體驗(yàn)式汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備的改造與優(yōu)化

寧英毅

（廣州市交通運(yùn)輸職業(yè)學(xué)校，廣東 廣州 510440）

目前，對(duì)于中職學(xué)校的工學(xué)結(jié)合一體化課程教學(xué)而言，汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備在課堂教學(xué)中扮演著非常重要的角色，很多實(shí)訓(xùn)設(shè)備能夠通過實(shí)物展示、原理再現(xiàn)的方式介紹課程內(nèi)容，通俗直觀，簡(jiǎn)單易懂；然而設(shè)備制造商在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)有時(shí)候并未考慮到設(shè)備實(shí)際使用的個(gè)體差異，因此會(huì)出現(xiàn)某些設(shè)備雖然能夠使用，但是“不太好用”的情況，久而久之就會(huì)空置，造成極大的浪費(fèi)，針對(duì)課堂教學(xué)的具體情況，對(duì)實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行改造，有利于調(diào)動(dòng)課堂氣氛，提高使用效率。

1 體驗(yàn)式汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備的使用背景

要理解體驗(yàn)式實(shí)訓(xùn)設(shè)備，就要首先明確體驗(yàn)式學(xué)習(xí)的概念，體驗(yàn)式學(xué)習(xí)法 （Experiential Leaning）也稱行為學(xué)習(xí)法 （Action-Learning），最早由劍橋?qū)W生提出，后被通用公司所使用，用于企業(yè)內(nèi)部的員工培訓(xùn)，國內(nèi)最早進(jìn)行體驗(yàn)式學(xué)習(xí)法研究的是學(xué)習(xí)教育專家余建祥，并創(chuàng)立了“余氏體驗(yàn)式學(xué)習(xí)法”。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)法是指通過實(shí)踐和體驗(yàn)來認(rèn)知事物或知識(shí)，或者說通過學(xué)習(xí)體驗(yàn)?zāi)苁箤W(xué)習(xí)者完完全全地參與學(xué)習(xí)過程，使學(xué)習(xí)者真正成為課堂的主角。體驗(yàn)式學(xué)習(xí)法主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：主動(dòng)學(xué)習(xí)、寓教于樂、學(xué)以致用和虛實(shí)結(jié)合。因?yàn)閷?shí)施的簡(jiǎn)易性，通常也作為課堂的高效學(xué)習(xí)方法之一。

汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備是一體化課程教學(xué)中非常重要的教學(xué)輔助工具，通過教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，能夠讓學(xué)生動(dòng)手操作，理解教學(xué)重難點(diǎn)，對(duì)于培養(yǎng)實(shí)際解決問題能力具有十分重要的作用。根據(jù)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)法的特點(diǎn)，并結(jié)合中職學(xué)生基本的行為特性，體驗(yàn)式汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備開始在部分課程進(jìn)行嘗試，對(duì)優(yōu)化課堂教學(xué)起到促進(jìn)作用。

2 傳統(tǒng)汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的使用現(xiàn)狀和存在問題

目前市場(chǎng)上常見的汽車ABS實(shí)訓(xùn)臺(tái)架基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由示教板、電源、支撐架、動(dòng)力元件、工作元件、控制元件和操作面板等組成。在設(shè)備使用時(shí)，學(xué)生通常先認(rèn)識(shí)ABS基本結(jié)構(gòu)和工作原理，教師再介紹設(shè)備的使用方法和注意事項(xiàng)，接下來學(xué)生分組完成測(cè)量和數(shù)據(jù)的記錄。在課堂組織上，由于教師講解過程中學(xué)生是圍觀學(xué)習(xí)，造成部分學(xué)生無法看到教師示范測(cè)量，因此有一定的局限性，此外分組學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，這部分未聽懂的學(xué)生往往無從下手，積極性也受到一定影響。

圖1 傳統(tǒng)汽車ABS實(shí)訓(xùn)臺(tái)架基本結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)ABS實(shí)訓(xùn)設(shè)備主要存在的問題有：①高能耗：設(shè)備的工作動(dòng)力來自5.5 kW的380 V交流電機(jī)，需要同時(shí)配用兩種電源：220 V電壓提供給示教板及經(jīng)過降壓處理后提供給微機(jī)，380 V電壓提供給交流電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力元件工作。②易干擾：由于存在電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在測(cè)量ABS輪速傳感器波形時(shí)，容易受到電磁干擾。③低效率：因?yàn)闊岜Ｗo(hù)程序，設(shè)備在工作了一段時(shí)間后就會(huì)過熱停機(jī)，等10 min后才能重啟，影響了教學(xué)進(jìn)度，降低課堂效率。④難互動(dòng)：在組教學(xué)過程中，幾個(gè)學(xué)生圍著一個(gè)臺(tái)架，每次操作都是1-2個(gè)學(xué)生進(jìn)行，剩下的學(xué)生只能觀看，時(shí)間長(zhǎng)了，觀看的學(xué)生就會(huì)出現(xiàn)倦怠情緒，達(dá)不到教學(xué)目的。

3 汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的體驗(yàn)式改造及特點(diǎn)

針對(duì)傳統(tǒng)汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的使用現(xiàn)狀和存在問題，經(jīng)過與廠家溝通，對(duì)傳統(tǒng)的汽車制動(dòng)臺(tái)架進(jìn)行改造，改造后的汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備如圖2所示，與傳統(tǒng)的ABS汽車制動(dòng)臺(tái)架設(shè)備相比，改造后的實(shí)訓(xùn)設(shè)備基本情況及特點(diǎn)如下。

圖2 體驗(yàn)式汽車ABS實(shí)訓(xùn)臺(tái)架

3.1 示教板

示教板之前只有單純的ABS故障指示燈，設(shè)備是否通電，一無所知。經(jīng)過改造后如圖3所示，在此基礎(chǔ)上增加電源指示燈和制動(dòng)踏板指示燈，電源指示燈顯示臺(tái)架是否通電，提示工作安全，踏板指示燈提示是否踩下制動(dòng)踏板，進(jìn)而根據(jù)指示燈工作情況進(jìn)行相關(guān)故障判斷。設(shè)備是否通電或是否有故障，直觀明了。

圖3 示教板上增設(shè)指示燈

3.2 動(dòng)力元件 （腳踏單車）

動(dòng)力元件部分將之前的380 V交流電機(jī)取消，外部加設(shè)了一輛腳踏單車提供動(dòng)力來源，如圖4所示，腳踏單車采用三級(jí)齒輪傳動(dòng)方式，共提供3種速比，同時(shí)車上擁有顯示儀表，主要提供速度、距離、時(shí)間……等參數(shù)。實(shí)訓(xùn)時(shí)可以根據(jù)相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的要求，控制相關(guān)參數(shù)，測(cè)量其他參數(shù)的變化。降低了能耗又增加了實(shí)操的體驗(yàn)性和趣味性，也能避免電磁干擾；同時(shí)因?yàn)槿∠舜蠊β孰姍C(jī)，也就不存在負(fù)載過熱出現(xiàn)停機(jī)的問題。

圖4 設(shè)備外加設(shè)一輛腳踏單車來提供動(dòng)力來源

3.3 輪速傳感器位置視窗

之前的示教板中無法觀察輪速傳感器位置和線路連接情況，改造后在輪速傳感器及齒圈的位置增加了觀察視窗，如圖5所示，方便學(xué)生進(jìn)行觀察，同時(shí)，通過視窗也可以觀察到，在制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)緊急制動(dòng)的情況下，ABS介入時(shí)車輪的制動(dòng)情況。

3.4 電源

電源在改造前后出現(xiàn)變化最大，由之前的220 V+380 V的供電方式變成了220 V的供電方式，主要提供面板指示、微機(jī)電腦供電和模擬發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣真空幾個(gè)功能，減少高壓用電危險(xiǎn)，一定程度上也是保證了操作的安全。

3.5 真空發(fā)生裝置

臺(tái)架上增加了真空助力裝置功能檢測(cè)的教學(xué)項(xiàng)目，為了能夠?qū)φ婵罩ζ鬟M(jìn)行檢查，在臺(tái)架上還增加了模擬發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的真空泵，可以完成對(duì)真空助力器真空保持、氣密性方面的檢測(cè)。

圖5 增設(shè)輪速傳感器位置視窗

4 體驗(yàn)式汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的教學(xué)應(yīng)用

通過對(duì)ABS制動(dòng)臺(tái)架的改造，目前能夠在體驗(yàn)式臺(tái)架上進(jìn)行的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目比傳統(tǒng)的多了，節(jié)約成本的同時(shí)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式可以更加靈活，學(xué)生也樂于參與到這種體驗(yàn)程度更高的教學(xué)過程中來，主要有如下兩個(gè)模式的教學(xué)應(yīng)用。

4.1 單純通電模式

單純通電模式，是指臺(tái)架在接通220 V電源的情況下，進(jìn)行的相關(guān)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，此模式可以完成以下幾個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)。

1）電路圖識(shí)讀：ABS制動(dòng)臺(tái)架示教板電路圖，可以進(jìn)行電路方面的識(shí)讀練習(xí)，理解工作原理。

2）電路故障測(cè)試：根據(jù)電路圖可以進(jìn)行相關(guān)的電路故障設(shè)置與相關(guān)導(dǎo)通性測(cè)試，電阻、電壓的測(cè)量，學(xué)生根據(jù)識(shí)讀的電路圖進(jìn)行故障排除。

3）故障碼讀取 （故障燈點(diǎn)亮?xí)r）：當(dāng)ABS故障燈點(diǎn)亮?xí)r，可以根據(jù)故障指示燈，通過故障診斷儀進(jìn)行故障初步診斷和讀取故障碼練習(xí)。

4）真空助力裝置的檢測(cè)：附加的真空發(fā)生裝置可以檢測(cè)真空助力器的工作情況，通電后啟動(dòng)真空泵，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣真空，可以對(duì)真空助力器進(jìn)行氣密性方面的檢查。

4.2 通電+腳踏單車模式

在通220 V電源模式下，同時(shí)使用腳踏單車的方式，如圖6所示，此模式可以完成以下幾個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)。

圖6 通電+腳踏單車模式的應(yīng)用

1）ABS液壓調(diào)節(jié)器原理識(shí)讀：通過示教板上的液壓調(diào)節(jié)器工作原理圖，可以講解ABS液壓調(diào)節(jié)器的基本工作原理，通過臺(tái)架上的液壓調(diào)節(jié)器實(shí)物圖，當(dāng)使用腳踏單車到達(dá)一定的車速后進(jìn)行緊急制動(dòng)，可以觀察車輪在有ABS控制的情況下車輪的制動(dòng)情況。

2）輪速傳感器波形測(cè)量：目前ABS制動(dòng)臺(tái)架上的傳感器類型屬于霍爾式輪速傳感器，當(dāng)接通電源，使用腳踏單車工作時(shí)，可以進(jìn)行傳感器波形的測(cè)量，同時(shí)，根據(jù)腳踏單車工作的車速狀態(tài)，觀察不同車速下傳感器波形的變化。

3）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流讀?。航油?20V電源的情況下，同時(shí)運(yùn)行腳踏單車，可以進(jìn)入故障診斷系統(tǒng)讀取車輪輪速等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流，并與腳踏單車上的顯示儀表進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而研究勻速、加速情況下數(shù)據(jù)流的變化情況。

由于增加了腳踏單車，很多學(xué)生都非常感興趣，因此，在課堂組織方面可以采用一位學(xué)生進(jìn)行腳踏單車，另兩位學(xué)生進(jìn)行測(cè)量，提升小組實(shí)訓(xùn)的趣味性，增加體驗(yàn)效果，提高課堂效率。因此，從實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的改造前后來看，不論是在臺(tái)架的實(shí)用性方面還是課堂體驗(yàn)性方面，都非常有利于學(xué)生的操作。

5 體驗(yàn)式汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的教學(xué)效果

經(jīng)過改造，體驗(yàn)式汽車ABS實(shí)訓(xùn)設(shè)備達(dá)到的教學(xué)效果明顯，學(xué)生參與度明顯提高，進(jìn)一步完善了課堂教學(xué)。

1）教學(xué)功能增加。經(jīng)過改造，在ABS汽車制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備上的功能有所增加，之前只能在臺(tái)架上進(jìn)行ABS工作原理解讀、故障碼讀取、波形分析等操作，改造后增加了真空助力裝置，可以同時(shí)完成對(duì)真空助力器基本氣密性等檢查，一機(jī)多用，大大增加了設(shè)備的使用頻率，降低了重復(fù)購置設(shè)備的成本。

2）提升學(xué)習(xí)興趣。增加了腳踏單車，既提高設(shè)備使用安全性 （減少了380V高電壓），也大大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過小組合作，自主探究等方式完成教學(xué)目標(biāo)，這對(duì)于采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)為主的一體化課程而言，具有十分重要的意義。

3）優(yōu)化組內(nèi)分工。課堂教學(xué)上，小組合作的過程中，每個(gè)小組成員相比較以前有更加細(xì)化的分工，誰負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)臺(tái)架、誰負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)測(cè)量、誰負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)記錄等，讓小組每個(gè)成員在實(shí)操過程中都有活干，防止出現(xiàn)實(shí)操組長(zhǎng)一個(gè)人測(cè)量，其他成員圍觀的現(xiàn)象，調(diào)動(dòng)了學(xué)生課堂的自主性。

6 體驗(yàn)式汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備目前使用仍存在的不足

進(jìn)行改造之后的ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)架雖然在體驗(yàn)性和功能性方面都有了很大的提升，然而經(jīng)過了一段時(shí)間的使用之后，仍然能發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在部分不足。

1）關(guān)于組織方式。課程組織方面，由于對(duì)舊的臺(tái)架進(jìn)行了改造，加入了腳踏單車等體驗(yàn)程度更高的元件，學(xué)生更樂于對(duì)臺(tái)架進(jìn)行使用，然而會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題：就是當(dāng)分組完成時(shí)，幾乎所有小組的成員都搶著使用腳踏單車，這就容易忽略了數(shù)據(jù)方面的測(cè)量。

2）關(guān)于轉(zhuǎn)速控制。轉(zhuǎn)速控制方面，由于引入人力的腳踏方式驅(qū)動(dòng)相關(guān)動(dòng)力元件，因此會(huì)出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速控制方面存在不平衡的問題，無法真正做到絕對(duì)勻速的動(dòng)力輸出；同時(shí)，前期騎車人能夠保持足夠的動(dòng)力，后期由于體力消耗，也存在速度無法跟上的問題

3）關(guān)于穩(wěn)定性。臺(tái)架在穩(wěn)定性控制方面，由于存在人力方面的動(dòng)力輸入，騎車人踩動(dòng)單車踏板時(shí)會(huì)出現(xiàn)身體左右搖晃的情況，而臺(tái)架為了方便移動(dòng)使用了滾輪底座，也因此造成了制動(dòng)臺(tái)架出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

4）關(guān)于持久性。使用持久性方面，主要集中在改造后的臺(tái)架因?yàn)槭褂妙l率比較高，學(xué)生通常都會(huì)用力過度，出現(xiàn)掉鏈子、踏板滑牙等現(xiàn)象，因此這也需要在設(shè)備使用方面加以強(qiáng)調(diào)相關(guān)注意事項(xiàng)，廠家的定期維護(hù)也要跟進(jìn)。

7 體驗(yàn)式汽車ABS制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的后期優(yōu)化

針對(duì)目前改造后的臺(tái)架仍存在的不足情況，將在后期采取進(jìn)一步的改良和優(yōu)化措施，只有在不斷地發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的過程中，才能將設(shè)備的使用契合課堂教學(xué)的要求。

1）課堂組織。課程組織方面，實(shí)操性教學(xué)既要滿足每個(gè)學(xué)生的好奇心，又要保證實(shí)操活動(dòng)的教學(xué)品質(zhì)，因此對(duì)實(shí)操環(huán)節(jié)進(jìn)行了以下調(diào)整：學(xué)生分好大組后，學(xué)生之間相互討論自由組合再兩個(gè)人為一個(gè)小組，操作過程中，先一個(gè)人進(jìn)行腳踏單車操作，另一個(gè)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)量，完成后兩個(gè)人互換，這樣既能保證每個(gè)人都能有操作腳踏單車，滿足學(xué)生新奇感，在一定程度上也能保證教學(xué)品質(zhì)。

2）設(shè)備優(yōu)化。設(shè)備優(yōu)化方面，針對(duì)騎車人的轉(zhuǎn)速控制，采用“定時(shí)間，分時(shí)段”的操作方式，即定好一個(gè)較短的時(shí)間段，在這個(gè)時(shí)間段騎車人盡量使用較均等速度控制踩踏，分多個(gè)時(shí)段完成，最后參照平均值。穩(wěn)定性方面，針對(duì)臺(tái)架下方有滾輪，易晃動(dòng)的問題，采用了工具加以固定。關(guān)于設(shè)備掉鏈、踏板滑牙等問題，一方面考慮在正常損耗范圍，另一方面也要加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)和后期保養(yǎng)跟進(jìn)。

3）后期設(shè)想。經(jīng)過改良和優(yōu)化后的臺(tái)架越來越能發(fā)揮出教學(xué)方面的實(shí)際作用，當(dāng)然如果可以的話，后期設(shè)想是能夠?qū)⑵涓牧汲啥嘤猛?、高體驗(yàn)和易教學(xué)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，比如說如果能夠?qū)BS液壓控制部分管路部分透明化，方便學(xué)生觀查制動(dòng)液在管路里面的流動(dòng)情況，將能更加利于學(xué)生理解ABS液壓調(diào)節(jié)器升壓、保壓和降壓方面的工作原理。

8 結(jié)束語

以學(xué)生體驗(yàn)為切入點(diǎn)的汽車實(shí)訓(xùn)設(shè)備，在完成課程任務(wù)的同時(shí)，能夠給學(xué)生提供豐富、有趣的直觀感受，不僅提高設(shè)備綜合實(shí)用性，又提升學(xué)生的課堂參與程度，這也是本次實(shí)訓(xùn)設(shè)備改造與優(yōu)化的初衷，同時(shí)，根據(jù)課堂實(shí)際進(jìn)行的設(shè)備改造方案，或許也為我們組織高效課堂、優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)提供了一條新的思路。