体验式汽车实训设备的改造与优化

宁英毅

（广州市交通运输职业学校，广东 广州 510440）

目前，对于中职学校的工学结合一体化课程教学而言，汽车实训设备在课堂教学中扮演着非常重要的角色，很多实训设备能够通过实物展示、原理再现的方式介绍课程内容，通俗直观，简单易懂；然而设备制造商在设计设备时有时候并未考虑到设备实际使用的个体差异，因此会出现某些设备虽然能够使用，但是“不太好用”的情况，久而久之就会空置，造成极大的浪费，针对课堂教学的具体情况，对实训设备进行改造，有利于调动课堂气氛，提高使用效率。

1 体验式汽车实训设备的使用背景

要理解体验式实训设备，就要首先明确体验式学习的概念，体验式学习法 （Experiential Leaning）也称行为学习法 （Action-Learning），最早由剑桥学生提出，后被通用公司所使用，用于企业内部的员工培训，国内最早进行体验式学习法研究的是学习教育专家余建祥，并创立了“余氏体验式学习法”。体验式学习法是指通过实践和体验来认知事物或知识，或者说通过学习体验能使学习者完完全全地参与学习过程，使学习者真正成为课堂的主角。体验式学习法主要有以下几个特点：主动学习、寓教于乐、学以致用和虚实结合。因为实施的简易性，通常也作为课堂的高效学习方法之一。

汽车实训设备是一体化课程教学中非常重要的教学辅助工具，通过教学实训设备，能够让学生动手操作，理解教学重难点，对于培养实际解决问题能力具有十分重要的作用。根据体验式学习法的特点，并结合中职学生基本的行为特性，体验式汽车实训设备开始在部分课程进行尝试，对优化课堂教学起到促进作用。

2 传统汽车ABS制动实训设备的使用现状和存在问题

目前市场上常见的汽车ABS实训台架基本结构如图1所示，主要由示教板、电源、支撑架、动力元件、工作元件、控制元件和操作面板等组成。在设备使用时，学生通常先认识ABS基本结构和工作原理，教师再介绍设备的使用方法和注意事项，接下来学生分组完成测量和数据的记录。在课堂组织上，由于教师讲解过程中学生是围观学习，造成部分学生无法看到教师示范测量，因此有一定的局限性，此外分组学习环节中，这部分未听懂的学生往往无从下手，积极性也受到一定影响。

图1 传统汽车ABS实训台架基本结构

传统ABS实训设备主要存在的问题有：①高能耗：设备的工作动力来自5.5 kW的380 V交流电机，需要同时配用两种电源：220 V电压提供给示教板及经过降压处理后提供给微机，380 V电压提供给交流电机带动动力元件工作。②易干扰：由于存在电机驱动，在测量ABS轮速传感器波形时，容易受到电磁干扰。③低效率：因为热保护程序，设备在工作了一段时间后就会过热停机，等10 min后才能重启，影响了教学进度，降低课堂效率。④难互动：在组教学过程中，几个学生围着一个台架，每次操作都是1-2个学生进行，剩下的学生只能观看，时间长了，观看的学生就会出现倦怠情绪，达不到教学目的。

3 汽车ABS制动实训设备的体验式改造及特点

针对传统汽车ABS制动实训设备的使用现状和存在问题，经过与厂家沟通，对传统的汽车制动台架进行改造，改造后的汽车ABS制动实训设备如图2所示，与传统的ABS汽车制动台架设备相比，改造后的实训设备基本情况及特点如下。

图2 体验式汽车ABS实训台架

3.1 示教板

示教板之前只有单纯的ABS故障指示灯，设备是否通电，一无所知。经过改造后如图3所示，在此基础上增加电源指示灯和制动踏板指示灯，电源指示灯显示台架是否通电，提示工作安全，踏板指示灯提示是否踩下制动踏板，进而根据指示灯工作情况进行相关故障判断。设备是否通电或是否有故障，直观明了。

图3 示教板上增设指示灯

3.2 动力元件 （脚踏单车）

动力元件部分将之前的380 V交流电机取消，外部加设了一辆脚踏单车提供动力来源，如图4所示，脚踏单车采用三级齿轮传动方式，共提供3种速比，同时车上拥有显示仪表，主要提供速度、距离、时间……等参数。实训时可以根据相关实训项目的要求，控制相关参数，测量其他参数的变化。降低了能耗又增加了实操的体验性和趣味性，也能避免电磁干扰；同时因为取消了大功率电机，也就不存在负载过热出现停机的问题。

图4 设备外加设一辆脚踏单车来提供动力来源

3.3 轮速传感器位置视窗

之前的示教板中无法观察轮速传感器位置和线路连接情况，改造后在轮速传感器及齿圈的位置增加了观察视窗，如图5所示，方便学生进行观察，同时，通过视窗也可以观察到，在制动系统出现紧急制动的情况下，ABS介入时车轮的制动情况。

3.4 电源

电源在改造前后出现变化最大，由之前的220 V+380 V的供电方式变成了220 V的供电方式，主要提供面板指示、微机电脑供电和模拟发动机进气真空几个功能，减少高压用电危险，一定程度上也是保证了操作的安全。

3.5 真空发生装置

台架上增加了真空助力装置功能检测的教学项目，为了能够对真空助力器进行检查，在台架上还增加了模拟发动机进气的真空泵，可以完成对真空助力器真空保持、气密性方面的检测。

图5 增设轮速传感器位置视窗

4 体验式汽车ABS制动实训设备的教学应用

通过对ABS制动台架的改造，目前能够在体验式台架上进行的实训项目比传统的多了，节约成本的同时，实训教学方式可以更加灵活，学生也乐于参与到这种体验程度更高的教学过程中来，主要有如下两个模式的教学应用。

4.1 单纯通电模式

单纯通电模式，是指台架在接通220 V电源的情况下，进行的相关实训教学模式，此模式可以完成以下几个项目的教学。

1）电路图识读：ABS制动台架示教板电路图，可以进行电路方面的识读练习，理解工作原理。

2）电路故障测试：根据电路图可以进行相关的电路故障设置与相关导通性测试，电阻、电压的测量，学生根据识读的电路图进行故障排除。

3）故障码读取 （故障灯点亮时）：当ABS故障灯点亮时，可以根据故障指示灯，通过故障诊断仪进行故障初步诊断和读取故障码练习。

4）真空助力装置的检测：附加的真空发生装置可以检测真空助力器的工作情况，通电后启动真空泵，模拟发动机进气真空，可以对真空助力器进行气密性方面的检查。

4.2 通电+脚踏单车模式

在通220 V电源模式下，同时使用脚踏单车的方式，如图6所示，此模式可以完成以下几个项目的教学。

图6 通电+脚踏单车模式的应用

1）ABS液压调节器原理识读：通过示教板上的液压调节器工作原理图，可以讲解ABS液压调节器的基本工作原理，通过台架上的液压调节器实物图，当使用脚踏单车到达一定的车速后进行紧急制动，可以观察车轮在有ABS控制的情况下车轮的制动情况。

2）轮速传感器波形测量：目前ABS制动台架上的传感器类型属于霍尔式轮速传感器，当接通电源，使用脚踏单车工作时，可以进行传感器波形的测量，同时，根据脚踏单车工作的车速状态，观察不同车速下传感器波形的变化。

3）动态数据流读取：接通220V电源的情况下，同时运行脚踏单车，可以进入故障诊断系统读取车轮轮速等动态数据流，并与脚踏单车上的显示仪表进行比对，进而研究匀速、加速情况下数据流的变化情况。

由于增加了脚踏单车，很多学生都非常感兴趣，因此，在课堂组织方面可以采用一位学生进行脚踏单车，另两位学生进行测量，提升小组实训的趣味性，增加体验效果，提高课堂效率。因此，从实训台架的改造前后来看，不论是在台架的实用性方面还是课堂体验性方面，都非常有利于学生的操作。

5 体验式汽车ABS制动实训设备的教学效果

经过改造，体验式汽车ABS实训设备达到的教学效果明显，学生参与度明显提高，进一步完善了课堂教学。

1）教学功能增加。经过改造，在ABS汽车制动实训设备上的功能有所增加，之前只能在台架上进行ABS工作原理解读、故障码读取、波形分析等操作，改造后增加了真空助力装置，可以同时完成对真空助力器基本气密性等检查，一机多用，大大增加了设备的使用频率，降低了重复购置设备的成本。

2）提升学习兴趣。增加了脚踏单车，既提高设备使用安全性 （减少了380V高电压），也大大增强了学生的学习兴趣。学生通过小组合作，自主探究等方式完成教学目标，这对于采用任务驱动教学为主的一体化课程而言，具有十分重要的意义。

3）优化组内分工。课堂教学上，小组合作的过程中，每个小组成员相比较以前有更加细化的分工，谁负责驱动台架、谁负责数据测量、谁负责数据记录等，让小组每个成员在实操过程中都有活干，防止出现实操组长一个人测量，其他成员围观的现象，调动了学生课堂的自主性。

6 体验式汽车ABS制动实训设备目前使用仍存在的不足

进行改造之后的ABS制动实训台架虽然在体验性和功能性方面都有了很大的提升，然而经过了一段时间的使用之后，仍然能发现设备存在部分不足。

1）关于组织方式。课程组织方面，由于对旧的台架进行了改造，加入了脚踏单车等体验程度更高的元件，学生更乐于对台架进行使用，然而会出现一个问题：就是当分组完成时，几乎所有小组的成员都抢着使用脚踏单车，这就容易忽略了数据方面的测量。

2）关于转速控制。转速控制方面，由于引入人力的脚踏方式驱动相关动力元件，因此会出现在转速控制方面存在不平衡的问题，无法真正做到绝对匀速的动力输出；同时，前期骑车人能够保持足够的动力，后期由于体力消耗，也存在速度无法跟上的问题

3）关于稳定性。台架在稳定性控制方面，由于存在人力方面的动力输入，骑车人踩动单车踏板时会出现身体左右摇晃的情况，而台架为了方便移动使用了滚轮底座，也因此造成了制动台架出现不稳定的现象。

4）关于持久性。使用持久性方面，主要集中在改造后的台架因为使用频率比较高，学生通常都会用力过度，出现掉链子、踏板滑牙等现象，因此这也需要在设备使用方面加以强调相关注意事项，厂家的定期维护也要跟进。

7 体验式汽车ABS制动实训设备的后期优化

针对目前改造后的台架仍存在的不足情况，将在后期采取进一步的改良和优化措施，只有在不断地发现问题，解决问题的过程中，才能将设备的使用契合课堂教学的要求。

1）课堂组织。课程组织方面，实操性教学既要满足每个学生的好奇心，又要保证实操活动的教学品质，因此对实操环节进行了以下调整：学生分好大组后，学生之间相互讨论自由组合再两个人为一个小组，操作过程中，先一个人进行脚踏单车操作，另一个进行相关数据的测量，完成后两个人互换，这样既能保证每个人都能有操作脚踏单车，满足学生新奇感，在一定程度上也能保证教学品质。

2）设备优化。设备优化方面，针对骑车人的转速控制，采用“定时间，分时段”的操作方式，即定好一个较短的时间段，在这个时间段骑车人尽量使用较均等速度控制踩踏，分多个时段完成，最后参照平均值。稳定性方面，针对台架下方有滚轮，易晃动的问题，采用了工具加以固定。关于设备掉链、踏板滑牙等问题，一方面考虑在正常损耗范围，另一方面也要加强设备维护和后期保养跟进。

3）后期设想。经过改良和优化后的台架越来越能发挥出教学方面的实际作用，当然如果可以的话，后期设想是能够将其改良成多用途、高体验和易教学的实训设备，比如说如果能够将ABS液压控制部分管路部分透明化，方便学生观查制动液在管路里面的流动情况，将能更加利于学生理解ABS液压调节器升压、保压和降压方面的工作原理。

8 结束语

以学生体验为切入点的汽车实训设备，在完成课程任务的同时，能够给学生提供丰富、有趣的直观感受，不仅提高设备综合实用性，又提升学生的课堂参与程度，这也是本次实训设备改造与优化的初衷，同时，根据课堂实际进行的设备改造方案，或许也为我们组织高效课堂、优化课程结构提供了一条新的思路。