汽車(chē)電器與電子技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)*

張景海 張萌 陶敏 趙曉旭

1 吉林大學(xué) 長(zhǎng)春 130015 2 北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 北京 100101 3 吉林省農(nóng)安縣前崗中學(xué) 長(zhǎng)春 130208

0 引言

目前全球能源環(huán)境壓力日益增大，能源和環(huán)保問(wèn)題被推向了新的熱點(diǎn)高度，新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展已經(jīng)成為趨勢(shì)。目前，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成初步的市場(chǎng)規(guī)模，按照當(dāng)今新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速率來(lái)看，新能源汽車(chē)的發(fā)展所節(jié)省的石油占石油總需求量的22.7%。在新能源快速發(fā)展之前，解決石油需求量大的問(wèn)題主要依靠研發(fā)科技領(lǐng)先的柴油車(chē)、插電混動(dòng)汽車(chē)等實(shí)現(xiàn)。到2030 年，新能源汽車(chē)的發(fā)展將節(jié)省近16 406 萬(wàn)噸石油，所節(jié)省的石油占石油總需求量的41%。新能源汽車(chē)技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)揮節(jié)能環(huán)保關(guān)鍵作用。根據(jù)目前中國(guó)的能源發(fā)展情況和全球汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，中國(guó)傳統(tǒng)燃油車(chē)占乘用車(chē)的保有量50%左右，新能源汽車(chē)在能源結(jié)構(gòu)和動(dòng)力來(lái)源上與傳統(tǒng)燃油車(chē)相比較，能量來(lái)源選擇更加豐富，其中太陽(yáng)能汽車(chē)、氫燃料汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)與其他新能源汽車(chē)等成為新能源汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。這直接導(dǎo)致新能源汽車(chē)動(dòng)力控制、驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及結(jié)構(gòu)性差異于普通汽車(chē)。電控系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的大腦，因此，汽車(chē)電控技術(shù)成為新能源汽車(chē)研發(fā)的關(guān)鍵。為了能讓學(xué)生更清楚明了、扎實(shí)深刻地理解汽車(chē)上的電器零件和整體的電器系統(tǒng)，特設(shè)計(jì)了此實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

1 課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)

汽車(chē)電器與電子技術(shù)是車(chē)輛工程以及汽車(chē)服務(wù)工程專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案中的專(zhuān)業(yè)核心課程，本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)主要幫助學(xué)生實(shí)際了解汽車(chē)電器零部件、充電系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)、全車(chē)電路與故障診斷設(shè)備等方面。汽車(chē)電子技術(shù)作為汽車(chē)創(chuàng)新領(lǐng)域發(fā)展的三大方向之一，在現(xiàn)代汽車(chē)中的地位越來(lái)越高。

因此，實(shí)踐教學(xué)在汽車(chē)專(zhuān)業(yè)教育領(lǐng)域中占據(jù)不可或缺的地位。理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐證明理論，為改善實(shí)踐教學(xué)方面過(guò)于薄弱的現(xiàn)狀，需要專(zhuān)門(mén)構(gòu)思與設(shè)想如何將實(shí)踐教學(xué)發(fā)揮出獨(dú)有的特色和作用。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)全流程中，各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)上還存在一些問(wèn)題。例如，教學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地缺乏，可使用率低，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件環(huán)境很難滿(mǎn)足教學(xué)需求；課程安排的結(jié)構(gòu)存在問(wèn)題、實(shí)踐教學(xué)的管理方法不夠準(zhǔn)確、教學(xué)質(zhì)量考核體系不均衡，這些原因都會(huì)導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)的效果大打折扣；實(shí)踐教學(xué)的考核辦法沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)的重視程度較落后于理論教學(xué)，尤其是在態(tài)度方面不重視實(shí)踐教學(xué)，過(guò)于重視理論教學(xué)而輕視應(yīng)用操作技能的提高；在學(xué)校課程周期安排中，實(shí)踐教學(xué)課程占比低，實(shí)踐教學(xué)課時(shí)不能達(dá)到讓學(xué)生完全掌握的要求。在這些因素的影響下，在汽車(chē)電子電器類(lèi)的教學(xué)體系中，教學(xué)方式存在忽略實(shí)踐教學(xué)的情況，導(dǎo)致在書(shū)本中學(xué)到的知識(shí)很難熟練應(yīng)用在實(shí)際中。

通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，鍛煉學(xué)生設(shè)計(jì)汽車(chē)電子電氣的動(dòng)手能力，結(jié)合理論教學(xué)，理論落實(shí)于實(shí)踐，為將來(lái)學(xué)生就業(yè)夯實(shí)基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重點(diǎn)在于幫助學(xué)生建立對(duì)汽車(chē)內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)的整體概念與輪廓，完善課程知識(shí)結(jié)構(gòu)體系、優(yōu)化內(nèi)容重難點(diǎn)、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，有助于學(xué)生深入理解汽車(chē)電器系統(tǒng)及其工作的理論依據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生對(duì)車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)興趣。在課程內(nèi)容設(shè)置上，充分考慮學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，打破以理論說(shuō)教的傳統(tǒng)教學(xué)模式以及學(xué)生的固化學(xué)習(xí)思維，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的教學(xué)定位；在內(nèi)容的安排上打破按部就班的順序開(kāi)設(shè)，進(jìn)行模塊化處理。

評(píng)定實(shí)踐教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾個(gè)方面：

1）實(shí)踐課程安排是否符合實(shí)際情況和學(xué)生掌握情況。

2）是否符合定制式的教學(xué)理念，有針對(duì)性地培訓(xùn)學(xué)生。

3）實(shí)驗(yàn)教師是否可以安排特色、全面的課程設(shè)計(jì)。

3：7灰土拌合→分層鋪攤→碾壓夯實(shí)→水泥穩(wěn)定碎石基層混合料運(yùn)輸→混合料攤鋪與整形→混合料碾壓→接縫處理及養(yǎng)生→瀝青混凝土混合料運(yùn)輸→混合料攤鋪整形→混合料初壓復(fù)壓終壓→聚氨酯膠水涂底→黑色橡膠顆粒攪拌→攤鋪黑色橡膠顆?！雺撼尚汀鷾y(cè)量放線劃分區(qū)域→攪拌EPDM彩色顆粒→EPDM顆粒攤鋪→碾壓成型。

教學(xué)管理人員不間斷地改變教學(xué)方法和政策，爭(zhēng)取以最適合學(xué)生的體系培養(yǎng)學(xué)生，構(gòu)造出合適且合理的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)由淺入深，對(duì)應(yīng)理論，注重解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。從最初的汽車(chē)電器零部件初步認(rèn)識(shí)到最后的全車(chē)電路與故障診斷設(shè)備實(shí)驗(yàn)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間步步銜接，使學(xué)生能夠由淺入深、由表及里、層層遞進(jìn)地進(jìn)行汽車(chē)電器與電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)。

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)：汽車(chē)電器零部件初步認(rèn)識(shí)

該實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生了解常見(jiàn)汽車(chē)電器零部件的結(jié)構(gòu)以及掌握主要汽車(chē)電器零部件的工作原理。汽車(chē)的電器系統(tǒng)由許許多多的電器零部件組合而成，在數(shù)量眾多的汽車(chē)零部件中，每一個(gè)零件都有自己的作用，都在為電器系統(tǒng)服務(wù)，所以，認(rèn)識(shí)電器零部件是重要且必要的。此實(shí)驗(yàn)需要的器材有蓄電池、交流發(fā)電機(jī)、分電器、點(diǎn)火線圈、火花塞、起動(dòng)機(jī)和電壓調(diào)節(jié)器的整機(jī)及散件以及一些常見(jiàn)的輔助電器。首先要按照電源系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)、輔助電器對(duì)零部件進(jìn)行分類(lèi)；其次對(duì)汽車(chē)電器零部件的不同形式進(jìn)行對(duì)比，仔細(xì)觀察零部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（只限于刨開(kāi)的零部件）。

第二個(gè)實(shí)驗(yàn)：充電系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生了解汽車(chē)供電系統(tǒng)的組成，了解蓄電池、交流發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器的工作原理及工作過(guò)程，進(jìn)而掌握汽車(chē)供電系統(tǒng)中各關(guān)聯(lián)組件的工作關(guān)系。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需要的設(shè)備包括TQD-2型汽車(chē)拖拉機(jī)電器萬(wàn)能試驗(yàn)臺(tái)、蓄電池、JF1324交流發(fā)電機(jī)、硅整流電壓調(diào)節(jié)器、比重計(jì)、充電機(jī)、萬(wàn)用表、示波器、電流表、電壓表、滑動(dòng)電阻、開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線。學(xué)生了解汽車(chē)拖拉機(jī)電器萬(wàn)能試驗(yàn)臺(tái)后，使用比重計(jì)對(duì)蓄電池進(jìn)行檢測(cè)；學(xué)習(xí)蓄電池的充電方法，并畫(huà)出蓄電池的充電電路連線圖；按照要求連接好蓄電池、交流發(fā)電機(jī)、調(diào)節(jié)器實(shí)驗(yàn)電路（注：充電機(jī)最大直流電壓48 V；最大直流電流15 A；蓄電池容量100 Ah×2）。檢查連線正確后，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

1）研究分析發(fā)電機(jī)工作情況，記錄發(fā)電機(jī)開(kāi)始工作時(shí)的轉(zhuǎn)速。

2）研究交流發(fā)電機(jī)空轉(zhuǎn)情況，畫(huà)出特性曲線。

3）觀察發(fā)電機(jī)、蓄電池向負(fù)載供電情況。

4）調(diào)節(jié)器電壓調(diào)節(jié)特性實(shí)驗(yàn)，觀察調(diào)節(jié)電壓。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，針對(duì)蓄電池充電方法的種類(lèi)以及各種充電方法的利弊進(jìn)行分析總結(jié)，發(fā)電機(jī)、蓄電池、負(fù)載三者之間有什么關(guān)系，對(duì)電壓調(diào)節(jié)器的工作原理分析與研究，增加學(xué)生對(duì)汽車(chē)供電系統(tǒng)的組成的了解。讓蓄電池、交流發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器的工作原理及工作過(guò)程聚集成一個(gè)流程，形成一個(gè)知識(shí)的閉環(huán)，進(jìn)而達(dá)到此實(shí)驗(yàn)的最終目的，學(xué)習(xí)汽車(chē)供電系統(tǒng)各組成部件的工作關(guān)系。

第三個(gè)實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)火系統(tǒng)與起動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)旨在了解汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成，進(jìn)而掌握汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作過(guò)程及分電器的性能測(cè)試方法，以及掌握起動(dòng)機(jī)的工作性能及性能測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有TQD-2 型汽車(chē)拖拉機(jī)電器萬(wàn)能試驗(yàn)臺(tái)、分電器、點(diǎn)火線圈、起動(dòng)機(jī)、萬(wàn)用表和轉(zhuǎn)速表。學(xué)生將分電器、點(diǎn)火線圈、蓄電池等連接好實(shí)驗(yàn)電路，畫(huà)出電路圖、檢查連線正確后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：外觀檢查、觸點(diǎn)間隙、發(fā)火能力、火花波動(dòng)性、離心提前和真空提前。隨后將發(fā)火能力、火花均勻性、離心提前、真空提前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來(lái)，填入表1 中，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比分析分電器的性能。

表1 分電器性能測(cè)試表

接下來(lái)按起動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)電路圖連線，畫(huà)出電路圖、檢查連線正確后，開(kāi)始以下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：空載電流、轉(zhuǎn)速測(cè)試、全制動(dòng)性能檢測(cè)。最后將測(cè)試結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)記錄表2，得出結(jié)論。

表2 起動(dòng)機(jī)性能測(cè)試表

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生還需考慮汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)的組成部分、如何根據(jù)分電器的點(diǎn)火提前性能測(cè)試結(jié)果分析分電器性能、起動(dòng)機(jī)全制動(dòng)時(shí)間為什么不宜過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，只有明白這些實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵過(guò)程的原理，將上述問(wèn)題弄明白，才能掌握汽車(chē)點(diǎn)火系統(tǒng)的工作過(guò)程及分電器的性能測(cè)試方法，掌握起動(dòng)機(jī)的工作性能及其性能測(cè)試的方法。

第四個(gè)實(shí)驗(yàn)：全車(chē)電路與故障診斷設(shè)備實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)旨在讓學(xué)生了解全車(chē)電路的組成及布置情況，掌握點(diǎn)火正時(shí)分析儀、解碼器的操作。想要了解全車(chē)電路組成則需要將上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)融會(huì)貫通，此實(shí)驗(yàn)既是對(duì)上述實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，又是對(duì)上述實(shí)驗(yàn)的查漏補(bǔ)缺，設(shè)計(jì)上以此實(shí)驗(yàn)作為最后實(shí)踐教學(xué)的收尾，達(dá)到溫故而知新的效果。實(shí)驗(yàn)設(shè)備需要用到高級(jí)轎車(chē)、普通轎車(chē)各一輛，點(diǎn)火正時(shí)分析儀以及解碼器。重點(diǎn)掌握傳感器、控制機(jī)構(gòu)，例如制動(dòng)燈、倒車(chē)燈操縱機(jī)構(gòu)；運(yùn)用點(diǎn)火正時(shí)分析儀測(cè)量該車(chē)點(diǎn)火提前角，研究點(diǎn)火提前角與哪些因素有關(guān)，掌握調(diào)整點(diǎn)火提前角的方法；想要掌握解碼器的操作方法則需要使用該儀器對(duì)高級(jí)轎車(chē)的技術(shù)狀況進(jìn)行診斷，排除故障；了解高級(jí)轎車(chē)主要傳感器的位置、功能及工作原理，例如節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器、水溫傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器及氧傳感器。

做完這一切后，學(xué)生還要繼續(xù)對(duì)點(diǎn)火正時(shí)分析儀的功用和解碼器使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行更深層次的剖析和思考，將之前所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)一步集零為整，在腦海里組成完整的汽車(chē)電器體系，才算是完成最終的教學(xué)目標(biāo)和設(shè)計(jì)構(gòu)想。

3 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)電器與電子技術(shù)作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案中的專(zhuān)業(yè)核心課程，親身實(shí)驗(yàn)實(shí)踐對(duì)于幫助每一位學(xué)生理解和學(xué)習(xí)這門(mén)課程有著至關(guān)重要的作用。該課程的實(shí)驗(yàn)架構(gòu)本著由淺入深、由簡(jiǎn)至難、步步銜接、環(huán)環(huán)相扣的理念，帶領(lǐng)學(xué)生精確又詳細(xì)地認(rèn)識(shí)汽車(chē)各種電子系統(tǒng)的運(yùn)作機(jī)理和運(yùn)轉(zhuǎn)方式。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以下述三條原則作為開(kāi)篇立項(xiàng)的基本原則。

1）針對(duì)性原則。針對(duì)性創(chuàng)新是學(xué)校發(fā)展的助力，理論教育為教育核心之位，培養(yǎng)實(shí)踐能力、技術(shù)應(yīng)用能力為主導(dǎo)之位，創(chuàng)新能力培養(yǎng)為關(guān)鍵之位。

2）應(yīng)用性原則。根據(jù)當(dāng)今市場(chǎng)環(huán)境要求，在應(yīng)用場(chǎng)景培養(yǎng)相應(yīng)人才，使理論知識(shí)充分在企業(yè)等場(chǎng)景發(fā)揮應(yīng)有的價(jià)值。教學(xué)體系中，實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)要做好組織架構(gòu)。

3）綜合性原則。綜合特性體現(xiàn)在師資力量的綜合能力、理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的組合方式、教室與實(shí)驗(yàn)室的搭配教學(xué)等方面。針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)重新分配資源，以求充分體現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的作用。

這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)能夠很好地幫助學(xué)生加深對(duì)這門(mén)課程的認(rèn)知。學(xué)生通過(guò)親身實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，能夠更清晰地體會(huì)和理解理論知識(shí)，理解各個(gè)電器系統(tǒng)的理論依據(jù)，在實(shí)踐教學(xué)中更加深刻地領(lǐng)悟電子電器系統(tǒng)在汽車(chē)上的位置和作用。同時(shí)，這樣的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)能夠?yàn)檎n堂帶來(lái)豐富的基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提升教學(xué)和研究層次，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。