基础课、专业理论课以及生产实习课，在新理念还有一体化教学思想的要求之下进行重新的整合，这种整合出来之后的教学单元就是专业技能模块。这样的教学单元我们也称之为模块课程。
2.核心为专业职业技能
在这个新的体系当中，存在着横向还有纵向两个轴承：其中横向轴承是按照一定的职业等级，对这个等级相对应的专业技能课程体系所构成的模块，具体表现为技能模块一、技能模块二、还有技能模块三等，每一个模块里面的技能都需要呈现出一种递进的关系，这样更加方便学生的学习，而且在每一个模块之间，都是有许多的等值交叉链状的教学课题来进行支持的；而纵向轴承指的就是在同一个专业技能课程体系当中，从中级职业资格开始，慢慢的增进到高级或者是技师职业资格，在这个轴承当中模块的分类就是中级技能模块、高级技能模块以及技师技能模块等。
在每个模块之间还有模块里面每一个课题之间，在对内容进行安排的过程当中，主要是按照专业的基础知识，再加上工艺知识与技能训练两者的有机结合，将原来自成体系的理论教学进行分解，而这些分解之后的教学理论会在模块还有课题当中体现出来，这样能够更好的使得理论还有实践两者之间能够紧密地结合到一起，形成一个新的专业课程模式，这个模式一般如下：专业入门-知识准备-工艺训练、生产操作-技能鉴定。
3.贯彻工学结合课程原则
所谓的工学结合，这个原则针对的就是当前比较普遍的学校教育和企业严重脱节的问题。在每一个模块当中，不管是基础的技能训练还是应用技术的学习，本身的教学课题在设计的时候，首先要针对的就是企业生产的实际需要，有很多的课题直接就是来自于企业生产的过程还有通用的产品工艺，这样做是为了更大程度地保证学生对于企业的工作能够最大限度地适应还有匹配。
二、完善一体化教学模式的建议
1.建立双师型师资队伍
想要建完善一体化教学模式，建立一个优秀的双师型教师队伍，是极为关键的一个环节。现在在我们面前的问题是大多数的中青年专业教师，本身缺乏实际的工作经验，更不要说是企业的一线生产经验了，而那些来自于企业的具有工作经验的教师却已经到了可以退休的年龄，当前的教师组合可以说是一种学科组合，理论教师还有实习教师想要承担一体化的教学重任越来越有难度。所以我们需要有一套完整的体制让双师型的教师能够得到更加合理的分配，进行有序的培养，让教师能够健康的成长。
2.课程体系以职业能力为核心
传统的学科课程体系明显已经不能够适应一体化教学的需要，在对传统的学科体系进行合理改革的同时我们也需要注重另一个方面的问题，就是如何才能够跟企业的实际结合起来，让学校的课程能够跟企业的生产工艺完美的结合起来，在当前这依然是一个难以解决的问题，但是经过长时间的探索，已经有人提出了相关的建议，就是学校可以根据自身的实际情况，编写一套能够适合本校所需要的一体化校本教育材料。
3.进一步加强实训平台的建设
要实现一体化教学，就需要有足够的设备，要跟企业的生产内容有所结合，也需要运用现代企业当中正在使用的相关设备。不论从哪个方面来进行理解，先进的设备都是一体化教学必须要具备的，而这样对于资金的需求无疑是巨大的，但是在目前资金的来源却是不能够得到保证。所有需要通过校企两者的合作，达到一个双赢的局面。企业和学习之间的合作形式可以多样化，可以建立校外实习基地，也可以让企业把自身的设备以特别的形式赠与学校教学需要。
参考文献：
机电一体化主要课程范文2
高职院校实训基地中的文化指教师与学生长期在实训基地这个特定场所，以就业为导向、以培养学生的操作技能为核心目标，在实训教学活动基础上逐渐形成的师生关系、实训氛围、实训精神、制度规范、实训理念、实训行为，以及为实现教学目标而配备的硬件设施等因素的总和。要理解实训基地中的文化，可以从物质、制度和精神三个维度来分析。第一，实训基地中的“物质文化”是由实训基地中的各种物质因素构成的，包括环境布置、机器设备、活动形态等。第二，实训基地中的“制度文化”是实训基地内部用以调节和规范师生活动及其相互关系的各种规则，主要包括实训场所及实训过程的规章制度、守则、文明公约、奖惩条例等。第三，实训基地中的“精神文化”是实训基地文化的主体和内核，是其最深层的组成部分，主要包括实训教师与学生的意识形态、思想观念、思维方式、价值判断、目标取向等。“精神文化”是无形的，内隐于实训基地的物质、制度层面之中，并以其为载体。
2校内实训基地引入企业文化的主要内容
职业院校的基本目标是培养服务生产一线的高素质技能型人才，因此在建设实训文化的同时应进行企业文化的延伸，强调行为规范，注重职业素养教育。校内实训基地建设应当在物质文化、精神文化、制度文化建设过程中引入企业文化并融入校园文化，进而形成实训室文化氛围，让学生在思想上做好走上工作岗位的准备。
（1）物质文化是基础。实训物质文化主要是指学校实验实训的物质生活资料，如环境、建筑、设备、设施、资料等。它是实训文化的物质载体，是实训文化先进性的外部标志，是实训精神文化建设的前提和条件，是精神文化、制度文化赖以生存和发展的基础和载体。实训基地是教书育人的特殊场所，是培养应用型技能人才的摇篮，实训室在格局上应体现工厂的空间布置，使学生有更多的机会置身于职业环境中，从而加深对职业道德规范和职业技能要求的理解，提高学生的职业素养和创造能力。优美的企业化实训环境、先进的专业设备、规范的操作流程，都可体现出职业学校特定的实训氛围。
（2）精神文化是灵魂。实训精神文化是指属于实训的管理理念、实训规范和文化底蕴的一种隐性文化。精神文化建设的根本目的在于培养学生的人文素养，塑造学生的健全人格，培养学生高尚的职业道德素养、岗位责任感和社会使命感，为学生发展提供职业发展方向和职业创新动力支持的源泉。
（3）制度文化是保障。制度文化是实训基地文化的重要组成部分，公正、合理、完善的制度代表着文明的进程。职业院校实训制度文化是劳动纪律、操作流程、操作规范、规章制度、奖励惩罚等制度形态的总和，具有导向、约束和规范作用，对实训文化活动能否顺利正常开展具有决定性的作用。实训制度文化是实践教育教学活动的刚性文化，是物质文化和精神文化有机融合的外在显现，是职业院校实训文化的生命所在，正所谓“无规矩不成方圆”。
3自动化设备安装与调试实训室企业文化建设实践
3.1在设备配置上体现企业文化
（1）设置与机电一体化典型岗位相对应的实训工位。课题组成员多次深入行业、企业调研，依据机电一体化职业岗位所应具备的知识与能力要求，确定了典型工作任务和岗位要求，构建出适合自动化设备教学的实训教学平台，设置了与典型岗位一一对应的校内实训工位；以实际工作任务为载体，实施生产型情境实践教学，在真实的职业环境中培养学生的专业技能与岗位适应能力；建立具有目前先进技术对接工业现场的集自动线安装与调试、自动化设备维修、维护于一体的实训基地。
（2）从环境育人的角度出发，营造浓郁的企业文化氛围。从岗位设置、生产方式、技术标准、管理规范等方面入手，加强在教学、生产、管理、规章制度等方面的实训基地内涵建设，比如在实训中心走廊悬挂企业组织结构图、工艺流程图、企业文化标语、质量安全标语、典型元器件知识介绍等标牌，在不同实训室张贴相关生产标志、操作规程、职业行为规范等，创造更加真实的工作场景。在校内实训室氛围的营造上，特别注重体现现代企业的“管理严格、行为规范、诚信为本、用户至上、追求卓越”的企业文化氛围，主要实训项目、实训室流程、操作规范、技术标准等全部上墙，利用图片、警句、环境布置等努力营造职业氛围，将“一丝不苟，追求卓越”的严谨态度贯穿实训始终，使学生一走进实训室，就能受到浓郁的职业环境的熏陶。校内实验实训室虽然不是真正意义上的企业，但应当培养学生的综合职业素质。在组织运行过程中要十分注意培养学生的职业技能、职业道德、质量意识、安全意识、协作精神，以及发现、分析、解决问题的能力；处处都注入企业文化内涵，让学生在潜移默化中认识到，明天若要成为企业的好员工，今天在校内实训室必须是个好学生。
（3）以工作任务为导向编写教学项目。将典型工作任务编写成项目课程，以最精练的形式呈现在学生面前，让学生先熟悉生产岗位操作流程，明白需要做什么，怎么去做，如何规范操作才能做好。
3.2强化实训过程中的企业核心文化
（1）制度文化。课程文化的制度指基本教学计划文件、教师课程教学工作制度和学生的课程学习制度。制度可以促成良好的行为规范，保证良好的教风和学风。上海电子信息职业技术学院在座谈、调查的基础上制定了实训规章制度，融入了企业制度，为实现技能培养过程中所必须遵循的行为规范或准则；编写了贴近岗位工作的实训项目、实训流程、实训内容、实训纪律、实训安全制度、实训卫生制度、管理制度、实训学生考核标准等一系列贴近企业的管理制度。学生进入实训场所，就能感受到企业的工作气氛。为此，上海电子信息职业技术学院为每个实训小组印制了一份小组工作手册，手册包含了日常管理制度、操作规程、实训项目任务、实训项目操作流程等，其中日常工作管理制度如表1所示。实训项目操作流程包括自动线拆装操作规程、自动线程序调试操作规程、变频器安全操作规程等。
（2）管理文化。经过调研，上海电子信息职业技术学院参考企业优秀管理文化，制定了实训管理文化；为体现企业现代化的全员管理、过程管理理念，建立了由学生全员参与的管理体制，实行班组工作制；将班级按实际工位分为若干工作小组，各工作小组固定工位，这样，实现了工位、人员、设备、工具一一对应，工作职责明确，便于教学与设备的统一管理。由于实训室由不同的任课教师使用，为保证每次实训设备的正常运行，特别设计了设备使用情况检查记录单，学生轮班认真填写并由任课教师签字，以便及时发现和解决问题。
（3）考核文化。结合生产企业全员考核、过程考核模式，建立全方位的考核标准，确定考勤、实训课堂、工作任务、团队协作等标准，确定合理的权重，使学生对应该掌握的内容一目了然；建立全员参与、多层面评价模式，在教师评价的基础上，引入团队评价（小组评价）及个人评价层面，发挥每个学生的积极性，做到自觉参与，积极探索，逐步提高。
4结语
机电一体化主要课程范文3
卷接日班维修组是国际烟草有限公司制造部的一个以设备保障为主的服务型班组，承担着卷接生产设备的机械维修和保养工作，是公司生产稳定运行不可缺少的一支队伍。在的带领下，班组全体成员按照公司提出的“正确定位、从严治企、和谐协作，提升对烟草（集团）公司的贡献度”的要求，在切实做好保障整个生产线的稳定运行方面作出了很大贡献，从就被评为公司先进生产集体，又被评为局级先进集体。
时间总是在检验着一切。春夏秋冬，花开花落。在烟草集团整整干了20多年了（从海烟机修厂调入公司也已有9年了）。他从一个技校学生成长为一名维修工人，又从一个普普通通的技术骨干成为全国“烟草技术能手”获得者。有人说，20多年就是一块钢板也会走样，但对烟草工作的痴情却愈演愈烈，对公司的深情一如既往，对工作的那份执着也丝毫没有走样。在他的个人档案中还有这样一组耐人寻味的数字：以来，他连续被评为厂级先进工作者，局级先进工作者，公司首届职工代表，全国“烟草行业技术能手”获得者，他先后攻关了大、小十多个技术改进项目，为企业质量改进和技术进步作出了很大贡献。
勤奋钻研不断进取
大家都知道，卷烟机是一种用于卷制烟支的机电一体化设备，它从1872年第一台发明诞生到今天的愈发成熟，生产效率从最初的每分钟生产500支无滤嘴烟支到现阶段的每分钟生产8000支乃至更高产量的滤嘴烟支。卷接（烟）机的先进性程度不断提高，技术人员所要驾驭它的能力也要不断的提高。
当年，年轻的带着一脸的迷茫进入了卷烟厂，好奇爱动，勤钻好学的他在仅仅只有一点书本知识，没有任何实践经验的情况下，全凭一股倔劲和一个好脑子，一切从零开始，谦虚、好学，跟着师傅学习实践操作经验，钻研设备运行原理，硬是凭着“我不如你，我学习你，然后我超过你”的精神，把理论与实践有机的融合在技术改造与设备操作过程中。由于他出色的表现，很快被直接提拔为卷接设备修理工，这个过程历时不过两年，但变化却是惊人的。一个直接的原因就是：学习钻研。总之，他是一门心思往机器里面钻，一股脑儿往资料里面钻，短短两年，他在师傅的指导下，利用设备中修保养机会，把当时设备上主要部件的机构做了拆装了解，把五脏六腑、脉线筋络理了个清楚，翻了个明白……这还不够，他还往更深一层钻，他还要钻研不断更新的先进设备。，从海烟机修厂调入公司的那一刻起，同志就进入了新的角色，面对新型passim80机型，他用一年不到的时间，就掌握了passim卷接机的维修技术，积累了丰富的工作经验，形成了独特的工作风格，树立了绝对的技术威望，成为车间的生产维修工作骨干。
虽说他只有高中文化程度，但本着刻苦钻研，勤奋好学的精神，在高新技术控制的卷接机面前毫不畏惧。在集团劳培处的安排下，他参加了技师课程的培训，经过整整1年多的业余学习，他读完了专业和通用的10余门课程，以优良的成绩通过了考核，实现了一个高级机修工到技师的跨越。“技术在一天天更新，不学不行。”是同志平时经常说的一句话。面对公司新的protos卷接设备的引进投产，他深感肩上的责任和压力。学习是硬道理，岗位技术缺什么，我就补什么。他十分珍惜新设备调试这个难得的学习机会，找来了相关的资料、图纸，一一翻阅，认真对比，细细咀嚼，又把设备运行原理图找来对照论证，请教外方调试人员设备调整的方法，交流维护保养的要求，在一个月不到的时间里他整理了大量资料，对以后可能遇到的问题都进行了编号，以文字形式整理成笔记作为培训时的教材。很快，他熟练掌握了新型卷烟设备的维修技术，成为了真正的设备维修“多面手”。
8月，凭着过硬的技术水平和良好的心理素质，在公司组织的选拔赛中取得第一名的他代表集团公司赴云南玉溪参加了“红塔杯”第二届全国烟草行业烟机设备维修职业技能竞赛。在passim70机型的25位选手中，他是年龄最大的一位。针对自己年龄较大，体力与记忆力不如年轻人的缺陷，他合理安排了训练时间，制定了详细、周密的训练计划。在确定参赛选手的头几个月里，就放弃了业余休息时间，连自己最喜爱的“世界杯足球赛”都没观看。认真整理出当年技师考评时的理论复习题进行强化训练。
“记忆力不好，我就用比别人加倍的时间！”是他当时真实的想法，每天早晨3、4点钟起来，在理解的基础上，背诵理论知识。白天到单位对实操的内容一遍又一遍地训练，并加以总结。“笨鸟先飞、勤能补拙”，凭着这种不服老、不怕输的精神和过硬的技术功底，在云南客场的竞赛中取得了passim70机型第二名的好成绩，同时还被国家烟草专卖局授予“全国烟草技术能手”称号。
真抓实干开拓创新
同志在日常工作中讲求实效，注重实际，勤业敬业，任劳任怨，有口皆碑。身为机修组长的他工作上勤勤恳恳，勇挑重担，数年如一日，始终保持着饱满的工作热情。在车间进行大规模的技术改造与设备更新时，一次又一次表现了他的精英风范，他怀着对企业高度负责的主人翁精神，顶着酷暑寒冬与组员们打拼在一起，拆主机、卸附件、移动联接，忙的不可开交，尤其在调试阶段，他对位置、改系数，调了那边又调这边，一起组织维修人员分析和解决设备上的疑难问题，调配日班班组人员的工作范围和内容，配合电气人员做好电气件的保养工作。汗水浸湿了他一件又一件工作衣……在日班卷接维修班组中起到了“主心骨”作用，确保了项目验收能顺利的进行，保证了每一次工作能保质保量完成。通过他不断努力的工作，卷接机设备运行性能逐渐转好，有效作业率和质量合格率在原有基础上有了大幅度提高。
公司使用的设备是90年代初从英国引进的passim卷接机组，由于其生产年代较早，在很多性能指标上均较难适应现今的工艺要求。在日常工作，总是会细心观察，积极动脑筋提高工作质量。有一次，他在日常的巡检中发现水松纸在运行过程中容易跑偏，特别是更换新旧纸盘的过程中情况尤其明显，造成了大量的烟支外观质量问题，影响了有效作业率和单箱损耗。设计一种自动调整水松纸进出装置的念头在的脑海里越来越强烈，他苦苦研究原人工调整装置的机械结构，设想通过加装光电管检测模块，步进电机调整模块的新装置来实现无需人工参与的自动调节。设想虽简单，但要用机械和电器结构去完成却相当复杂。面对困难，他利用空余时间学习了《机电一体化原理》等相关理论知识。经过短短三个月的试验调整、改进设计，第一台改进装置模型试验取得了成功。经测试表明，该机构完全符合设计要求，达到了预期的目的，杜绝了此类现象的发生。从而提高了设备运行效率、降低了各项物耗指标。
在公司各级领导的全力支持下，带领卷接维修组针对passim机型开展了大量的qc攻关、质量改进活动。，《改进卷烟机钢印印刷机构、提高烟支印刷质量》qc成果，采用气路和电路相结合的方法，改进了卷烟机钢印印刷机构，降低了因钢印印刷机构原因而造成的烟支印刷问题的发生次数，提高了卷烟产品的质量。获得了集团公司、市和全国优秀qc成果奖；，《改进卷烟机盘纸驱动装置、提高供纸稳定性》项目，利用对原有传动结构的改进，提升了整个装置运行的稳定性，从而保证了供纸的稳定性；，《改进烟支上胶器、保证低焦油产品vf的稳定性》项目，采用对上胶器控胶辊进行改进，在保证产品质量情况下，解决了低焦油产品vf的稳定性的问题；，《确保卷烟产品中水松纸长短的稳定》项目，保证了水松纸的负压吸风和运行达到平衡，水松纸运行时长短稳定，效果良好；，《确保卷烟机落料器供丝稳定》项目，解决了风送烟丝长期存在问题，使设备运行效率提高；，《passim80卷烟机自动进刀装置改进的探讨和实践》质量改进项目，在全国同类设备类似的技术改进中还是首例，得到了国内烟机制造企业专家们的肯定。他对该项成果获得实用新型专利证书作出了决定性贡献；，创新型《新型烟支长度调节装置的研制》qc项目，将烟支内、外排长度超标作为研究课题，通过对原结构改进，既保证了产品质量又延长了滤棒对齐鼓轮的使用寿命，降低了设备维修维修费用。
从这些qc攻关、质量改进项目的实施中可以看到，带领班组成员充分发挥广大技术人员的聪明才智，致力于解决现场生产问题，降低了原辅材料消耗，提高了产品质量，降低了劳动强度，提高了设备完好率和有效作业率，生产效率明显提高，为卷接设备挖潜增效作出了巨大的贡献，为企业创造了巨大的经济效益。
传帮带教无私奉献
一棵挺拔的树是一幅画，一片秀美的林才是一道永恒的风景，在荣誉面前没有止步，他常说：“烟草工业与商业不同，生产出好产品就是对维护消费者利益做出的最大贡献。只有大家的技术水平都提高了，设备维修保养工作才能干得又快又好，企业才能更快的发展，消费者的利益才能切实的得到保障。”他是这样说的，也是这样做的，面对公司在各项经济技术指标上新的要求和新设备的引进投产。如何提高维修人员技能素质，提高维修质量意识和服务意识，是摆在维修班组面前的现实问题，也是对每个维修人员的岗位胜任能力和整个维修团队是不是有学习能力具有战斗力的新的考验。
作为班组长，在保障生产正常、高质、高效运行过程中，他带领组员注重设备计划维修（轮保、轮季保）的过程控制和维修质量，做到精细化作业，规范化操作，持续化学习。抓好“修前”的故障信息收集；“修中”保养实施过程中通过技术标准的把握、安装调整的规范、清洁保养的深度确保过程质量；“修后”通过跟踪责任部位的设备运行状况来评价考核维修质量，促进了班组各责任部位责任人的维修工作主动性。
作为班组长，为了使设备计划维修能保质保量地完成，他除了认真完成自己负责部位的维护任务外，他还主动配合设备管理员做好班组日常管理工作。充分发挥了班组长在生产指挥过程中自主管理的能力和权力，他注重对组员的思想意识进行导向，通过板报、班会、个别谈心等多种形式，完善了“干就要干一流，争就要争上游”的班组文化主题建设，深化了“学习、责任、团队、争优”意识的内涵。把握了工作中的“三位”（定位、到位、换位）和“三抓一重”（抓全员，抓全面，抓全过程，重细节），认真组织班组成员安全、优质、高效地完成生产任务。
在对组员的管理上，在班组日常管理过程中还做到深入推进标杆管理思想，带领全体组员继续以“五一”劳动奖章先进集体动力电站班组为标杆，坚持班组及个人“双对标”的标杆管理思想，坚持在日常工作中长期对标、动态对标。在领导的安排下，带领班组骨干先后与行业内多个先进班组进行了对标交流。通过学习切磋，他深切认识学习标杆不仅要学其形，更重要的是学其神，要与时俱进，要敢于超越。因此在班组管理过程里他将压力转化为动力，从班组工作的薄弱点、关键点着手，深入现场发现问题了解情况，经常和组员谈心沟通，及时掌握设备状态和人员思想的第一手资料，尽量为组员创造良好的工作环境和技术支持。注重了规范人员思想意识和正向激励，最大限度地调动人的主观能动性。为了增强维修人员的忧患意识，提高服务意识和服务技能，同志还在维修人员中开展了“激励看板”管理，开展以“标准化管理促进人的行为规范；以激励看板管理形式激发维修人员的忧患意识”的管理创新活动，激发了维修人员的工作自动性和责任性。同时也促成了维修人员设备维修观念的转变，主动寻找解决设备问题的自觉性得到了加强。发挥了一些维修工的个人技术强项在故障维修过程中的优势，保证了设备维修保养，排故除患的速度和质量，使设备维修工作步入了良性循环，班组面貌有了根本性的改变。
此外，每年他都参加技师带徒活动，先后带教了3名维修人员和多名操作工。在带教年轻维修技术人员的过程中，不管是谁，工作中只要遇到问题，他总是乐于帮助指导，毫不保留，甘做铺路石，将多年积累的经验技术毫不保留地传授给他们，尤其是对于一些刚进入工作岗位的年轻同志，为了培养技术新人，他更是付出了许多辛勤的汗水。
机电一体化主要课程范文4
北斗导航系统的建设和应用是我国导航事业的里程碑，也带来了国内导航事业突飞猛进的发展。目前呼之欲出的自动驾驶、物联网、机器人时代的到来，无一例外需要高性能导航技术作为支撑，而相关技术也成为无数导航领域的科研人员和科研团队执着的追求。武汉大学卫星导航定位技术研究中心牛小骥教授的团队就是其中之一。
坚持源于兴趣
牛小骥目前在武汉大学卫星导航定位技术研究中心从事惯性导航（INS）和组合导航（GNSS/INS）方面的研究。谈及为什么会进入导航领域中进行科研工作，牛小骥毫不犹豫地说：“兴趣”。这不仅是对导航技术的兴趣，更是源于对科研工作的热爱。
“我本科读的是清华大学精密仪器系机电一体化专业，本身就属于交叉学科，当时学了机械、电子、控制等诸多课程。清华大学有一个传统，对科研感兴趣的学生在大三的时候可以主动联系相关研究方向的老师，提前进入实验室参与科研工作。我从小就对科研工作非常向往，选择去了高钟毓教授的导航与控制教研组，学习了解了很多惯性导航的内容。当时我觉得这是一个机电高度集成的前沿技术，非常感兴趣。5年本科学习结束之后，我作为免试推荐直博生，正式师从高老进行深入的学习和研究。”
高钟毓教授对牛小骥后来的科研工作产生了很大影响，尤其是高老师极度严谨的治学、科研作风和坚守一线的科研传统，让牛小骥体会深刻并受益终生，也影响了他后来对自己学生的指导。
博士学习期间，导师安排牛小骥进入德国斯图加特大学的一个研究所进行为期1年的访问学习。这是他第一次接触西方发达国家，给他带来了非常大的震动。“除了两边经济和社会发展水平的差异，我还注意到德国人的工作强度没有那么大，少有加班情况，但是其科研水平却比我们高，产业水平更是我们当时无法企及的，这让我陷入了深思。在访问期间我不断地观察、学习和思考。”这一时期，牛小骥培养了自己独立思考和自主决策的能力。
2003年初，牛小骥博士毕业后进入加拿大卡尔加里大学测绘工程系做博士后，在加拿大移动测绘系统首席科学家Dr. Naser El-Sheimy的指导下进行车载导航研究。除了完成自己的科研工作，这一时期的牛小骥更像是导师的科研大管家，全面管理团队的日常科研工作，有效地锻炼了的科研管理水平和研究生指导能力。牛小骥发现，这里的科研工作更加讲究章法，开展一个新的研究方向之前非常重视新平台的搭建，平台搭建好后再针对具体需求从容开展研究，这样从宏观上来看更高效、更扎实。这一时期，牛小骥形成了自己的科研理念，对他归国后在科研道路上的发展产生了深远影响。
几年充实的博士后研究很快过去，牛小骥开始进一步考虑自己的将来。虽然国外的生活和工作环境平静而惬意，但他始终无法融入北美的语言文化环境，客居他乡的感觉时常困扰着他，因此最终选择了回国发展。然而归国发展的道路并非平顺，牛小骥没有如愿拿到清华大学的教职，直接走上学术道路，而是首先进入美国SiRF公司设在上海的研发中心担任高级研究员，负责惯性辅助的GPS导航方案的开发。“当时我听从了博士后导师的建议，做科研不一定非得走纯粹的学术道路，作为产品研发人员将技术与产业更加紧密结合也挺好的。而且这种方式在北美也非常流行，许多大学教授都有产业界的经验。于是我就去了上海，开始了人生新的一页。”
牛小骥在SiRF的研发工作开展得很顺利，仅用3个月就拿出了原型方案，第二年夏天就向客户提供了成熟的设计方案，用于高端车载导航仪上，实现了量产。但这时的牛小骥发现，未来的工作将主要是根据用户需求来完善和打磨现有方案，公司不支持他做更深入的新技术探索和新应用尝试。“我非常理解公司的考虑，因为公司毕竟是以盈利为目的，以市场为导向的。但我还是向往深入的科研探索，在国内只有进入大学，回归到学术圈中去才能如愿。这时机缘巧合，武汉大学卫星导航定位技术研究中心的刘经南院士和施闯主任希望能在卫星导航之外能拓展其它导航技术，包括惯性导航。经同事牵线，双方一拍即合，于是我在2010年初以学科带头人的身份加入武汉大学，一直工作到现在。”牛小骥谈到这段稍有曲折的归国科研之路不无感慨，正是对科研的浓厚兴趣，将他从产业界又拉回了学术圈。
如果不是这份兴趣和热爱，牛小骥无法坚持在科研道路上走下去。今天，他在武汉大学的支持下将惯性导航和GNSS/INS组合导航的研究开展得有声有色，成为独当一面的专家。他认为，导航技术天生就是交叉学科，未来导航技术的发展趋势必然是多种导航定位手段的有机组合，将是光、机、电高度集成的系统，涉及到控制、通信、机械、测绘等多个学科，研究任务会越来越繁重，技术难度会越来越大。
人才成就科研
从产业界的技术研发回归到大学的学术研究的变化很大。而当时牛小骥所面临的更大挑战是，需要从无到有组建一支科研团队，并自主搭建研究平台。“在加拿大的科研经历始终影响着我，在团队组建初期我就坚持一定要把平台搭建好，‘磨刀不误砍柴工’，完备扎实的研究平台就像肥沃的土壤，能够为后续的科研探索提供持续、丰富的营养，这样科研工作才能事半功倍。”牛小骥刚到武汉大学的时候，基本上是白手起家，连电烙铁、万用表等常用工具都是亲手添置。“但是单位领导和同事非常支持我，向我推荐一些不错的学生，并在设备采购经费上大力支持，当初引荐我来武汉大学的章红平老师也成为我的科研搭档。虽然起步比较艰难，但随着学生的成长，新成员的加入，平台顺利搭建起来，科研工作逐渐启动。在此基础上，培养的优秀学生越来越多，科研梯队逐渐形成，科研工作正式步入正轨。”他用自己的亲身经历说明了平台和团队对科研的重要性，“我非常庆幸自己在一开始就重视平台建设，而没有急功近利地追求短平快的成果，实践证明好的平台和团队会不断涌现优秀的科研成果。”
从2010年进入武汉大学到现在，牛小骥对自己团队的发展既满意又焦虑。满意的是，学生们素质高、能力强，精心指导后都取得了很好的成绩，团队整体发展快；焦虑的是，有些格外优秀的学生表现出让人意外的素质和潜力，他担心由于自己指导不充分、不及时，耽误了学生的发展。“学生的优秀迫使我更加努力，以便能够为他们提供引导和支持，带领整个团队前进。”如今，牛小骥的科研团队已形成规模，包括两位教授、3位讲师和博士后、十几名博士生和20余名硕士生。团队形成了健康的架构，在老师的指导下，高年级博士生能够带领师弟师妹在各研究方向上开展工作，实现团队的滚动发展。
提起团队里的同事，牛小骥兴致勃勃地做了介绍。长期的科研搭档章红平教授是GNSS精密定位与惯性导航组合技术研究的专家，并在产业化应用上成果丰硕；讲师郭文飞博士精通GNSS信号处理，擅长多项专用GNSS接收机技术的研发；讲师张提升博士专注于GNSS/INS深组合技术研究，是国内最早实现深组合硬件闭环的学者之一；博士后张全博士精通MEMS车载组合导航，并在组合导航随机误差建模方面有深入研究。团队同事紧密合作，形成了组合导航技术研究的合力。提起学生们取得的成绩，牛小骥如数家珍：EvAAL国际室内定位大赛手机组冠军（博士生李由）、美国导航学会（ION）卫星导航年会优秀学生论文奖和最佳报告奖（博士生陈起金、徐良春）、全国研究生电子设计大赛一等奖（博士生张提升、班亚龙、严昆仑）、全国“挑战杯”大学生课外科技活动竞赛等等。看着学生们的成长，牛小骥非常欣慰。“以前我只重视学生的学习和科研，后来发现研究生阶段学生面临各方面的压力，包括生活上的、心理上的，需要导师更多的关心和引导。因为团队规模的扩大，不是每个学生都能手把手地指导，学生的成长更多地依赖团队。有些学生在这种成长模式中会变得浮躁，这种情况下导师需要及时干预，否则不仅会影响学生自己，更会影响整个团队的氛围。”牛小骥严肃地说，“团队中形成一个健康的生态环境是至关重要的。”
牛小骥认为，科研虽然非常重要，但大学老师的本职工作还是人才培养，只有为国家和社会培养出更多的优秀人才，才能做出更多、更好的科研成果。他不仅在科研上悉心指导自己团队的学生，也重视对研究生和本科生的日常教学，力求深入浅出地把复杂的专业课程讲授清楚和透彻，全面提高学生的专业素养。在加拿大做博士后期间的助教经历让他体会到：专业课的质量很大程度上决定了研究生培养的平均质量。国外的专业课会精心选择教学内容，严格要求学生，通过课程设计等实践环节让学生将所学知识融会贯通，并为未来的研究方向打基础，几门专业课学下来就基本奠定了自己主线研究工作的基石。“我注意到国内的研究生培养不太重视专业课学习，学生们主要是在研究团队中跟随导师和师兄做项目来培养各方面的能力。这种模式偏重实践和动手能力，作风务实，但也容易造成学生在理论上的结构性缺陷，尤其是对博士生”。认识到专业课对学生培养的重要性，牛小骥不断完善自己的教学方式，改善教学效果，获得了学生们的认可和赞誉。
团队成员素质的提高也推进了团队整体实力的上升，出色完成了若干国家项目和横向课题。在牛小骥的带领下，团队圆满完成了国家自然科学基金项目“GNSS/INS深组合系统中载波跟踪性能与IMU误差之间映射关系的理论与方法研究”，正在承担国家“863计划”课题“低成本GNSS/INS深耦合大众车载导航终端与应用示范”的关键技术攻关任务，已顺利完成了“车载组合导航方案性能测试和算法分析”“组合导航算法技术服务与开发”“高动态GNSS/INS深组合接收机研制”等多个横向课题，切实解决了相关的产品和技术问题，获得了高度认可，在业界形成了口碑。这些成果背后，是牛小骥团队全体成员智慧的结晶与努力的汗水。
科研追求极致
学术圈是典型的信息共享社群，科研活动唯有做到极致才会对同行和科研共同体产生价值。这里的“极致”指的是相同输入条件下获得最好的性能，或者用最低的条件获得相同的性能。这就注定了科研工作的艰难和挑战。牛小骥对此深有体会，并结合自己团队的一项特色研究谈了感悟。
GNSS/INS深组合技术是相对于传统的GNSS/INS松组合或紧组合来说的。后者局限于GNSS和INS在数据处理层面的融合，偏重于GNSS对INS的单向辅助；而深组合是两者在底层信号处理层面的信息融合，实现了GNSS与INS的相互辅助，尤其是能够从本质上提高GNSS信号的接收质量，全面提高GNSS接收机在动态条件下的精度、灵敏度和抗干扰/抗欺骗性能，进而提高整体组合导航系统的性能。它是卫星导航和惯性导航两种技术手段的最佳组合方式，预期能够获得最好的导航效果，是当前组合导航技术的发展趋势和研究热点之一。但从工程实现的角度考虑，深组合是一个覆盖了底层GNSS信号捕获/跟踪以及上层GNSS/INS数据融合的大闭环系统，技术复杂性高，设计和实现难度大，研究团队必须同时精通GNSS接收机技术和惯性导航技术。“这造成许多导航领域的同行对深组合技术敬而远之或浅尝辄止。而我们团队从组建之初就看好这个方向并下决心将深组合技术做到极致，对其效果一探究竟。”
将一项新技术做到极致是离不开理论指导的，深组合技术也不例外，其设计和优化依赖于建立GNSS接收机载波信号跟踪性能与惯导误差之间的映射关系。但由于深组合系统的复杂性，使这一关键理论问题长期悬而未决，严重阻碍了深组合技术的发展。通过国家自然科学基金项目，牛小骥团队针对不同接收机架构和不同接收机性能要求，从接收机跟踪环路的需求和惯导的测量能力两方面出发，综合运用了惯导误差微分方程、Kalman滤波器稳态误差分析、控制系统传递函数和随机估计理论等工具对两方面进行建模，利用残余动态应力概念将两者搭接起来，建立了一套完整而精细的误差模型；并应用该模型首次实现了对深组合系统各主要误差源影响的定量分析和验证，为深组合系统设计中的器件选型、方案选择和关键参数设定提供了理论支撑。“简而言之，这套理论模型能够告诉我们在某种器件等级和使用条件下，深组合系统能够达到什么样的导航性能；或者反之，给定要求的导航性能，它能反推出对器件等级和使用条件的要求。”理论分析工作有力地支持了牛小骥团队将深组合技术做到极致的努力。
牛小骥团队在过去5年中将一半的资源投入到了深组合技术的研究中，取得了丰硕的成果。除了建立深组合系统的理论模型，深组合技术的另一大关键点是建立自己的GNSS接收机平台。“由于深组合技术要将接收机底层硬件开放出来，以便引入惯导辅助信息，因此没有哪家厂商愿意冒着技术外泄的风险提供这种配合，我们只能自己动手。”牛小骥团队花了两年时间自主开发了GNSS接收机软件和硬件研究平台，在此基础上于2013年年初在国内成功实现了深组合硬件闭环，并继续深挖该技术在各导航性能上的潜力，积极推进工程化应用。牛小骥坚信，深组合技术是组合导航发展的趋势，会成为今后GNSS接收机的标准配置，而我国北斗导航系统的接收机终端研制应该前瞻性地引入该技术，争取一个较高的技术起点，获得后发优势。
牛小骥团队参与的国家“863计划”课题“低成本GNSS/INS深耦合大众车载导航终端与应用示范”是对深组合技术实用性的一次检验。在前期深组合技术积累的基础上，该项目进展顺利，有望成为国内民用深组合技术的首例应用。
