屈 敏 羅紹新 趙建華 丁左武

南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院 江蘇南京 211167

汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的探索與實踐

屈 敏 羅紹新 趙建華 丁左武

南京工程學(xué)院汽車與軌道交通學(xué)院 江蘇南京 211167

為適應(yīng)現(xiàn)代汽車行業(yè)對電車結(jié)合的復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)需要，針對汽車專業(yè)汽車電子電氣課程電車結(jié)合的特點，從汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)系統(tǒng)平臺構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)模式設(shè)計進行探索。通過實踐證明：網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)的結(jié)合可在兼容傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容的同時，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的高效、靈活的優(yōu)勢。加強了學(xué)生在實驗中的主體性作用，提高了學(xué)生涉及電車結(jié)合的專業(yè)實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力。

汽車電子電氣；網(wǎng)絡(luò)化；實驗教學(xué)

南京工程學(xué)院是一所應(yīng)用型本科院校，其人才培養(yǎng)是以具有一定學(xué)術(shù)性和較強工程實踐應(yīng)用能力為目標。汽車電子電氣是汽車專業(yè)中涉及機械、電子、液壓、控制、微機、信息以及傳感技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的重要專業(yè)課程。隨著現(xiàn)代汽車新技術(shù)尤其是電控技術(shù)的迅猛發(fā)展，對該類課程教學(xué)的綜合性和實踐性要求也不斷增強。近兩年，為適應(yīng)現(xiàn)代汽車行業(yè)對電車結(jié)合的復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)的需要，我們積極探索網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)的結(jié)合，在兼容傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容的同時充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的高效、靈活的創(chuàng)新模式。

1 汽車電子電氣實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前汽車專業(yè)教學(xué)中，普遍受傳統(tǒng)思想與培養(yǎng)方案中對涉及汽車結(jié)構(gòu)、原理與運用或計算機、電子與控制方面理論、實驗教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點的深度、廣度制約，學(xué)生很難將計算機電子控制技術(shù)較好地應(yīng)用于汽車中。即普遍存在“懂車的人不懂電，懂電的人不懂車”，電與車很難結(jié)合的尷尬狀況。

汽車電子電氣課程理論與實驗教學(xué)上，因受各方面條件、觀念的限制，其教學(xué)內(nèi)容、模式等較為滯后，不能滿足行業(yè)對掌握現(xiàn)代汽車與電控技術(shù)的復(fù)合型應(yīng)用人才的需求，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）受傳統(tǒng)重理論輕實驗的教學(xué)思想影響，實驗教學(xué)過多依附于理論教學(xué)，該課程只是在理論課程中安排有限的幾個學(xué)時的實驗項目；加之理論教學(xué)知識體系更新較慢，造成實驗教學(xué)內(nèi)容遠遠落后于實際技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的需要。

（2）因?qū)嶒烅椖繉W(xué)時數(shù)有限，較難滿足實驗內(nèi)容覆蓋面的廣度；為滿足實驗項目開出率的要求，只能采取多實驗項目數(shù)，少學(xué)時的演示、驗證性實驗，實驗內(nèi)容簡單、類型模式單一、教學(xué)效果收效甚微。

（3）實驗教師與實驗設(shè)備臺套數(shù)較少、資源不足，造成實驗分組人數(shù)較多、學(xué)生實際動手內(nèi)容不深入，新技術(shù)類設(shè)備與實驗內(nèi)容則更加缺乏。

（4）實驗室與教學(xué)管理僵硬，設(shè)備、資源的共享和利用較差，現(xiàn)有實驗設(shè)備、項目的再開發(fā)停滯。

2 汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的探索與實踐

2.1 網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)系統(tǒng)平臺構(gòu)建

為開展汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)，首先必須構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)系統(tǒng)平臺。

2.1.1 構(gòu)建汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗基礎(chǔ)平臺

在現(xiàn)有汽車電子電氣實驗室內(nèi)，增加多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)基本設(shè)施，構(gòu)建汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗基礎(chǔ)平臺。平臺包含：教師工作臺（含教師機、測試終端、數(shù)據(jù)采集器）各1套；學(xué)生工作臺（含學(xué)生機、測試終端）共24套；測試開發(fā)儀器（數(shù)字示波器、萬用表、單片機開發(fā)套件、工具）25套；投影機、交換機等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備1套；教學(xué)軟件多套。汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗基礎(chǔ)平臺可以滿足一個標準建制班級學(xué)生（45人）進行感知型網(wǎng)絡(luò)與仿真型網(wǎng)絡(luò)實驗，同時也可進一步為交互式聯(lián)網(wǎng)綜合、設(shè)計性實驗提供支撐。

2.1.2 舊設(shè)備聯(lián)網(wǎng)改造

現(xiàn)有汽車電子電氣實驗室舊設(shè)備均為單臺套采購，主要教學(xué)目的是加強學(xué)生對汽車電子電氣各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、工作原理的感性認識以及簡單故障診斷訓(xùn)練。由于分組人數(shù)與學(xué)時限制，不能對所有學(xué)生提供足夠的動手訓(xùn)練機會，很難使本科生對實驗中存在的問題有足夠時間去思考與領(lǐng)會，大大影響教學(xué)效果，設(shè)備的實際利用率很低。針對這些問題，對舊設(shè)備進行合理的改造以增強其實驗功能：增加各設(shè)備在涉及電控工作原理、故障診斷的重要傳感器、執(zhí)行器檢測點的設(shè)置；加裝實際的車用傳感器替代舊設(shè)備上信號模擬調(diào)節(jié)旋鈕，實現(xiàn)傳感器真實信號輸出，以便于對車用傳感器性能進行分析；利用計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，編寫應(yīng)用程序，使關(guān)鍵測試數(shù)據(jù)可以數(shù)字化后進教師機顯示、記錄并與學(xué)生機聯(lián)網(wǎng)共享，便于進一步深入分析。

2.1.3 新設(shè)備引進與功能設(shè)計

合理配置實驗室建設(shè)項目資金，加快汽車電控新技術(shù)類實驗設(shè)備的引進。對于汽車電子電氣實驗室新設(shè)備引進時應(yīng)加強前期調(diào)研，根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域知識的發(fā)展特別是反映多學(xué)科知識融合的汽車電控新技術(shù)，能提前開發(fā)一些有技術(shù)含量的設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗項目。積極與相關(guān)生產(chǎn)廠家溝通，按網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)模式，加強新設(shè)備功能設(shè)計，尤其是新設(shè)備在計算機測控、網(wǎng)絡(luò)化功能上的拓展，以最大程度的利用現(xiàn)代技術(shù)手段輔助汽車電子電氣實驗教學(xué)。2012年以后，我們引進的汽車電子電氣類新設(shè)備，均能與已經(jīng)構(gòu)建的汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗基礎(chǔ)平臺聯(lián)網(wǎng)，在人機交互界面、聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信號測試與斷點故障遠程設(shè)置等方面得到強化。

2.2 網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)模式設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)系統(tǒng)平臺構(gòu)建為汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的展開提供有力支撐，在兼容其傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容的同時充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的高效、靈活的優(yōu)勢，必須做好網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)內(nèi)容與模式的創(chuàng)新設(shè)計。

汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新模式的設(shè)計：首先應(yīng)根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)需要，對已有實驗教學(xué)內(nèi)容進行完善與優(yōu)化，實驗教學(xué)模式突出層次（分驗證性、綜合性、設(shè)計性、研究性實驗4個層次）的融合；其次為適應(yīng)不同的教學(xué)要求并兼顧學(xué)生興趣，通過必選與任選項目，以適應(yīng)實驗學(xué)時與教學(xué)內(nèi)容之間的合理匹配；最后還應(yīng)在實驗內(nèi)容、項目的再開發(fā)上進行必要的創(chuàng)新。

對于一個標準的實驗項目（2學(xué)時），一般第一階段由教師主導(dǎo)對實驗對象實物的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、工作原理進行講解，并利用多媒體、3D虛擬仿真軟件輔助教學(xué)，在較短的時間內(nèi)強化實驗原理內(nèi)容教學(xué)；第二階段由教師作為主持人下達實驗任務(wù)后，學(xué)生則以小組團隊的形式在網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)系統(tǒng)平臺幫助下平行、獨立地完成汽車電子電氣系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)測試、記錄與故障診斷，讓所有學(xué)生都能動手完成實驗項目的主要部分，達到實驗基本要求；最后階段讓學(xué)生小組間進行數(shù)據(jù)的分析與總結(jié)，同時教師答疑并鼓勵學(xué)生交流與思考，幫助學(xué)生掌握實驗內(nèi)容。另外，在時間、條件允許的情況下可對少部分學(xué)生提出延伸性的實驗內(nèi)容指導(dǎo)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)項目實例

以汽車電子電氣實驗教學(xué)典型項目“汽車電控燃油噴射系統(tǒng)實驗”為例進行說明。該實驗涉及汽車電控燃油噴射系統(tǒng)本身與所含傳感器、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)、原理，傳感器參數(shù)測試，系統(tǒng)故障診斷等較多內(nèi)容，綜合性很強。

在網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)模式下：每個學(xué)生工作臺兩人一組，教師工作臺與汽車電控燃油噴射系統(tǒng)實驗臺架一套共享，相關(guān)教學(xué)、測控軟件可根據(jù)需要單獨操作或共享。

（1）第一階段是實驗得以順利開展的基礎(chǔ)階段。教師主導(dǎo)利用汽車電控燃油噴射系統(tǒng)實驗臺架對實物系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、工作原理進行講解，并利用多媒體輔助手段對汽車電控燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成、工作原理進行動畫展示，在較短時間內(nèi)完成實驗原理內(nèi)容教學(xué)。隨后每個學(xué)生小組同時在學(xué)生機上運行景格3D虛擬仿真軟件，學(xué)習(xí)汽車電控燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理并進行虛擬仿真故障測試診斷，一方面可調(diào)動學(xué)生實驗興趣，另一方面也可彌補實驗設(shè)備臺套的不足，有效提高實驗效率與效果。

（2）第二階段是學(xué)生動手完成實驗項目的主要部分，達到實驗基本要求的關(guān)鍵階段。教師作為主持人下達具體實驗任務(wù)：汽車電控燃油噴射系統(tǒng)傳感器參數(shù)測試與系統(tǒng)故障診斷，學(xué)生小組分別執(zhí)行。由于采用網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)模式，每名學(xué)生小組在自己的工作臺上的測試終端，利用萬用表、數(shù)字示波器等測試儀器平行、獨立地完成對汽車電控燃油噴射系統(tǒng)各傳感器基本參數(shù)的測試與記錄。教師對汽車電控燃油噴射系統(tǒng)實驗臺架進行故障設(shè)置，要求不同小組分別對不同故障條件下的數(shù)據(jù)進行測試分析，觀察記錄故障現(xiàn)象，研究故障機理。實驗中，每名學(xué)生可掌握儀器設(shè)備的操作、傳感器測試的方法，在分析傳感器數(shù)據(jù)與特性同時掌握系統(tǒng)故障診斷的基本方法。采用網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)模式后，教師以“一對多”的形式提高教學(xué)效率，同時可靈活設(shè)置測試內(nèi)容，讓不同組學(xué)生測試內(nèi)容細節(jié)有所不同，盡可能地避免實驗過程完全雷同與實驗報告的抄襲問題。

（3）第三階段是實驗內(nèi)容的鞏固與提高階段。教師鼓勵學(xué)生小組間進行交流與思考，以答疑方式參與學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的分析與總結(jié)。例如讓學(xué)生根據(jù)測試的數(shù)據(jù)，綜合的分析節(jié)氣門開度、空氣流量變化對噴油脈寬的影響，深入理解電控燃油噴射系統(tǒng)內(nèi)在控制聯(lián)系。

教師最后再利用計算機測控系統(tǒng)對汽車電控燃油噴射系統(tǒng)關(guān)鍵傳感器參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，配合應(yīng)用軟件人機交互界面，形象生動地將關(guān)鍵測試數(shù)據(jù)數(shù)字化顯示并與學(xué)生機聯(lián)網(wǎng)共享，將汽車電控燃油噴射系統(tǒng)控制的邏輯與數(shù)據(jù)內(nèi)在聯(lián)系揭示，深入掌握電控燃油噴射系統(tǒng)控制規(guī)律。在時間允許的情況下，可對少部分學(xué)生提出延伸性的實驗內(nèi)容指導(dǎo)，使學(xué)生在掌握汽車電控新技術(shù)的知識同時，對實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力再提高。

3 結(jié)束語

2012年以來，我們通過對汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的探索與實踐，在兼容傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容的同時充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)的高效、靈活的創(chuàng)新模式。這不僅表現(xiàn)在2012～2014級學(xué)生對汽車電子電氣課程的學(xué)習(xí)興趣增強，實驗過程中參與的主動性與學(xué)習(xí)成績提高，與教師在專業(yè)知識上的交流明顯增加上；而且在學(xué)生涉及電車結(jié)合的專業(yè)實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維能力提高上都有一定體現(xiàn)。下一步我們將在汽車電子電氣網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)內(nèi)容與創(chuàng)新模式進一步深入展開，同時把經(jīng)驗向其他相關(guān)課程推廣，以滿足現(xiàn)代汽車行業(yè)對電車結(jié)合的復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)的需要。

［1］ 屈敏，丁左武.應(yīng)用型本科車輛電子專業(yè)方向?qū)嶒灲虒W(xué)改革的探索與實踐［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2011（17）:105-107.

［2］ 屈敏.《汽車電子電氣》課程實驗的教學(xué)改革與實踐［J］.科技信息，2011（28）:1.

［3］ 陽建雄，計算機組成原理實驗網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的探索與實踐［J］.實驗室科學(xué)，2008（3）:45-47.

［4］ 肖建瓊，周曉慶.高校網(wǎng)絡(luò)化實驗教學(xué)系統(tǒng)建構(gòu)與實現(xiàn)［J］.計算機與現(xiàn)代化，2009（4）:96-98.

［5］ 劉元盛，高校網(wǎng)絡(luò)化實驗創(chuàng)新教學(xué)模式探索［J］.實驗技術(shù)與管理，2012，29（3）:245-247.

Exploration and Practice of Networked Experimental Teaching Mode for Automotive Electrical System

Qu Min， Luo Shaoxin， Zhao Jianhua， Ding Zuowu
School of Automotive and Rail Transit， Nanjing Institute of Technology， Nanjing， 211167， China

In order to adapt to the needs of talent training on the development of the modern automobile industry， according to the characteristics of combining electronics with automobile in automotive electrical courses， explore from building platform of networked instruction system， reform of experiment teaching content patterns. Practice has proven that the advantages of highly-effective， fexible of networked experimental teaching. It strengthens subjectivity of students in experimental teaching； raise the student's comprehensive application ability and innovative consciousness.

automotive electrical system； network-based； experimental teaching

2015-05-07

屈敏，碩士，副教授。