汽車電子控制系統(tǒng)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

■李景輝 李定山 李發(fā)均 邊保平

汽車電子控制系統(tǒng)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

■李景輝 李定山 李發(fā)均 邊保平

10.3969/j.issn.1671-489X.2012.32.059

作者：李景輝，教研室主任，主要從事汽車維修教學(xué)與研究。

基于汽車電控專業(yè)修理實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)用技能牽引式教學(xué)模式，對(duì)汽車維修技工電工班汽車電子控制系統(tǒng)課程進(jìn)行科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)，提高培訓(xùn)質(zhì)量，縮短培訓(xùn)時(shí)間。

1 課程基本情況

汽車電子控制系統(tǒng)屬于一門交叉學(xué)科課程，是集動(dòng)力工程、車輛工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化工程于一體的工程應(yīng)用性技術(shù)課程[1]，將應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造、發(fā)動(dòng)機(jī)修理、內(nèi)燃機(jī)學(xué)、汽車電子、微機(jī)原理、傳感器技術(shù)和自動(dòng)控制等課程技術(shù)知識(shí)。該課程集理論性和工程實(shí)踐性于一體，應(yīng)用性與廣泛性也同時(shí)存在；既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。汽車電子控制系統(tǒng)課程教學(xué)大綱要求知道原理、會(huì)檢測、會(huì)修理（不要求設(shè)計(jì)），故要分清主次，把握重點(diǎn)。因而，在學(xué)兵已經(jīng)熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造基礎(chǔ)上，重點(diǎn)講解（掌握）傳感器技術(shù)，灌輸（知道）內(nèi)燃機(jī)學(xué)，介紹引進(jìn)（了解）微機(jī)原理與自動(dòng)控制。

2 課程教學(xué)對(duì)象分析

這門課程的訓(xùn)練對(duì)象是汽車新訓(xùn)技工電工班的學(xué)兵。其文化基礎(chǔ)偏低，平均在初中畢業(yè)的水平，對(duì)傳統(tǒng)教育（小學(xué)、初中、高中）學(xué)習(xí)興趣低；年齡普遍偏小，平均在20歲左右，自律能力差，生活學(xué)習(xí)迷茫，沒有目的性和方向性。有利因素：學(xué)兵年齡小，涉世淺，易接受新事物、新技術(shù)，對(duì)新鮮事物興趣高；可塑性好，易被引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。基于這樣的現(xiàn)狀，要正確有效引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)兵的學(xué)習(xí)興趣，課堂要多樣化、動(dòng)態(tài)化，教員個(gè)人技術(shù)魅力要提高，知識(shí)要形象化，實(shí)踐要現(xiàn)場化；精心設(shè)計(jì)課程內(nèi)容與實(shí)施方法，化整為零，防止課程包太大太難，使學(xué)兵產(chǎn)生畏難情緒；長期持續(xù)進(jìn)行思想教育和行業(yè)激發(fā)，讓學(xué)兵保持高度的學(xué)習(xí)熱情；走進(jìn)學(xué)兵生活，與學(xué)兵交朋友，多了解，多互動(dòng)。因此，單利用傳統(tǒng)的教學(xué)模式來訓(xùn)練學(xué)兵，不可能達(dá)到預(yù)期的效果，必須采用多樣的、直觀的、形象的教學(xué)手段。

3 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

3.1 課程內(nèi)容知識(shí)與能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)

如圖1所示，課程由電控概述、汽車用傳感器、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)和汽車電控防抱死系統(tǒng)組成，通過行業(yè)認(rèn)知、部件知識(shí)和系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)化為行業(yè)認(rèn)知能力、部件分析能力、部件檢測能力、綜合分析能力、綜合檢測能力和綜合排除能力，最終形成運(yùn)用汽車電子基本知識(shí)與汽車相關(guān)知識(shí)進(jìn)行故障分析、檢測、排除的綜合素質(zhì)[2]。

3.2 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

1）教學(xué)重點(diǎn)。

①從整個(gè)課程而言，汽車用傳感器（功用、使用、工作原理和檢測方法）是本門課程的核心重點(diǎn)，也是學(xué)好汽車電工的基本技能和必須技能。

②汽車用傳感器的重點(diǎn)：熱膜式空氣流量傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；霍爾式凸輪軸位置傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；氧化鋯式氧傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；磁電式爆震傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；磁感應(yīng)式車速傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；熱敏電阻式溫度傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除。

圖1 課程內(nèi)容知識(shí)與能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

③系統(tǒng)分析與排除的重點(diǎn)：汽油機(jī)噴油控制分系統(tǒng)；汽油機(jī)點(diǎn)火控制分系統(tǒng)；柴油機(jī)噴油量控制和噴油正時(shí)控制系統(tǒng)；ABS防抱死系統(tǒng)控制理論基礎(chǔ)與工作過程。

2）教學(xué)難點(diǎn)。

①基礎(chǔ)內(nèi)容：基本電工理論（電感、電容、二極管和三極管的基本性質(zhì)及應(yīng)用）；發(fā)動(dòng)機(jī)原理（點(diǎn)火正時(shí)與噴油量等對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響）。

②系統(tǒng)性的內(nèi)容：電控系統(tǒng)硬件ECU的工作過程；汽油機(jī)控制邏輯；柴油機(jī)控制邏輯；ABS控制邏輯。

4 教學(xué)策略設(shè)計(jì)

4.1 教學(xué)思想

面向汽車電子控制系統(tǒng)故障診斷與排除，以發(fā)動(dòng)機(jī)及制動(dòng)系統(tǒng)工作需求為引導(dǎo)，以汽車用傳感器和執(zhí)行器原理知識(shí)、檢測方法、故障分析、判斷與排除為核心，通過技能牽引式教學(xué)模式使學(xué)兵掌握電控系統(tǒng)部件級(jí)故障的診斷與排除和系統(tǒng)級(jí)故障分析與排除。

4.2 教學(xué)內(nèi)容組織

隨著汽車技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，汽車電子控制系統(tǒng)從數(shù)量和質(zhì)量上都在發(fā)生突飛猛進(jìn)的革命性發(fā)展。而本教學(xué)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容只是汽車電子控制系統(tǒng)里最主要最基礎(chǔ)的3個(gè)分系統(tǒng)，而且這3個(gè)系統(tǒng)也在不斷地升級(jí)和發(fā)展。因此，實(shí)時(shí)地跟進(jìn)當(dāng)前技術(shù)主流和找準(zhǔn)未來發(fā)展方向也是增強(qiáng)教學(xué)效果的非常重要的一環(huán)。故本課程的教學(xué)內(nèi)容組織時(shí)必須抓住經(jīng)典車型、主要系統(tǒng)、主流部件為主要內(nèi)容和教學(xué)重點(diǎn)，適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)展新系統(tǒng)和新技術(shù)，以提高知識(shí)的實(shí)效性，提高學(xué)兵學(xué)習(xí)的積極性，有助于學(xué)兵未來的再學(xué)習(xí)。

因此，教學(xué)內(nèi)容組織在依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的前提下，需要把握以下幾點(diǎn)。

1）總體結(jié)構(gòu)：總—分—總的形式。以課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，將教學(xué)內(nèi)容分為5大塊：電控概述（總）；汽車用傳感器(分)；汽油機(jī)電控、柴油機(jī)電控和ABS防抱死系統(tǒng)（總）。

2）將汽油機(jī)電控與柴油機(jī)電控比較講解。一是汽油機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)電控的主體，對(duì)后期的柴油機(jī)學(xué)習(xí)有非常重要的基礎(chǔ)和模板作用；二是在汽油機(jī)電控的基礎(chǔ)上直接講解柴油機(jī)有助于提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效率，有利于加強(qiáng)知識(shí)的牢固性；三是進(jìn)一步復(fù)習(xí)和鞏固汽油機(jī)與柴油機(jī)的構(gòu)造與原理知識(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體故障診斷與排除非常有益。

3）重點(diǎn)講解演示與自主實(shí)習(xí)相結(jié)合。汽車用傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除要重點(diǎn)講解演示，如：熱膜式空氣流量傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；霍爾式凸輪軸位置傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；氧化鋯式氧傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；磁電式爆震傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；磁感應(yīng)式車速傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除；熱敏電阻式溫度傳感器的原理、檢測方法、故障判斷與排除。其他類型的傳感器進(jìn)行自學(xué)了解，或通過講座形式進(jìn)行學(xué)習(xí)了解，再結(jié)合其中的重點(diǎn)傳感器進(jìn)行相應(yīng)的原理和檢測的實(shí)習(xí)操作。

4）教學(xué)內(nèi)容要面向世界面向未來。汽車電子控制系統(tǒng)發(fā)展非常快，新系統(tǒng)、新器件、新技術(shù)等出現(xiàn)非常之快，必須要進(jìn)行相應(yīng)的跟進(jìn)。因此，本課程安排不少于12學(xué)時(shí)（新能源汽車、節(jié)能技術(shù)、混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車等）的課外講座，具體根據(jù)情況安排在晚自習(xí)期間，邀請(qǐng)相應(yīng)的專家或者教員進(jìn)行講授和交流，以擴(kuò)大學(xué)兵的知識(shí)面，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)興趣，提高其對(duì)行業(yè)對(duì)專業(yè)的認(rèn)同感和自信心。

4.3 教學(xué)模式、方法與手段

技能牽引式教學(xué)模式，即以鍛煉提高學(xué)兵技能為牽引、為終極目標(biāo)的任職教育教學(xué)模式。任何教學(xué)工作都以培養(yǎng)學(xué)兵任職技能為核心。基于這樣的思想，立足汽車電子控制系統(tǒng)這門課程的課程特點(diǎn)和學(xué)兵的特點(diǎn)，考慮怎樣將文字形式的知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)兵的任職技能。在此，利用多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、檢測控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)手段將文字性知識(shí)圖形化、圖形性知識(shí)立體化、立體性知識(shí)動(dòng)畫化、動(dòng)畫性知識(shí)模型化、模型性知識(shí)實(shí)物化、實(shí)物性實(shí)踐現(xiàn)場化、現(xiàn)場性實(shí)踐技能化，再將技能理論化。這樣易于教學(xué)，易于理解，易于學(xué)習(xí)記憶，加深理解，讓學(xué)兵真正掌握屬于自己的知識(shí)和技能。總體通過理論形象化、實(shí)踐現(xiàn)場化和理實(shí)一體化這三條途徑來實(shí)施這一教學(xué)模式，以提高教學(xué)質(zhì)量、縮短教學(xué)時(shí)間；提高任職教育的針對(duì)性和有效性；降低入學(xué)門檻，減輕教員教學(xué)難度。

1）理論形象化。常規(guī)的汽車電子控制系統(tǒng)教學(xué)模式，主要采用文字與圖片兩種表達(dá)元素進(jìn)行教學(xué)，存在抽象、難于理解、理論性過強(qiáng)等弊端。技能牽引式教學(xué)模式中一個(gè)最核心的教學(xué)方法手段就是理論形象化，盡量多地變換表達(dá)元素，采用文字、圖形、動(dòng)畫、模型、實(shí)物、故障再現(xiàn)等現(xiàn)代高科技元素，提高教學(xué)的多樣性與激勵(lì)性。

2）實(shí)踐現(xiàn)場化。改變以往的實(shí)驗(yàn)性實(shí)踐，而要進(jìn)行現(xiàn)場化的實(shí)踐，盡量趨近工作現(xiàn)場，營造現(xiàn)場氛圍。比如電控故障波形分析，采用OBDII技術(shù)，通過串口通信將信號(hào)波形采集到PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)波形顯示與分析，與實(shí)際中解碼器檢測波形完全一樣。通過控制技術(shù)，將發(fā)動(dòng)機(jī)故障設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)可控的故障元素，隨時(shí)再現(xiàn)故障現(xiàn)場，進(jìn)行故障演示與現(xiàn)場的故障診斷。同時(shí)實(shí)現(xiàn)全教室同時(shí)檢測同一發(fā)動(dòng)機(jī)的同一故障。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及遠(yuǎn)程桌面，還可多教室共享實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

3）理實(shí)一體化。將本課程內(nèi)容分成29個(gè)專題，進(jìn)行專題式教學(xué)。對(duì)每個(gè)專題都是理論與實(shí)踐的小組合，每項(xiàng)專題的組合達(dá)到“一次性記憶”的效果，防止“炒冷飯現(xiàn)象”[3]。這樣符合大腦記憶規(guī)律，也遵循了遺忘曲線規(guī)律。

4）技能牽引式教學(xué)模式的效果分析。通過理論形象化、實(shí)踐現(xiàn)場化和理實(shí)一體化這三條途徑來實(shí)施這一教學(xué)模式，提高了教學(xué)質(zhì)量，縮短了教學(xué)時(shí)間；提高了任職教育的針對(duì)性和有效性；降低了入學(xué)門檻，減輕了教員教學(xué)難度；提高了教研水平，推動(dòng)了教學(xué)軟硬件建設(shè)。近3年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，理論教學(xué)成績提高了11.11%，實(shí)踐教學(xué)成績提高了26.98%。而且，減少了理論課上對(duì)具體實(shí)踐知識(shí)的抽象分析，減少了實(shí)踐課前對(duì)理論知識(shí)的重復(fù)回顧，教學(xué)時(shí)間減少了約33%。

5 課程教學(xué)評(píng)價(jià)與考核

5.1 教學(xué)活動(dòng)信息反饋形式與渠道

信息反饋形式與渠道主要有：開課前下隊(duì)和召開教學(xué)聯(lián)席會(huì)，全面了解學(xué)兵的基本情況及前期課程學(xué)習(xí)情況；課程教學(xué)中期召開教學(xué)聯(lián)系會(huì)，及時(shí)把握調(diào)整教學(xué)方法手段；課程結(jié)束后召開總結(jié)性教學(xué)聯(lián)席會(huì)，全面掌握本課程的教學(xué)效果，進(jìn)行必要的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)；課間休息期間與學(xué)兵、課代表實(shí)時(shí)進(jìn)行交流，聽取反饋；通過完成平時(shí)作業(yè)、隨堂測驗(yàn)，實(shí)時(shí)了解學(xué)兵對(duì)知識(shí)點(diǎn)的把握情況；通過輔導(dǎo)答疑個(gè)別了解；實(shí)習(xí)課上提問交流；與隊(duì)干交流；等等。

5.2 課程評(píng)價(jià)策略

課程教學(xué)評(píng)價(jià)以課程標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)、能力、素質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。課程教學(xué)期間，課內(nèi)以隨堂作業(yè)、課堂提問、平時(shí)測驗(yàn)、實(shí)習(xí)測評(píng)等形式作為形成性評(píng)價(jià)；課程結(jié)束考試作為總結(jié)性評(píng)價(jià)；課外以大作業(yè)和日常表現(xiàn)等形式作為參考性評(píng)價(jià)。

5.3 課程考核方式

理論測試40%；實(shí)習(xí)測評(píng)30%（實(shí)習(xí)操作20%和實(shí)習(xí)報(bào)告10%）；表現(xiàn)評(píng)價(jià)（隨堂測試10%、平時(shí)作業(yè)10%、大作業(yè)5%和日常表現(xiàn)5%）。

[1]劉子榮.電控發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修課程教學(xué)探討[J].廣西教育,2009(11):107-108.

[2]董輝.汽車電子技術(shù)與傳感器[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1995.

[3]邱亞字.淺談汽車電控教學(xué)中的系統(tǒng)教學(xué)法[J].科技信息,2009(5):179.

空軍預(yù)警學(xué)院黃陂士官學(xué)校車輛技術(shù)系）