高职“发动机电控技术”课程信息化教学设计——以“节气门位置传感器原理与检修”为例

龙 华，邵明珠

(1.长江职业学院 机电汽车学院，湖北 武汉 430074； 2.武汉正源机械设备有限公司 设计部，湖北 武汉 430064)

1 教学分析

1.1 课程分析

教学内容选自汽车检测与维修专业核心课程“发动机电控技术”。此课程为理实一体化课程，主要培养学生利用现代诊断和检测设备对汽车发动机电控设备和电路进行故障诊断，零部件检测、维修、更换等专业能力。以职业典型工作任务为基础，严格按照学生认知规律进行信息化教学设计。

1.2 学情分析

教学对象是汽车检测与维修专业二年级的学生。他们学过汽车概论、汽车电气等相关专业基础知识。相较于理论课，他们更喜欢以动手为主的实训课。他们学习能力参差不齐，电路图读图能力欠缺[1]。

1.3 教学目标

根据本课程的课程标准和岗位能力要求制定教学目标。1) 知识目标。让学生掌握节气门和节气门位置传感器的功用、类型、组成、工作原理及其在汽车动力控制中的作用。2) 能力目标。具有正确使用工具设备及专用仪器仪表的能力，具备节气门位置传感器检测能力，具备诊断、排除常见故障的能力。3) 素质目标。集“教、学、做”为一体，使学生具有良好的职业素养，养成安全操作、团队协作的习惯，培养并加强自主学习的意识[1]。

1.4教学重难点

教学重点是节气门体和节气门位置传感器的结构、组成、工作原理及其在发动机中的作用。教学难点是节气门体和节气门位置传感器在发动机和汽车电控系统中的作用。

2 教学过程实施

教学过程设计为9个部分，如图1所示。

图1 课程设计示意图

2.1 课前预习

课前学生了解节气门位置传感器的结构及原理，用手机登录校园数字化课程“汽车电子控制技术”，观看视频《3分钟读懂汽车节气门位置传感器》，思考“节气门位置传感器的作用？平常所说的汽油发动机的油门指的是什么？”学生可通过互联网搜集相关资料，也可下载维修手册学习[2]。鼓励学生在数字化课程平台上就相关问题或答案发帖互动。

2.2 模拟企业早会

每个班级按人数分成2～3个小组，每个小组推选一个小组长，小组长负责该小组的信息传递和考勤。每个小组站一列，由班长模拟企业主管训话，布置工作任务、宣传企业文化、强调工作纪律。

2.3 任务导入

播放4S店真实案例视频。例如，4S店接到一辆捷达轿车，配置为4缸电喷发动机。车主反映故障——发动机怠速不稳，故障信号显示为节气门位置传感器故障，引入任务[2]。采用问题引导教学法，由“汽油发动机的油门”导入节气门； 由“发动机进气量是如何控制的？”导入“负荷的控制就是节气门开度的控制”； “画出节气门位置传感器电路，识别描述各端子的含义”，“描述该节气门位置传感器的检测内容及检测步骤”； 由“ECU如何知道节气门开度”导入节气门传感器的概念，引入视频。油门大小的控制就是节气门开度的控制，即进气量的控制。采用问题导入法、视频导入法、工作任务导入法，导入节气门和节气门位置传感器的概念，活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣。同时，对有些学生过去没有吃透的概念，如油门、负荷，进一步讲解[3]。

2.4 传感器作用和分类点拨

传统的教学模式是将节气门位置传感器单独放在传感器章节或进气系统单元讲解，学生听懂了，但记忆不长久。本次教学设计将节气门位置传感器融入电控燃油喷射系统(EFI)讲解，其优点是，学生很容易知道节气门位置传感器在整个系统中的位置、作用，很容易将电控燃油喷射系统的3个子系统即供油系统、空气供给系统、电子控制系统等知识点有机串联起来。引导学生观看实训室的老款捷达和新款捷达，提问“发动机如何控制进气量？”引出负荷的概念，如何控制负荷，如何配合防滑驱动控制动力。引导学生分组，画思维导图(如图2所示)，包含节气门，节气门位置传感器的功用、控制类型、组成。每个小组派一名代表上台陈述，教师点评。

图2 传感器思维导图示意图

2.5 结构介绍和原理点拨

将一个真实的节气门位置传感器展示给学生，从外形到内部结构逐一讲解，重点介绍传感器的针脚。节气门结构包括节气门体、节气门、节气门位置传感器、节气门驱动装置。传统拉线油门是通过钢丝一端与油门踏板相连，另一端与节气门相连，它的传输比例是1∶1，这种方式控制精度不理想。而现在的电子节气门(电子油门)，是通过位置传感器将踩踏油门踏板动作的力量、幅度等数据传输到控制单元进行分析，总结驾驶者踩油门的意图，由ECU计算实际节气门开合度并发出指令控制节气门电机工作，从而实现对节气门的精准控制[4]231-232。用万用表可以检测到随着节气门开度逐渐变大，节气门信号电压逐渐变大。提问“为什么部分型号的节气门有3根铜管？”引导学生思考问题，在做中学。

2.6 虚拟仿真和感性认识

首先，播放虚拟仿真小动画，鼠标操作模拟整个仿真过程，加深学生对传感器原理的理解，强化学生对万用表的正确使用，激发学生学习的欲望[5]。然后，请第1小组2名学生上实训台，一人调节节气门开度，另一个用万用表检测信号电压，并总结节气门开度与信号电压之间的关系。设置问题——节气门位置传感器的6个针脚的作用，请第1小组讨论，学生可以用万用表检测，用排除法找出答案。最后，第2小组对第1小组的结果和分析过程进行点评，并指出优缺点。教师对双方的论点进行点评。

2.7 车辆检测和故障排除

利用实训室内两辆帕萨特轿车设置节气门位置传感器的故障，请两组学生分别在各自对应的车上找出故障点，并形成任务报告。常见故障现象：如果一个传感器出现故障，系统存储故障代码，并点亮EPC指示灯，关闭舒适功能，如巡航等。利用正常的一个传感器对系统进行控制，此时发动机是正常的。如果两个传感器出现故障，系统除了存储故障代码，点亮EPC指示灯，关闭舒适功能外，节气门的开度将保持发动机转速在1 500 r/min，并不再对加速踏板做出响应。学生可以先用解码器读取故障代码，再根据故障现象找故障点。学生根据电路图，采用排除法，最终找准故障点并说明理由，节气门故障一般不需要修理，只需更换新件。进一步明确是否更换节气门位置传感器，直至恢复车辆技术状况。两小组完成之后，交换车辆测试。教师点评。实车检测主要是培养学生使用解码器能力和分析问题、解决问题能力，让学生知道节气门位置传感器检修项目与操作方法，会阅读维修手册，会正确选用工具。

2.8 考核评价

本课程侧重学习过程评价，按照考勤纪律(10%)、在线提问答疑(10%)、仿真实训考核(20%)、实操考核(40%)、任务成果汇报答辩(20%)等5个项目进行综合计算。鼓励学生在线提问答疑，进行思想碰撞。数字化平台既可以统计学生提问答疑发帖量，又可有效监督“灌水”“挂机”等虚假在线学习现象。评价标准包括组内学生自评、组间互评、教师总评。如有小组对评价结果不满意，学生代表还可以申诉，重新评价。

2.9 知识拓展

课堂学习加深了学生对知识的理解，提高了学生的动手能力。课后知识拓展可以提高学生毕业后的可持续发展能力，教师可以在数字化课程网站提供本课程的相关专业英语词汇(缩写词汇)，如节气门位置传感器(TPS—Throttle Position Sensor)等，甚至可以提供一些英文技术资料，为学生将来走上社会维修进口车打下外语基础。与学生分享近3年来汽修大赛获得一等奖的作品视频，让学生开阔眼界，找差距和不足点[6]。

3 教学反思

考察本次课的教学效果，是否达到教学目标，应着重思考5个问题：

1) 是否激发学生学习兴趣。现代信息技术能够再现传感器的工作过程，通过三维仿真软件，学生可以目测节气门的工作过程。在电脑上，节气门体就是一幅透明的结构图，零件可以有各种颜色，弥补了过去组装好传感器，看不到内部运动的缺憾。通过软件模拟，可以看到电流的流动，有很强的视觉特效，让结构、电路原理不再神秘。从本次教学设计的效果来看，学生参与度普遍提高。

2) 教学方法是否需要改进。教学条件改变，教学方法也要同步改进。本次教学主要采用任务驱动法，先明确思路，小组集体讨论碰撞思想，绘制思维导图，以完成任务为目标。实践证明，思维导图可以提高学生的积极性，帮助学生厘清思路。

3) 是否体现教师为主导、学生为主体原则。本次教学强调学生动手能力，教师是导演，学生是演员。教师搭好框架，做好顶层设计，学生细化任务，真正体现“做中学、学中做”。完成任务，派代表做分享发言，每个学生都是主体。

4) 学生是否有满意和成功的感受。教学设计的实施调动了学生的学习积极性，激发了学生的好奇心，提高了学生的实操能力，培养了学生的团队协作意识和沟通能力。学生在掌握传感器原理和技能的同时锻炼了岗位能力，增强了安全意识。信息化教学有利于引导学生自主学习，学生借助数字化教学平台既可以拓展知识，又可以将自己与全班同学的学习情况作横向比较。

5) 是否达到教学目标。典型案例的发掘必须建立在校企合作的基础上，需要教师暑期参加企业顶岗锻炼。校企双方共同发掘典型案例，共同开发工艺流程的工作页，共同制定教学内容和教学方法，让信息化教学更贴近实际，更接地气。整个教学目标始终围绕4S店的真实的维修流程。

4 结束语

本次教学设计将信息技术、信息资源融入教学过程，并采用多种信息化手段，为学生创造多元学习环境，化抽象为具体，化复杂为简单，使课堂更接近“实战”，提高了学生的综合能力。数字化学习平台使学生学习更加方便快捷，并能全面反馈学生的学习状况。教学设计充分体现了学生为主体，教师为主导，引入虚拟仿真教学手段，使抽象的原理变得形象、直观，化解了教学难点，突出了教学重点，实现了教学目标[6]。

参考文献：

[1] 王吉敏,李卫平.信息化手段下新能源汽车专业理实一体化教学设计初探：以“高压部件及线束的结构认知和绝缘性检测”为例[J].职教通讯,2017(15):7-11.

[2] 龙华,邵明珠.基于问题式学习在高职院校汽车底盘构造信息化教学中的应用：以“制动系统”教学设计为例[J].湖北成人教育学院学报,2017,23(2):53-55.

[3] 张俊娟,穆卓辉,张朝晖.信息化教学手段下高职专业课程教学设计：以“隧道施工技术”课程为例[J].继续教育,2015(10):73-74.

[4] 陈家瑞.汽车构造[M].北京:机械工业出版社,2014.

[5] 杨旭志,廖中文,陈述官.高职《发动机曲轴磨损的检修》信息化实训教学设计与实践[J].汽车实用技术,2017(22):145-147.

[6] 周艳华,李涛,张春霞.高职“食品加工技术”课程信息化教学设计研究：以啤酒酿造技术教学单元为例[J].农产品加工,2017(12):84-85,88.