基于Scratch的汽車電路故障診斷教學(xué)探索

摘要：為了解決汽車電路故障診斷教學(xué)中“故障診斷分析與檢測方法環(huán)節(jié)”學(xué)生不愿意理解和記憶的問題，運(yùn)用scratch編程開發(fā)一款故障診斷思維訓(xùn)練游戲軟件，將復(fù)雜的診斷方法融入到游戲中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在寓教于樂中學(xué)習(xí)知識和技能。

關(guān)鍵詞： Scratch ;汽車電路;故障診斷

作者簡介：方明（1984-）男，漢族，浙江寧波人，本科，鎮(zhèn)海職業(yè)教育中心學(xué)校一級教師，研究方向：汽車維修教學(xué)

隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展、更新以及新能源汽車的普及，汽車電子電路在整個(gè)汽車技術(shù)領(lǐng)域上應(yīng)用的比重不言而喻?！镀囯娐纷R圖與故障診斷》是中職學(xué)校汽車運(yùn)用與維修專業(yè)的主干課程，學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)掌握相應(yīng)的知識與技能，在企業(yè)中直接面對實(shí)際問題時(shí)，能夠進(jìn)行有效的解決，從而提高學(xué)生的職業(yè)存在感與開拓精神。課程教學(xué)過程中由于課程知識系統(tǒng)性、邏輯性強(qiáng)，學(xué)生一旦不懂就產(chǎn)生厭學(xué)情緒，影響了教學(xué)效果，反思教學(xué)實(shí)施情況并分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況，充分利用學(xué)生好奇心強(qiáng)和喜歡玩游戲的心理，運(yùn)用scratch編程開發(fā)一款故障診斷思維訓(xùn)練游戲軟件，學(xué)生可以通過手機(jī)游戲模式學(xué)習(xí)汽車故障診斷。

一、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析

《汽車電路識圖與故障診斷》課程主要面向的是高二第二學(xué)期的汽修專業(yè)學(xué)生。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了《汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)》和《汽車電氣構(gòu)造與拆裝》課程，具備一定的基礎(chǔ)知識。學(xué)生具有好奇心強(qiáng)、對新鮮事物敏感的心理特征。但是中職學(xué)生的缺點(diǎn)也是非常凸顯的，學(xué)習(xí)習(xí)慣差，課堂上經(jīng)常出現(xiàn)嬉笑打鬧、睡覺和玩手機(jī)的現(xiàn)象，缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，遇到困難容易放棄，厭學(xué)情緒非常嚴(yán)重。

二、教學(xué)現(xiàn)狀分析

汽車電路教學(xué)枯燥乏味，很難提起學(xué)生的興趣。教材中所呈現(xiàn)的核心內(nèi)容往往是復(fù)雜的汽車電路圖，有些學(xué)生看到圖就頭疼，偷偷地放棄學(xué)習(xí)，更別說是接下來的故障診斷。為擺脫這種教學(xué)現(xiàn)狀，采用了六步教學(xué)法，課程內(nèi)容來源于企業(yè)典型工作任務(wù)，以能力為本位的實(shí)訓(xùn)教學(xué)為主實(shí)施教學(xué)，以期望提高學(xué)生的技能水平。整個(gè)教學(xué)過程分為：故障現(xiàn)象、學(xué)習(xí)相應(yīng)電路圖、故障診斷分析與檢測方法、實(shí)操演示、分組訓(xùn)練和考核評價(jià)。①故障現(xiàn)象是以企業(yè)典型工作任務(wù)為載體，在實(shí)訓(xùn)車輛上設(shè)置相應(yīng)的故障，讓故障在教學(xué)活動(dòng)中再現(xiàn)，目的在于吸引學(xué)生注意力，并確認(rèn)故障現(xiàn)象，引入本次課程教學(xué)需要完成的工作任務(wù);②學(xué)習(xí)相應(yīng)電路圖是通過課前復(fù)習(xí)、小組自主學(xué)習(xí)、教師講解和答疑等各種教與學(xué)的方式進(jìn)行。主要目的是根據(jù)該故障現(xiàn)象，學(xué)習(xí)相應(yīng)系統(tǒng)電路圖的原理，為故障診斷做好知識儲(chǔ)備;③故障診斷分析與檢測方法是在電路原理的基礎(chǔ)上，分析故障產(chǎn)生的原因，并根據(jù)“由易到難，由外到內(nèi)，由簡到繁”檢查原則對電路故障進(jìn)行推理分析，并逐步檢測，以最優(yōu)最快的路徑找到故障點(diǎn)所在位置;④實(shí)操演示是根據(jù)對電路故障的推理分析得出檢測步驟，由教師或技能標(biāo)兵為每組同學(xué)進(jìn)行操作演示和分析講解;⑤分組訓(xùn)練是由組長負(fù)責(zé)指導(dǎo)，教師的巡視檢查，通過故障設(shè)置，逐步提高故障難度，對不同故障進(jìn)行檢測和診斷操作，熟練掌握故障診斷方法;⑥考核評價(jià)是依據(jù)本次課程內(nèi)容要求，對每位學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立的實(shí)操考核和能力評價(jià)。

三、現(xiàn)行課程教學(xué)存在的問題

上述教學(xué)設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)的教學(xué)改進(jìn)較多，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以“學(xué)生為主，教師為輔”以及“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)思想，但在實(shí)際教學(xué)過程中也存在著不少問題，通過幾個(gè)學(xué)期的教學(xué)體驗(yàn)、交談和詢問，學(xué)生在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中存在最大問題的是“故障診斷分析與檢測方法”這一環(huán)節(jié)。深究其原因，有以下幾點(diǎn)：①汽車電路圖比一般電路圖要復(fù)雜，學(xué)生看到就害怕，看到就想放棄[1];②同一系統(tǒng)電路，不同故障現(xiàn)象，診斷檢測方法和步驟不同，死記硬背行不通;③教師備課不充分，講解不清楚或者是學(xué)生邏輯思維推理能力弱。任何一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或者說學(xué)生沒有理解掌握，都將影響后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)，所以解決“故障診斷分析與檢測方法”這一環(huán)節(jié)的教學(xué)問題是本課程教學(xué)成敗的關(guān)鍵。

四、探索解決問題的辦法

為了解決教學(xué)過程中這一實(shí)際存在的問題，應(yīng)做好兩件事情：一是將復(fù)雜的汽車電路圖簡單化，見圖1，在簡化的過程中不能失去汽車的意義，最為重要的是電路中各部件在汽車中的位置和編號，以便于在汽車中查找與測量;二是將“故障診斷分析”采用“診斷樹”的方法，分析講解，條理清晰，按步驟引導(dǎo)學(xué)生逐項(xiàng)排查，最終排除故障點(diǎn)，見圖2。

在實(shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)同一個(gè)系統(tǒng)中可以出現(xiàn)很多種故障，診斷流程和方法因此也不同，學(xué)生又不愿意去理解和記憶，只限于簡單的操作，如同機(jī)器人一般，稍有變化，就不知所措。

圖2.汽車故障“診斷樹”診斷方法

在解決教學(xué)問題時(shí)，我們除了要求任課教師改變工作態(tài)度之外，對于中職學(xué)生改變學(xué)習(xí)態(tài)度的要求似乎無能為力。那我們只好去適應(yīng)學(xué)生，尋找學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)來作為突破口，從而解決教與學(xué)的問題。從上述學(xué)生現(xiàn)狀分析中，我們可知，盡管中職學(xué)生有這樣那樣的缺點(diǎn)，但至少他還是有好奇心的。那我們可以開發(fā)一種故障診斷思維訓(xùn)練游戲軟件，將簡化的汽車電路故障診斷內(nèi)容置于游戲中，按照汽車故障“診斷樹”診斷方法設(shè)計(jì)程序步驟，采用問答，選擇，引導(dǎo)等方式，吸引學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，從而改變學(xué)生厭學(xué)的心態(tài)。

五、解決辦法的實(shí)現(xiàn)

目前市面上沒有一款現(xiàn)成的專門針對汽車故障排除思維訓(xùn)練的學(xué)習(xí)軟件。如果要通過玩游戲的過程，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的結(jié)果，那就需要我們?nèi)握n教師自行編寫程序，為此我們采用了Scratch編程軟件來實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

（一） Scratch編程簡介

Scratch是一款由麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)開發(fā)的簡易編程工具，構(gòu)成程序的命令和參數(shù)通過積木形狀的模塊來實(shí)現(xiàn)，簡單易學(xué)，非常符合非專業(yè)編程的教師用來實(shí)現(xiàn)教學(xué)信息化的工具[2]。

（二）程序設(shè)計(jì)

用Scratch設(shè)計(jì)汽車電路故障診斷思維訓(xùn)練游戲軟件，要實(shí)現(xiàn)的主要功能有（1）車型選擇;（2）電氣系統(tǒng)選擇;（3）顯示/隱藏電路圖，設(shè)置多種故障類型;（4）通過引導(dǎo)，問答，選擇實(shí)現(xiàn)故障的診斷;（5）游戲晉級。該軟件的程序流程見圖3。

（三）程序展示

如圖4所示，是已經(jīng)完成編寫的汽車電路故障診斷思維訓(xùn)練游戲軟件操作界面，該軟件可生成手機(jī)APP，在學(xué)生手機(jī)上安裝操作，簡單實(shí)用。

六、結(jié)束語

汽車電路故障診斷思維訓(xùn)練游戲軟件操作方便，學(xué)生接受度高，在類似于游戲的情境中學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高。軟件還便于學(xué)生根據(jù)個(gè)人學(xué)習(xí)情況開展重復(fù)學(xué)習(xí)、隨時(shí)學(xué)習(xí)，以達(dá)到移動(dòng)學(xué)習(xí)和個(gè)性學(xué)習(xí)的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣紅楓.汽車電路故障診斷教學(xué)中存在的問題與對策[J].電子世界.2019（22）：56-57.

[2]邱偉松.Scratch有效性教與學(xué)的有效性探索[J].福建電腦.2019（10）：82-83.