“汽車電子控制技術(shù)”課程教學改革與實踐

來鑫

摘要：針對汽車電子控制技術(shù)課程知識點零碎、內(nèi)容抽象、實踐性強等特點，在教學內(nèi)容、教學方法及手段、考評方式等方面進行了教學改革實踐。以學生需求為中心，對課程內(nèi)容進行了模塊化優(yōu)化，設置專題講解，引入基于模型設計的代碼自動生成的新技術(shù)，使汽車電子設計過程簡單化與形象化，提高了學生的學習興趣及成就感。加大實踐比重，引導學生的自主學習，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力及解決工程問題的能力。實踐表明，這一改革取得了較好的教學效果。

關(guān)鍵詞：汽車電子控制技術(shù)；模塊化；基于模型設計；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0158-02

一、引言

現(xiàn)代汽車的電子化及智能化程度越來越高，一些高檔汽車上的電子電器及控制系統(tǒng)占整車成本的40%～50%左右[1]。同時汽車整車與零部件企業(yè)對汽車電子方向的人才需求也越來越多，因此對于車輛工程專業(yè)的學生來說，掌握汽車電子的基礎知識及開發(fā)流程十分必要。目前很多高校的車輛工程專業(yè)都開設了汽車電子方向的課程，主要講解汽車上的基本電子與電器系統(tǒng)及一些典型控制系統(tǒng)，課程內(nèi)容涉及到多門課程，而且內(nèi)容高度抽象，存在著“教師難教，學生難學”的現(xiàn)象。因此，有必要對該課程的教學方法與手段、教學內(nèi)容配置進行改革。

上海理工大學車輛工程系在本科與研究生中開設“汽車電子控制技術(shù)”課程多年，在多年的教學實踐中改革教學方法及手段，總結(jié)教學經(jīng)驗，優(yōu)化課程內(nèi)容，提高實踐教學比重，取得了較好的教學效果。本文主要對該課程教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、課后實踐等方面的改革進行介紹。

二、課程特點及教學過程中存在的問題

“汽車電子控制技術(shù)”課程存在以下特點。

1.知識點多，且碎片化較為嚴重，學習難度大。該課程涉及的前期課程內(nèi)容較多，主要課程包括電工電子技術(shù)、控制理論、測量技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、程序設計、車輛工程專業(yè)課程等。對于車輛工程的學生來說，電子與控制的基礎知識相對較薄弱，因此學生在該課程的學習過程中感覺難度較大。

2.內(nèi)容較為抽象。很多概念及電子元器件都是初次接觸，因此學習時只能停留在較為抽象的層面上。如課程內(nèi)有關(guān)車載網(wǎng)絡的相關(guān)內(nèi)容，學生對其工作原理及結(jié)構(gòu)構(gòu)成的理解難度較大。

3.實踐性強。該課程既具有較強的理論性，同時具備很強的實踐性，包含硬件設計、軟件設計、控制算法的仿真與實現(xiàn)等。

根據(jù)筆者多年的教學實踐，在教學的過程中存在的主要問題有：（1）授課的課時不夠。課程涉及的內(nèi)容多，卻只安排了36課時，因此只能選講一些內(nèi)容。（2）實踐的機會少?；旧现荒芡Ａ粼谡n堂講授的層面，開設的實驗綜合性不夠，動手操作的機會少。在硬件設計方面涉及得很少，軟件調(diào)試也僅限于簡單操作。（3）學生的學習積極性不高。由于課程難度大且較為抽象，學生的學習積極性隨著教學進程而逐步降低，大多是為了應付考試才聽課與做筆記，教學效果不理想。（4）考核方式的問題。由于該課程內(nèi)容多且實踐性強，傳統(tǒng)的筆試造成了學生只需要做做往年的試題，對書本上的知識點進行記憶就能取得較高的分數(shù)。因此這種方式無法真正考察學生的真實水平及學術(shù)能力。

三、課程綜合改革與實踐探索

針對該課程目前存在的問題，主要在以下幾方面進行了有益的嘗試，并取得了較好的教學效果。

1.以學生需求為中心，通過模塊化優(yōu)化教學內(nèi)容，加大實踐比重。根據(jù)汽車電子控制技術(shù)在內(nèi)容上多而雜的特點，我們在內(nèi)容上設置了知識模塊（20課時）、專題模塊（8課時）、實踐模塊（8課時）等三個模塊。知識模塊主要對汽車電子相關(guān)的知識進行講解，主包括汽車電子基礎（主要講解內(nèi)容分布為車用傳感器、信號處理方法、控制器、執(zhí)行器、控制系統(tǒng)的基本框架、控制理論等）、汽車電子硬件設計、汽車電子軟件設計等。專題模塊主要是結(jié)合知識模塊對三個典型的汽車電子控制系統(tǒng)進行專題講解。三個專題模塊分別設置為：（1）發(fā)動機電子控制系統(tǒng)；（2）ABS電子控制系統(tǒng)；（3）基于模型設計的汽車電子軟件設計方法。通過三個專題模塊的講解與演示，把零散的知識點串連起來，加深對基礎知識的理解，同時通過實際案例的講解讓學生熟悉汽車電子系統(tǒng)的開發(fā)流程。實踐模塊主要包括二個大作業(yè)、一個研究性課題及六個實驗（選做三個）。實施的時間穿插在知識模塊與專題模塊中，兩個大作業(yè)由學生在課后單獨完成。研究性課題為小型研究項目，通過學生組隊在課堂與課后完成。為滿足學生興趣與個性的需求，我們設置了六個實驗，學生可自由選做三個。通過實踐性專題，加深學生對知識點的理解，提高解決復雜工程問題的能力。

2.對接企業(yè)，引入先進的汽車電子控制系統(tǒng)設計與開發(fā)方法?；谀Ｐ驮O計及控制代碼自動生成技術(shù)是目前汽車企業(yè)在汽車電子開發(fā)中廣泛采用的開發(fā)方法[2]。該方法的主要特點是可以從Matlab/Simulink仿真模型到控制源代碼，因此能大大的縮短開發(fā)周期，并節(jié)約開發(fā)成本。但是，在目前的汽車電子方面的相關(guān)課程中，很少涉及到該方法的教授。因此我們在專題模塊中把該方法作為一個專題來進行講授及演示，并在實踐模塊中讓學生親自實踐代碼自動生成的全過程：從建立仿真模型，到生成控制代碼，到寫進控制器并運行，最后測試實驗結(jié)果。整個實踐過程操作簡單，有利于學生掌握該方法，為今后進入企業(yè)從事汽車電子開發(fā)工作提供了技術(shù)基礎。同時，這種從模型直接到代碼的快速開發(fā)方法可以提高學生的學習成就感與興趣。例如在講授CAN總線時，學生覺得非常抽象，所以一般很難應用C語言成功編寫出完整的CAN通信程序，但是應用基于模型設計的代碼自動生成技術(shù)后，學生能快速地搭建CAN網(wǎng)絡與編寫出通信程序，對于CAN的理解也較為深入。

3.以實踐為紐帶，擴充課堂教學，促進學生自主學習。實踐是認識事物的不可或缺的環(huán)節(jié)。在本課程的學習過程中，在實踐模塊中的大作業(yè)中設置了3個較為綜合性的命題，要求學生在課后通過自我組隊，自主學習完成。在項目執(zhí)行的過程中，學生帶著問題在課堂外與老師討論。在完成這些大作業(yè)的過程中，學生需要自行查閱文獻，學習軟件（例如仿真軟件Matlab/Simulink、電路圖繪制軟件PROTEL、上位機圖形化編程軟件Labview等）。通過這種團隊合作完成的方式能夠帶動學生的自主學習，將課程教學擴充到課外，提高學生的解決復雜工程問題的能力。通過近兩年的實踐表明，這種變被動學習為主動學習的方式有效的提高了學生的學習積極性，學生普遍表示通過實踐環(huán)節(jié)，學會了主動思考，提高了解決問題的能力，同時也理解了課程相關(guān)的重點與難點。

4.通過綜合考評的方式，全面評價學習效果。在本課程的實施過程中，改變原來筆試成績（70%）+平時成績（30%，主要考核指標為出勤）的情況，采用了一種綜合考評的方式。這種考評方式的基本構(gòu)成如下：（1）筆試，閉卷考試，主要對一些基本的知識點進行考核，占考試成績的40%。（2）實踐考核。大作業(yè)的考核形式為大作業(yè)的完成情況，研究性課題的考核形式為以小組進行答辯，每位同學對自己負責的部分進行講解，教師綜合小組完成情況及個人貢獻評判每位學生的成績，該部分成績的比重為40%。（3）其他部分。該部分成績比重為20%，主要為實驗部分及平時表現(xiàn)情況。實驗部分主要考核三個實驗的完成情況，平時表現(xiàn)如綜合出勤情況、課題表現(xiàn)情況等給出分數(shù)。

5.教師輔導方式的改革。在上海市實施的本科教學激勵計劃中，明確要求教師對課程進行集中輔導與答疑。本課程利用答疑與輔導時間對同學們在基礎知識點及實踐過程中出現(xiàn)的疑惑進行解答，引導學生進行思考與自主學習。

四、結(jié)語

針對“汽車電子控制技術(shù)”課程的特點，對該課程的教學內(nèi)容、教學手段與方法、考核方式等進行改革與實踐。以學生需求為中心，對教學內(nèi)容進行了重組與優(yōu)化；以實踐創(chuàng)新為驅(qū)動，培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力；以企業(yè)實際需求為基礎，引入新技術(shù)與新方法，簡化控制系統(tǒng)的設計過程，通過現(xiàn)實體驗來提高學生的學習積極性；以綜合考評的方式全面評價教學效果。教學實踐表明，通過這些改革，能有效的提升教學效果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力與解決工程問題的能力。

參考文獻：

[1]彭憶強.汽車電子及控制技術(shù)基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[2]沈勇，龐寶剛，宋吉偉.動力系統(tǒng)嵌入式ECU開發(fā)平臺的實現(xiàn)[J].柴油機，2005，27（2）：13-17.