體驗式汽車實訓設備的改造與優化

寧英毅

（廣州市交通運輸職業學校，廣東 廣州 510440）

目前，對于中職學校的工學結合一體化課程教學而言，汽車實訓設備在課堂教學中扮演著非常重要的角色，很多實訓設備能夠通過實物展示、原理再現的方式介紹課程內容，通俗直觀，簡單易懂；然而設備制造商在設計設備時有時候并未考慮到設備實際使用的個體差異，因此會出現某些設備雖然能夠使用，但是“不太好用”的情況，久而久之就會空置，造成極大的浪費，針對課堂教學的具體情況，對實訓設備進行改造，有利于調動課堂氣氛，提高使用效率。

1 體驗式汽車實訓設備的使用背景

要理解體驗式實訓設備，就要首先明確體驗式學習的概念，體驗式學習法 （Experiential Leaning）也稱行為學習法 （Action-Learning），最早由劍橋學生提出，后被通用公司所使用，用于企業內部的員工培訓，國內最早進行體驗式學習法研究的是學習教育專家余建祥，并創立了“余氏體驗式學習法”。體驗式學習法是指通過實踐和體驗來認知事物或知識，或者說通過學習體驗能使學習者完完全全地參與學習過程，使學習者真正成為課堂的主角。體驗式學習法主要有以下幾個特點：主動學習、寓教于樂、學以致用和虛實結合。因為實施的簡易性，通常也作為課堂的高效學習方法之一。

汽車實訓設備是一體化課程教學中非常重要的教學輔助工具，通過教學實訓設備，能夠讓學生動手操作，理解教學重難點，對于培養實際解決問題能力具有十分重要的作用。根據體驗式學習法的特點，并結合中職學生基本的行為特性，體驗式汽車實訓設備開始在部分課程進行嘗試，對優化課堂教學起到促進作用。

2 傳統汽車ABS制動實訓設備的使用現狀和存在問題

目前市場上常見的汽車ABS實訓臺架基本結構如圖1所示，主要由示教板、電源、支撐架、動力元件、工作元件、控制元件和操作面板等組成。在設備使用時，學生通常先認識ABS基本結構和工作原理，教師再介紹設備的使用方法和注意事項，接下來學生分組完成測量和數據的記錄。在課堂組織上，由于教師講解過程中學生是圍觀學習，造成部分學生無法看到教師示范測量，因此有一定的局限性，此外分組學習環節中，這部分未聽懂的學生往往無從下手，積極性也受到一定影響。

圖1 傳統汽車ABS實訓臺架基本結構

傳統ABS實訓設備主要存在的問題有：①高能耗：設備的工作動力來自5.5 kW的380 V交流電機，需要同時配用兩種電源：220 V電壓提供給示教板及經過降壓處理后提供給微機，380 V電壓提供給交流電機帶動動力元件工作。②易干擾：由于存在電機驅動，在測量ABS輪速傳感器波形時，容易受到電磁干擾。③低效率：因為熱保護程序，設備在工作了一段時間后就會過熱停機，等10 min后才能重啟，影響了教學進度，降低課堂效率。④難互動：在組教學過程中，幾個學生圍著一個臺架，每次操作都是1-2個學生進行，剩下的學生只能觀看，時間長了，觀看的學生就會出現倦怠情緒，達不到教學目的。

3 汽車ABS制動實訓設備的體驗式改造及特點

針對傳統汽車ABS制動實訓設備的使用現狀和存在問題，經過與廠家溝通，對傳統的汽車制動臺架進行改造，改造后的汽車ABS制動實訓設備如圖2所示，與傳統的ABS汽車制動臺架設備相比，改造后的實訓設備基本情況及特點如下。

圖2 體驗式汽車ABS實訓臺架

3.1 示教板

示教板之前只有單純的ABS故障指示燈，設備是否通電，一無所知。經過改造后如圖3所示，在此基礎上增加電源指示燈和制動踏板指示燈，電源指示燈顯示臺架是否通電，提示工作安全，踏板指示燈提示是否踩下制動踏板，進而根據指示燈工作情況進行相關故障判斷。設備是否通電或是否有故障，直觀明了。

圖3 示教板上增設指示燈

3.2 動力元件 （腳踏單車）

動力元件部分將之前的380 V交流電機取消，外部加設了一輛腳踏單車提供動力來源，如圖4所示，腳踏單車采用三級齒輪傳動方式，共提供3種速比，同時車上擁有顯示儀表，主要提供速度、距離、時間……等參數。實訓時可以根據相關實訓項目的要求，控制相關參數，測量其他參數的變化。降低了能耗又增加了實操的體驗性和趣味性，也能避免電磁干擾；同時因為取消了大功率電機，也就不存在負載過熱出現停機的問題。

圖4 設備外加設一輛腳踏單車來提供動力來源

3.3 輪速傳感器位置視窗

之前的示教板中無法觀察輪速傳感器位置和線路連接情況，改造后在輪速傳感器及齒圈的位置增加了觀察視窗，如圖5所示，方便學生進行觀察，同時，通過視窗也可以觀察到，在制動系統出現緊急制動的情況下，ABS介入時車輪的制動情況。

3.4 電源

電源在改造前后出現變化最大，由之前的220 V+380 V的供電方式變成了220 V的供電方式，主要提供面板指示、微機電腦供電和模擬發動機進氣真空幾個功能，減少高壓用電危險，一定程度上也是保證了操作的安全。

3.5 真空發生裝置

臺架上增加了真空助力裝置功能檢測的教學項目，為了能夠對真空助力器進行檢查，在臺架上還增加了模擬發動機進氣的真空泵，可以完成對真空助力器真空保持、氣密性方面的檢測。

圖5 增設輪速傳感器位置視窗

4 體驗式汽車ABS制動實訓設備的教學應用

通過對ABS制動臺架的改造，目前能夠在體驗式臺架上進行的實訓項目比傳統的多了，節約成本的同時，實訓教學方式可以更加靈活，學生也樂于參與到這種體驗程度更高的教學過程中來，主要有如下兩個模式的教學應用。

4.1 單純通電模式

單純通電模式，是指臺架在接通220 V電源的情況下，進行的相關實訓教學模式，此模式可以完成以下幾個項目的教學。

1）電路圖識讀：ABS制動臺架示教板電路圖，可以進行電路方面的識讀練習，理解工作原理。

2）電路故障測試：根據電路圖可以進行相關的電路故障設置與相關導通性測試，電阻、電壓的測量，學生根據識讀的電路圖進行故障排除。

3）故障碼讀取 （故障燈點亮時）：當ABS故障燈點亮時，可以根據故障指示燈，通過故障診斷儀進行故障初步診斷和讀取故障碼練習。

4）真空助力裝置的檢測：附加的真空發生裝置可以檢測真空助力器的工作情況，通電后啟動真空泵，模擬發動機進氣真空，可以對真空助力器進行氣密性方面的檢查。

4.2 通電+腳踏單車模式

在通220 V電源模式下，同時使用腳踏單車的方式，如圖6所示，此模式可以完成以下幾個項目的教學。

圖6 通電+腳踏單車模式的應用

1）ABS液壓調節器原理識讀：通過示教板上的液壓調節器工作原理圖，可以講解ABS液壓調節器的基本工作原理，通過臺架上的液壓調節器實物圖，當使用腳踏單車到達一定的車速后進行緊急制動，可以觀察車輪在有ABS控制的情況下車輪的制動情況。

2）輪速傳感器波形測量：目前ABS制動臺架上的傳感器類型屬于霍爾式輪速傳感器，當接通電源，使用腳踏單車工作時，可以進行傳感器波形的測量，同時，根據腳踏單車工作的車速狀態，觀察不同車速下傳感器波形的變化。

3）動態數據流讀取：接通220V電源的情況下，同時運行腳踏單車，可以進入故障診斷系統讀取車輪輪速等動態數據流，并與腳踏單車上的顯示儀表進行比對，進而研究勻速、加速情況下數據流的變化情況。

由于增加了腳踏單車，很多學生都非常感興趣，因此，在課堂組織方面可以采用一位學生進行腳踏單車，另兩位學生進行測量，提升小組實訓的趣味性，增加體驗效果，提高課堂效率。因此，從實訓臺架的改造前后來看，不論是在臺架的實用性方面還是課堂體驗性方面，都非常有利于學生的操作。

5 體驗式汽車ABS制動實訓設備的教學效果

經過改造，體驗式汽車ABS實訓設備達到的教學效果明顯，學生參與度明顯提高，進一步完善了課堂教學。

1）教學功能增加。經過改造，在ABS汽車制動實訓設備上的功能有所增加，之前只能在臺架上進行ABS工作原理解讀、故障碼讀取、波形分析等操作，改造后增加了真空助力裝置，可以同時完成對真空助力器基本氣密性等檢查，一機多用，大大增加了設備的使用頻率，降低了重復購置設備的成本。

2）提升學習興趣。增加了腳踏單車，既提高設備使用安全性 （減少了380V高電壓），也大大增強了學生的學習興趣。學生通過小組合作，自主探究等方式完成教學目標，這對于采用任務驅動教學為主的一體化課程而言，具有十分重要的意義。

3）優化組內分工。課堂教學上，小組合作的過程中，每個小組成員相比較以前有更加細化的分工，誰負責驅動臺架、誰負責數據測量、誰負責數據記錄等，讓小組每個成員在實操過程中都有活干，防止出現實操組長一個人測量，其他成員圍觀的現象，調動了學生課堂的自主性。

6 體驗式汽車ABS制動實訓設備目前使用仍存在的不足

進行改造之后的ABS制動實訓臺架雖然在體驗性和功能性方面都有了很大的提升，然而經過了一段時間的使用之后，仍然能發現設備存在部分不足。

1）關于組織方式。課程組織方面，由于對舊的臺架進行了改造，加入了腳踏單車等體驗程度更高的元件，學生更樂于對臺架進行使用，然而會出現一個問題：就是當分組完成時，幾乎所有小組的成員都搶著使用腳踏單車，這就容易忽略了數據方面的測量。

2）關于轉速控制。轉速控制方面，由于引入人力的腳踏方式驅動相關動力元件，因此會出現在轉速控制方面存在不平衡的問題，無法真正做到絕對勻速的動力輸出；同時，前期騎車人能夠保持足夠的動力，后期由于體力消耗，也存在速度無法跟上的問題

3）關于穩定性。臺架在穩定性控制方面，由于存在人力方面的動力輸入，騎車人踩動單車踏板時會出現身體左右搖晃的情況，而臺架為了方便移動使用了滾輪底座，也因此造成了制動臺架出現不穩定的現象。

4）關于持久性。使用持久性方面，主要集中在改造后的臺架因為使用頻率比較高，學生通常都會用力過度，出現掉鏈子、踏板滑牙等現象，因此這也需要在設備使用方面加以強調相關注意事項，廠家的定期維護也要跟進。

7 體驗式汽車ABS制動實訓設備的后期優化

針對目前改造后的臺架仍存在的不足情況，將在后期采取進一步的改良和優化措施，只有在不斷地發現問題，解決問題的過程中，才能將設備的使用契合課堂教學的要求。

1）課堂組織。課程組織方面，實操性教學既要滿足每個學生的好奇心，又要保證實操活動的教學品質，因此對實操環節進行了以下調整：學生分好大組后，學生之間相互討論自由組合再兩個人為一個小組，操作過程中，先一個人進行腳踏單車操作，另一個進行相關數據的測量，完成后兩個人互換，這樣既能保證每個人都能有操作腳踏單車，滿足學生新奇感，在一定程度上也能保證教學品質。

2）設備優化。設備優化方面，針對騎車人的轉速控制，采用“定時間，分時段”的操作方式，即定好一個較短的時間段，在這個時間段騎車人盡量使用較均等速度控制踩踏，分多個時段完成，最后參照平均值。穩定性方面，針對臺架下方有滾輪，易晃動的問題，采用了工具加以固定。關于設備掉鏈、踏板滑牙等問題，一方面考慮在正常損耗范圍，另一方面也要加強設備維護和后期保養跟進。

3）后期設想。經過改良和優化后的臺架越來越能發揮出教學方面的實際作用，當然如果可以的話，后期設想是能夠將其改良成多用途、高體驗和易教學的實訓設備，比如說如果能夠將ABS液壓控制部分管路部分透明化，方便學生觀查制動液在管路里面的流動情況，將能更加利于學生理解ABS液壓調節器升壓、保壓和降壓方面的工作原理。

8 結束語

以學生體驗為切入點的汽車實訓設備，在完成課程任務的同時，能夠給學生提供豐富、有趣的直觀感受，不僅提高設備綜合實用性，又提升學生的課堂參與程度，這也是本次實訓設備改造與優化的初衷，同時，根據課堂實際進行的設備改造方案，或許也為我們組織高效課堂、優化課程結構提供了一條新的思路。