基于教師專業(yè)能力提升的自制教學(xué)設(shè)備探究
——以汽車儀表檢測裝置研制為例

蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 柯國琴，汪新偉

高等職業(yè)院校的實訓(xùn)室建設(shè)是人才培養(yǎng)模式中一項重要的建設(shè)內(nèi)容，針對實訓(xùn)室建設(shè)中教學(xué)設(shè)備招標(biāo)采購的諸多問題，本文通過汽車儀表檢測裝置自制案例，對自制設(shè)備的設(shè)計和研制思路、教學(xué)應(yīng)用、教師和學(xué)生的能力提升等環(huán)節(jié)進行了一定的探索，對今后其他同類設(shè)備的設(shè)計和研制起到一定的示范作用。

教學(xué)設(shè)備的自行設(shè)計和研制，是解決和完善學(xué)生實踐教學(xué)儀器設(shè)備的有效途徑之一。自制教學(xué)設(shè)備的宗旨就是根據(jù)教學(xué)需要，運用先進或獨創(chuàng)的技術(shù)自行設(shè)計、加工制造教學(xué)設(shè)備和軟件等。自制教學(xué)設(shè)備主要用于優(yōu)化、更新原有實訓(xùn)項目或新開實訓(xùn)課程，有助于增強學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力，是提高實踐教學(xué)質(zhì)量、提升實踐教學(xué)水平和教師實踐業(yè)務(wù)能力的重要手段，對學(xué)校實訓(xùn)室建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展有著重要的促進作用。

1 汽車儀表檢測裝置的作用與功能

在《汽車電路與電子系統(tǒng)的檢修》和《汽車維護與保養(yǎng)》等課程的教學(xué)過程中，我們現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備還不能完全滿足教學(xué)需求。因此，我校組織汽車工程學(xué)院任課教師、校兩儀所工程師及部分學(xué)生共同開展了汽車儀表檢測裝置的設(shè)計和研制。

本裝置采用先進的檢測、顯示和模擬等技術(shù)，以可編程控制電路為基礎(chǔ)，可對儀表燈信號、CAN信號和編程電阻信號進行檢測。

以汽車電氣系統(tǒng)檢修中的組合儀表檢修為例，要測試組合儀表中的某一信號燈是否正常，通過LCD顯示程序顯示測試內(nèi)容，通過物理按鍵接通CPU測試程序，判斷線路是否正常，其中CAN總線用于23組信號燈的處理，電阻總線用于燃油表的檢測，診斷處理用于故障類型判斷。通過一組雙擲開關(guān)模擬信號燈通斷狀況，通過電阻發(fā)生器模擬燃油箱傳感器油量狀況，其基本控制圖如圖1所示。

以組合儀表中的燃油顯示為例，在汽車燃油箱中安裝一個細金屬桿的浮標(biāo)，浮標(biāo)通常用塑料制成。金屬桿的末端安裝到一個可變電阻器上，可變電阻器由一個一端接地的電阻材料片組成，連接到燃油表的滑臂沿著電阻材料片滑動，從而將電流從燃油表傳導(dǎo)到電阻器，當(dāng)燃油箱中的液位下降時，浮標(biāo)就會下沉，帶動滑臂移動，電阻增大，因此回到燃油表中的電流就相對減少。本裝置通過電阻發(fā)生器模擬燃油箱中的可變電阻器，通過人工設(shè)置不同油量模擬燃油箱中油量的減少情況，再經(jīng)可編程控制器的處理運算，即可在顯示屏中準(zhǔn)確顯示油量的多少。

以燃油表油量檢測為例，通過裝置進行油量電阻實驗，得到的數(shù)據(jù)見表1所列。

通過檢測數(shù)據(jù)可以看出，實測值與理論值的符合度在99.5%以上，可以認為本裝置是可以真實模擬實際工作狀況，達到了設(shè)計預(yù)期目標(biāo)。

汽車儀表檢測裝置采用鋁合金機箱，薄膜面板，液晶屏顯示儀表參數(shù)，以西門子S7-200 Smart PLC作為控制核心，配套優(yōu)化的操作軟件，使系統(tǒng)的可操作、可視性、系統(tǒng)柔性均有大幅度提升。結(jié)合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展特點，引入觸摸屏通訊方式，加入現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中實際使用的功能。通過安裝在本裝置電器線路的各電壓傳感器，以及對電器線路的斷路、短路監(jiān)測，可診斷電氣部分可能產(chǎn)生的故障點，提供系統(tǒng)推薦的解決方案，裝置實物如圖2所示。

汽車儀表檢測裝置可以用于《汽車電路與電子系統(tǒng)的檢修》《汽車維護與保養(yǎng)》《整車檢測》和《可編程控制器》等課程的實踐教學(xué)中，對學(xué)生在汽車檢測儀表使用能力、系統(tǒng)故障診斷與排除能力和PLC的編程和應(yīng)用能力的提升有很好的促進作用。汽車儀表檢測裝置具有演示、檢測、設(shè)故、排故等功能，可充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。本裝置還適用于汽車儀表生產(chǎn)企業(yè)的汽車儀表產(chǎn)品檢測。

圖2 汽車儀表及工程機械控制檢測裝置

2 自制設(shè)備對教師能力的提升作用

（1）發(fā)掘現(xiàn)有教學(xué)設(shè)備的不足，提升教師的教學(xué)設(shè)備評估能力。根據(jù)汽車和工程機械類相關(guān)專業(yè)特點和專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格要求，教師研發(fā)團隊結(jié)合實際教學(xué)需求，發(fā)掘現(xiàn)有實訓(xùn)設(shè)備在功能性、操作性、實驗?zāi)芰ι系牟蛔悖嫣嵘處煂嵱?xùn)教學(xué)設(shè)備的評估能力。

（2）集成教學(xué)設(shè)備的多元需求，提升教師的教學(xué)設(shè)備設(shè)計能力。教師研發(fā)團隊緊跟本專業(yè)的最新動態(tài)和發(fā)展趨勢，兼顧專業(yè)交叉，集成教學(xué)設(shè)備的多元需求，從而進行設(shè)備制作詳細的技術(shù)路線規(guī)劃和總體功能設(shè)計。

在自制教學(xué)設(shè)備的過程中，研發(fā)團隊教師要自行完成搜集資料、開發(fā)設(shè)計及設(shè)備的安裝調(diào)試工作，并將實驗裝置的研制改造和編寫實訓(xùn)教材相結(jié)合，促使研發(fā)團隊每位教師不斷拓寬知識面，在實踐中提高自己的理論水平和技術(shù)水平，全面提升了教師的設(shè)備設(shè)計能力。

（3）校所共同參與研制全過程，提升教師的教學(xué)設(shè)備攻關(guān)能力。安徽省蕪湖儀器儀表研究所是省科技廳直屬的高新技術(shù)研究機構(gòu)，2012年劃歸蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院管理。該所工程技術(shù)人員長期從事電子電氣和儀器儀表等產(chǎn)品的研發(fā)工作，具有豐富的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗，汽車儀表及工程機械控制檢測裝置的設(shè)計和制作由本校教師和研究所的工程師共同完成。

在設(shè)備研制過程中校所共同參與，從調(diào)研技術(shù)水平和關(guān)鍵技術(shù)到擬定設(shè)備開發(fā)的技術(shù)路線和整體設(shè)計方案，再到各設(shè)備零配件采購招標(biāo)、完成相應(yīng)設(shè)備的制作，最后完善和優(yōu)化相應(yīng)設(shè)備的設(shè)計方案，完成相應(yīng)設(shè)備的整機調(diào)試，編寫產(chǎn)品說明報告。教師與研究所工程師定期開展技術(shù)交流與評審會，針對項目研制過程中的問題開展集中評審、頭腦風(fēng)暴等多種形式的技術(shù)研討。教師通過學(xué)習(xí)項目管理規(guī)范、按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)備測試，不僅提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，還全面提升了自身的設(shè)備攻關(guān)能力。

實驗實訓(xùn)設(shè)備是高職學(xué)生訓(xùn)練實踐技能的重要平臺。自制教學(xué)設(shè)備比較靈活實用，可優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的實踐技能。教師參與教學(xué)設(shè)備的研制開發(fā)工作，能夠促進教師的實踐動手能力、教學(xué)水平和科研能力整體提升。