基于教師專業能力提升的自制教學設備探究
——以汽車儀表檢測裝置研制為例

蕪湖職業技術學院 柯國琴，汪新偉

高等職業院校的實訓室建設是人才培養模式中一項重要的建設內容，針對實訓室建設中教學設備招標采購的諸多問題，本文通過汽車儀表檢測裝置自制案例，對自制設備的設計和研制思路、教學應用、教師和學生的能力提升等環節進行了一定的探索，對今后其他同類設備的設計和研制起到一定的示范作用。

教學設備的自行設計和研制，是解決和完善學生實踐教學儀器設備的有效途徑之一。自制教學設備的宗旨就是根據教學需要，運用先進或獨創的技術自行設計、加工制造教學設備和軟件等。自制教學設備主要用于優化、更新原有實訓項目或新開實訓課程，有助于增強學生的動手和創新能力，是提高實踐教學質量、提升實踐教學水平和教師實踐業務能力的重要手段，對學校實訓室建設和可持續發展有著重要的促進作用。

1 汽車儀表檢測裝置的作用與功能

在《汽車電路與電子系統的檢修》和《汽車維護與保養》等課程的教學過程中，我們現有教學設備還不能完全滿足教學需求。因此，我校組織汽車工程學院任課教師、校兩儀所工程師及部分學生共同開展了汽車儀表檢測裝置的設計和研制。

本裝置采用先進的檢測、顯示和模擬等技術，以可編程控制電路為基礎，可對儀表燈信號、CAN信號和編程電阻信號進行檢測。

以汽車電氣系統檢修中的組合儀表檢修為例，要測試組合儀表中的某一信號燈是否正常，通過LCD顯示程序顯示測試內容，通過物理按鍵接通CPU測試程序，判斷線路是否正常，其中CAN總線用于23組信號燈的處理，電阻總線用于燃油表的檢測，診斷處理用于故障類型判斷。通過一組雙擲開關模擬信號燈通斷狀況，通過電阻發生器模擬燃油箱傳感器油量狀況，其基本控制圖如圖1所示。

以組合儀表中的燃油顯示為例，在汽車燃油箱中安裝一個細金屬桿的浮標，浮標通常用塑料制成。金屬桿的末端安裝到一個可變電阻器上，可變電阻器由一個一端接地的電阻材料片組成，連接到燃油表的滑臂沿著電阻材料片滑動，從而將電流從燃油表傳導到電阻器，當燃油箱中的液位下降時，浮標就會下沉，帶動滑臂移動，電阻增大，因此回到燃油表中的電流就相對減少。本裝置通過電阻發生器模擬燃油箱中的可變電阻器，通過人工設置不同油量模擬燃油箱中油量的減少情況，再經可編程控制器的處理運算，即可在顯示屏中準確顯示油量的多少。

以燃油表油量檢測為例，通過裝置進行油量電阻實驗，得到的數據見表1所列。

通過檢測數據可以看出，實測值與理論值的符合度在99.5%以上，可以認為本裝置是可以真實模擬實際工作狀況，達到了設計預期目標。

汽車儀表檢測裝置采用鋁合金機箱，薄膜面板，液晶屏顯示儀表參數，以西門子S7-200 Smart PLC作為控制核心，配套優化的操作軟件，使系統的可操作、可視性、系統柔性均有大幅度提升。結合現代工業發展特點，引入觸摸屏通訊方式，加入現代工業設備中實際使用的功能。通過安裝在本裝置電器線路的各電壓傳感器，以及對電器線路的斷路、短路監測，可診斷電氣部分可能產生的故障點，提供系統推薦的解決方案，裝置實物如圖2所示。

汽車儀表檢測裝置可以用于《汽車電路與電子系統的檢修》《汽車維護與保養》《整車檢測》和《可編程控制器》等課程的實踐教學中，對學生在汽車檢測儀表使用能力、系統故障診斷與排除能力和PLC的編程和應用能力的提升有很好的促進作用。汽車儀表檢測裝置具有演示、檢測、設故、排故等功能，可充分調動學生的學習積極性。本裝置還適用于汽車儀表生產企業的汽車儀表產品檢測。

圖2 汽車儀表及工程機械控制檢測裝置

2 自制設備對教師能力的提升作用

（1）發掘現有教學設備的不足，提升教師的教學設備評估能力。根據汽車和工程機械類相關專業特點和專業人才培養規格要求，教師研發團隊結合實際教學需求，發掘現有實訓設備在功能性、操作性、實驗能力上的不足，全面提升教師對實訓教學設備的評估能力。

（2）集成教學設備的多元需求，提升教師的教學設備設計能力。教師研發團隊緊跟本專業的最新動態和發展趨勢，兼顧專業交叉，集成教學設備的多元需求，從而進行設備制作詳細的技術路線規劃和總體功能設計。

在自制教學設備的過程中，研發團隊教師要自行完成搜集資料、開發設計及設備的安裝調試工作，并將實驗裝置的研制改造和編寫實訓教材相結合，促使研發團隊每位教師不斷拓寬知識面，在實踐中提高自己的理論水平和技術水平，全面提升了教師的設備設計能力。

（3）校所共同參與研制全過程，提升教師的教學設備攻關能力。安徽省蕪湖儀器儀表研究所是省科技廳直屬的高新技術研究機構，2012年劃歸蕪湖職業技術學院管理。該所工程技術人員長期從事電子電氣和儀器儀表等產品的研發工作，具有豐富的產品開發經驗，汽車儀表及工程機械控制檢測裝置的設計和制作由本校教師和研究所的工程師共同完成。

在設備研制過程中校所共同參與，從調研技術水平和關鍵技術到擬定設備開發的技術路線和整體設計方案，再到各設備零配件采購招標、完成相應設備的制作，最后完善和優化相應設備的設計方案，完成相應設備的整機調試，編寫產品說明報告。教師與研究所工程師定期開展技術交流與評審會，針對項目研制過程中的問題開展集中評審、頭腦風暴等多種形式的技術研討。教師通過學習項目管理規范、按工業標準進行設備測試，不僅提高了設備的可靠性和穩定性，還全面提升了自身的設備攻關能力。

實驗實訓設備是高職學生訓練實踐技能的重要平臺。自制教學設備比較靈活實用，可優化實踐教學內容，提升學生的實踐技能。教師參與教學設備的研制開發工作，能夠促進教師的實踐動手能力、教學水平和科研能力整體提升。