物理知识在世界技能大赛汽车技术赛项中的应用研究

方飞

摘 要：世界技能大赛汽车技术赛项的比赛涉及汽车的各个方面知识，而物理作为一门基础课程，对其中受力分析、能量转换、电路分析、电磁力分析等相关内容的充分学习，能够帮助选手更快速地理解汽车技术知识，为选手在世界技能大赛中取得更好的成绩奠定基础。

关键词：物理知识    汽车技术    应用

世界技能大赛作为青年人展示技能的舞台，是全球地位最高、规模最大、影响力最大的职业技能竞赛，被誉为“世界技能奥林匹克”，其竞技水平代表了各领域职业技能发展的世界先进水平。举办世界技能大赛的目的是促进青年技能劳动者职业技能的提升，促进世界各国和地区在职业技能领域的合作与交流，促进职业技能的推广。2010年10月，人力资源和社会保障部代表我国政府申请并正式加入世界技能组织。之后，中国技能健儿在世界技能大赛的舞台上奋勇拼搏，取得了优异成绩。我国上海也将于2022年10月12日至17日承办第46届世界技能大赛。我国举办世界技能大赛，一方面可以引导全社会逐步转变观念，让更多青年走技能成才之路，促进技能社会、技能中国建设;另一方面也可以引导各方更加重视技能人才工作，加强技能人才队伍建设，为推动中国工业高质量发展，推动产业转型升级，促进大众创业、万众创新提供坚强保障。

世界技能大赛汽车技术赛项是模拟技师在汽修车间进行汽车检测、故障诊断以及维护修理的竞赛项目。比赛对选手的技能要求主要包括：目视检查，使用测试仪器与故障诊断仪器进行测量、检测，对数据（流）分析、诊断车辆各系统的故障并排除;具备系统的逻辑思维能力，能进行电气系统的构建和测试;可完成制动稳定性控制系统、悬挂及转向系统、发动机机械性能测试与修理，具备对传动装置和组件的维护能力，以及对柴油系统和汽油发动机的诊断能力。我国选手自第42届世界技能大赛开始参加汽车技术赛项的竞技，并取得了优胜奖，在第43届世界技能大赛上获得了铜牌，在第44届、第45届世界技能大赛上连续斩获银牌。

自第44届世界技能大赛开始，汽车技术赛项共设置8个竞赛模块，分别为发动机管理、发动机调试、车身电器、汽车电路、制动系统、四轮定位和转向、发动机测试、发动机测量，主要涉及发动机管理系统，转向、制动及悬架系统，车身电气和电子系统和发动机机械系统。而在第45届世界技能大赛上，又增添了第9个竞赛模块——混合动力。

在汽车的设计和使用中几乎涉及了物理知识体系中的方方面面，因此物理知识的运用在汽车技术赛项中非常重要，学生若有较好的物理知识基础，往往可以在比赛中发挥出较好的水平。因此，学生如果能够储备相关的物理知识，特别是对受力分析、能量转化、电路分析、电磁力等知识有较好的理解掌握，就具有极大的优势。

一、力的相关知识在世界技能大赛汽车技术赛项中的应用

汽车技术赛项涉及机械操作的赛项有制动系统、四轮定位和转向、发动机测试与发动机测量，在这几个赛项中，对力的知识理解准确透彻，往往会使选手事半功倍。

制动系统比赛模块要求选手在台架上完成液压制动系统、盘式制动器、鼓式制动器、驻车制动器、ABS防抱死制动装置、制动装置排空气等部分的检修及调整。而制动就是一个力的传递过程，即驾驶员踩踏板的制动力，经过液压系统加压后，施加制动分泵，通过摩擦力的作用，将滚动的车轮制动，使车辆停止行驶。选手在进行此项比赛时，要能够对相应的制动回路进行检查，找出对应的故障并进行检修。如果选手对物理中力的分析知识掌握较好，那么在进行检查时，就可以利用受力分析的知识按路线对部件进行分析，顺利快速地查找到可能的故障点。同时，选手在进行制动器的拆检，特别是对鼓式制动器进行分解与检修时，如果能够看出施加力的作用过程，然后进行易损件的检查，速度快、效率高，在竞赛中就能够迅速又准确地完成操作。

而在四轮定位和转向比赛模块中，需要进行四轮定位的调整及相关数据分析。车轮定位包含了主销后倾、主销内倾、前轮外倾、前束四个主要参数，这几个参数之间互相关联，教练在指导选手时，能够明显地感到，如果学生对物理中力的分析步骤比较清晰，那么就能够根据测量数据分析出是哪个定位参数出现了问题，需要先进行哪一个参数的调整，哪一个参数必须放在最后调整等。选手只有具有扎实的力学知识，才能理解这些操作步骤，才不会在大赛中出现操作错误。

发动机测试和发动机测量这两个赛项是将世界技能大赛最初设计的发动机机械模块进行分解，要求选手能根据发动机的工作原理，分析出发动机机械系统的故障，并进行拆检。这对选手掌握物理力学知识的程度要求更高，如对发动机进行漏气测试，选手要清楚气缸压力建立的基础是什么，明白缸压不足的各种故障原因及其导致的不同漏气量，并能从较多的故障原因中快速地找出故障，并解决问题。

二、能量转换知识在世界技能大赛汽车技术赛项中的应用

发动机管理模块比赛内容分为两个部分：一部分是發动机无法转动，另一部分是发动机无法起动。对于世界技能大赛一直采用的汽油机而言，其考核内容包括电源系统、起动系统、点火系统、喷油系统、燃油供给系统、进排气系统、正时系统。两部分内容的操作均要求选手在60分钟内完成，裁判根据选手完成作业的内容多少评分。第一部分，涉及物理中的能量转换概念，利用起动机将电能转化为机械能，驱动发动机转动，这要求电能转化的机械能量要足够，才能够顺利驱动发动机转动。因此，选手在排除故障时，理解了这一概念，就能够从能量不足这方面思考，查找影响起动机动力的因素，从而顺利地使发动机转动。第二部分，也是能量转化的一个过程，是将汽油燃烧产生的化学能转化为机械能，其中存在的问题主要是化学能量提供不足，无法使发动机正常起动，而抓住能量不足这个点进行思考，就会考虑燃油供应不足、配比不正确等因素，有了物理能量转换的知识基础，再按照相应流程分析故障问题，就能很好地把握排除故障的方向，顺利地完成此竞赛模块的操作。

三、电路分析知识在世界技能大赛汽车技术赛项中的应用

车身电器模块考核内容包括充电系统、照明系统、车身辅助系统、仪表板各种仪表及警示器件、智能充电系统、信息娱乐系统、多路控制系统、气候感知控制系统。在第45届世界技能大赛上，选手需分别用30分钟解决4辆配置和型号均不同的车的不同故障问题，这也是整个赛项中难度比较大的一个模块，要求选手能够查阅维修资料，迅速熟悉汽车电路图，并能通过电路图来分析排除故障。在这个模块的比赛中，选手对电路分析知识的掌握程度将直接影响其比赛的成绩。选手需要在有限的30分钟内，查阅维修手册，找到相关系统电路图，并迅速分析出电路电流走向，根据故障现象确定故障诊断方向，并进行故障查找排除。电路图的识读是所有后续工作的前提，对电路分析知识掌握比较好的选手能够很快地完成对电路的分析，制定相关诊断步骤方案，在比赛中取得好的成绩;而那些在训练中仅仅依靠教练讲授、靠死记硬背进行操作的选手，临场不会进行分析，将无法完成此模块的比赛。

汽车电路模块比赛要求选手在模拟试验台架上，通过连接相关线路，在模拟试验台上完成电器的相关功能的实现，并能进行故障诊断。这个模块更多考核的是选手对基础电路的理解与运用，要求选手根据要求，连接出相关的控制电路，特别是其中有些功能涉及电子技术知识的应用，需要选手以物理中电路分析的知识作为基础。如LIN网络在电动车窗电路中的连接，选手需要了解LIN网络在其中的通信作用，这样在电路的连接中，才不会出现遗漏，才能顺利地完成此模块的线路连接，达到比赛要求。

四、电磁力知识在世界技能大赛汽车技术赛项中的应用

电磁力知识在汽车上特别是在发动机系统中应用广泛。汽车上特别是发动机系统中主要的控制执行器都利用了这一原理，如碳罐电磁阀、喷油器等，如果选手对这一知识掌握比较好，那么在分析这些电磁阀的控制电路时，就知道此类电磁阀均需要一条供电电路、一条控制电路，而在汽车发动机系统上，这些电磁阀的工作均由发动机电脑根据发动机工况进行控制，并且以控制接地电路为主，就可以理解此类电磁阀上均有一根线连接到发动机电脑的原因，清晰地知道这是控制线路。选手理解掌握了这一电磁力应用的知识，在发动机调试模块的比赛中，发现有此类电磁阀的故障时，就能够通过简单的两根线路的检查确定出故障的原因，大大提高了故障诊断效率。

五、小结

通过以上对世界技能大赛汽车技术赛项各模块中物理知识应用的分析，可以看出，物理知识基础比较好的选手能够在教练的指导下，迅速地理解相关控制逻辑，并能分析出相关问题，而对物理知识精通的选手，还能够巧妙地利用物理知识来帮助自己在比赛中节约时间，提高操作效率，发现问题，排除故障。因此，重视日常教学中的物理基础知识的教学，让更多的汽车专业学生掌握好物理知识，无论是对学生作为参赛选手参加比赛，还是今后从事相關汽车维修工作，都能有很大的帮助。

参考文献：

[1]曹江平.中职《物理》在汽车运用与维修专业中的教学策略浅谈[J].内蒙古教育，2018（4）.

[2]曾有为.第45届世界技能大赛汽车技术项目各模块竞赛解读[J].汽车维护与修理，2019（20）.

[3]徐建华.中职物理线上线下混合教学的实践研究[J].科学咨询（教育科研），2021（8）.

[作者单位：南京交通技师学院（南京交通中等专业学校）]