“汽车电子控制技术”课程教学改革与实践

摘要：针对汽车电子控制技术课程知识点零碎、内容抽象、实践性强等特点，在教学内容、教学方法及手段、考评方式等方面进行了教学改革实践。以学生需求为中心，对课程内容进行了模块化优化，设置专题讲解，引入基于模型设计的代码自动生成的新技术，使汽车电子设计过程简单化与形象化，提高了学生的学习兴趣及成就感。加大实践比重，引导学生的自主学习，培养学生的创新能力及解决工程问题的能力。实践表明，这一改革取得了较好的教学效果。

关键词：汽车电子控制技术；模块化；基于模型设计；教学改革

一、引言

现代汽车的电子化及智能化程度越来越高，一些高档汽车上的电子电器及控制系统占整车成本的40%～50%左右[1]。同时汽车整车与零部件企业对汽车电子方向的人才需求也越来越多，因此对于车辆工程专业的学生来说，掌握汽车电子的基础知识及开发流程十分必要。目前很多高校的车辆工程专业都开设了汽车电子方向的课程，主要讲解汽车上的基本电子与电器系统及一些典型控制系统，课程内容涉及到多门课程，而且内容高度抽象，存在着“教师难教，学生难学”的现象。因此，有必要对该课程的教学方法与手段、教学内容配置进行改革。

上海理工大学车辆工程系在本科与研究生中开设“汽车电子控制技术”课程多年，在多年的教学实践中改革教学方法及手段，总结教学经验，优化课程内容，提高实践教学比重，取得了较好的教学效果。本文主要对该课程教学内容、教学方法、教学手段、课后实践等方面的改革进行介绍。

二、课程特点及教学过程中存在的问题

“汽车电子控制技术”课程存在以下特点。

1.知识点多，且碎片化较为严重，学习难度大。该课程涉及的前期课程内容较多，主要课程包括电工电子技术、控制理论、测量技术、网络技术、程序设计、车辆工程专业课程等。对于车辆工程的学生来说，电子与控制的基础知识相对较薄弱，因此学生在该课程的学习过程中感觉难度较大。

2.内容较为抽象。很多概念及电子元器件都是初次接触，因此学习时只能停留在较为抽象的层面上。如课程内有关车载网络的相关内容，学生对其工作原理及结构构成的理解难度较大。

3.实践性强。该课程既具有较强的理论性，同时具备很强的实践性，包含硬件设计、软件设计、控制算法的仿真与实现等。

根据笔者多年的教学实践，在教学的过程中存在的主要问题有：（1）授课的课时不够。课程涉及的内容多，却只安排了36课时，因此只能选讲一些内容。（2）实践的机会少。基本上只能停留在课堂讲授的层面，开设的实验综合性不够，动手操作的机会少。在硬件设计方面涉及得很少，软件调试也仅限于简单操作。（3）学生的学习积极性不高。由于课程难度大且较为抽象，学生的学习积极性随着教学进程而逐步降低，大多是为了应付考试才听课与做笔记，教学效果不理想。（4）考核方式的问题ฝ。由于该课程内容多且实践性强，传统的笔试造成了学生只需要做做往年的试题，对书本上的知识点进行记忆就能取得较高的分数。因此这种方式无法真正考察学生的真实水平及学术能力。

三、课程综合改革与实践探索

针对该课程目前存在的问题，主要在以下几方面进行了有益的尝试，并取得了较好的教学效果。

1.以学生需求为中心，通过模块化优化教学内容，加大实践比重。根据汽车电子控制技术在内容上多而杂的特点，我们在内容上웃设置了知识模块（20课时）、专题模块（8课时）、实践模块（8课时）等三个模块。知识模块主要对汽车电子相关的知识进行讲解，主包括汽车电子基础（主要讲解内容分布为车用传感器、信号处理方法、控制器、执行器、控制系统的基本框架、控制理论等）、汽车电子硬件设计、汽车电子软件设计等。专题模块主要是结合知识模块对三个典型的汽车电子控制系统进行专题☑讲解。三个专题模块分别设置为：（1）发动机电子控制系统；（2）ABS电子控制系统；（3）基于模型设计的汽车电子软件设计方法。通过三个专题模块的讲解与演示，把零散的知识点串连起来，加深对基础知识的理解，同时通过实际案例的讲解让学生熟悉汽车电子系统的开发流程。实践模块主要包括二个大作业、一个研究性课题及六个实验（选做三个）。实施的时间穿插在知识模块与专题模块中，两个大作业由学生在课后单独完成。研究性课题为小型研究项目，通过学生组队在课堂与课后完成。为满足学生兴趣与个性的需求，我们设置了六个实验，学生可自由选做三个。通过实践性专题，加深学生对知识点的理解，提高解决复杂工程问题的能力。

2.对接企业，引入先进的汽车电子控制系统设计与开发方法。基于模型设计及控制代码自动生成技术是目前汽车企业在汽车电子开发中广泛采用的开发方法[2]。该方法的主要特点是可以从Matlab/Simulink仿真模型到控制源代码，因此能大大的缩短开发周期，并节约开发成本。但是，在目前的汽车电子方面的相关课程中，很少涉及到该方法的教授。因此我们在专题模块中把该方法作为一个专题来进行讲授及演示，并在实践模块中让学生亲自实践代码自动生成的全过程：从建立仿真模型，到生成控制代码，到写进控制器并运行，最后测☼试实验结果。整个实践过程操作简单，有利于学生掌握该方法，为今后进入企业从事汽车电子开发工作提供了技术基础。同时，这种从模型直接到代码的快速开发方法可以提高学生的学习成就感与兴趣。例如在讲授CAN总线时，学生觉得非常抽象，所以一般很难应用C语言成功编写出完整的CAN通信程序，但是应用基于模型设计的代码自动生成技术后，学生能快速地搭建CAN网络与编写出通信程序，对于CAN的理解也较为深入。

3.以实践为纽带，扩充课堂教学，促进学生自主学习。实践是认识事物的不可或缺的环节。在本课程的学习过程中，在实践模块中的大作业中设置了3个较为综合性的命题，要求学生在课后通过自我组队，自主学习完成。在项目执行的过程中，学生带着问题在课堂外与老师讨论。在完成这些大作业的过程中，学生需要自行查阅文献，学习软件（例如仿真软件Matlab/Simulink、电路图绘制软件PROTEL、上位机图形化编程软件Labview等）。通过这种团队合作完成的方式能够带动学生的自主学习，将课程教学扩充到课外，提高学生的解决复杂工程问题的能力。通过近两年的实践表明，这种变被动学习为主动学习的方式有效的提高了学生的学习积极性，学生普遍表示通过实践环节，学会了主动思考，提高了解决问题的能力，同时也理解了课程相关的重点与难点。

4.通过综合考评的方式，全面评价学习效果。在本课程的实施过程中，改变原来笔试成绩（70%）+平时成绩（30%，主要考核指标为出勤）的情况，采用了一种综合考评的方式。这种考评方式的基本构成如下：（1）笔试，闭卷考试，主要对一些基本的知识点进行考核，占考试成绩的40%。（2）实践考核。大作业的考核形式为大作业的完成情况，研究✘性课题的考核形式为以小组进行答辩，每位同学对自己负责的部分进行讲解，教师综合小组完成情况及个人贡献评判每位学生的成绩，该部分成绩的比重为40%。（3）其他部分。该部分成绩比重为20%，主要为实验部分及平时表现情况。实验部分主要考核三个实验的完成情况，平时表现如综合出勤情况、课题表现情况等给出分数。

5.教师辅导方式的改革。在上海市实施的本科教学激励计划中，明确要求教师对课程进行集中辅导与答疑。本课程利用答疑与辅导时间对同学们在基础知识点及实践过程中出现的疑惑进行解答，引导学生进行思考与自主学习。

四、结语

针对“汽车电子控制技术”课程的特点，对该课程的教学内容、教学手段与方法、考核方式等进行改革与实践。以学生需求为中心，对教学内容进行了重组与优化；以实践创新为驱动，培养学生解决复杂工程问题的能力；以企业实际需求为基础，引入新技术与新方法，简化控制系统的设计过程，通过现实体验来提高学生的学习积极性；以综合考评的方式全面评价教学效果。教学实践表明，通过这些改革，能有效的提升教学效果，培养学生的创新实践能力与解决工程问题的能力。

参考文献：

[1]彭忆强.汽车电子及控制技术基础[M].北京：机械工业出版社，2014.

[2]沈勇，庞宝刚，宋吉伟.动力系统嵌入式ECU开发平台的实现[J].柴油机，2005，27（2）：13-17.