《汽車電器與電子控制》課程實驗教學(xué)探索*

王英杰，楊樹峰

《汽車電器與電子控制》課程實驗教學(xué)探索*

王英杰，楊樹峰

（中原工學(xué)院，河南 鄭州 450007）

為了更好地滿足現(xiàn)代汽車行業(yè)對復(fù)合型汽車電控人才培養(yǎng)的需求，針對車輛工程專業(yè)汽車電器與電子控制課程的特點，文章分析了該課程實驗教學(xué)中存在的問題，從實驗教學(xué)內(nèi)容調(diào)整，實驗教學(xué)方法、實驗教學(xué)的保障措施等幾個方面的改革進行了初步的探索。實踐證明，改進的實驗教學(xué)模式增加學(xué)生主觀能動性和創(chuàng)新能力，進而提高學(xué)生分析和解決實際問題的能力。

車輛工程；汽車電器與電子控制；實驗教學(xué)

引言

汽車技術(shù)發(fā)展迅速，最突出的變化是現(xiàn)代電子技術(shù)在汽車上的廣泛應(yīng)用，該技術(shù)對改善汽車的各種性能起到了機械裝置不可替代的作用。現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)顯著提高了車輛的動力性、經(jīng)濟性、安全性和舒適性等。汽車制造商認為，現(xiàn)代汽車電子設(shè)備的革新是奪取未來汽車市場的有效手段。隨著電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)的快速發(fā)展和市場競爭的需要，汽車上的控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜、更新速度明顯加快。為了適應(yīng)市場對汽車人才知識結(jié)構(gòu)的需要，結(jié)合社會對車輛工程專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的具體要求，改進汽車電子控制方面的實踐環(huán)節(jié)已經(jīng)成為車輛工程專業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

《汽車電器與電子控制》課程作為車輛類專業(yè)的必修課程之一，涉及電子、信息、機械、控制、液壓以及傳感等多學(xué)科交叉，是實踐性和綜合性較強的專業(yè)課[1-3]。實驗教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力起到了非常重要作用，通過理論與實踐結(jié)合，才能使學(xué)生掌握汽車電器與電子控制系統(tǒng)的基本作用和結(jié)構(gòu)，工作原理以及典型控制裝置的實現(xiàn)。本文從實驗教學(xué)內(nèi)容、方法和保障措施等幾個方面來改進實驗教學(xué)體系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生在汽車電器和電子方面的工程設(shè)計和創(chuàng)新能力。

1 實驗教學(xué)現(xiàn)狀和分析

在車輛專業(yè)的教學(xué)中，受傳統(tǒng)學(xué)科分類影響，學(xué)生重點學(xué)習(xí)汽車結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用，而難以將控制、計算機等相關(guān)科目的內(nèi)容在汽車中應(yīng)用[4]。傳統(tǒng)的課程和實驗教學(xué)難以滿足對現(xiàn)代汽車電控技術(shù)復(fù)合型人才的需求，有以下幾方面問題。

（1）汽車電器和電子課程教材內(nèi)容相對滯后，并且教學(xué)內(nèi)容多，時間少，實驗教學(xué)設(shè)備遠遠落后于電子技術(shù)在車輛上的應(yīng)用現(xiàn)狀。

（2）實驗設(shè)備臺數(shù)和實驗教師不足的情況下，學(xué)生只能采取多組多次的驗證型或演示型實驗，實驗類型模式單一，實驗深度和學(xué)生動手機會有限。

（3）學(xué)生實驗課學(xué)時少，汽車新的電控技術(shù)相關(guān)實驗設(shè)備，實驗內(nèi)容更新急需完善。

2 實驗教學(xué)改革

為了培養(yǎng)出滿足汽車行業(yè)需求的復(fù)合型人才，解決實驗教學(xué)中實際存在的問題，對汽車電器與電子方面的實驗教學(xué)改革進行了以下幾方面的探索。

2.1 實驗教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

在實驗課時不足的現(xiàn)實情況下，根據(jù)實驗平臺合理組織實驗教材，使學(xué)生在有限的時間內(nèi)掌握汽車電器與電子的主要實驗內(nèi)容，需要在實驗中鞏固理論知識，加深對理論知識的理解和消化，從實驗內(nèi)容模式分層和優(yōu)化調(diào)整實驗教學(xué)內(nèi)容兩方面對實驗內(nèi)容進行改革。

首先從實驗內(nèi)容模式分層方面進行調(diào)整，實驗內(nèi)容模式主要有演示性、驗證性、綜合性、設(shè)計性四大層類。首先精簡演示驗證性實驗，結(jié)合主流車輛的應(yīng)用技術(shù)，對內(nèi)容相關(guān)性不大、要求不高的演示驗證性實驗進行適當(dāng)刪減和合并，并增加探索性內(nèi)容，調(diào)動學(xué)生積極性和興趣，如將電源系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)作為一個整體，整合實驗內(nèi)容，并設(shè)置與學(xué)生實際工程可能遇見的問題。其次要提高和改進綜合性的實驗項目，如汽車電路，傳感器檢測，汽油燃油噴射、汽車電路故障診斷、電控制動防抱死，電子穩(wěn)定程序等內(nèi)容。最后設(shè)計性實驗項目要重點突出現(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)中多學(xué)科領(lǐng)域的知識融合，以嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，掌握傳感器信號的采集，數(shù)據(jù)信號的處理，以及不同執(zhí)行器的驅(qū)動等，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和解決工程實際問題的能力。

由于汽車電器與電子控制課程實驗項目較多，結(jié)合實驗教學(xué)模式的層次劃分，一方面對各模式內(nèi)的實驗內(nèi)容進行調(diào)整優(yōu)化，如演示驗證性實驗，可根據(jù)現(xiàn)代新型汽車電器控制應(yīng)用，增加智能啟停系統(tǒng)、無鑰匙進入和一鍵啟動等，做到有增有減；另一方面在每個實驗項目層次中，劃分選修和必修項目，如在綜合性層次的實驗項目中，汽車電路，傳感器檢測，電控故障診斷實驗項目要求所有學(xué)生必做，以達到對系統(tǒng)徹底理解和掌握的目的，而對于汽車電控自動變速器、電控制動防抱死、電子穩(wěn)定程序、自動巡航系統(tǒng)，汽車空調(diào)等實驗內(nèi)容，需要根據(jù)學(xué)生自己興趣愛好選做，以達到在學(xué)時不足情況下對學(xué)生的全面的實操能力達到訓(xùn)練，在全面性和重點內(nèi)容之間做到平衡，以提升學(xué)生的興趣和積極性。

2.2 實驗教學(xué)方法的改革

根據(jù)實驗內(nèi)容以及層次的分類，對不同實驗?zāi)Ｊ竭M行不同的教學(xué)方法，以提高實驗教學(xué)的可操作性。

在實驗教師和實驗設(shè)備的不足的情況下，全面開放式教學(xué)存在一定困難，因此采用規(guī)范化和開方式教學(xué)并行的方式，對于傳統(tǒng)演示驗證性實驗采用規(guī)范化教學(xué)，按照預(yù)習(xí)、講解和實驗報告?zhèn)鹘y(tǒng)的教學(xué)方法，完成實驗和實驗報告。在實驗過程中，教師可以通過啟發(fā)和提問等手段，提高學(xué)生的主動性，達到規(guī)定的實驗要求，加深對理論內(nèi)容的理解和掌握。

綜合性實驗項目較多，必修實驗按照正常的實驗程序進行，對于選修實驗，學(xué)生根據(jù)自己興趣選擇實驗項目并分組進行實驗。如汽車電控故障設(shè)置與診斷實驗項目，該實驗需要應(yīng)用多學(xué)科知識來分析和解決實際問題，我們學(xué)校的實驗設(shè)備是在畢業(yè)教師帶領(lǐng)下制作的自制設(shè)備，通過對實際車輛的改進，可以實時測量車輛的運行信號，并可以對車輛設(shè)置故障和監(jiān)測故障情況下車輛運行參數(shù)的改變。在教師對實驗設(shè)備基本原理和功能進行講解后，每組學(xué)生對選擇的實驗原理圖進行分析，并掌握實驗設(shè)備操作流程，自己設(shè)置故障、測試故障產(chǎn)生的信號，記錄故障數(shù)據(jù)和故障現(xiàn)象。在實驗過程中，教師鼓勵學(xué)生多思考，并啟發(fā)學(xué)生對數(shù)據(jù)進行深入對比分析，最后寫出完整的實驗報告并提出改進意見。通過選做實驗項目可以節(jié)約實驗時間和彌補實驗設(shè)備的不足，提高實驗效率與效果。

學(xué)生在規(guī)范化訓(xùn)練同時，通過設(shè)計性實驗項目，提高其獨立思考，創(chuàng)新探索和團隊協(xié)作的能力。設(shè)計類實驗項目實施開放式教學(xué)，通過教師指定的各類課題項目或自擬題目為依托，與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，在基于單片機控制，matlab、Labview平臺的硬件在環(huán)仿真，以及與恩智浦智能車大賽等平臺的基礎(chǔ)上，采取學(xué)生自愿報名，通過查閱資料和小組討論，擬定實驗項目方案，經(jīng)教師對方案審查后，通過定期開放實驗室，利用課外時間進行實驗，最終以報告PPT、仿真演示或?qū)嵨镄问秸宫F(xiàn)，有指導(dǎo)老師和小組學(xué)生共同進行最后審核[5]。設(shè)計性實驗項目以學(xué)生為主，老師為輔，實現(xiàn)了學(xué)生和教師身份的轉(zhuǎn)變，以調(diào)動學(xué)生的主動能動性和創(chuàng)造性。學(xué)生根據(jù)實驗項目要求通過電路設(shè)計、繪制、仿真驗證、制作和調(diào)試，提高綜合設(shè)計能力和學(xué)生的成就感。設(shè)計性實驗的開設(shè)對學(xué)生科學(xué)實驗進行全過程的初步訓(xùn)練，同時也對實驗技能和理論知識進行綜合檢查。

2.3 實驗教學(xué)實施措施的優(yōu)化

為了保證實驗教學(xué)改革能夠有效地實施，從師資、實驗設(shè)備、考核評定等幾方面進行改進。

首先應(yīng)該提升理論教師和實驗教師的理論和實踐水平，引進人才增加實驗室老師數(shù)量，培養(yǎng)有高素質(zhì)和工程實踐能力的師資隊伍；其次要適當(dāng)提高同種設(shè)備的實驗臺套數(shù)和增加新型實驗設(shè)備，同時可以鼓勵教師參與實驗室設(shè)備的自制，開發(fā)新型的綜合性或設(shè)計性實驗平臺。最后對于學(xué)生的設(shè)計性實驗項目，應(yīng)該有開放的實驗室，學(xué)生根據(jù)預(yù)約實驗時間和實驗設(shè)備，進行自主實驗的時間環(huán)節(jié)，使學(xué)生成為實驗教學(xué)的主題，調(diào)動學(xué)生主動性。

在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，首先具有簡明清晰的實驗指導(dǎo)書，并輔以PPT或錄像提供實驗原理及實驗儀器的操作；在實驗過程中，及時查看學(xué)生實驗進行，并啟發(fā)或回答學(xué)生的疑問，具體實驗操作盡量不干涉；在實驗考核評價中，由于實驗報告的雷同不能客觀展現(xiàn)學(xué)生的實驗狀況，應(yīng)根據(jù)不同的實驗內(nèi)容模式分類進行評價，對綜合性實驗，應(yīng)該減少實驗報告的考核分量，增加學(xué)生操作能力等過程性考核；對于設(shè)計性實驗，應(yīng)該考察方案的創(chuàng)新性、實踐過程的完整性及最終的收獲。

3 結(jié)束語

通過對車輛工程專業(yè)《汽車電器與電子控制》課程的實驗教學(xué)進行改革和探索，突出了以學(xué)生為主的工程實踐能力的培養(yǎng)，從實驗內(nèi)容分層與調(diào)整，實驗教學(xué)方法和實施措施的優(yōu)化等方面構(gòu)建與理論教學(xué)相適應(yīng)的實驗項目，通過在兩屆學(xué)生中實踐，在實驗過程中增加了教師和學(xué)生之間的互動，并提高了學(xué)生參與的主動性，學(xué)科競賽和就業(yè)面試中提高了學(xué)生的競爭力。但是由于該課程融合了多學(xué)科內(nèi)容，并且實際應(yīng)用中技術(shù)更新很快，因此需不斷完善實驗項目的設(shè)置，培養(yǎng)出符合生產(chǎn)企業(yè)需求的現(xiàn)代汽車電子人才。

[1] 范小彬.車輛工程專業(yè)汽車電控技術(shù)課程建設(shè)探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2013(5):50-51.

[2] 吳俊.應(yīng)用型本科高校汽服專業(yè)《汽車電子控制技術(shù)》課程實驗教學(xué)改革研究[J].教育現(xiàn)代化, 2017(09):49-50.

[3] 王偉,楊浩東.工程認證標準下《汽車電器與電子控制技術(shù)》課程教學(xué)改革研究[J].高教學(xué)刊, 2016(17):156-157.

[4] 屈敏,張雨,趙建華.車輛工程專業(yè)新能源汽車內(nèi)涵方向?qū)嶒灲虒W(xué)的改革與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備, 2013(21):54-57.

[5] 張新豐,王春濛,李健聰,et al. "汽車電子控制系統(tǒng)仿真與設(shè)計"課程實驗設(shè)計[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報, 2017(2).

Exploration on experimental teaching of Automobile electrical and electronic control course*

Wang Yingjie, Yang Shufeng

（Zhongyuan University of Technology, Henan Zhengzhou 450007）

In order to better meet the modern automobile industry demand for auto electronic control talents training,aiming at the characteristics of Automobile electrical and electronic control course, this paper analyzes the problems existing in the experimental teaching of the course, and makes a preliminary exploration fromseveral reforms such as experimental teaching content adjustment, experimental teaching method and experimental teaching safeguard measures. Practice has showed that the improved experimental teaching mode increases students subjective initiative and innovation ability, and then improves students ability to analyze and solve practical problems.

Vehicle engineering; Automobile electrical and electronic control; Experimental teaching

G424

B

1671-7988(2019)24-214-03

G424

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.24.072

王英杰，碩士，講師，就職于中原工學(xué)院，研究方向：汽車電子。基金項目：河南省科技攻關(guān)計劃項目（172102210595）。