車載網絡技術課程教學改革探討與實踐

劉新磊

【摘 要】車載網絡技術是汽車類專業的一門專業課程。隨著我國汽車電子技術向智能化和網絡化的發展，該課程在本專科院校汽車類專業中顯得越來越重要。本文就針對車載網絡技術課程的教材建設、教學內容、教學方法以及考核方式等所提出的改革方案進行了探討，并進行了實踐，收到了良好的教學效果。

【關鍵詞】網絡技術；汽車；總線；教學改革

Discussion and Practice of the Teaching Reform of Vehicle Network Technology Course

LIU Xin-lei

（Department of Automobile Engineering， Shandong Jiaotong University， Jinan Shandong 250023， China）

【Abstract】The vehicle network technology is a vehicle major course. With development of vehicle electronic technology of our country to intellectualization and ？networking， the vehicle network technology course ？is becoming more and more important. The reform programs for the textbook construction， teaching contents， teaching methods and assessment methods are discussed in this article and practiced. It is proved that the good effect of teaching is received by teaching practice.

【Key words】Network technology； Vehicle； Bus； Teaching reform

0 引言

隨著現代汽車控制系統的增多，為實現汽車內部各個電子控制系統之間的數據共享、快速傳輸、減少線束重量及提高汽車電子系統的安全性與可靠性，以控制器局域網為代表的車載網絡系統應運而生并得到了廣泛應用。車載網絡技術是汽車電子技術與現場總線技術、計算機網絡技術相結合的產物[1]。該課程也可稱為“車上網絡技術”或“汽車總線技術”，是汽車類專業學生限選專業技術課程。本文以山東交通學院汽車工程學院車輛工程專業本科的車載網絡技術課程的教學實踐為例，探討該門課程的教材建設、教學內容、教學方法以及考核方式的改革[2]。

1 教材建設

幾年前，由于車載網絡技術還被認為是汽車新技術，一般作為碩士研究生科研項目的研究和應用技術。近幾年來，以CAN總線和LIN總線為代表性技術的車載網絡技術普及非常迅速，各大高校為滿足企業需求在近幾年將該課程設置為專業課程，所以時間并不長，相應的教材也是在2012年以后的這幾年才隨之面世，主要有機械工業出版社出版凌永成主編的《車載網絡技術》和付百學等編著的《汽車車載網絡技術》，北京理工大學出版社出版南金瑞等人編著的《汽車單片機及車載總線技術》，北京航空航天大學出版社出版牛躍聽等人編著的《CAN總線嵌入式開發——從入門到實踐》。其中，《車載網絡技術》比較適合車載網絡技術知識的普及，比較適合作為高等職業技術院校的汽車技術服務和汽車檢測維修類專業教材[1]。《汽車車載網絡技術》介紹了CAN總線與LIN總線基本原理、底層代碼設計、電路設計及各類總線的應用案例，內容比較適合本科與研究生使用。教材中涉及的程序設計采用的是匯編語言，主控制器是51單片機，與大部分學校普及的單片機課程內容雖然相符，而當前社會上大部分使用的卻是C語言，從這一點上講稍有不足[3]。《汽車單片機及車載總線技術》第一版的網絡技術內容部分與《汽車車載網絡技術》基本相似，只是增加了51單片機匯編語言的基礎知識[4]。《汽車單片機及車載總線技術》第二版與第一版結構大體相同，硬件部分的內容由51單片機改為瑞薩微控制器，軟件部分的內容由匯編語言改為C語言，內容較深，適合汽車電子專業的本科與研究生使用[5]。《CAN總線嵌入式開發——從入門到實踐》一書實戰性非常強，主要介紹了CAN總線的基本原理及開發過程，硬件以51單片機為主線，軟件部分采用C語言進行了介紹[6]。筆者認為，不同層次的學校應該選擇不同的教材，或者需要對以上教材選擇需要的內容進行結合比較恰當。

2 教學內容

課程理論講述應該依據因材施教、學以致用的原則，因此，在該門課程教學內容的選擇上應該注意“針對性與實用性”。在教學內容組織上應該注意整體性與邏輯性，本科課程要以能力為本位，體現教、學、做合一，融理論與實踐為一體，以典型項目為依托，以便于學生循序漸進、整體把握[2]。當前，教學內容還受教材的限制，因此，就本門課的教學內容，筆者提出了以下方案：

2.1 教學內容所基于的軟件語言工具的選擇

就車載網絡技術課程而言，其先導課程一般為計算機文化基礎課、汽車單片機課和C語言課。盡管為了讓本科生更好地理解單片機的工作原理，該課程多選擇以匯編語言為編程工具，但實際上，車載網絡技術在以后具體工程應用中多以C語言為工具，因此筆者認為教學時應盡量采用C語言版本軟件設計內容作為教學內容。

2.2 教學內容所基于的控制器的選擇

當前面世的車載網絡技術教材所基于的控制器主要有三類：MCS-51系列單片機、瑞薩78K0微控制器、飛思卡爾控制器。瑞薩78K0微控制器、飛思卡爾控制器一般為16位控制器，寄存器多并且復雜，學生掌握困難；而MCS-51系列單片機比較簡單，容易入門，相關資料豐富易查，并且與單片機課程有銜接。因此，筆者認為大學本科階段應該選擇MCS-51系列單片機的車載網絡技術為教學內容較為合適。

2.3 重點掌握的網絡技術的選擇

車載網絡技術課程應該選擇CAN總線技術與LIN總線技術等已經普遍應用的技術作為重點教學內容進行詳細介紹，而FleyRay、MOST等其他先進的網絡技術由于其屬于前沿技術，參考文獻較少，本科生難以掌握，因此可以對其做簡單地應用方面的介紹即可。

2.4 主要內容框架的設計

筆者根據多年的教學經驗，認為該門課程的主要教學內容應該設置以下幾個部分：車載網絡技術的發展現狀及應用；車載網絡標準與協議；CAN總線技術規范；CAN控制器SJA1000與8051系列單片機接口設計；LIN技術規范與LIN總線收發器TJA1020；其它車載網絡技術；典型車載網絡系統實例介紹。

3 教學方法

本課程可采取多種方法結合、形式多樣的教學模式，采用的主要教學方法有：

3.1 講授法

該方法將作為本門課程最基本的教學方法，以多媒體教學為主要教學手段[7]，通過PPT、動畫、視頻等方式對重要的理論知識進行講授，可直接、快速、精煉地讓學生掌握，為學生在實踐中能更游刃有余的應用打好堅實的理論基礎。

3.2 案例法

該門課程理論性較強，非常抽象，晦澀難懂，所以非常有必要在講述理論時輔以例題講解，并可通過教師的科研項目整理出幾套汽車實際案例進行講解，讓學生感覺到所學課程的應用方向和價值，培養學生的學習興趣。例如，CAN總線的協議，可以通過汽車研發過程的實際案例，讓學生了解協議的制定過程，甚至讓學生作為設計者進行討論制定CAN總線的通信協議，加深學生對該知識點的理解。

3.3 討論法

討論法可以與案例法相結合，學生分組對具體的案例進行討論，合作學習。學生可以通過討論，明確學習目標，激發興趣、靈感和主動性，變課堂被動聽講為主動學習研究，培養思維表達能力，讓學生多多參與，親自動手、親自操作。

3.4 對比法

在教學過程中，可以采用大量的對比法，加深對知識點的理解和技能點的應用，培養學生的創新意識[2]。比如，在學習LIN總線時，可以與 CAN總線的知識點進行對比，甚至在學習其他網絡技術時，和LIN總線、CAN總線進行對比學習。

3.5 實驗法

學生在教師的指導下，使用一定的設備和材料，通過控制條件的操作過程，引起實驗對象的某些變化，讓學生從觀察這些現象的變化中獲取新知識或驗證知識。例如，本門課中的CAN總線、LIN總線通信過程的物理信號可以讓學生親自用示波器測量，觀測信號的波形，加深理解，或者讓學生親自焊接通信電路板進行驗證所學知識。

以上方法在我校車載網絡技術課程中均有采用，收到了良好的效果。

4 考核方式

對傳統的評價手段和方法進行改進，采用階段評價、目標評價、項目評價、理論與實踐一體化的評價模式，注重過程考核[2]。加強對學生在分析實際問題、解決實際問題以及實際動手能力的考核。

5 結語

教育的發展需要教學工作者在課程上進行推陳出新，因地制宜，不能因循守舊，以發展的眼光看問題，應對所教課程多做研究進行相應的教學改革。多年的教學改革探索與實踐證明，只有不斷優化教材、教學內容、教學方法以及考核方式，將復雜難懂的理論用合適的教學方法予以呈現和解析，以實際應用為導向，以實際案例為載體組織教學，采用多種考核方式并用才能取得好的教學成效。

【參考文獻】

[1]凌永成.車載網絡技術[M].北京：機械工業出版社，2013，5：1-3.

[2]唐繼英.高職現場總線技術課程教學改革探索與實踐[J].中國市場，2015，6，（24）：228-229.

[3]付百學，胡勝.汽車車載網絡技術[M].北京：機械工業出版社，2012，03.

[4]南金瑞，劉波瀾.汽車單片機及車載總線技術[M].北京：北京理工大學出版社，2005，10，1.

[5]南金瑞，金狄，劉波瀾.汽車單片機及車載總線技術[M].北京：北京理工大學出版社，2013，8，1.

[6]牛躍聽，周立功，方丹.CAN總線嵌入式開發——從入門到實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2012，1.

[7]邱雪娜，楊忠秀.現場總線技術課程教學改革的研究[J].時代教育，2015，8：164-165.

[責任編輯：湯靜]