“汽車電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的探索

摘要：為了適應(yīng)當(dāng)代汽車技術(shù)發(fā)展對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)人才的需求，結(jié)合哈爾濱理工大學(xué)電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)科在汽車電子研究方向的特色，在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電力電子方向開設(shè)了“汽車電子技術(shù)”專業(yè)選修課程。分析了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)所開設(shè)“汽車電子技術(shù)”課程的結(jié)構(gòu)，提出了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合研究性教學(xué)的授課方法。考核上提出了平時(shí)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)與科技論文撰寫相結(jié)合的方式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決汽車電子技術(shù)中的關(guān)鍵問題的能力，增強(qiáng)了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生對(duì)汽車電子技術(shù)的研究興趣。

關(guān)鍵詞：汽車電子；電力電子；教學(xué)改革

作者簡介：吳曉剛（1981-），男，黑龍江哈爾濱人，哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，副教授；周美蘭（1962-），女，黑龍江哈爾濱人，哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150080）

基金項(xiàng)目：本文系黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG2201201107）、哈爾濱理工大學(xué)高等教育研究重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：A201200004）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）28-0098-02

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用已成為汽車設(shè)計(jì)研究部門考慮汽車結(jié)構(gòu)革新的重要原因。在國外，平均每輛汽車上的電子裝置在整車成本中占20%～25%，一些豪華轎車上裝有40多個(gè)微處理器，有的汽車電子產(chǎn)品甚至占整車成本的50%以上。許多汽車制造商都認(rèn)為，增加汽車電子裝備的數(shù)量，促進(jìn)汽車電子化是奪取未來汽車市場(chǎng)的有效手段。[1]

在對(duì)汽車電子技術(shù)的教學(xué)研究中，文獻(xiàn)[2]提出優(yōu)化“汽車電子與控制”配置課程的內(nèi)容、改革結(jié)構(gòu)體系、改革教學(xué)方法和手段、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)建設(shè)和課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)等改革思路。文獻(xiàn)[3]分析了“汽車電子控制技術(shù)”課程在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)方面的問題，提出了靈活多樣的理論教學(xué)改革方案和采用項(xiàng)目教學(xué)法等加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)的建議。文獻(xiàn)[4]介紹了汽車電子控制技術(shù)課程精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思想、主要環(huán)節(jié)及具體實(shí)踐。文獻(xiàn)[5]將虛擬儀器LabVIEW軟件應(yīng)用于汽車電子技術(shù)綜合性和設(shè)計(jì)性虛擬實(shí)驗(yàn)中，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐。文獻(xiàn)[6]開發(fā)了汽車電子控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所需要的嵌入式系統(tǒng)，完成了實(shí)驗(yàn)箱硬件及教學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的支撐軟件，并在此基礎(chǔ)上開展了教學(xué)實(shí)踐。文獻(xiàn)[7]介紹了在電子信息工程專業(yè)開設(shè)汽車電子系列特色課程的研究。

在汽車電子中，涉及到電力電子技術(shù)的內(nèi)容通常稱為汽車電力電子技術(shù)，并且成為了電力電子技術(shù)的重要分支。哈爾濱理工大學(xué)（以下簡稱“我校”）電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)下的電力電子方向，在汽車電子研究上已有了十幾年的基礎(chǔ)。在依托汽車電子驅(qū)動(dòng)控制與系統(tǒng)集成教育部工程研究中心和黑龍江汽車電子技術(shù)研究中心科研基地的基礎(chǔ)上，形成了以新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)控制和汽車電子驅(qū)動(dòng)控制為特色的研究方向，并培養(yǎng)了大量的碩士研究生和博士。因此，為了在本科教學(xué)中體現(xiàn)我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的辦學(xué)特色，結(jié)合在汽車電子方向上的研究成果，在2010年制定的電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電力電子方向本科生培養(yǎng)方案中，特別增設(shè)了“汽車電子技術(shù)”專業(yè)方向選修課。本文以“汽車電子技術(shù)”課程作為研究和實(shí)踐對(duì)象，通過課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)置和考核方式改革，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)和研究性教學(xué)的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)具有特色的專業(yè)選修課教學(xué)。

一、“汽車電子技術(shù)”課程結(jié)構(gòu)

“汽車電子技術(shù)”課程開設(shè)在大學(xué)四年級(jí)上學(xué)期，為專業(yè)選修課程，2學(xué)分，共32學(xué)時(shí)。其中理論教學(xué)22學(xué)時(shí)，實(shí)踐教學(xué)10學(xué)時(shí)。根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的基礎(chǔ)課程和平臺(tái)課程設(shè)置，結(jié)合汽車電子技術(shù)的主要特點(diǎn)，“汽車電子技術(shù)”課程的理論教學(xué)可分為6個(gè)模塊，如圖1所示。

在“汽車電子技術(shù)”課的理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，第一部分，先介紹汽車電子的基本概念，回顧汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷史，通過實(shí)例分析介紹汽車電子對(duì)汽車安全與節(jié)能的影響，結(jié)合電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的相關(guān)知識(shí)，講述汽車電子與電力電子的關(guān)系。

第二部分，介紹汽車電子技術(shù)中常用的器件。包括光電、霍爾、電阻等各類傳感器，常用于汽車電子控制系統(tǒng)中的單片機(jī)選型及選用依據(jù)，汽車電子控制系統(tǒng)中所用的交直流電機(jī)、電磁閥等執(zhí)行器件的工作原理和控制方法。

第三部分，在以上介紹的基礎(chǔ)上，著重介紹汽車變速器電控、ABS系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向電控等汽車電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，主要內(nèi)容包括電控系統(tǒng)開發(fā)遵循的標(biāo)準(zhǔn)、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程方法，特別強(qiáng)調(diào)目前汽車電子控制系統(tǒng)中所用的V流程開發(fā)模式。

第四部分，結(jié)合新能源汽車的熱點(diǎn)問題，充分發(fā)揮電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)在電動(dòng)汽車方面的運(yùn)用。本門課與目前車輛工程專業(yè)所開設(shè)的“汽車電子技術(shù)”不同之處在于，省去了傳統(tǒng)以發(fā)動(dòng)機(jī)作為主導(dǎo)的汽車動(dòng)力系統(tǒng)控制部分，強(qiáng)化了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的匹配與設(shè)計(jì)部分。該部分內(nèi)容除了包含對(duì)于汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和匹配規(guī)律的介紹外，還增加了對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)控制的一般方法介紹。

第五部分，介紹汽車電器系統(tǒng)，包括汽車儀表系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)、電動(dòng)門鎖系統(tǒng)、電動(dòng)車窗、電動(dòng)后視鏡、電動(dòng)天窗、電動(dòng)座椅、車載空調(diào)系統(tǒng)、車載音響系統(tǒng)、車載電視娛樂系統(tǒng)、車載無線通訊系統(tǒng)、電子導(dǎo)航與全球定位系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)和車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。

第六部分是課程的最后部分，介紹汽車電子控制系統(tǒng)中可靠性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和一般的故障診斷方法。

以上六部分構(gòu)成了我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)“汽車電子技術(shù)”理論教學(xué)的主要內(nèi)容。

在“汽車電子技術(shù)”課程的實(shí)踐教學(xué)過程中，主要有實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩種方式。實(shí)驗(yàn)課作為學(xué)生在校內(nèi)實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的一種比較有效的手段，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣由顚?duì)課程理論知識(shí)的理解，并能夠培養(yǎng)一定的實(shí)踐能力。我校在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)“汽車電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課的設(shè)置上，主要分為5個(gè)部分，如圖2所示。

課程設(shè)計(jì)是提高學(xué)生分析問題和解決問題能力的重要手段，它不但可以使學(xué)生加深對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)課程的理解，而且能夠使學(xué)生將所學(xué)的課程內(nèi)容與相關(guān)課程綜合起來，提高了知識(shí)的應(yīng)用能力。[8]“汽車電子技術(shù)”是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，課程設(shè)計(jì)主要結(jié)合我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)平臺(tái)課的知識(shí)，以電動(dòng)汽車控制系統(tǒng)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，讓學(xué)生結(jié)合電力電子技術(shù)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二、“汽車電子技術(shù)”課程教學(xué)方法的改革

對(duì)于“汽車電子技術(shù)”課程來說，涉及到的汽車電子控制系統(tǒng)單靠語言描述是很難講清楚的，而通過傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式，也很難清晰勾勒出汽車電子控制系統(tǒng)的原理和工作過程。因此本門課在授課方式上采用多媒體教學(xué)的方式，通過多媒體課件制作出的動(dòng)畫及示意圖等來展示汽車電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理，使教學(xué)的內(nèi)容直觀清晰，易于理解。

在“汽車電子技術(shù)”課程的教學(xué)過程中，除了正常的多媒體課堂教學(xué)外，還采用了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合研究性教學(xué)的授課方法。現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)即依托我校汽車電子驅(qū)動(dòng)控制與系統(tǒng)集成教育部工程中心的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生到工程中心參觀現(xiàn)場(chǎng)演示，并試用工程中心開發(fā)的汽車電子產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。這些教學(xué)手段可以使學(xué)生對(duì)汽車電子的功能及開發(fā)有更直觀的認(rèn)識(shí)。除此之外，教學(xué)內(nèi)容中以汽車電子產(chǎn)品的項(xiàng)目開發(fā)作為主導(dǎo)。例如在“汽車電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”這部分內(nèi)容講授時(shí)，可自始至終以工程中心開發(fā)的汽車變速器控制單元作為對(duì)象，從汽車電子產(chǎn)品開發(fā)的前期調(diào)研、方案論證，到中間環(huán)節(jié)的樣機(jī)開發(fā)、功能驗(yàn)證，再到最后環(huán)節(jié)的樣機(jī)標(biāo)定、測(cè)試等進(jìn)行全方位的介紹。通過這樣的講授，學(xué)生對(duì)汽車電子的感性知識(shí)加深，在理論學(xué)習(xí)中的目的就會(huì)變得明確，清楚地認(rèn)識(shí)到需要掌握的主要內(nèi)容。

三、“汽車電子技術(shù)”課程考核方式

為了有效地組織教學(xué)，突出“汽車電子技術(shù)”課程的實(shí)踐性，改革了這門課程的考核方式。我校其他專業(yè)課程的考核方式大部分是以平時(shí)成績占30%，期末卷面成績占70%的比例進(jìn)行綜合評(píng)定。而由于“汽車電子技術(shù)”課程面向電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電力電子方向的本科生，選課人數(shù)基本維持在40～60人范圍內(nèi)，這樣的人數(shù)規(guī)模便于授課教師進(jìn)行小范圍內(nèi)的專業(yè)指導(dǎo)，因此在考核方式上提出了平時(shí)成績、作業(yè)成績、實(shí)驗(yàn)成績、課程設(shè)計(jì)與專業(yè)論文撰寫相結(jié)合評(píng)定的方式。與其他課程不同之處還在于，其他課程安排的課程設(shè)計(jì)都是最終給定一個(gè)獨(dú)立的成績，而作為專業(yè)選修課，本門課程的課程設(shè)計(jì)成績只是最終成績的其中一部分。

目前該門課程的考核采用平時(shí)成績占10%，作業(yè)成績占10%，實(shí)驗(yàn)成績占10%，課程設(shè)計(jì)占30%，專業(yè)小論文占40%的比例權(quán)重進(jìn)行成績的評(píng)定。這樣做的好處是，不但能夠充分發(fā)揮本門課理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的特點(diǎn)，并且可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。

專業(yè)小論文作為考核的主要部分，在撰寫過程中，授課老師首先利用2學(xué)時(shí)的時(shí)間對(duì)學(xué)生進(jìn)行科技論文撰寫的培訓(xùn)，而后引導(dǎo)學(xué)生充分利用學(xué)校圖書館的資源，根據(jù)各自分配到的科技論文主題進(jìn)行文獻(xiàn)的檢索；學(xué)生分成了3至4名成員一組，選擇關(guān)于汽車電子的主題項(xiàng)目，可建議主題為電動(dòng)汽車整車控制器的設(shè)計(jì)、汽車防抱死ABS系統(tǒng)設(shè)計(jì)、汽車自動(dòng)變速器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，學(xué)生也可以自己提出新的主題。給定主題一段時(shí)間以后，學(xué)生提交科技論文，并以學(xué)術(shù)會(huì)議的形式在課堂上進(jìn)行交流，老師和其他同學(xué)可以自由根據(jù)報(bào)告者的內(nèi)容提問，并提出意見和建議。該部分成績可以當(dāng)場(chǎng)給出，這樣做的好處是激發(fā)學(xué)生的積極性，所給定的成績能夠?qū)崿F(xiàn)主觀與客觀兼顧的效果，令所有同學(xué)信服。

四、結(jié)論

根據(jù)“汽車電子技術(shù)”理論與實(shí)際緊密結(jié)合的特點(diǎn)，結(jié)合所開設(shè)課程在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)際情況，提出了教學(xué)中課程內(nèi)容優(yōu)化配置，現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)結(jié)合研究性教學(xué)的授課方法；考核上提出了平時(shí)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)與科技論文撰寫相結(jié)合的方式。通過這些教學(xué)改革，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，真正能夠在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)獲得最實(shí)用的知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建秋，趙六奇，韓曉東.汽車電子學(xué)教程[M].第2版.北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2]周雅夫，連靜，李琳輝，等.《汽車電子與控制》課程教學(xué)改革的探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，（16）：190.

[3]趙科.汽車電子控制技術(shù)教學(xué)探討[J].新西部：理論版，2011，（27）：221-222.

[4]趙秀春，徐國凱，陳曉云.汽車電子控制技術(shù)精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].大連民族學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，12（5）：497-499.

[5]仇成群.LabVIEW在汽車電子虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2011，18（6）：97-98.

[6]張新豐，陳慧，孟宗良，等.控制器V型開發(fā)模式實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（2）：131-134.

[7]麥啟明，蘇艷，肖婷，等.汽車電子系列課程研究與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（5）：20-21.

[8]張向文.《汽車電子技術(shù)》課程教學(xué)改革的探討[J].高教論壇，2008，（1）：104-106.

（責(zé)任編輯：王意琴）