基于教师专业能力提升的自制教学设备探究——以汽车仪表检测装置研制为例

芜湖职业技术学院 柯国琴，汪新伟

高等职业院校的实训室建设是人才培养模式中一项重要的建设内容，针对实训室建设中教学设备招标采购的诸多问题，本文通过汽车仪表检测装置自制案例，对自制设备的设计和研制思路、教学应用、教师和学生的能力提升等环节进行了一定的探索，对今后其他同类设备的设计和研制起到一定的示范作用。

教学设备的自行设计和研制，是解决和完善学生实践教学仪器设备的有效途径之一。自制教学设备的宗旨就是根据教学需要，运用先进或独创的技术自行设计、加工制造教学设备和软件等。自制教学设备主要用于优化、更新原有实训项目或新开实训课程，有助于增强学生的动手和创新能力，是提高实践教学质量、提升实践教学水平和教师实践业务能力的重要手段，对学校实训室建设和可持续发展有着重要的促进作用。

1 汽车仪表检测装置的作用与功能

在《汽车电路与电子系统的检修》和《汽车维护与保养》等课程的教学过程中，我们现有教学设备还不能完全满足教学需求。因此，我校组织汽车工程学院任课教师、校两仪所工程师及部分学生共同开展了汽车仪表检测装置的设计和研制。

本装置采用先进的检测、显示和模拟等技术，以可编程控制电路为基础，可对仪表灯信号、CAN信号和编程电阻信号进行检测。

以汽车电气系统检修中的组合仪表检修为例，要测试组合仪表中的某一信号灯是否正常，通过LCD显示程序显示测试内容，通过物理按键接通CPU测试程序，判断线路是否正常，其中CAN总线用于23组信号灯的处理，电阻总线用于燃油表的检测，诊断处理用于故障类型判断。通过一组双掷开关模拟信号灯通断状况，通过电阻发生器模拟燃油箱传感器油量状况，其基本控制图如图1所示。

以组合仪表中的燃油显示为例，在汽车燃油箱中安装一个细金属杆的浮标，浮标通常用塑料制成。金属杆的末端安装到一个可变电阻器上，可变电阻器由一个一端接地的电阻材料片组成，连接到燃油表的滑臂沿着电阻材料片滑动，从而将电流从燃油表传导到电阻器，当燃油箱中的液位下降时，浮标就会下沉，带动滑臂移动，电阻增大，因此回到燃油表中的电流就相对减少。本装置通过电阻发生器模拟燃油箱中的可变电阻器，通过人工设置不同油量模拟燃油箱中油量的减少情况，再经可编程控制器的处理运算，即可在显示屏中准确显示油量的多少。

以燃油表油量检测为例，通过装置进行油量电阻实验，得到的数据见表1所列。

通过检测数据可以看出，实测值与理论值的符合度在99.5%以上，可以认为本装置是可以真实模拟实际工作状况，达到了设计预期目标。

汽车仪表检测装置采用铝合金机箱，薄膜面板，液晶屏显示仪表参数，以西门子S7-200 Smart PLC作为控制核心，配套优化的操作软件，使系统的可操作、可视性、系统柔性均有大幅度提升。结合现代工业发展特点，引入触摸屏通讯方式，加入现代工业设备中实际使用的功能。通过安装在本装置电器线路的各电压传感器，以及对电器线路的断路、短路监测，可诊断电气部分可能产生的故障点，提供系统推荐的解决方案，装置实物如图2所示。

汽车仪表检测装置可以用于《汽车电路与电子系统的检修》《汽车维护与保养》《整车检测》和《可编程控制器》等课程的实践教学中，对学生在汽车检测仪表使用能力、系统故障诊断与排除能力和PLC的编程和应用能力的提升有很好的促进作用。汽车仪表检测装置具有演示、检测、设故、排故等功能，可充分调动学生的学习积极性。本装置还适用于汽车仪表生产企业的汽车仪表产品检测。

图2 汽车仪表及工程机械控制检测装置

2 自制设备对教师能力的提升作用

（1）发掘现有教学设备的不足，提升教师的教学设备评估能力。根据汽车和工程机械类相关专业特点和专业人才培养规格要求，教师研发团队结合实际教学需求，发掘现有实训设备在功能性、操作性、实验能力上的不足，全面提升教师对实训教学设备的评估能力。

（2）集成教学设备的多元需求，提升教师的教学设备设计能力。教师研发团队紧跟本专业的最新动态和发展趋势，兼顾专业交叉，集成教学设备的多元需求，从而进行设备制作详细的技术路线规划和总体功能设计。

在自制教学设备的过程中，研发团队教师要自行完成搜集资料、开发设计及设备的安装调试工作，并将实验装置的研制改造和编写实训教材相结合，促使研发团队每位教师不断拓宽知识面，在实践中提高自己的理论水平和技术水平，全面提升了教师的设备设计能力。

（3）校所共同参与研制全过程，提升教师的教学设备攻关能力。安徽省芜湖仪器仪表研究所是省科技厅直属的高新技术研究机构，2012年划归芜湖职业技术学院管理。该所工程技术人员长期从事电子电气和仪器仪表等产品的研发工作，具有丰富的产品开发经验，汽车仪表及工程机械控制检测装置的设计和制作由本校教师和研究所的工程师共同完成。

在设备研制过程中校所共同参与，从调研技术水平和关键技术到拟定设备开发的技术路线和整体设计方案，再到各设备零配件采购招标、完成相应设备的制作，最后完善和优化相应设备的设计方案，完成相应设备的整机调试，编写产品说明报告。教师与研究所工程师定期开展技术交流与评审会，针对项目研制过程中的问题开展集中评审、头脑风暴等多种形式的技术研讨。教师通过学习项目管理规范、按工业标准进行设备测试，不仅提高了设备的可靠性和稳定性，还全面提升了自身的设备攻关能力。

实验实训设备是高职学生训练实践技能的重要平台。自制教学设备比较灵活实用，可优化实践教学内容，提升学生的实践技能。教师参与教学设备的研制开发工作，能够促进教师的实践动手能力、教学水平和科研能力整体提升。