汽车电子电气网络化实验教学的探索与实践

屈 敏 罗绍新 赵建华 丁左武

南京工程学院汽车与轨道交通学院 江苏南京 211167

汽车电子电气网络化实验教学的探索与实践

屈 敏 罗绍新 赵建华 丁左武

南京工程学院汽车与轨道交通学院 江苏南京 211167

为适应现代汽车行业对电车结合的复合型应用人才培养需要，针对汽车专业汽车电子电气课程电车结合的特点，从汽车电子电气网络化实验教学系统平台构建、网络化实验教学模式设计进行探索。通过实践证明：网络化技术与传统实验教学的结合可在兼容传统实验教学内容的同时，充分发挥网络化实验教学的高效、灵活的优势。加强了学生在实验中的主体性作用，提高了学生涉及电车结合的专业实践应用能力和创新思维能力。

汽车电子电气；网络化；实验教学

南京工程学院是一所应用型本科院校，其人才培养是以具有一定学术性和较强工程实践应用能力为目标。汽车电子电气是汽车专业中涉及机械、电子、液压、控制、微机、信息以及传感技术等多学科领域的重要专业课程。随着现代汽车新技术尤其是电控技术的迅猛发展，对该类课程教学的综合性和实践性要求也不断增强。近两年，为适应现代汽车行业对电车结合的复合型应用人才培养的需要，我们积极探索网络化技术与传统实验教学的结合，在兼容传统实验教学内容的同时充分发挥网络化实验教学的高效、灵活的创新模式。

1 汽车电子电气实验教学现状分析

目前汽车专业教学中，普遍受传统思想与培养方案中对涉及汽车结构、原理与运用或计算机、电子与控制方面理论、实验教学内容侧重点的深度、广度制约，学生很难将计算机电子控制技术较好地应用于汽车中。即普遍存在“懂车的人不懂电，懂电的人不懂车”，电与车很难结合的尴尬状况。

汽车电子电气课程理论与实验教学上，因受各方面条件、观念的限制，其教学内容、模式等较为滞后，不能满足行业对掌握现代汽车与电控技术的复合型应用人才的需求，主要表现在以下几个方面。

（1）受传统重理论轻实验的教学思想影响，实验教学过多依附于理论教学，该课程只是在理论课程中安排有限的几个学时的实验项目；加之理论教学知识体系更新较慢，造成实验教学内容远远落后于实际技术发展与应用的需要。

（2）因实验项目学时数有限，较难满足实验内容覆盖面的广度；为满足实验项目开出率的要求，只能采取多实验项目数，少学时的演示、验证性实验，实验内容简单、类型模式单一、教学效果收效甚微。

（3）实验教师与实验设备台套数较少、资源不足，造成实验分组人数较多、学生实际动手内容不深入，新技术类设备与实验内容则更加缺乏。

（4）实验室与教学管理僵硬，设备、资源的共享和利用较差，现有实验设备、项目的再开发停滞。

2 汽车电子电气网络化实验教学的探索与实践

2.1 网络化实验教学系统平台构建

为开展汽车电子电气网络化实验教学，首先必须构建网络化教学系统平台。

2.1.1 构建汽车电子电气网络化实验基础平台

在现有汽车电子电气实验室内，增加多媒体网络教学基本设施，构建汽车电子电气网络化实验基础平台。平台包含：教师工作台（含教师机、测试终端、数据采集器）各1套；学生工作台（含学生机、测试终端）共24套；测试开发仪器（数字示波器、万用表、单片机开发套件、工具）25套；投影机、交换机等联网设备1套；教学软件多套。汽车电子电气网络化实验基础平台可以满足一个标准建制班级学生（45人）进行感知型网络与仿真型网络实验，同时也可进一步为交互式联网综合、设计性实验提供支撑。

2.1.2 旧设备联网改造

现有汽车电子电气实验室旧设备均为单台套采购，主要教学目的是加强学生对汽车电子电气各子系统结构组成、工作原理的感性认识以及简单故障诊断训练。由于分组人数与学时限制，不能对所有学生提供足够的动手训练机会，很难使本科生对实验中存在的问题有足够时间去思考与领会，大大影响教学效果，设备的实际利用率很低。针对这些问题，对旧设备进行合理的改造以增强其实验功能：增加各设备在涉及电控工作原理、故障诊断的重要传感器、执行器检测点的设置；加装实际的车用传感器替代旧设备上信号模拟调节旋钮，实现传感器真实信号输出，以便于对车用传感器性能进行分析；利用计算机数据采集系统，编写应用程序，使关键测试数据可以数字化后进教师机显示、记录并与学生机联网共享，便于进一步深入分析。

2.1.3 新设备引进与功能设计

合理配置实验室建设项目资金，加快汽车电控新技术类实验设备的引进。对于汽车电子电气实验室新设备引进时应加强前期调研，根据专业领域知识的发展特别是反映多学科知识融合的汽车电控新技术，能提前开发一些有技术含量的设计性、创新性实验项目。积极与相关生产厂家沟通，按网络化实验教学模式，加强新设备功能设计，尤其是新设备在计算机测控、网络化功能上的拓展，以最大程度的利用现代技术手段辅助汽车电子电气实验教学。2012年以后，我们引进的汽车电子电气类新设备，均能与已经构建的汽车电子电气网络化实验基础平台联网，在人机交互界面、联网数据信号测试与断点故障远程设置等方面得到强化。

2.2 网络化实验教学模式设计

网络化实验教学系统平台构建为汽车电子电气网络化实验教学的展开提供有力支撑，在兼容其传统实验教学内容的同时充分发挥网络化实验教学的高效、灵活的优势，必须做好网络化实验教学内容与模式的创新设计。

汽车电子电气网络化实验教学内容与创新模式的设计：首先应根据专业人才培养需要，对已有实验教学内容进行完善与优化，实验教学模式突出层次（分验证性、综合性、设计性、研究性实验4个层次）的融合；其次为适应不同的教学要求并兼顾学生兴趣，通过必选与任选项目，以适应实验学时与教学内容之间的合理匹配；最后还应在实验内容、项目的再开发上进行必要的创新。

对于一个标准的实验项目（2学时），一般第一阶段由教师主导对实验对象实物的系统结构组成、工作原理进行讲解，并利用多媒体、3D虚拟仿真软件辅助教学，在较短的时间内强化实验原理内容教学；第二阶段由教师作为主持人下达实验任务后，学生则以小组团队的形式在网络化实验教学系统平台帮助下平行、独立地完成汽车电子电气系统的基本数据测试、记录与故障诊断，让所有学生都能动手完成实验项目的主要部分，达到实验基本要求；最后阶段让学生小组间进行数据的分析与总结，同时教师答疑并鼓励学生交流与思考，帮助学生掌握实验内容。另外，在时间、条件允许的情况下可对少部分学生提出延伸性的实验内容指导。

2.3 网络化实验教学项目实例

以汽车电子电气实验教学典型项目“汽车电控燃油喷射系统实验”为例进行说明。该实验涉及汽车电控燃油喷射系统本身与所含传感器、执行器结构、原理，传感器参数测试，系统故障诊断等较多内容，综合性很强。

在网络化实验教学模式下：每个学生工作台两人一组，教师工作台与汽车电控燃油喷射系统实验台架一套共享，相关教学、测控软件可根据需要单独操作或共享。

（1）第一阶段是实验得以顺利开展的基础阶段。教师主导利用汽车电控燃油喷射系统实验台架对实物系统结构组成、工作原理进行讲解，并利用多媒体辅助手段对汽车电控燃油喷射系统结构组成、工作原理进行动画展示，在较短时间内完成实验原理内容教学。随后每个学生小组同时在学生机上运行景格3D虚拟仿真软件，学习汽车电控燃油喷射系统结构原理并进行虚拟仿真故障测试诊断，一方面可调动学生实验兴趣，另一方面也可弥补实验设备台套的不足，有效提高实验效率与效果。

（2）第二阶段是学生动手完成实验项目的主要部分，达到实验基本要求的关键阶段。教师作为主持人下达具体实验任务：汽车电控燃油喷射系统传感器参数测试与系统故障诊断，学生小组分别执行。由于采用网络化实验教学模式，每名学生小组在自己的工作台上的测试终端，利用万用表、数字示波器等测试仪器平行、独立地完成对汽车电控燃油喷射系统各传感器基本参数的测试与记录。教师对汽车电控燃油喷射系统实验台架进行故障设置，要求不同小组分别对不同故障条件下的数据进行测试分析，观察记录故障现象，研究故障机理。实验中，每名学生可掌握仪器设备的操作、传感器测试的方法，在分析传感器数据与特性同时掌握系统故障诊断的基本方法。采用网络化实验教学模式后，教师以“一对多”的形式提高教学效率，同时可灵活设置测试内容，让不同组学生测试内容细节有所不同，尽可能地避免实验过程完全雷同与实验报告的抄袭问题。

（3）第三阶段是实验内容的巩固与提高阶段。教师鼓励学生小组间进行交流与思考，以答疑方式参与学生对实验数据的分析与总结。例如让学生根据测试的数据，综合的分析节气门开度、空气流量变化对喷油脉宽的影响，深入理解电控燃油喷射系统内在控制联系。

教师最后再利用计算机测控系统对汽车电控燃油喷射系统关键传感器参数进行数据采集，配合应用软件人机交互界面，形象生动地将关键测试数据数字化显示并与学生机联网共享，将汽车电控燃油喷射系统控制的逻辑与数据内在联系揭示，深入掌握电控燃油喷射系统控制规律。在时间允许的情况下，可对少部分学生提出延伸性的实验内容指导，使学生在掌握汽车电控新技术的知识同时，对实践应用能力和创新思维能力再提高。

3 结束语

2012年以来，我们通过对汽车电子电气网络化实验教学的探索与实践，在兼容传统实验教学内容的同时充分发挥网络化实验教学的高效、灵活的创新模式。这不仅表现在2012～2014级学生对汽车电子电气课程的学习兴趣增强，实验过程中参与的主动性与学习成绩提高，与教师在专业知识上的交流明显增加上；而且在学生涉及电车结合的专业实践应用能力和创新思维能力提高上都有一定体现。下一步我们将在汽车电子电气网络化实验教学内容与创新模式进一步深入展开，同时把经验向其他相关课程推广，以满足现代汽车行业对电车结合的复合型应用人才培养的需要。

［1］ 屈敏，丁左武.应用型本科车辆电子专业方向实验教学改革的探索与实践［J］.中国现代教育装备，2011（17）:105-107.

［2］ 屈敏.《汽车电子电气》课程实验的教学改革与实践［J］.科技信息，2011（28）:1.

［3］ 阳建雄，计算机组成原理实验网络化教学的探索与实践［J］.实验室科学，2008（3）:45-47.

［4］ 肖建琼，周晓庆.高校网络化实验教学系统建构与实现［J］.计算机与现代化，2009（4）:96-98.

［5］ 刘元盛，高校网络化实验创新教学模式探索［J］.实验技术与管理，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，硕士，副教授。