摘 要：汽車類職業(yè)院校和相關(guān)培訓機構(gòu)都需要大量的實訓設(shè)備來支撐教學，現(xiàn)有實訓設(shè)備的使用與維護成本成為關(guān)鍵的制約因素，為了滿足現(xiàn)代職業(yè)院校教學改革的需要，對汽車電氣教學實訓設(shè)備進行自主研究和開發(fā)，將汽車維修技術(shù)與生產(chǎn)實際接軌是非常必要的。

關(guān)鍵詞： 電氣；多功能；教學；實訓

隨著智能傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)的進步，汽車結(jié)構(gòu)和性能的不斷改進和提高，汽車采用的電器種類和數(shù)量不斷增加，尤其是車用電子設(shè)備和電子控制裝置，在原理和結(jié)構(gòu)上愈來愈復雜，并且逐漸趨于功能的組合化、控制電子化和連接標準化，對汽車電氣維修技術(shù)提出了更高的要求。為了滿足人才培養(yǎng)的要求，職業(yè)院校極力推行一體化教學，模擬真實工作場景及工作任務(wù)設(shè)置教學任務(wù)，并在完成任務(wù)的過程中讓學生學到相關(guān)知識并掌握必要技能，這樣的教學模式必須要求有配套的實訓設(shè)備作為支持。傳統(tǒng)的示教板及仿真教具顯然不能滿足現(xiàn)代教學的需要，學校的實訓教學設(shè)備及實訓環(huán)境急需改革，在這樣的環(huán)境下開展實訓與研究，以實現(xiàn)教學與實踐的整合融通。本課題的研究是從學校的實際情況出發(fā)，本著實用和夠用的原則，結(jié)合我們自己在多年的教學中積累的經(jīng)驗，研究開發(fā)適用于中職學生教學使用的實訓平臺。

一、 研究目的和意義

汽車電氣系統(tǒng)是汽車的核心控制系統(tǒng)之一，其組織結(jié)構(gòu)、工作原理復雜，這部分知識比較抽象，對于職業(yè)院校的學生來說，普通教室老師加黑板的傳統(tǒng)教學或看動畫、放視頻的多媒體教學均滿足不了要求，但如果都在實訓基地上課，由于實訓基地規(guī)模及設(shè)備、師資等資源限制也難以滿足需求，這對教學組織管理帶來很大的困難。面對教學過程中發(fā)現(xiàn)的這一問題，針對汽車汽車電氣系統(tǒng)，設(shè)計適合職業(yè)院校汽車類相關(guān)專業(yè)一體化教學的實訓平臺，能克服上述弊端，有效的協(xié)助教師教學，切實提高教學質(zhì)量和課堂效果。市面上有些教具開發(fā)企業(yè)也開發(fā)出各種汽車電氣系統(tǒng)實訓平臺，以滿足職業(yè)院校的教學需要。但是教具開發(fā)企業(yè)開發(fā)的實訓設(shè)備存在體積龐大，靈活性較差，制造成本較高等缺點，同時也不利于教師講解，并直觀的展示汽車電氣系統(tǒng)的各組成部件的特性。

二、實訓平臺的設(shè)計方案

（一）設(shè)計思路

“汽車電氣系統(tǒng)檢測與維修”是汽車應(yīng)用與維修專業(yè)的核心課程，為學生進一步學習其它附屬車身電控系統(tǒng)、發(fā)動機電控系統(tǒng)檢測與維修等課程提供理論知識基礎(chǔ)和能力保障。該課程的教學設(shè)備的開發(fā)與制作，考慮到設(shè)備開發(fā)的實用性和經(jīng)濟性，以提升學生實際動手操作能力和綜合職業(yè)能力為目標，為建設(shè)一體化教室奠定基礎(chǔ)，為整個專業(yè)課程一體化教學改革起模范帶頭作用。該教學實訓設(shè)備的設(shè)計思路如下：

（1）確定教學實訓設(shè)備覆蓋的知識和能力范圍。首先根據(jù)學校實際情況，緊貼汽車修理工國家職業(yè)標準，確定本設(shè)備適用用中級工和高級工的教學范圍。實訓設(shè)備可根據(jù)教學設(shè)計需要靈活布置及調(diào)整任務(wù)，此次開發(fā)制作的汽車電氣系統(tǒng)多功能實訓平臺能夠?qū)崿F(xiàn)汽車電源與起動系統(tǒng)、汽車照明與信號系統(tǒng)、汽車儀表與報警系統(tǒng)、汽車電動雨刮系統(tǒng)、汽車電動后視鏡、汽車電動車窗系統(tǒng)、汽車中控與防盜系統(tǒng)等課題的一體化教學。

（2）以服務(wù)本地汽車工業(yè)為宗旨，深入市場調(diào)研，確定適合的車型及選用相應(yīng)的系統(tǒng)部件?？紤]到我校的地理位置和學生將來的就業(yè)去向，在開發(fā)設(shè)備時優(yōu)先選用本地車型，選用相關(guān)系統(tǒng)部件?，F(xiàn)確定上汽通用五菱寶駿560作為研制車型，使學生提前接觸將來工作崗位上用到的系統(tǒng)部件，以在頂崗實習和今后工作中更加得心應(yīng)手。

（3）從教師教學和學生實訓的角度出發(fā)，分析汽車電氣系統(tǒng)各組成部件的作用、結(jié)構(gòu)及工作特性，根據(jù)維修手冊查找各系統(tǒng)元件和線路位置。

（4）各系統(tǒng)元件位置不變，設(shè)計線路走向，初步繪制線路布局圖。從方便觀察及方便布線角度出發(fā)，系統(tǒng)線路盡量裸露在視眼范圍內(nèi)，以便直觀、清晰地展現(xiàn)系統(tǒng)線路走向。

（5）設(shè)計教學實訓平臺外觀結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)確定好的結(jié)構(gòu)對需要加工部分進行測量和分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合布置方案用計算機繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。

（6）將線路布局圖、結(jié)構(gòu)圖和PLC控制系統(tǒng)進行綜合分析，并修改設(shè)計方案，用計算機繪制設(shè)計圖。PLC需要單獨進行設(shè)計，根據(jù)預(yù)設(shè)的功能，布線、編程。

（7）根據(jù)設(shè)計圖對各個部分進行試制、整合，在試制的過程中發(fā)現(xiàn)問題及時修改。首先對教學實訓平臺進行初次布線，并對試制樣品進行優(yōu)化設(shè)計，對在施工過程中發(fā)現(xiàn)不合理的地方進行修改并及時優(yōu)化。

（8）形成完整的設(shè)計與制作方案，撰寫設(shè)計說明書。經(jīng)過樣品的試制、修改與優(yōu)化之后，撰寫設(shè)計說明書和圖紙，形成完整的設(shè)計制作方案。

（9）完成工位配置，全面推廣課題研究成果。將制作完成的設(shè)計說明書和設(shè)計圖紙根據(jù)學生人數(shù)和教學需要，按相應(yīng)的工位配置，計算出制作數(shù)量并在全專業(yè)鋪開。

（二）外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了更好地展示汽車電氣系統(tǒng)工作原理，讓學生置身于模擬現(xiàn)實汽車維修環(huán)境中，將汽車外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計成敞篷開放式的，使線束全部暴露在視線范圍內(nèi)。汽車電氣多功能教學實訓平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計說明如下：

1.車廂部分

將車輛外觀進行改造，做成敞篷車樣式，使整車線路一目了然。首先，將車輛覆蓋部分進行拆除和剖切，讓乘駕駛室全部暴露在視線范圍內(nèi)。車輛沿著門窗玻璃高度以上位置進行橫向切割，卸下車頂蓋，讓學生直觀地認識汽車電氣系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)，更清晰地展現(xiàn)系統(tǒng)線路走向。其次，為了達到操作安全的目的，將沉重的發(fā)動機艙蓋拆卸下來，以清晰地呈現(xiàn)汽車發(fā)動機艙內(nèi)各電氣元件及線路的組成和結(jié)構(gòu)，將駕駛室內(nèi)和發(fā)動機艙內(nèi)線路在空間上無障礙連通。

2.儀表臺部分

將原來的儀表臺鏤空，使儀表臺線路能透視且直觀。根據(jù)線束走向情況在上面定位、鉆孔，以方便線路引入和引出。將前風檔玻璃拆下，排除發(fā)動機艙室和駕駛室的視覺障礙，增強空間的視覺效果。將PLC觸摸屏安裝在原車影視屏位置，便于設(shè)置考試故障、計時、計成績及恢復參數(shù)。

3.車門部分

為了方便學生觀看電動門窗內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，將前車門外側(cè)板進行剖切。首先畫出一個框型標記，用工具從外部進行切割，然后用封口條進行封裝，避免鋒利的金屬邊傷人。當操作電動門窗開關(guān)時，就可以清楚地看到玻璃升降器的工作過程及線路走向。

4.乘駕室內(nèi)設(shè)計

將乘駕室內(nèi)座椅和地地毯安裝復位，在后備箱位置放置可以拿移的PLC控制箱，并預(yù)留功能拓展區(qū)。將車身四周被切割部分切割平整，并進行打磨處理。完工后包邊處理，以防止鋒利銳角造成人身傷害，增加美觀性。

（三）系統(tǒng)線路設(shè)計

（1）在不破壞原車系統(tǒng)電路元件和線束位置的前提下，將線束外露。根據(jù)課題設(shè)計的五大系統(tǒng)電路要求，將所需的電線從線束中分揀出來，然后用不同顏色的硅膠管套裝原車電線。為了更清晰地展現(xiàn)系統(tǒng)線路走向，在硅膠管內(nèi)同時套裝LED燈條，裝上LED幻彩控制器。當開啟某個系統(tǒng)電路開關(guān)，用電器工作的同時整條線路都閃亮。這樣讓系統(tǒng)線路走向更清晰明了，同時增強了實訓臺的美觀性，吸引學生興趣，增強學習自信心。

（2）為了方便使用萬用表、試電筆等檢測工具對系統(tǒng)電路進行測量，將線束插接器旁邊線端進行改裝，使其成為裸露的測量點。這樣避免對原裝車輛線束插接器進行頻繁撥、插，且造成線束嚴重破壞而不易修復。

（四）考試系統(tǒng)設(shè)計

1.PLC控制流程

考試系統(tǒng)是一個故障設(shè)置系統(tǒng)，由觸摸屏+PLC+中間繼電器構(gòu)成。在觸摸屏上設(shè)置故障后，PLC輸出，中間繼電器線圈得電，其常開觸點閉合，紅色指示燈亮，故障設(shè)置完成。在規(guī)定時間內(nèi)，故障排除完成，手動復位使PLC返回初始狀態(tài)，綠色指示燈亮；反之，在規(guī)定時間內(nèi)故障排除未排除，則黃色指示燈亮，蜂鳴器報警，手動復位PLC返回初始狀態(tài)。通過PLC控制系統(tǒng)，可以通過儀表檢測出各線路的工作情況，進行故障排除訓練，實現(xiàn)技能考核操作。

2.PLC電制節(jié)點

汽車電氣實訓臺的技能考核環(huán)節(jié)是通過斷開系統(tǒng)電路的某個節(jié)點來反應(yīng)故障現(xiàn)象的。如左是寶駿560的前照燈電路（見圖2），當操作PLC控制開關(guān)斷開節(jié)點A時，會導致左側(cè)和右側(cè)遠光燈同時不亮故障；當斷開節(jié)點B、C、D時，會分別單獨導致近光燈不亮、遠光近不亮和超車燈不亮故障；當斷開節(jié)點E時，會導致右側(cè)近燈光不亮故障。

3.PLC箱體設(shè)計

PLC控制系統(tǒng)的中間繼電器安裝在副駕儀表板位置，從繼電器端子引線至各汽車電氣系統(tǒng)斷點位置?？紤]到電路的安全性，將220V電源器與PLC控制板單獨裝箱，設(shè)計成可提式的車輛外置設(shè)備，用粗大的電纜線將繼電器和PLC控制板進行連接。當需要技能考核時，將PLC控制箱拿到車外的電源處通電，既能保證PLC系統(tǒng)工作時的安全性。

三、實驗與創(chuàng)新

轎車車身電氣教學實訓臺的試驗內(nèi)容分三個層次進行，第一，全車線路工作走向與線路圖對比認識、電氣設(shè)備布置位置認知；第二，電路分析及相關(guān)電氣設(shè)備工作原理；第三，模擬實際故障和實際工況進行實操訓練，最終完成電路故障診斷與排除試驗。新研制的設(shè)備可實現(xiàn)如下創(chuàng)新：

（1）實訓臺可根據(jù)教學設(shè)計需要靈活布置及調(diào)整任務(wù)，滿足轎車車身電氣教學一體化教學需要。

（2）汽車電氣教學實訓臺外形結(jié)構(gòu)是敞篷車，元件及系統(tǒng)電路是原車位置，線束外露，使整車線路一目了然，使學生直觀地認識汽車電氣元件和汽車電氣系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)，更清晰地展現(xiàn)系統(tǒng)線路走向，增強學習自信心。

（3）使用該實訓臺架進行教學，不僅能實現(xiàn)電氣元件的檢測，還能進行系統(tǒng)電路的故障診斷與排除，進一步提升技能層次，實現(xiàn)職業(yè)技能考核。在整個汽車電氣實訓設(shè)備使用過程中，充分鍛煉學生的動手能力和創(chuàng)新能力，最終達成教學目標。

（4）由于實訓設(shè)備是由專業(yè)教師團隊自主研究和開發(fā)，教師對汽車電氣系統(tǒng)臺架結(jié)構(gòu)及線路布置較為熟悉，日常維護和修理基本可以自行解決， 可降低使用成本，可滿足整個汽車維修專業(yè)“轎車車身電氣系統(tǒng)檢測與維修”一體化的教學任務(wù)，可提高學生操作技能和創(chuàng)新能力，可提高專業(yè)教師教科研實踐能力。

四、應(yīng)用與效益

研究開發(fā)的汽車電氣教學實訓平臺經(jīng)投入使用，有效地推動了教學改革，充分發(fā)揮實訓設(shè)備的教學價值。綜合培養(yǎng)了學生的實際動手能力，促進其個人技能水平的優(yōu)化升級。使用不僅限于教學，還產(chǎn)生了經(jīng)濟效益，其使用效果經(jīng)過社會檢驗認可。利用職業(yè)院?，F(xiàn)有大量的專業(yè)設(shè)施、設(shè)備和專業(yè)教師資源，成立職業(yè)院校企業(yè)，充分發(fā)揮這些教學設(shè)備的使用價值，既為職業(yè)院校開辟了辦學經(jīng)費的新的增長點，又鍛煉了專業(yè)教師隊伍、強化了辦學質(zhì)量，提高了學生的就業(yè)能力，還可較好地解決“校企結(jié)合”問題。

五、 結(jié)語

汽車電氣教學實訓系統(tǒng)平臺完全按照原車標準電路線路安裝而成，并將各種線束裸露在外，走向清明明了，操作簡單，方便了學生對抽象理論知識的學習理解。結(jié)合相應(yīng)的汽車電氣系統(tǒng)掛圖，對汽車電路的學習有很大幫助。通過PLC觸摸屏控制電路，用儀表檢測出各線路的工作情況，進行故障排除訓練，實現(xiàn)技能考核環(huán)節(jié)。這樣既有效減少學校的使用成本和維護成本的支出，同時，還可以通過這種理念提高學校汽車專業(yè)教師的教學水平和科研能力。

參考文獻：

[1]魏春源譯.汽車電氣與電子[M].德國BOSCH編，2004.7.

[2]史文庫.現(xiàn)代汽車新技術(shù)[M].北京： 國防工業(yè)出版社，2008.6.

作者簡介：林愛云（1979-），女，廣西柳州人，工學學士，中級職稱，研究方向：汽車運用與維修。