“汽车单片机及局域网技术”教学改革与实践
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作者:刘晨 崔斌
摘 要：随着汽车行业的不断发展，汽车单片机与局域网技术在汽车中的应用越来越重要，这就要求“汽车单片机及局域网技术”课程不断进行教学改革。文章探讨了“汽车单片机及局域网技术”存在的一些问题，并且提出了相对应的教学改革策略，最后总结了教学改革中的一些宝贵经验。
关键词：汽车单片机;汽车局域网;教学改革
随着汽车电子控制技术的迅猛发展，“汽车单片机及局域网技术”成为汽车电子控制技术基础上一门专业课程。“汽车单片机及局域网技术”包括了汽车单片机技术与汽车局域网技术两方面，涵盖了汽车中电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）的原理及应用以及汽车中各种总线技术及局域网技术。这门课程理论性强，实践性也强，需要理论与实践相结合。
1 当前“汽车单片机及局域网技术”教学过程出现的一些问题
1.1 “汽车单片机及局域网技术”课程教材滞后
汽车电子控制技术在最近几年迅猛发展，汽车单片机与局域网技术发展越来越快，对从业人员的要求也越来越高。很多教材内容比较单一，没有根据最近汽车电子控制的内容进行更新与改进。由于教材的落后与教学课时的限制，使得学生无法掌握汽车单片机与局域网技术的最新知识。
1.2 “汽车单片机及局域网技术”课程实验实训设备缺乏
各院校都为满足教学需要为学生建立了很多实验室，购进了大量的实验设备。但是針对“汽车单片机及局域网技术”这门课实验内容包含了大量的汽车电器中的ECU和汽车的局域网涉及不同ECU模块间的通信，针对汽车单片机局域网通信的开发实验设备的厂家较少，使得实训实验设备较少。
1.3 教学模式陈旧
“汽车单片机及局域网技术”多以理论教学为主，实验教学为辅。在教学过程中往往安排的理论课时较多。大多以理论教学为主，但是动手实践相对较少。在教学环节中，讲述的内容比较多，实践相对较少。这就导致学生在理论上比较熟悉，但是真正动手的时候难以将理论联系实际。理论似懂非懂，实践时又难以真正理解，这就使得教学效果大打折扣。
1.4 实践教学缺乏创新性和时代性
我国“汽车单片机及局域网技术”课程由于实验设备的限制，以及教材内容的落后，导致在实践教学环节内容陈旧，无法跟上现代汽车的发展脚步，教学内容相对单一落后，这就导致教授没有与时俱进，缺乏创新性与时代性。
1.5 教学大纲缺乏弹性
“汽车单片机及局域网技术”课程教学大纲缺乏弹性，由于实验设备的制约，现在大多数院校的“汽车单片机及局域网技术”课程教学大纲还停留在5年前的科技水平与教学模式。教学大纲缺乏弹性、缺乏时代性。教学大纲是一个课程的统领，教学大纲陈旧，直接导致教学过程呆板，没有依据现代汽车的发展及时调整内容，教学不够灵活。依然按照旧的教学大纲，会导致学生学习的积极性下降及教学效果不尽如人意[1]。
2 “汽车单片机及局域网技术”教学改革的策略
汽车电气技术发展越来越迅猛，汽车电气技术越来越先进，更新换代越来越快。“汽车单片机与局域网技术”课程要求也越来越高。
2.1 教学内容的改革
“汽车单片机与局域网技术”课程根据内容将课程分为汽车单片机控制与汽车局域网技术。通过焊接电子元件、测试硬件电路、软件编程、程序调试与烧录、故障分析与排除等项目实训，提高学生的实际动手能力。
2.2 教学模式的改革
2.2.1 精心设计教学环节
教学过程中，把实践环节加入进来，将学生的实验内容加入到理论教学中，实践与理论相结合，增强学生的动手能力、兴趣和爱好。同时，将在课堂中加入视频和动画教学，学习过程中增加学生的积极性和主观能动性。
2.2.2 采用多媒体教学
在教学过程中，采用多媒体教学，将视频、动画引入到教学中来，尤其是汽车控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）总线网络相对比较抽象，对学生理解来说比较困难，运用多媒体教学可以将抽象的内容变得更加形象客观，学生更加容易接受。
2.2.3 合理安排教学内容
在理论教学“汽车单片机与局域网技术”课程汽车单片机部分的同时，实践部分就要把汽车单片机水温的测试与显示实验，以及汽车发动机的转速与显示进行实践教学，让学生明白与理解单片机的原理。在教授汽车局域网理论课的同时要把汽车车门、车窗的局域网实验板代入到实践教学，让学生明白单片机的局域网的原理。
2.2.4 建立多元化评价体系
“汽车单片机与局域网技术”这门课程涉及很多理论和实践部分，并且实践部分相对更加有助于学生的理解和学习。所以，在学习过程中要将理论和实践的考量都列入对学生的考核，这样才有助于激发学生的动手能力[2]。
“汽车单片机与局域网技术”分为汽车单片机部分与汽车局域网部分。汽车单片机部分主要以硬件焊接、软件调试，实验结果观测与分析为主。
下文以点亮LED灯实验为例进行分析。
（1）在理论课上，给学生讲解如何通过EDU点亮LED大灯原理。让学生明白与理解单片机的工作原理及输入/输出（Input/Output，I/O）引脚的功能。
（2）实践课上，分项目进行教学，将整个点亮LED灯项目进行细分：一是硬件电路的焊接，二是软件的调试，三是结果的观察与分析。
首先，根据硬件电路焊接中电工电路的基础以及理论课上的工作原理，由学生自己设计电路板并进行焊接。 其次，将部分程序给予学生，让学生根据自己设计的硬件电路进行补充与修改。然后进行调试，下载到硬件电路中。通过程序的编写，让学生明白单片机的工作原理以及硬件和软件相互结合与照应。
最后，下载结束后观察实验结果，此过程不必让学生一遍全部都做对。出现问题再解决，在问题中进行学习，在排查原因中解决问题，在问题中加深对单片机工作原理的理解，在问题中加强学生自主学习的能力与实践动手能力。
整个单片机实验结束后，需要学生上交实验报告。总结整个实验过程与出现的问题以及采取的解决方法。
实验的安排以小组形式进行。2～3人为1个小组，学生在动手过程中，可以相互讨论学习，出现问题时相互讨论解决，加强学生团队协作能力。同时，在协作过程中每个学生会发现自己的优势在何处，对学生的自我定位和以后找工作的方向都有一定的积极影响作用。
汽车局域网部分主要以实验板观察与操作实践为主。以汽车车身门窗实验为例。
（1）理论课上给学生讲解汽车车身门窗中总线的工作原理，整个局域网如何传输数据、如何工作。
（2）实践课上主要以实验板为主进行讲解。在实验板上让学生操作车门车窗的开启与关闭之后，通过问题导入与小组讨论的形式，让学生自主学习汽车总线技术的工作原理。最后辅助以讲解。整个过程主要以学生的自主学习为主，教师的讲解为辅。通过问题导入的形式，发挥学生的主观能动性。同时，加入解码器的测量，让学生动手操作，明白汽车检修过程中的原理[3]。
（3）到实际汽车进行知识的迁移。带学生以实际汽车为实验对象，进行车窗车门的操作，并且引导学生从实验板到真车进行知识迁移。让学生明白汽车总线技术的原理与应用。为学生以后工作进行知识储备。
（4）在教学过程中可以多使用几种不同型号与年代的车。通过不同信号的车让学生了解到每种车型之间在电子控制技术上的差异与相同之处。通过不同年代的车型让学生看到并认识到汽车行业发展的情况。
（5）最后，让学生总结并上交实验报告。学生在实验报告中总结汽车局域网工作原理，并且总结在讨论中自主学习到的知识。培养学生工作总结的习惯，为以后学生进行工作打下良好的工作习惯基础。
在教学安排上，以汽车单片机为先，之后再教授汽车局域网技术。先介绍了EDU工作原理，再讲授汽车局域网技术，循序渐进，并且在后续介绍总线技术的时候还能对EDU进行复习与强化。
在实验安排上，遵循由易到难的步骤，层层深入，学生容易理解和接受，如果过于难会对学生的主动性和积极性造成打击。同时，由于“汽车单片机与局域网技术”课程内容的情况特殊。汽车单片机部分与汽车局域网部分的侧重点是不一样的。汽车单片机部分主要是要学生掌握单片机的工作原理，分成了硬件与软件两个部分，内容相对比较琐碎。实验内容相对较多较为复杂，需要学生动手的部分比较多，老师指导的内容也比较细致。汽车局域网技术部分相对抽象，要求学生掌握总线的工作原理。在实际实验过程主要以汽车常规操作为主，操作上相对简单容易，但是背后总线工作原理其实很复杂。所以要化难为易，让学生明白工作原理即可，不必了解太过复杂的协议内容。
2.3 提升教学大纲的弹性
教学大纲是“汽车单片机与局域网技术”课程教学的基本保障，也是教学科学性和规范性的保障。伴随着汽车行业的不断发展，汽车单片机与局域网技术也不断地更新换代。“汽车单片机与局域网技术”课程大纲需要与时俱进，更深入地融入新的科技、新的工作要求，以滿足企业的要求，为学生未来在社会上的发展打好理论与实践基础。利用多元化、多层次的教学手段，在提高教学手段的基础上，真正和培养和提升学生的自主学习能力和创新能力。
3 教学效果
通过“汽车单片机与局域网技术”的教学改革，不少学校已经取得了一些成效，有助于提高学生的积极性。通过减少理论讲解，增加实验课程，让学生多去参与、多动手操作，大大提高了学生的主观能动性。
学生与教师互动增加。以前理论课程较多，学生上完后都忘记了所学知识点。之后再去实践，知识点忘了，草草完成实验又不知道原理。通过理论课程与实践课紧凑的安排以及问题导入与小组讨论，大大增加了学生与老师的互动，学生更加主动地去学习了。
教学效果更加与时俱进。通过加入汽车新技术、汽车实验器材的购进，保持教学与实际发展相一致，教学紧跟时代的步伐。为学生以后工作更快地适应工作内容打下良好的基础。
4 对“汽车单片机与局域网技术”教学的一些建议
设备购入要紧跟时代。由于汽车电子控制技术日新月异，所以整个汽车的教学内容也需要不断与时俱进。实验设备是整个教学的保证，“巧妇难为无米之炊”，再好的教学团队也需要硬件作为保障。
理论课程与实践课程的安排要衔接好。理论与实践相互配合，时间上要保持一致。这样学生在上完理论课后能够很快地上实践课进行动手操作，这样就进行了知识的正向强化，如果理论与实践时间不统一会导致学生要不然跟不上教学的节奏，要不然就忘记了所学内容草草了事。这样对整个教学效果都不利。
“汽车单片机与局域网技术”分两个部分，一个是汽车单片机部分，一个是汽车局域网部分。两个部分内容相差较大，侧重点完全不同，所以在制定教学计划的时候要十分注意。考核的内容与侧重点完全不同，教学手段与方法也不相同。
多动手，在做中学习。由于该课程实践要求相对较高，需要在教学过程让学生多去动手操作，一味讲解对学生来说效果不太尽如人意。一定要让学生多动手，让学生在实践中学习与总结。
[参考文献]
[1]罗建辉.高职“汽车单片机与局域网技术”课程教学改革与实践[J].吉林工程技术师范学院学报，2014（2）：81-82，90.
[2]陈新芬，王林艳.汽车专业“教学做”合一单片机教学实践研究[J].科技创新导报，2016（31）：126-128.
[3]郭传慧.浅析汽车单片机局域网技术检修[J].无线互联科技，2013（3）：220.
Teaching reform and practice of“Automobile Single Chip Microcomputer
and Local Area Network Technology”
Liu Chen， Cui Bin
（Henan Institute of Technology， Xinxiang 453000， China）
Abstract：With the continuous development of the automobile industry， the application of automobile singlechip and LAN technology in automobiles is becoming more and more important， which requires continuous teaching reform of the course “Automobile Single Chip Microcomputer and Local Area Network Technology”. This paper probes into some problems existing in the course “Automobile Single Chip Microcomputer and Local Area Network Technology”， and puts forward corresponding teaching reform strategies. Finally， some valuable experiences in teaching reform are summarized.
Key words：automobile singlechip; automobile LAN; teaching reform
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