《汽車故障診斷》理實一體網(wǎng)絡化在線教學系統(tǒng)的需求與應用

丁宏平++徐旭登++李興旺

摘 要：針對中職汽修專業(yè)《汽車故障診斷》課程實訓教學過程中實訓設備、教學模式、教師和學生人數(shù)以及上課時間的配比等方面展開調(diào)研，分析該課程目前的教學現(xiàn)狀。并圍繞汽車故障診斷能力，綜合運用現(xiàn)代化信息技術(shù)，研究基于網(wǎng)絡化在線教學系統(tǒng)的理實一體化教學，實現(xiàn)了專業(yè)課程學習方式、學習時空的有效轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，達到“不在車間，勝似車間”的實訓效果。有效緩解中職學校實訓設備、師資、場地等教學條件難點，提高汽車專業(yè)實訓教學時教學效率，降低教學成本。

關(guān)鍵詞：教學現(xiàn)狀；在線教學系統(tǒng)；理實一體化；教學效率

一、 引言

汽車故障診斷是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程，在教學中，引導學生掌握汽車常見的故障現(xiàn)象、故障產(chǎn)生的原因和相關(guān)的排除方法，培養(yǎng)學生的學習、實踐和分析解決實際問題的能力。而教學設備在該課程教學中有著極為重要的作用，目前該課程的教學設備大致采用兩種類型：臺架排故、整車排故，但因為學生人數(shù)、教學時間和教學場地等限制，大部分學校沒有足夠的實訓設備來滿足教學需要，導致能夠分配給每一位同學操作的時間少之又少。

二、 教學現(xiàn)狀及不足調(diào)查分析

中職汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)，由于種種原因，目前該專業(yè)面臨實習難、實訓難等一系列問題，針對此現(xiàn)象，對杭州市各中等職業(yè)高中汽修專業(yè)教師與學生群體進行調(diào)研，調(diào)查得出目前《汽車故障診斷》課程的教學與學習中主要存在以下幾個方面的困難：

（一） 汽車實訓設備價格高昂且問題頻發(fā)

目前《汽車故障診斷》課程所用的教學設備為整車或各型號發(fā)動機、車床車燈設備的臺架，其價格十分高昂，并且最主要的是設備后續(xù)的損耗較大、維護不足，據(jù)調(diào)查，使用時間在1～2年及以上的84.2%的設備都具有硬件損壞或內(nèi)部永發(fā)性故障?？紤]到成本問題，很多學校并沒有及時解決，因此，實訓設備的故障問題導致課堂教學效率、效果大打折扣的情況時常發(fā)生。

（二） 教師、學生、設備數(shù)量配比困難

據(jù)調(diào)查，在一般情況下，一個汽修專業(yè)班40人左右，配備1～2名專業(yè)教師，實訓室內(nèi)共有4～6臺實訓設備，在有限的課堂實訓教學過程中，每臺實訓設備供6～10名學生使用，而實際上這6～10名學生都有操作的先后順序，一次操作的學生不超過2位，這就意味著課堂內(nèi)始終有70%的學生一直處于自由狀態(tài)，學生真正得到設備的訓練、老師的指導并不多。

（三） 學生學習情況及效果反饋困難

由于實訓學生人數(shù)多，設備少，學生在操作過程中，教師無法一直在單個工位上一直監(jiān)督或輔導，而學生在操作完后會立刻換下一位進行操作，教師得不到學生操作時的學習效果反饋，學生的故障診斷能力一直處于未知狀態(tài)，導致教學內(nèi)容安排不合適，出現(xiàn)重新做、重復做的現(xiàn)象，學生的培養(yǎng)周期變長。

據(jù)調(diào)查，92.3%的在職教師希望學校能夠擁有一套能夠方便學生與教師（如圖1教師希望教學系統(tǒng)的功能統(tǒng)計表），令每一位學生都動手操作，實時記錄，真實且實用的《汽車故障診斷》課程教學系統(tǒng)。因此，本文致力于介紹如何能夠方便教學、提高教學效率的網(wǎng)絡化虛擬在線教學系統(tǒng)，來替代目前教學中笨重的實訓臺架。

圖1 教師希望教學系統(tǒng)的功能統(tǒng)計表

三、 網(wǎng)絡化在線教學系統(tǒng)總體設計

（一） 系統(tǒng)需求分析

利用虛擬仿真技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對汽車實訓教學環(huán)境、教學內(nèi)容進行仿真，創(chuàng)建虛擬課堂。這種虛擬實訓，既不消耗器材，也不再局限于有形的實訓場所，活動的時空得到了無形拓展，滿足一人一車、一套維修檢測設備、一套資料，虛擬實訓也不會因操作失誤而造成車輛、儀器的損壞和人身事故，可有效地解決教師、實訓設備與學生配比不均的矛盾，避免出現(xiàn)半個班學生圍繞著一名教師觀看操作演示的窘境。

（二） 實訓系統(tǒng)性能及功能

網(wǎng)絡化在線教學系統(tǒng)圍繞汽車故障診斷課程教學而設計，由教師系統(tǒng)、學生系統(tǒng)兩大子系統(tǒng)組成。并且系統(tǒng)設計了前臺界面和后臺管理系統(tǒng)，教師通過后臺管理系統(tǒng)實現(xiàn)本課程仿真系統(tǒng)的界面顯示，教師子系統(tǒng)的后臺管理包含用戶管理、實訓管理、課程管理、系統(tǒng)管理。學生子系統(tǒng)包含故障診斷、認識部件等相關(guān)知識的學習。機房工位總體設計圖如圖2。

圖2 汽車故障診斷機房及工位圖

仿真實訓平臺以各子系統(tǒng)的仿真實訓軟件和后臺管理系統(tǒng)組成，通過教師機與實車故障診斷接口連接，學生機通過局域網(wǎng)與服務器進行連接，實現(xiàn)各個終端與教師機的關(guān)聯(lián)。通過一系列故障點設置，使故障癥狀再現(xiàn)，并完成與故障癥狀對應的各點動態(tài)數(shù)據(jù)采集，為網(wǎng)絡實訓平臺提供仿真數(shù)據(jù)，所有基礎數(shù)據(jù)與配套教學的真實汽車實訓教學設備完全一致，保證教學的準確性、實時性。

（三） 系統(tǒng)主要開發(fā)內(nèi)容

1. 合理、實用的B/S架構(gòu)仿真實訓平臺的構(gòu)建

平臺涵蓋汽車類專業(yè)的主干核心能力課程，使用者可通過任意互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點，即可進行隨時隨地的仿真實訓學習交互。軟件內(nèi)容符合專業(yè)培養(yǎng)方案的要求，實現(xiàn)方式上滿足“理實一體化”教學環(huán)境（虛擬課堂），以學生的活動模擬故障診斷過程，通過網(wǎng)絡化教、學、考等教學環(huán)節(jié)，使學生的經(jīng)驗知識和職業(yè)技能跨越時空限制得到提升，即合理、實用的B/S架構(gòu)仿真實訓平臺能夠為社會提供具有汽車故障診斷核心能力的高技能潛質(zhì)型人才。

2. 故障診斷生產(chǎn)過程的虛擬仿真

高職汽車類專業(yè)學生的核心能力是故障診斷分析能力。由于故障診斷過程的開放性及對知識要求的全面性，如何模擬故障診斷生產(chǎn)過程，達到職業(yè)技能學習、訓練、考核三位一體及職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成是關(guān)鍵。從實踐中提煉，參照職業(yè)技能大賽及職業(yè)技能鑒定標準，根據(jù)課程的教學要求，結(jié)合職業(yè)教育與人的認知規(guī)律，以故障診斷測試數(shù)據(jù)記錄為推手，實現(xiàn)故障診斷生產(chǎn)過程的虛擬仿真。

3. 后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)endprint

設計的后臺數(shù)據(jù)庫要求能夠滿足：根據(jù)專業(yè)課程及模塊進行動態(tài)分類管理；對仿真子系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)進行實時雙向交互管理——為前臺提供數(shù)據(jù)并記錄前臺的操作過程或數(shù)據(jù)；各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相對獨立管理，但邏輯結(jié)構(gòu)上采用模塊化、相似化管理，提高平臺數(shù)據(jù)的采集效率。

四、 網(wǎng)絡化在線教學系統(tǒng)資源整合

該系統(tǒng)整合了課程教學的幾大方面：學習指南、網(wǎng)絡課程、學習資源。其中學習指南包含了課程標準、學生手冊、任務工單等文件；網(wǎng)絡課程包含了電子課件、課程錄像、電子教材等教學材料；而學習資源則包括按照車系、車型與年份等進行分類整理的各大車型維修手冊、車型培訓資料、線路圖等資料，以及設計了圖片庫、視頻庫、案例庫、動畫庫等，按課程進行分類，收錄各課程相關(guān)的素材。

仿真實訓平臺的開發(fā)采用面向?qū)ο笮枨蠓治龇ê驮头ㄔO計結(jié)合的方式，即平臺總體上采用面向?qū)ο笮枨蠓治龇ㄔO計總體軟件方案：B/S三層結(jié)構(gòu)模式設計與分析；具體仿真子系統(tǒng)則采用原型法，建立一個子系統(tǒng)并確保程序開放性與運行可靠性，再進行后續(xù)各子系統(tǒng)的原型快速建模。

通過一系列故障點設置，使故障癥狀再現(xiàn)，并完成與故障癥狀對應的各點動態(tài)數(shù)據(jù)采集，為網(wǎng)絡實訓平臺提供仿真數(shù)據(jù)，所有基礎數(shù)據(jù)與配套教學的真實汽車實訓教學設備完全一致，保證教學的準確性、實時性。

以二維虛擬仿真建設為主，重點突出故障診斷分析思路在仿真軟件環(huán)境中的實現(xiàn)，包括部件的結(jié)構(gòu)認識、電路分析、部件性能檢測與故障檢修（二維）；在仿真實訓平臺運行完善后，對仿真實訓系統(tǒng)的部分學習重難點進行改造，拓展二維仿真技術(shù)為三維仿真技術(shù)，最大程度發(fā)揮仿真技術(shù)的優(yōu)勢。同時參考目前網(wǎng)絡游戲的角色體驗的特色，對仿真實訓軟件進行基于角色體驗的C/S模式的拓展開發(fā)，對Client客戶端軟件與移動式網(wǎng)絡節(jié)點的兼容性研究，實現(xiàn)移動式（MLearning）的、基于角色體驗的、基于B/S互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（也支持C/S）的網(wǎng)絡仿真實訓平臺。

五、 結(jié)語

汽車故障診斷網(wǎng)絡化在線教學系統(tǒng)，是對汽車實訓教學的補充、完善和擴展，能夠保證實踐教學系統(tǒng)中具有良好的開放性和具有真實感的交互，必將引發(fā)實踐教學領域的深刻變化，也必將成為實訓教學改革的重要方向。

參考文獻：

[1] 王劍鋒，陳香香.仿真軟件在汽車維修實踐教學中的應用[J].中國教育技術(shù)裝備，2013（06）：135-137.

作者簡介：

丁宏平，徐旭登，李興旺，浙江省杭州市，杭州市臨平職業(yè)高級中學。endprint