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新工科背景下汽车电子控制技术课程改革与实践

2024-10-13 54 上传者：管理员

摘要：随着汽车行业的快速发展，尤其是在电子控制技术领域，传统的教育模式已难以满足行业对高素质技术人才的需求。文章致力于通过引入现代教学方法改革汽车电子控制技术课程，包括将最新技术趋势融入课程内容、采用项目导向学习等现代教学方法加强实践教学。结果表明，这些改革措施能够显著提高学生的学习兴趣、理论与实践能力，能更好地满足新工科背景下汽车行业的人才培养需求。最后，文章对未来汽车电子控制技术课程的持续改革和发展提出了建议，旨在为高等教育机构提供参考和启示，共同推动工程教育与技术发展的融合。

关键词：
工程技术人才
教学改革
新工科教育
汽车电子控制技术
项目导向学习
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随着全球经济和社会的快速发展，尤其是工业4.0智能制造、“互联网+”等新工业革命的推进，工程技术的知识和技能需求正经历深刻的变革。这些变化不仅影响了工程技术的研发和应用，也对工程教育提出了新的挑战和要求。新工科教育应运而生，旨在培养适应未来社会发展需要的工程技术人才，这对传统的工程教育模式和内容提出了改革的要求[1]。汽车行业当前正处于一个前所未有的变革时期，由电动化、智能化、互联网连接和共享经济等趋势驱动，汽车的生产和使用方式正在发生根本的转变[2]。这场行业变革不仅引入了新的技术挑战，也重新定义了汽车工程师所需的知识体系和技能集。在这种背景下，汽车电控的角色变得尤为关键，成为推动智能汽车进步的核心力量。因此，对汽车电子控制技术课程的更新改革变得尤为迫切，这不仅能激发学生的学习热情和积极性，更重要的是有助于他们全面提升自身素质和实践技能，以便更好地适应未来的职业挑战。同时，这一改革也是教育系统响应社会发展、提升教育成效的关键步骤。据此，深入探讨在新工科教育背景下对汽车电子控制技术课程改革与实践的策略，不仅具有深远的理论意义，也有实际的应用价值。

1、现有课程设置与挑战

汽车电子控制技术课程，在车辆工程领域中占据了一个关键的地位，作为一门专业选修课，它深入探讨了新能源汽车电子控制系统的设计与应用。汽车电子控制技术是车辆工程类专业的专业必修课程，共36学时，其中理论28学时、实验8学时，采用讲授、自学和实验等教学环节向学生传授相关知识。课程内容覆盖了汽车电控系统概述、电子控制单元、飞思卡尔单片机、汽车电控系统设计实践等。该课程旨在让学生掌握使用CodeWarrior软件编译程序及其他电子控制工具的基础知识和技巧，为他们在汽车工程技术领域的深入学习与研究打下坚实基础，课程具体毕业要求指标点如表1所示。

表1汽车电子控制技术课程毕业要求指标点

然而，由于汽车电子控制技术课程内容的复杂性及知识更新速度快，使得教授该课程成为许多车辆工程专业教师面临的挑战。常规教学内容如硬件结构、编程逻辑、系统设计等，因其难度和复杂性，常常使得学生在初学阶段就感到困惑和失去兴趣。传统的教学方式往往导致知识的吸收不彻底，加上部分学生专业基础不扎实，导致他们实践应用能力难以提高[3]。同时，部分职业技术学院倾向于注重实际操作的教学方式，这虽然提升了学生的实操技能，却可能忽略对理论基础的系统训练，导致学生在分析和解决复杂问题时能力不足[4]。鉴于这种情况，对汽车电子控制技术课程进行教学上的优化显得格外关键。这需要刷新课程内容，并融合创新的教学观念与手段，从而有效提高学生的兴趣和理解深度。还需结合理论教学与实践操作[5]，促使学生在提高实际应用能力的同时，也能够深入理解课程内容，为他们在汽车电子控制技术领域的未来学习和工作奠定坚实的基础[6]。

2、教学改革实施路径

首先，本课程将实施内容的定期更新策略，涵盖电动汽车、自动驾驶、车联网以及智能传感等领域的最新进展，确保学生能接触到汽车行业的前沿技术。通过接触最新的教学内容，包括飞思卡尔单片机内部结构及引脚功能、存储器与寄存器、复位时钟与中断、外围模块功能、定时器、程序设计、通信等，学生的学习热情得到激发，更加积极地参与学习过程。进一步计划将理论学习与具体的实践项目紧密连接，通过专门设计的项目，包括汽车转向柱开关综合实验与汽车车门控制综合实验等，让学生经历从设计阶段到实施及测试的整个过程，旨在全面提升学生的能力。并将配备完善的实验室设施和所需的技术支持，为学生创造一个接近真实企业实验室的学习环境，在其中通过亲身实践加深对理论知识的理解。实行此全面计划是为了增强汽车电子控制技术课程的教学效果，确保学生在理论与实践方面都能获得均衡的成长，以便更有效地适应未来汽车行业的挑战。表2为本课程改革实施的结构化方法流程。

表2汽车电子控制技术课程改革实施的结构化方法

具体实践过程中，实践课时占比从8个学时增加至16个学时，将更多的实验性项目整合进课程中，涉及单片机编程、电控系统设计等方面，以实际操作加深学生对理论的理解。教学效果将通过学生的考试成绩、满意度调查以及课堂参与度等指标进行评估。

3、教学改革实践应用

本课程通过围绕项目开展的教学策略，有效地将必要的理论知识和核心内容与实际项目设计紧密联系起来。此方法涉及八个实验性项目，包括单片机编程、增强型定时器模块（Enhanced Capture TimerModule,ECT）定时控制、模拟数字转换、脉宽调制、串行通信接口、控制器区域网络通信、汽车方向盘开关和车门控制系统的综合实验。这种教学布局考虑到了从基础到高级的知识递进，确保了学习内容的按部就班，使学生能够按照难易程度逐步掌握各个知识点，从而在实践中深化对课程理论的理解和应用。

在课程的初期阶段，教师将引导学生深入理解项目所用的单片机代码，熟悉硬件架构和电路连接，同时培养学生结合软硬件进行项目开发的能力，包括掌握C语言编程和进行资料搜索。随着项目的推进，教师会调整特定任务的要求，鼓励学生主动学习并实践，包括代码的调整、硬件的连接以及程序的调试和上传，以在开发板上实现项目目标和实验效果。教学中，教师将重点讲解关键知识点，对于较为细节的部分，则鼓励学生通过自主查询资料和实际操作来加深理解。这样的教学方法不仅使学生从接受式学习转向主动探索，也有效提升了教学质量，减轻了教师因课时有限而无法覆盖所有知识点的压力。

以单片机程序设计这一堂课为例，任课老师将重点放置于具体的应用项目，分步骤深入分析并讲解，涵盖了从项目需求、解决方案的选定、到硬件电路与软件的设计，再到仿真测试的每个关键阶段。此过程不仅嵌入了相关的思政教育元素，还结合了仿真软件和编程工具，展示了电路图和编程流程，以及通过联合仿真测试展现了实际操作效果，旨在通过这种直观的展示方式，增强课堂的互动性和学生的学习兴趣。在对项目的分析和设计讲解完成后，学生将参与到实际操作中，亲自验证设计方案的实际效果，这一过程不仅加深了对项目设计步骤的理解，也促进了理论与实践的结合，激发了学生的探索欲望。经过首个项目的实践学习后，在后续课程项目中，学生将能够独立应用相似的方法进行项目分析和设计。这样的教学安排大大减少了教师讲授难点和解答疑问所需的时间，有效提升了学生的主动学习意识和参与热情。

在此次教学改革中，课程教学方式从传统的理论讲授转变为以行为为导向的实践教学。该方法将学生置于学习过程的中心，强调通过亲身操作来学习。面对单片机等抽象概念的学习，传统的教学往往需要耗费大量时间解释，但效果有限。现代教育技术，如多媒体课件、教学视频和模拟软件，能将复杂概念具体化，让学生更易理解，同时提升学习兴趣。课程利用教材为基础，配备必要的教学工具如单片机和连接线，鼓励学生通过实际操作深化理解。课程设计了互动环节，让学生提出疑问，通过集体讨论和教师指导解决问题。这种学习模式不仅让学生在实际操作中学习，还增加了乐趣，帮助他们更好地掌握课程内容。

4、课程改革与实践讨论

本次教学改革旨在突破传统教学框架，将课程内容按照实际学习任务组织，使学生通过合作完成完整的项目。每个学生都将承担特定的学习任务，要求他们掌握相关的理论知识，并应用于项目实践中。课程通过项目化的方式，以实验开发板为学习平台，使理论教学与实践学习相互融合，逐步建立起以单片机功能应用和软件编程为核心的课程体系。通过这种“教与做”相结合的模式，学生能够在实验室的实际环境中，将理论知识应用于实践，促进了学生的主动学习和问题解决能力。教学过程中，教师引导学生积极探索，及时查找资料，以实现知识的自主获取和应用。

本次对汽车电子控制技术课程进行的教学改革，成功优化了课程结构，扩大了实践教学的比重。这一改变显著提升了本课程的授课模式多样性，能够实现在实践中教学，在教学中实践，体现了改革后的积极成效。以往晦涩难懂的概念在通过单片机编译输出的过程中变得容易起来。通过教师与学生面对面的互动，解决问题变得容易，不再是“纸上谈兵”。根据课程考试结果发现，学生平均成绩达到了80分以上，提示该门课教学效果良好。通过对学生的问卷调查，学生满意度达到了98%以上，参与度达到了100%，学生愿意投入进去学习，老师上课也变得轻松，这实现了提升课程教学成效和确保学生达到预期学习目标的目的。

在课程改革过程中也遇到了一些问题，比如实验资源限制、实验教师人手不足、学生适应性问题等。未来将考虑增加购置实验设备，定期对教师进行新技术和教学方法的培训，确保教师能够有效地指导学生。还可以通过收集学生、老师和督导的反馈，不断调整和优化课程内容和教学方法，逐步解决以上问题，为后续的课程改革提供参考。通过定期评审课程内容，确保教学材料反映最新的技术进展和行业动态。鉴于汽车电子控制技术日益向软件和数据分析倾斜，课程内容改革需加强与计算机科学、大数据、人工智能等领域的融合，培养学生的跨学科竞争力。

5、结语

采用基于项目的学习方法，实现了理论与实践工程项目的融合，从而增强了学生应对复杂工程挑战的技能。未来汽车电子控制技术课程改革将是一个动态的、持续发展的过程，需要教师、学校和行业紧密合作，共同探索最有效的教育模式和方法。通过不断更新课程内容、创新教学方法、加强实践教学，可以为学生提供一流的教育体验，培养他们成为能够引领未来汽车技术发展的高素质人才。

参考文献:

[1]王瑞红,姚庆,余建国.新工科背景下多维度构建创新创业教育模式实践探索[J].专用汽车,2023(10):112-114.

[2]王雪柠,翟媛,朱松.我国车联网行业发展环境及趋势影响分析[J].汽车工业研究,2021(2):2-7.

[3]甘志梅,高伟,初长宝,等.工程教育认证背景下的教学改革实践:以汽车电器与电子控制技术课程为例[J].汽车实用技术,2023,48(22):163-167.

[4]王鹤钦,杨学平,余永纪,等.高职院校《汽车单片机技术》项目化教学改革探索[J].时代汽车,2022(16):39-41.

[5]周来.基于阶梯化的汽车单片机课堂项目化教学探究[J].汽车实用技术,2024,49(2):158-162.

[6]熊力.高职汽车专业“教､学､做”一体化教学模式构建[J].时代汽车,2021(23):122-123.

基金资助:韶关学院教学改革研究项目(SYJY20221011);韶关学院质量工程建设项目(440-990013250253);

文章来源:李锐伟.新工科背景下汽车电子控制技术课程改革与实践[J].汽车实用技术,2024,49(19):147-150.