基于Scratch的汽车电路故障诊断教学探索

摘要：为了解决汽车电路故障诊断教学中“故障诊断分析与检测方法环节”学生不愿意理解和记忆的问题，运用scratch编程开发一款故障诊断思维训练游戏软件，将复杂的诊断方法融入到游戏中，激发学生的学习兴趣，学生在寓教于乐中学习知识和技能。

关键词： Scratch ;汽车电路;故障诊断

作者简介：方明（1984-）男，汉族，浙江宁波人，本科，镇海职业教育中心学校一级教师，研究方向：汽车维修教学

随着汽车技术的不断发展、更新以及新能源汽车的普及，汽车电子电路在整个汽车技术领域上应用的比重不言而喻。《汽车电路识图与故障诊断》是中职学校汽车运用与维修专业的主干课程，学生通过课程学习掌握相应的知识与技能，在企业中直接面对实际问题时，能够进行有效的解决，从而提高学生的职业存在感与开拓精神。课程教学过程中由于课程知识系统性、逻辑性强，学生一旦不懂就产生厌学情绪，影响了教学效果，反思教学实施情况并分析学生学习情况，充分利用学生好奇心强和喜欢玩游戏的心理，运用scratch编程开发一款故障诊断思维训练游戏软件，学生可以通过手机游戏模式学习汽车故障诊断。

一、学生学习情况分析

《汽车电路识图与故障诊断》课程主要面向的是高二第二学期的汽修专业学生。学生已经学习了《汽车电工电子技术基础》和《汽车电气构造与拆装》课程，具备一定的基础知识。学生具有好奇心强、对新鲜事物敏感的心理特征。但是中职学生的缺点也是非常凸显的，学习习惯差，课堂上经常出现嬉笑打闹、睡觉和玩手机的现象，缺乏学习动力，遇到困难容易放弃，厌学情绪非常严重。

二、教学现状分析

汽车电路教学枯燥乏味，很难提起学生的兴趣。教材中所呈现的核心内容往往是复杂的汽车电路图，有些学生看到图就头疼，偷偷地放弃学习，更别说是接下来的故障诊断。为摆脱这种教学现状，采用了六步教学法，课程内容来源于企业典型工作任务，以能力为本位的实训教学为主实施教学，以期望提高学生的技能水平。整个教学过程分为：故障现象、学习相应电路图、故障诊断分析与检测方法、实操演示、分组训练和考核评价。①故障现象是以企业典型工作任务为载体，在实训车辆上设置相应的故障，让故障在教学活动中再现，目的在于吸引学生注意力，并确认故障现象，引入本次课程教学需要完成的工作任务;②学习相应电路图是通过课前复习、小组自主学习、教师讲解和答疑等各种教与学的方式进行。主要目的是根据该故障现象，学习相应系统电路图的原理，为故障诊断做好知识储备;③故障诊断分析与检测方法是在电路原理的基础上，分析故障产生的原因，并根据“由易到难，由外到内，由简到繁”检查原则对电路故障进行推理分析，并逐步检测，以最优最快的路径找到故障点所在位置;④实操演示是根据对电路故障的推理分析得出检测步骤，由教师或技能标兵为每组同学进行操作演示和分析讲解;⑤分组训练是由组长负责指导，教师的巡视检查，通过故障设置，逐步提高故障难度，对不同故障进行检测和诊断操作，熟练掌握故障诊断方法;⑥考核评价是依据本次课程内容要求，对每位学生进行独立的实操考核和能力评价。

三、現行课程教学存在的问题

上述教学设计比传统的教学改进较多，优势主要体现在以“学生为主，教师为辅”以及“做中学，学中做”的教学思想，但在实际教学过程中也存在着不少问题，通过几个学期的教学体验、交谈和询问，学生在整个教学活动中存在最大问题的是“故障诊断分析与检测方法”这一环节。深究其原因，有以下几点：①汽车电路图比一般电路图要复杂，学生看到就害怕，看到就想放弃[1];②同一系统电路，不同故障现象，诊断检测方法和步骤不同，死记硬背行不通;③教师备课不充分，讲解不清楚或者是学生逻辑思维推理能力弱。任何一个教学环节出现问题或者说学生没有理解掌握，都将影响后续的教学活动，所以解决“故障诊断分析与检测方法”这一环节的教学问题是本课程教学成败的关键。

四、探索解决问题的办法

为了解决教学过程中这一实际存在的问题，应做好两件事情：一是将复杂的汽车电路图简单化，见图1，在简化的过程中不能失去汽车的意义，最为重要的是电路中各部件在汽车中的位置和编号，以便于在汽车中查找与测量;二是将“故障诊断分析”采用“诊断树”的方法，分析讲解，条理清晰，按步骤引导学生逐项排查，最终排除故障点，见图2。

在实际操作过程中发现同一个系统中可以出现很多种故障，诊断流程和方法因此也不同，学生又不愿意去理解和记忆，只限于简单的操作，如同机器人一般，稍有变化，就不知所措。

图2.汽车故障“诊断树”诊断方法

在解决教学问题时，我们除了要求任课教师改变工作态度之外，对于中职学生改变学习态度的要求似乎无能为力。那我们只好去适应学生，寻找学生的优点来作为突破口，从而解决教与学的问题。从上述学生现状分析中，我们可知，尽管中职学生有这样那样的缺点，但至少他还是有好奇心的。那我们可以开发一种故障诊断思维训练游戏软件，将简化的汽车电路故障诊断内容置于游戏中，按照汽车故障“诊断树”诊断方法设计程序步骤，采用问答，选择，引导等方式，吸引学生的好奇心，激发学生的学习欲望，从而改变学生厌学的心态。

五、解决办法的实现

目前市面上没有一款现成的专门针对汽车故障排除思维训练的学习软件。如果要通过玩游戏的过程，实现学习的结果，那就需要我们任课教师自行编写程序，为此我们采用了Scratch编程软件来实现这个目的。

（一） Scratch编程简介

Scratch是一款由麻省理工学院设计开发的简易编程工具，构成程序的命令和参数通过积木形状的模块来实现，简单易学，非常符合非专业编程的教师用来实现教学信息化的工具[2]。

（二）程序设计

用Scratch设计汽车电路故障诊断思维训练游戏软件，要实现的主要功能有（1）车型选择;（2）电气系统选择;（3）显示/隐藏电路图，设置多种故障类型;（4）通过引导，问答，选择实现故障的诊断;（5）游戏晋级。该软件的程序流程见图3。

（三）程序展示

如图4所示，是已经完成编写的汽车电路故障诊断思维训练游戏软件操作界面，该软件可生成手机APP，在学生手机上安装操作，简单实用。

六、结束语

汽车电路故障诊断思维训练游戏软件操作方便，学生接受度高，在类似于游戏的情境中学习，学生的学习积极性明显提高。软件还便于学生根据个人学习情况开展重复学习、随时学习，以达到移动学习和个性学习的目的。

参考文献：

[1] 蒋红枫.汽车电路故障诊断教学中存在的问题与对策[J].电子世界.2019（22）：56-57.

[2]邱伟松.Scratch有效性教与学的有效性探索[J].福建电脑.2019（10）：82-83.