汽车车载网络系统教学平台研发与应用

【中图分类号】G712 【文献标识码】B 【文章编号】1005-6009（2015）08-0017-04

主要创新点：

1.突破技术瓶颈，研制实物平台

实物平台创设了一个与汽车实际运行状态相同的工作环境，通过计算机把网络总线模拟运行装置、总线分析仪器和教学模拟软件有机结合，解决了数据交换和网络传输概念无法直观呈现的问题，成功研制了国内首套车载网络直观显示的教学设备，已获国家专利。

2.开发课程资源，破解教学难题

应用工作过程系统化理论重构课程内容，围绕学习任务开发教学指导手册、教案、PPT课件、学生工作页等教学资源。教学平台基于理实一体化教学开发设计，教学资源紧紧围绕实物平台设置学习情境，有效解决了实训设备与教学内容不匹配的问题，且实现了知识传授和操作实践有机结合，较好地破解了车载网络系统教学中的难题，有效提升了课程教学质量。

3.创新教学手段，提升学习质量

教学平台采用仿真教学形式，通过软件设置虚拟故障指令，实现不破坏元器件的故障设置，相对于传统实车故障设置，更加安全、便捷且极大节约成本。教学平台以计算机为中心，通过直接外联投影设备，直观显示车载网络运行状态，实现同一设备多人学习的信息化教学功能。平台配备的在线学习软件可以让学生在课内外进行车载网络系统的自主学习和仿真实训，可以让教师在线布置任务、实施考核和反馈评价。由此学生可以较好地完成车载网络系统的学习任务，掌握车载网络系统维修的核心技术，提升了汽车维修专业人才培养质量。

“汽车车载网络系统教学平台研发与应用”2008年5月被苏州建设交通高等职业技术学校作为重点项目立项并开始研发，在汽车专业课程教学、竞赛训练和社会培训中予以应用，不断完善，于2011年3月通过专家论证。

汽车车载网络系统是汽车维修的“难中之难”，具备车载网络系统故障诊断与排除能力的汽车维修技术人员正成为汽车维修企业的高薪人才，“车载网络系统故障诊断与维修”已经成为职业院校汽车专业必修课程之一。尽管车载网络技术被广泛应用，但其核心技术仍处于相对保密状态，相关的技术资料和教材偏重于理论介绍和一般说明，对故障诊断帮助很小，学校教学资源配套基础薄弱，系统的课程资源尚未形成，该课程一直是“教师难教，学生难学”。一些学校专门投入大量资金购买配置车载网络系统的整车和检测设备，但只能解决元件识别和波形读取之类的简单技术问题，不能解决运行状况和数据流显示等车载网络核心技术问题。因而我校决定成立研发团队，自主研发能实现可视化功能的教学实物平台。

一、组织技术攻关，研发实物平台

我们决定以大众帕萨特车载网络系统的实物元器件为基础，构建车载网络系统的模拟运行装置。研发团队引入了工业计算机总线分析装置，通过开发控制软件，将网络通信数据以报文传输形式呈现在实物平台的显示屏上，并进行了传输速率衰减处理，可实现数据截停与回复，解决了教学可视化的难题。该平台车载网络系统执行ISO11898及ISO11519国际标准协议，广泛应用于各大汽车公司。研发团队到江苏大学学习车载网络系统理论，到丰田（上海）培训中心研讨车载网络维修技术，并聘请苏州捷维汽车技术有限公司技术人员担任研发团队顾问。在平台研制过程中，不断与实车网络运行数据进行测试比较，保证平台数据的真实性与稳定性。

二、校企深度合作，开发课程资源

在开发课程资源之前，研发团队调研并汇总维修企业车载网络系统具体维修工作，梳理出该课程5个典型工作任务，与企业人员共同重构课程内容，以实物平台为载体设置了5个学习情境和22个学习任务（见表1），围绕学习任务全面开发教学资源。在教学推广应用中，结合最新国家标准《机动车运行安全技术条件》[GB7258-2012]及《机动车维修服务规范》[JT/T816-2011]不断补充完善。

三、注重应用反馈，优化平台功能

实物平台和教学资源基本完成后，通过在课程、社团和社会培训教学中的应用，广泛听取教师、学生和企业学员的建议，采取了更换大显示屏、增加视频输出、优化线束布置、配备在线学习软件等措施加以改进。

教学平台研发完成后，制订了《汽车车载网络系统教学平台应用方案》，组织教师开展校本培训，加快教学成果在专业教学、技术培训中的应用与推广。

四、成果主要内容

（一）汽车车载网络系统实物平台

该平台以车载网络电控单元为中心，安装有大众帕萨特轿车车载网络系统实物，如图1所示。实物平台主要包含面板装置、显示装置、控制装置和检测装置四个部分。

面板装置安装有车载网络系统元器件、节点元件、电子控制单元等实物元件，配备检测端口，可实时检测其工作状态，如图2所示。

显示装置与系统网络接口相接，触摸显示屏相应按钮可模拟收发相应的通信数据，以报文形式呈现在显示屏上，并可在屏幕上实现截停，以解析报文内容。

控制装置由计算机与总线分析仪组成，配备数据交换软件及接口电缆，可在计算机上读取网络数据，观察数据交换，在线检测总线上各节点的地址数据，通过人机交流控制数据发送，即时控制指定节点按指令工作，真实演示车载网络系统的工作过程，如图3。

检测装置主要应用了两项专利技术，一是在每一实物元件端口安装的检测装置（专利号：ZL 201120484227.X，一种汽车维修教学装置），实现对系统和元件的常规检测教学；二是车辆工况的故障模拟装置（专利号：ZL200810089879.6，能够模拟产生汽车故障的教学方法），实现无损化与模拟诊断教学。

（二）可实现的教学功能

1.车载网络系统结构展示与认知教学

实物平台集成了汽车车载网络系统各元器件，可模拟汽车工况运行，直观展示车载网络系统的数据传输过程，帮助学生直观地了解汽车车载网络系统的结构。

2.车载网络系统信号采集与分析教学

可实时显示车载网络系统数据通信，进行数据实时采集，帮助学生分析车载网络系统运行状态、数据通信信息等，促进学生形成科学的故障诊断思路，提高学生故障检测与诊断技能。

3.车载网络系统故障设置与排除教学

可根据教学需要模拟设置车辆运行中出现的常见车载网络系统故障，方便教师操作演示，开展实训与考核。

（三）汽车车载网络系统配套资源

以实物平台为载体，设置了车窗升降异常、无法驱动测试等5个学习情境，围绕数据总线波形采集、总线故障波形分析和报文命令执行等22个学习任务，开发了教学配套资源。

配备了网络在线学习软件，师生使用不受时间地点限制，教师可以使用该软件进行课堂教学、任务布置和考核评价，学生可以使用该软件进行车载网络系统的自主学习和仿真实训。

自2011年使用该教学平台后，学生普遍反映教学平台对帮助理解汽车车载网络系统的结构、原理和故障诊断十分有效，我校学生该课程成绩明显上升。贵阳市交通学校、无锡交通高等职业技术学校、如皋中等专业学校先后在汽车专业教学中试用了该教学平台，给予一致好评。但目前具体车型车载网络数据通信协议还不能做到完全破译，在一定程度上制约了教学广度与深度。下一阶段将继续通过反向定义法去逐一定义采集的数据，不断完善平台技术，进一步深化产教融合、校企合作，不断丰富课程资源，让该平台对汽车维修高技能人才的培养发挥积极的促进作用。

表3 2008―2013年“车载网络系统故障诊断与维修”全校期末成绩统计

推荐访问:研发 教学 汽车 系统 平台