《汽车故障诊断》理实一体网络化在线教学系统的需求与应用

丁宏平++徐旭登++李兴旺

摘 要：针对中职汽修专业《汽车故障诊断》课程实训教学过程中实训设备、教学模式、教师和学生人数以及上课时间的配比等方面展开调研，分析该课程目前的教学现状。并围绕汽车故障诊断能力，综合运用现代化信息技术，研究基于网络化在线教学系统的理实一体化教学，实现了专业课程学习方式、学习时空的有效转变，充分发挥学生的主观能动性，达到“不在车间，胜似车间”的实训效果。有效缓解中职学校实训设备、师资、场地等教学条件难点，提高汽车专业实训教学时教学效率，降低教学成本。

关键词：教学现状；在线教学系统；理实一体化；教学效率

一、 引言

汽车故障诊断是一门理论与实践紧密结合的课程，在教学中，引导学生掌握汽车常见的故障现象、故障产生的原因和相关的排除方法，培养学生的学习、实践和分析解决实际问题的能力。而教学设备在该课程教学中有着极为重要的作用，目前该课程的教学设备大致采用两种类型：台架排故、整车排故，但因为学生人数、教学时间和教学场地等限制，大部分学校没有足够的实训设备来满足教学需要，导致能够分配给每一位同学操作的时间少之又少。

二、 教学现状及不足调查分析

中职汽车检测与维修技术专业，由于种种原因，目前该专业面临实习难、实训难等一系列问题，针对此现象，对杭州市各中等职业高中汽修专业教师与学生群体进行调研，调查得出目前《汽车故障诊断》课程的教学与学习中主要存在以下几个方面的困难：

（一） 汽车实训设备价格高昂且问题频发

目前《汽车故障诊断》课程所用的教学设备为整车或各型号发动机、车床车灯设备的台架，其价格十分高昂，并且最主要的是设备后续的损耗较大、维护不足，据调查，使用时间在1～2年及以上的84.2%的设备都具有硬件损坏或内部永发性故障。考虑到成本问题，很多学校并没有及时解决，因此，实训设备的故障问题导致课堂教学效率、效果大打折扣的情况时常发生。

（二） 教师、学生、设备数量配比困难

据调查，在一般情况下，一个汽修专业班40人左右，配备1～2名专业教师，实训室内共有4～6台实训设备，在有限的课堂实训教学过程中，每台实训设备供6～10名学生使用，而实际上这6～10名学生都有操作的先后顺序，一次操作的学生不超过2位，这就意味着课堂内始终有70%的学生一直处于自由状态，学生真正得到设备的训练、老师的指导并不多。

（三） 学生学习情况及效果反馈困难

由于实训学生人数多，设备少，学生在操作过程中，教师无法一直在单个工位上一直监督或辅导，而学生在操作完后会立刻换下一位进行操作，教师得不到学生操作时的学习效果反馈，学生的故障诊断能力一直处于未知状态，导致教学内容安排不合适，出现重新做、重复做的现象，学生的培养周期变长。

据调查，92.3%的在职教师希望学校能够拥有一套能够方便学生与教师（如图1教师希望教学系统的功能统计表），令每一位学生都动手操作，实时记录，真实且实用的《汽车故障诊断》课程教学系统。因此，本文致力于介绍如何能够方便教学、提高教学效率的网络化虚拟在线教学系统，来替代目前教学中笨重的实训台架。

图1 教师希望教学系统的功能统计表

三、 网络化在线教学系统总体设计

（一） 系统需求分析

利用虚拟仿真技术、互联网技术和物联网技术，对汽车实训教学环境、教学内容进行仿真，创建虚拟课堂。这种虚拟实训，既不消耗器材，也不再局限于有形的实训场所，活动的时空得到了无形拓展，满足一人一车、一套维修检测设备、一套资料，虚拟实训也不会因操作失误而造成车辆、仪器的损坏和人身事故，可有效地解决教师、实训设备与学生配比不均的矛盾，避免出现半个班学生围绕着一名教师观看操作演示的窘境。

（二） 实训系统性能及功能

网络化在线教学系统围绕汽车故障诊断课程教学而设计，由教师系统、学生系统两大子系统组成。并且系统设计了前台界面和后台管理系统，教师通过后台管理系统实现本课程仿真系统的界面显示，教师子系统的后台管理包含用户管理、实训管理、课程管理、系统管理。学生子系统包含故障诊断、认识部件等相关知识的学习。机房工位总体设计图如图2。

图2 汽车故障诊断机房及工位图

仿真实训平台以各子系统的仿真实训软件和后台管理系统组成，通过教师机与实车故障诊断接口连接，学生机通过局域网与服务器进行连接，实现各个终端与教师机的关联。通过一系列故障点设置，使故障症状再现，并完成与故障症状对应的各点动态数据采集，为网络实训平台提供仿真数据，所有基础数据与配套教学的真实汽车实训教学设备完全一致，保证教学的准确性、实时性。

（三） 系统主要开发内容

1. 合理、实用的B/S架构仿真实训平台的构建

平台涵盖汽车类专业的主干核心能力课程，使用者可通过任意互联网节点，即可进行随时随地的仿真实训学习交互。软件内容符合专业培养方案的要求，实现方式上满足“理实一体化”教学环境（虚拟课堂），以学生的活动模拟故障诊断过程，通过网络化教、学、考等教学环节，使学生的经验知识和职业技能跨越时空限制得到提升，即合理、实用的B/S架构仿真实训平台能够为社会提供具有汽车故障诊断核心能力的高技能潜质型人才。

2. 故障诊断生产过程的虚拟仿真

高职汽车类专业学生的核心能力是故障诊断分析能力。由于故障诊断过程的开放性及对知识要求的全面性，如何模拟故障诊断生产过程，达到职业技能学习、训练、考核三位一体及职业素养的养成是关键。从实践中提炼，参照职业技能大赛及职业技能鉴定标准，根据课程的教学要求，结合职业教育与人的认知规律，以故障诊断测试数据记录为推手，實现故障诊断生产过程的虚拟仿真。

3. 后台数据库管理系统的设计与实现endprint

设计的后台数据库要求能够满足：根据专业课程及模块进行动态分类管理；对仿真子系统的各项数据进行实时双向交互管理——为前台提供数据并记录前台的操作过程或数据；各子系统的数据相对独立管理，但逻辑结构上采用模块化、相似化管理，提高平台数据的采集效率。

四、 网络化在线教学系统资源整合

该系统整合了课程教学的几大方面：学习指南、网络课程、学习资源。其中学习指南包含了课程标准、学生手册、任务工单等文件；网络课程包含了电子课件、课程录像、电子教材等教学材料；而学习资源则包括按照车系、车型与年份等进行分类整理的各大车型维修手册、车型培训资料、线路图等资料，以及设计了图片库、视频库、案例库、动画库等，按课程进行分类，收录各课程相关的素材。

仿真实训平台的开发采用面向对象需求分析法和原型法设计结合的方式，即平臺总体上采用面向对象需求分析法设计总体软件方案：B/S三层结构模式设计与分析；具体仿真子系统则采用原型法，建立一个子系统并确保程序开放性与运行可靠性，再进行后续各子系统的原型快速建模。

通过一系列故障点设置，使故障症状再现，并完成与故障症状对应的各点动态数据采集，为网络实训平台提供仿真数据，所有基础数据与配套教学的真实汽车实训教学设备完全一致，保证教学的准确性、实时性。

以二维虚拟仿真建设为主，重点突出故障诊断分析思路在仿真软件环境中的实现，包括部件的结构认识、电路分析、部件性能检测与故障检修（二维）；在仿真实训平台运行完善后，对仿真实训系统的部分学习重难点进行改造，拓展二维仿真技术为三维仿真技术，最大程度发挥仿真技术的优势。同时参考目前网络游戏的角色体验的特色，对仿真实训软件进行基于角色体验的C/S模式的拓展开发，对Client客户端软件与移动式网络节点的兼容性研究，实现移动式（MLearning）的、基于角色体验的、基于B/S互联网技术（也支持C/S）的网络仿真实训平台。

五、 结语

汽车故障诊断网络化在线教学系统，是对汽车实训教学的补充、完善和扩展，能够保证实践教学系统中具有良好的开放性和具有真实感的交互，必将引发实践教学领域的深刻变化，也必将成为实训教学改革的重要方向。

参考文献：

[1] 王剑锋，陈香香.仿真软件在汽车维修实践教学中的应用[J].中国教育技术装备，2013（06）：135-137.

作者简介：

丁宏平，徐旭登，李兴旺，浙江省杭州市，杭州市临平职业高级中学。endprint