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就近几年汽车电子专业学生的实际就业情况来看,根据我们学院的实际情况和单位对于汽车专业学生就业需求,学院每年11月中下旬将组织学生进行各种大型专项招聘会,并且根据实际情况11月下旬找到工作的学生均可以办理离校手续到公司上班,根据近三年11月份学生办理离校手续的情况统计来看,汽车检测与维修专业、汽车技术服务与营销专业的就业形势最为乐观,供不应求,尤其是汽营专业的女生,市场需求量很大。而我们只从未就业学生人数统计来看,电子专业2012年未就业学生占总专业学生人数的29%,2013年的比例占33%,2014年的比例为38%。从这个数据来看,未就业学生人数的增加我个人认为有如下几个原因:(1)汽车行业整体就业形势的下降,将直接导致电子专业学生就业情况不容乐观;(2)用人单位对于电子专业学生的偏见,部分公司片面的认为汽车电子就是汽车电路的维修,专业相对过于狭窄,觉得这些工作汽修类专业的学生相对来说更能全面的胜任工作;(3)学生本人定位过高,电子专业的学生基本上都是理科生,学习成绩也是系部程度最好的,部分学生在就业的时候把自己的工作岗位和薪酬待遇定位的过高,有招聘单位过来一看单位名称就觉得不是自己理想的单位,就不去面试,不去试而直接把自己拒之门外,这也是导致电子专业学生就业情况不容乐观的最大原因所在。针对以上存在的原因,各位大三的辅导员老师们也积极的做了很多相应的就业指导,除了和单位的招聘人员沟通,使他们消除对于电子专业学生的偏见,同时也在积极的和学生做思想教育工作,疏导学生一定要多参加面试,刚踏入工作岗位不能把自己定位的太高,可以先就业再择业,更不能一上班就对于薪资待遇有过高的要求,毕竟是刚踏入社会,一些都得从零开始,自己是不断的向公司学习一些社会经验和知识,是给自己以后更好工作的充电过程,所以心态很重要。笔者个人认为汽车电子专业的就业前景一片大好,下面笔者将根据本专业的专业优势来分析汽车电子专业的就业前景。
2汽车电子专业学生目前就业前景
2.1专业前景
汽车维修行业中,汽车电路故障的排除完全是依赖于汽车生产厂提供的技术和人员,汽修厂的老师傅不懂微处理器,只能修理汽车电路音响、空调、发电机等一些最基本的。徒弟大部分是农村来到城市打工的,手艺是和师傅学的。师傅还留一手没告诉他。这样局面怎样面对汽车业的高速发展,怎样面对汽车这个移动的信息终端,怎样面对这个带轮子的计算机。所以汽车电子技术专业人才,为适应工业发展和社会进步,社会将急需大量掌握汽车电子技术专业人才,进行汽车、汽车电子部件生产、汽车修理、销售和售后服务。
2.2现代汽车维修对工作人员的要求
因为现代的汽车科技含量较高,维修的方法和技术要求不断的规范化,检测仪器设备的智能化、自动化,要求维修企业的工作人员要以技术型为主。在理论上应该具备:对现代轿车的结构原理比较熟悉,熟悉掌握计算机应用知识,对传感技术、液压控制、自动控制技术等各项技术比较熟悉,在实际操作中,应能够熟练使用和掌握智能化的仪器来检测诊断,并能够维修现代轿车出现的故障。机电有机结合是当今世界技术领域里的一个新学科,现代汽车可以说是“机电一体化”的典型应用,这就要求维修企业的工作人员不仅要掌握机械原理构造,并且有相关电子理论知识。因此汽车电子技术专业的学生将成为以后汽车市场的紧缺专业。
2.3当前从业人员素质调查
目前,国内维修企业的从业人员技术素质普遍偏低,总体的技术水平不能适应汽车新技术的发展需要。据相关统计,现有维修企业的工作人员中大部分学历较低,有的甚至只有小学文化水平,还有一些是各种短期培训班形式的技校人员。就人员分布来看,在企业里担任企业管理的高层基本都是高学历人员,而企业的骨干为各类培训机构的技校学生,一线工作人员基本都是低学历的,而且技术水平提高较慢,由此看来,维修行业不仅需要有扎实的理论基础,还需要有经过正规培训的技术型人才。就以上分析来看,高职院校汽车电子类专业的学生就业市场那个潜力较大,对于技术性高职人才的需求量非常乐观。
3结语
关键词:高职教育 汽车电子技术 人才培养方案 学习领域课程
北京电子科技职业学院被评选为国家示范性高职院校期间,汽车技术服务系进行基于工作过程的专业课程改革,探索以就业为根本、以能力为本位,以工作过程为导向的专业课程开发。在对理论实践一体化的教学模式的改革当中,借鉴德国职业教育课程学习领域课程模式,开发与研究汽车电子技术专业人才培养方案。
一、学习领域课程特点
社会进步和劳动生产水平的提高,使企业对劳动力的职业素质和行为要求发生了很大的变化,关注的重点由原来重视技能训练,转变为注重专业复合能力、创新能力和合作精神的培养。学习领域则是德国“双元制”职业教育改革中一种全新的、为企业要求而设计的课程方案。
所谓学习领域是一个跨学科的课程计划,是案例性的,经过系统化教学处理的行动领域。学习领域是基于行动导向教学理论的,学生是教学过程的中心。每一个学习领域是一个学习课题。通过一个学习领域的学习,学生可以完成某一职业的一个典型的综合性任务。通过若干个互相关联的所有学习领域的学习,学生可以获得某一职业的从业能力及资格。
二、汽车电子技术专业“1-4-1”学习领域课程体系的构建
1.打破“三段式”,构建“1-4-1”工学结合人才培养模式
我们深谙传统 “三段式”在人才培养方面的不足。传统的专业课程设置是以学科体系为中心,在学科体系的课程模式里,课程被分为公共基础课程、专业基础课程、专业核心课程三大块,即“三段式”专业课程模式。“三段式”专业课程设置课程是以理论知识为主,实践为辅;公共基础课程、专业基础课程及专业核心课程自成体系。“三段式”课程设置的弊端是忽视了与具体工作任务的联系。知识体系虽完整,但学生的职业能力却未能形成。
参照学习领域课程开发模式,我们构建出汽车电子技术专业“1-4-1”人才培养模式,见图1。
图1 “1-4-1”工学结合教学体系模型
2.“1-4-1”工学结合人才培养模式的内涵
“1-4-1”人才培养模式是按照工学结合的思想构建的,在第1学期整合公共基础课,将数学、语文、外语等向专业渗透;参加各种汽车文化活动,去汽车企业参观等。学生要撰写调研活动的报告、论文;要用中英文对照的形式写出专业文章,力达公共基础课为专业服务。
在第2、3、4、5学期进行专业学习领域课程。学习领域课程中,强调学生是学习过程的主体,教师只是组织者和协调者。教师通过“信息、计划、决策、实施、检查、评估”6步教学法,使得学生独立获取信息、独立制定计划、独立实施计划、独立评估计划,在独立操作中去掌握职业技能,构建经验、知识、能力的个人体系。“学习领域课程”中,学生已不再是知识的被动接受者, 而成为知识的主动建构者。学生通过教学活动,掌握现代轿车的结构原理,传感技术、液压控制、自动控制技术,学会阅读英文汽车维修手册。在实践技能方面,应能熟练掌握和使用智能化的仪器,能检测诊断和维修现代轿车出现的故障,进而形成专业能力。
第6学期在企业顶岗实习。学生在企业中亲自操作,在工作情境中成长,并在企业实际中选题,撰写毕业论文。并且聘请企业人做指导教师,采取学校为主、企业参与、校企共同管理的模式,将论题融入企业实际,使学生初步形成方法能力和社会能力。
3.围绕职业岗位工作任务设定学习领域课程
从企业调研中得知,汽车电子技术专业学生就业的对应岗位有:汽车维护业务接待员(维修顾问)、汽车维修电工、汽车维修业务主管(业务经理)、汽车维修技术主管(技术总监)、汽车配件管理员。
学习领域是跨学科的课程方案。我们从职业分析入手,对职业岗位进行能力分解,明确一般能力和专业核心能力。据此,构建出10个学习领域课程,如有:汽车F1车模制作与测绘、发动机电控系统管理及修复、汽车底盘电控系统认识及修复、汽车局域网技术等。其中,发动机电控系统管理及修复的学习领域课程教学框架(见表1)。
表1发动机电控系统管理及其修复教学计划框架
专业: 汽车电子技术 学习领域:汽车发动机管理系统及其修复 学时要求:120
职业行动领域描述:
汽车检测员必须有能力对年检车辆进行快速有效的检测,并及时准确判断其是否合格,而且在一定范围内,能进行调整,并了解其合格标准,能对顾客提出的问题进行解答。从事工作时要遵循标准的规范要求,对已完成的工作进行记录,遵守事故防护规章。
必须有能力对故障车进行判断故障点,会用解码器、万用表、发动机综合分析仪、示波器等仪器进行检测,会用正确的维修思路进行故障分析,并能解决故障。从事工作时要遵循标准的规范要求,对已完成的工作进行记录,遵守事故防护规章。
学习目标:
能根据作业合同,查询相关信息,制定发动机的电控系统检测与维修计划,准备相应的工具、材料,进行发动机电控系统故障诊断及其原因分析,完成对发动机电控系统检测与维修任务,做好记录和归档工作,掌握安全环保知识,并能与顾客进行有效的交流与沟通。工作中安全和环境保护。
教学内容:
1.发动机检测与维修工具和设备的使用;
2.维修资料的使用和查询;
3.工作安全与环境保护;
4.工作场所的准备;
5.空气供给系统控制原理与检测方法;
6.燃油供给系统控制原理与检测方法;
7.发动机点火系统控制原理与检测方法;
8.发动机排放控制系统原理与检测方法;
9.发动机计算机管理系统原理与检测方法;
10.用检测设备读取数据流,进行分析,确定故障原因;
11.制定工作计划,维修质量的检验和工作评价;
12.向客户解释维修工作;
13.填报工作记录单。 实践、实训内容:
1.会填写接车单、派工单和工时估算;
2.能够制定维修计划,其中要有诊断分析思路和排除故障的方法步骤;
3.在教师指导下或借助维修手册,实施故障车辆的诊断与排除;
4.能够对检修工作质量给予评价和鉴定;
5.遵守设备和车辆的安全运行守则;
6.工作场地要清洁、有序,正确处理维修作业中产生的污染物质;
7.在规定时间内完成工作任务,且符合操作规程;
8.填写维修记录,它包括:维修故障部位、维修内容、实施步骤、实施结果、客户和车辆的信息及其相关说明、交车时间等。
工具:
1.多媒体教学平台;
2.汽车维修手册、数据库;
3.汽车发动机台架和整车;
4.发动机检测设备及工具;
5.常用材料;
6.教学课件、软件;
7.视频教学资料;
8.网络教学资源;
9.任务工单。 要求:
1.具备汽车拆装的技能;
2.具备汽车电路及元件检测技能;
3.会查阅维修手册;
4.能正确使用常用工量具;
5.能正确使用举升设备;
6.具备安全操作知识。 教学方法:
1.项目教学法;
2.任务驱动教学法;
3.四阶段教学法;
4.角色扮演法;
5.引导文教学法;
6.问题导向法;
7.范例教学法。
汽车运行之中,其性能的变化总会以故障现象而显露出来。在汽车修理工艺运作中,也总是从故障现象出发,通过检测其故障参数,遵照相关的工艺方法及步骤,诊断和排除故障。在专业学习领域,即发动机电控系统管理及其修复中,设计了8个学习情境,每个学习情境中都设有工作任务。任务分别是:发动机系统管理的结构认识、发动机不能启动的故障检修、发动机启动困难的故障检修、发动机怠速过高的故障检修、发动机怠速过低的故障检修、发动机动力不足的故障检修、发动机排放超标的故障检修和发动机爆震的故障检修。
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每一个工作任务都具有相对的完整性,为从业人员所需完成的一个完整的汽车维修工艺过程。因为,一个故障现象往往由多个子系统或元件所致。同时,一个子系统或元件会引发多种故障现象。为此,针对每一个工作任务又确立了若干个工作项目,即学习情境的子情境。学习情境选择的载体可以是故障现象、项目、任务、设备等。如学习领域中的发动机电控系统管理及其修复里,在“发动机不能启动的故障检修”学习情境设计中的子情境电控点火系统引起发动机不能启动的故障诊断排除中,确定典型电控点火系统工作原理等学习目标;介绍电控点火系统主要元件的构造与检修等主要内容;明确使用工具或器材;阐释任务驱动等教学方法;提供学习型工作任务单等教学材料。
4.学习情境过程考核
每一学习情境中,皆建立过程考评(任务考评)与期末考评(课程考评)相结合的方法。过程考评占70分,期末考评占30分。这是教学评价的重要依据(见表2)。
表2 考核要求
考评
方式 过程考评(项目考评)70 期末考评(卷面考评)30
素质考评 工单考评 实操考评
10 20 40 30
考评
实施 由指导教师根据学生表现集中考评 由主讲教师根据学生完成的工单情况考评 由企业人员对学生进行项目操作考评 按照教考分离原则,由学校教务处组织考评。
考评
标准 根据遵守设备安全、人身安全和生产纪律等情况进行打分10分 预习内容10分
项目操作过程记录10分 任务方案正确7分
工具使用正确3分
操作过程正确7分
任务完成良好3分 建议题型不少于5种:填空、单向选择、多项选择、判断、名词解释、问答题、论述题
备注 造成仪器、设备损坏或人身伤害的本项目计0分
不难看出,学习领域课程方案挣脱了学科体系的束缚,强调系统学习与工作过程的有机结合,以此形成基于学习领域的工学结合人才培养方案的构建。
三、关于学习领域课程方案实施的思考
根据德国职业教育的学习领域课程开发模式,针对基于学习领域的人才培养方案的研究,有以下几点思考。
1.行动导向是学习领域课程方案的教学实施原则
学习领域课程方案无论是从教学论的理论层面,还是从教学实践的操作层面,都被认为是将专业学科体系与职业行动体系集成化的教学方案。“学习领域”以行为活动为导向,强调涉及更广泛的社会活动,着力于在活动中重新构建知识、形成能力,使受教育者既能适应岗位要求,又能将这种构建知识体系的能力和其他能力,运用于其他职业。
2.课程开发以工作过程为基点,开拓职教课程改革的新维度
学习领域的课程方案挣脱了学科体系的束缚,强调系统学习与案例学习的有机结合。它的教学理念是:职业教育应通过职业情境中的典型职业活动,于各学习领域中的典型案例来学习,在以项目教学为主要特征的学习情境中实施,从而使得职业教育更加贴近职业实践。
3.课程实施以行动体系为依托,提出了职教师资培养的新要求
学习领域课程方案的构建采用主导型问题方法,形成学习主题序列。从职业情境中的工作过程到确定课程内容的基础―行动领域,从对其进行通用化处理使之成为具有普适性的课程―学习领域,再从学习领域转化为“学习情境”进行教学,要求教师具备整合企业现场工作与学校专业教学的能力。特别是课程标准确定之后,教师对学习情境的构建就成为课程实施的关键,要求教师按照跨专业能力培养和学生个性要求构建的“学习与工作任务”进行教学,把原先封闭的专业课与现在开放的行动课的教学理念、专业内容与跨专业内容有机结合。这意味着,学习领域课程方案为职业学校教师开拓了一个全新的教学空间。
参考文献
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【关键词】工作过程汽车电子技术专业教学
中图分类号:F407.471 文献标识码:A 文章编号:
“工作过程”是工作人员在工作情境中为完成工作任务、获得工作成果而进行的一个完整的工作行动的程序。基于工作过程的专业教学应该以满足社会职业岗位和学生职业发展需要为目标,以工作任务为核心,按照工作过程来制订培养计划,使学生在职业化的学习情境中通过完成工作任务进行学习,获得可迁移的工作过程性知识。
汽车电子技术专业分析
1、行业现状与发展
2008 年我国汽车产量和销量分别为934.51 万辆和938.05 万辆。超过美国位居世界第二。2010 年1 月11日,中国汽车工业协会(下称中汽协) 数据,2009年中国汽车产销分别为1379.10 万辆和1364.48 万辆,同比增长48.30%和46.15%。中国汽车累计产销突破1300 万辆,同比增长创历年最高,中国成为世界第一汽车生产和消费国。中国汽车业已成为国民经济的支柱产业,对整个国民经济的增长、促进就业、增加税收有着重要的作用。同时, 汽车对社会形态的影响, 使中国进入了“汽车社会”。我国汽车生产厂家多达120 多家, 汽车改装厂家多达500 多家,汽车生产厂家的数目超过了美国、西欧和日本汽车生产厂家数的总和,居世界第一位,这为专业发展提供广阔的空间。未来几年内急需大量掌握汽车诊断技术的高技能应用性人才。
2、职业能力分析
目前,毕业生就业面从原来的汽车维修,拓展到汽车后市场所涵盖的各个领域。汽车电子技术专业毕业生主要面向汽车维修企业、汽车销售企业、保险公司、汽车公估公司等汽车售后服务企业,就业主要分布在机电维修部门、销售部门、培训部门、车险理赔部门、车险查勘部门等。根据人才需求分析,企业需求的主要工作岗位为汽车机电维修、汽车配件管理、汽车保险理赔、汽车维修业务接待、车辆维修质量检验、汽车维修技术总监等。
3、工作任务分析
汽车电子技术专业岗位主要为汽车机电维修、汽车配件管理、汽车保险理赔、汽车维修业务接待、车辆维修质量检验、汽车维修技术总监等,其中机电维修技术人员需求量最大,为此故障诊断与修复和汽车综合故障诊断与修复。
专业人才培养模式
1、核心内容界定
通过市场调研、职业岗位能力及岗位典型工作任务分析,并充分利用学校与企业的资源优势,理论与生产相结合,与企业共同确立培养目标,制定教学计划,确定人才培养方向,构建专业、系办企业、校企合作企业于一体的专业建设模式;共同开发课程体系,共建校内外实训基地,共同建设“双师型”教师团队,共同开发专业领域内应用研究课题。在此合作基础上共同探讨出“工学结合,订单培养、专业岗位一体”的人才培养模式。
“专业岗位一体”是指通过基于工作任务的理实一体初级模块课程教学和初级技能强化训练,使学生能掌握汽车电子技术专业基础知识;通过中级模块课程教学和中级技能强化训练,使学生能进行汽车常见故障的诊断与修复;通过高级模块课程教学和高级技能强化训练,使学生能进行汽车综合故障的诊断与修复。
2、基本运作方式
由于当前所招学生层次不齐,而企业对汽车电子技术专业的毕业生要求却越来越高。因此,如何培养出符合行业需求和汽车电子技术专业特色的高素质灰领人才,是当前高职学院需要改革的核心问题之一。汽车电子技术专业以“教以学生为本、学以市场为需、育以技能为主、才以应用为先”为育人宗旨,通过多方位的教育教学改革,在“以知识为载体、使学生掌握学习方法”的教学策略指导下,借助“项目法教学”“实训模块学习”等的改革,鼓励引导学生通过自主学习掌握知识,通过实训锻炼提高操作能力,为学生熟练掌握从事岗位工作所需的专业技能和适应技术不断发展创新学习能力奠定基础,真正做到了“授之以渔”。
1、专业教学方法坚持“教、学、做合一”的原则。
2、根据专业课程特点,采用现场教学、案例教学、项目教学、讨论式教学、探究式教学等方法,高度重视实践性教学环节,以案例或真实的任务来设计专业综合实训项目。
三、按照工作过程的需求,确定学习领域课程模式
下图所示,对汽车电子技术专业人才的培养,首先是对学生进行专业方面的教育,使学生对汽车电子技术专业有一个较全面的认识,开阔视野,熟悉当前汽车行业和企业, 了解在校期间开设哪些课程,经过哪些教学环节,能力结构要求,为以后的专业知识和专业技能的学习做准备。其次,学习作为汽车电子技术专业的人才需要掌握的知识,即本专业所必需的专业基础知识和专业知识,如汽车发动机电子控制技术、汽车底盘电子控制技术、汽车车身电子控制技术、汽车电气设备、汽车电路等专业理论知识等; 以及需要掌握的技能, 即汽车电气设备、汽车各电子控制单元的拆装、调试、检测等。
四、交叉补充
采用交叉补充等方法确保学生综合职业能力的提高。所谓交叉补充是指以培养学生综合职业能力为目标,把课程分为通用部分和提高部分,在学完通用部分内容之后, 选择不同方向进行学习。采取多样化的非常规教学模式与常规教学模式相结合,形成交叉互补,既能充分调动学生学习积极性,又可以让学生较快地融入社会。
1、校企联合
校企合作是培养学生实践能力的重要保证。一方面,学校教师经常到企业了解专业发展现状,社会对人才的需求情况,争取企业对办学的资助。另一方面,企业回访学校,向学校提供先进的技术和设备,并开设先进技术讲座,使学生能在校内就接触国际上最先进的维修技术及方法。另外,学校可帮助企业培养员工,向企业输送人才。校企合作的另一种形式是跟企业进行联合,进行竞赛等项目,一方面拓展企业思路,另一方面提高学生学习积极性,增强学生实践技能和对专业前沿知识的了解和掌握。
2、开放实训室制度
选择性地开展学习活动,学生可以根据自己的认知水平和已有的知识、技能、经验和兴趣,在学完通用部分内容之后,选择不同方向进行学习。为此,建立开放实训室制度,学生可以自发地组成小组(独立或由一名教师指导)到汽车实训室进行有针对性的技能训练。
3、学生综合职业能力的发展
基于工作过程的汽车电子专业人才培养模式是将学习与工作整合起来,给学生提供一个尽量真实的学习环境和具体的工作任务,呈现工作过程的基本要素(在教学过程中,在实训室以现场教学的方式进行)并要求学生通过经历完整的工作过程,取得一个特定的工作成果(产品或服务)。在此学习过程中,学生需要学习专业知识和技能,进行满足专业要求的工作行动,正确使用工具,与工作对象(同学之间可客串顾客、同事和管理人员等角色)进行沟通, 真正地学会工作。学生通过经历工作过程的学习,不仅能掌握专业知识和技能、获得职业意识和方法,而且通过合作学习,学会在工作过程中与他人交流与沟通,最终形成综合职业能力。
总结
基于工作过程的汽车电子专业人才培养的特色,就是要形成以工作过程和用人单位要求为导向,以培养学生具有综合职业能力为中心,以分析和解决实际问题为目标的新的教学模式, 是实现培养生产、管理一线和企业“零距离”高素质人才的关键,从而有效提高毕业生的行业和社会认可度。而科学合理选择符合职业岗位、合理设计开发核心课程则是实现基于工作过程人才培养的基本保证。
参考文献
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关键词:课程体系;校企合作;改革创新
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)32-0227-02
一、引言
职业教育不是简单的学历教育,而是大众的就业教育,是提高全社会的就业人员的职业素质和他们专业技术能力的教育。在新专业课程体系建设中,学院按照教育部在《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》中提出的要求提升教师能力,为构建职业教育信息化平台做好基础工作,以增强社会服务能力。课程体系建设本着教学环境建设、教学设备选择、人才培养目标确定、职业素质与职业规范培养、专业技术能力培养、教育教学信息化建设、师资专业能力的提升几方面全面开展建设工作。特别是汽车技术类专业建设,汽车是典型的集合多门学科于一身的综合体,涵盖机械、电子、流体力学、环保、材料、单片机、网络等内容,可以说电子技术在汽车这个产品上应用到较高程度。无论在汽车设计与制造业,还是在汽车维修行业,对懂得汽车又精通电子技术的复合型人才都是非常需要的。不得不承认汽车行业在近十年已经集先进的电子技术于一体,正在成为北京市强大的经济支柱产业之一。今天随着北京功能定位于政治、经济、文化交流中心,各种制造业已经开始外迁,而在北京路上行驶的560万辆汽车的维修服务是万万不能少的。因此企业对汽车电子技术专业人才得到的认可,特别是对汽车电子技术高端人才的需求依然是非常渴望的。
二、汽车电子技术专业课程体系建立
作为职业学校来说,专业建设本身就是按照企业的需要而设置的,因此建设过程中我们坚持校企合作方向,以培养企业需要的高素质、高技能型人才服务于企业为目标,形成了符合本专业特点的“工学结合,以真实的工作任务为载体,学做合一,能力递进”的人才培养模式。专业课程体系建设也是从汽车电子高端维修入手,按照实际岗位所需要的专业技术能力设置任务。在任务分析中以维修岗位为背景,划分为基础工作、使用各种仪表、检测电部件与电子控制电路、检测整车、诊断与排除故障、安装汽车机械部件与电器六个综合能力。第一项综合能力为基础工作,包括六个专项能力,即分析任务明确维修方案、填写工作记录、阅读安全操作规程、检测使用的仪器、选择使用的维修工具、检查举升机及排气管路。第二项综合能力为会使用各种仪表,有八个专项能力,包括使用汽车尾气分析仪、使用汽车综合测试仪、使用5052大众奥迪专用检测仪、使用发动机综合分析仪、使用解码器、使用四轮定位仪、使用X431汽车检测电脑、使用四通道示波器。第三项综合能力为检测电部件与控制电路,有七个专项能力,包括测试各种电路元器件、检测车灯照明系统布线、检测车用音频系统布线、检测ECU及控制系统、检测车载视频系统、检测汽车空调布线系统、检测CAN总线。第四项综合能力为检测整车,有八个专项能力,包括检测汽车仪表、检测汽车尾气、检测动平衡系统、检测刹车制动系统、检测电子助力转向系统、检测汽车安全系统、检测汽车防盗系统、常规检查轮胎灯光底盘。第五项综合能力为安装汽车机械部件与电器,六个专项技术能力,包括分析汽车整车机械与电器装配结构、按图纸完成全车电器的布线、拆装发动机、拆装变速器、拆装调试底盘电器、拆装制动系统各部件更换刹车油。课程开发中依据专家提供的3项专项技术能力进行课程开发,最终设置13门专业技术类课程:汽车构造、机械设计基础、汽车电工与电子技术基础、液压与液力传动技术、汽车电气与电子设备检测仪器、汽车传感技术与测试、汽车变速器维修技术、汽车车身电子控制技术、单片机原理与应用、汽车发动机电子控制技术、汽车底盘电子控制技术、汽车空调与音视频设备、车载通信技术。采用理论加实验的教学方式,完成理论教学后带领学生到实验室进行验证性实验。
这种方式的弊端是理论与实践脱节,沿用了学科式的教学模式,培养出的学生上岗后不能快速的胜任工作。这不是我们培养学生要达到的目标,在我们召开的毕业生座谈会上以及征求企业意见得到的结论是要对教学进行彻底的改革。
三、汽车电子技术专业课程体系的改革与创新
学校教学主管领导应充分认识到现代汽车电子技术是专业课的延伸,并从学科发展高度加以重视。为了保证汽车电子检测技术专业学习的连续性,应对最新发展的汽车电子控制技术开展有关新技术的学术交流与报告会,及时让广大师生了解发展动态[2]。同时在汽车上应用到的通用电子技术在相关汽车专业课进行较详细的讲解。在目前专业课时间比较紧张的情况下,可以考虑撤销与现代汽车电子技术有内容冲突的课程,将多出的课时留给本课程的教学。受到相关专业课程教学内容和教学进度的制约,时间应安排在相关专业学习结束后的第5至6学期。
2选择合适的教材
一本优秀现代汽车电子技术教材应该内容丰富,选材新颖,图文并茂,语言规范流畅。在选编教材时,应先普查学生的专业学习水平,再选取难度适中的教材[3]。本人在教学中选用了国家“十一五”规划教材、由付百学、马彪、潘旭峰主编的《现代汽车电子技术》。该教材内容充实,选材新颖,难度适当。从教学反馈来看,该教材比较适合学生学习,教学效果良好。
3进行教学方法的改革
学生为主体的互动式教学氛围。在授课方式上,教师最好以PPT形式授课,图文并茂调动学生学习积极性。在课堂讲解方面,精讲与泛讲结合,主次分明。在理论教学时,可以给学生讲解一些现代汽车电子技术的发展史和目前最新应用的电子技术。在实践教学过程中,做到每个学生对实训内容的掌握[4]。
4重视培养专业师资
作为汽车电子检测技术专业教师,应该既有扎实的汽车专业学科知识,又具有较高的实践水平。这样才能在教学实践中将理论教学与实践教学统一起来,更好地开展教学活动,增强教学效果,唤起学生强烈的求知欲,形成朝气蓬勃的学习气氛。目前担任高校汽车电子检测技术专业现代汽车电子技术课程的教师多为汽车专业教师,他们虽有专业知识优势,但在汽车运用电子技术方面的知识相对较弱,因此要不断加强自身学习,强化自我能力,以求胜任专业的教学工作。另外建议校领导重视汽车电子检测技术专业师资培养,给他们一些进修提高的机会。
5改革现代汽车电子技术考试评价体系
根据大纲规定,现代汽车电子技术教学目的是培养学生掌握电控技术在汽车上的应用原理和维修能力。因此,在现代汽车电子技术考核中应体现这些要求。不能将现代汽车电子技术考核简单化,应全面考核学生在汽车电子技术方面的理论与实践操作等能力[5]。有必要进行现代汽车电子技术考试评价体系改革,研讨现代汽车电子技术测试标准,使之规范化。
6结语
“汽车电子技术”课程开设在大学四年级上学期,为专业选修课程,2学分,共32学时。其中理论教学22学时,实践教学10学时。根据电气工程及其自动化专业的基础课程和平台课程设置,结合汽车电子技术的主要特点,“汽车电子技术”课程的理论教学可分为6个模块,如图1所示。在“汽车电子技术”课的理论教学环节中,
第一部分,先介绍汽车电子的基本概念,回顾汽车电子技术的发展历史,通过实例分析介绍汽车电子对汽车安全与节能的影响,结合电气工程及其自动化专业的相关知识,讲述汽车电子与电力电子的关系。
第二部分,介绍汽车电子技术中常用的器件。包括光电、霍尔、电阻等各类传感器,常用于汽车电子控制系统中的单片机选型及选用依据,汽车电子控制系统中所用的交直流电机、电磁阀等执行器件的工作原理和控制方法。
第三部分,在以上介绍的基础上,着重介绍汽车变速器电控、ABS系统、动力转向电控等汽车电子控制系统的设计方法,主要内容包括电控系统开发遵循的标准、硬件电路设计和软件编程方法,特别强调目前汽车电子控制系统中所用的V流程开发模式。
第四部分,结合新能源汽车的热点问题,充分发挥电气工程及其自动化专业知识在电动汽车方面的运用。本门课与目前车辆工程专业所开设的“汽车电子技术”不同之处在于,省去了传统以发动机作为主导的汽车动力系统控制部分,强化了电驱动系统的匹配与设计部分。该部分内容除了包含对于汽车动力系统设计方法和匹配规律的介绍外,还增加了对于电动汽车动力系统控制的一般方法介绍。
第五部分,介绍汽车电器系统,包括汽车仪表系统、灯光照明系统、电动门锁系统、电动车窗、电动后视镜、电动天窗、电动座椅、车载空调系统、车载音响系统、车载电视娱乐系统、车载无线通讯系统、电子导航与全球定位系统、智能交通系统和车载网络系统等方面的内容。
第六部分是课程的最后部分,介绍汽车电子控制系统中可靠性的评价标准和一般的故障诊断方法。
以上六部分构成了我校电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”理论教学的主要内容。在“汽车电子技术”课程的实践教学过程中,主要有实验和课程设计两种方式。实验课作为学生在校内实现理论联系实际的一种比较有效的手段,学生通过实验能够加深对课程理论知识的理解,并能够培养一定的实践能力。我校在电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”实验课的设置上,主要分为5个部分,如图2所示。课程设计是提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段,它不但可以使学生加深对理论和实验课程的理解,而且能够使学生将所学的课程内容与相关课程综合起来,提高了知识的应用能力。
“汽车电子技术”是一门实践性很强的课程,课程设计主要结合我校电气工程及其自动化专业平台课的知识,以电动汽车控制系统作为设计目标,让学生结合电力电子技术的相关知识进行设计。
二、“汽车电子技术”课程教学方法的改革
对于“汽车电子技术”课程来说,涉及到的汽车电子控制系统单靠语言描述是很难讲清楚的,而通过传统的板书教学方式,也很难清晰勾勒出汽车电子控制系统的原理和工作过程。因此本门课在授课方式上采用多媒体教学的方式,通过多媒体课件制作出的动画及示意图等来展示汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理,使教学的内容直观清晰,易于理解。在“汽车电子技术”课程的教学过程中,除了正常的多媒体课堂教学外,还采用了现场教学结合研究性教学的授课方法。现场教学即依托我校汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程中心的实验平台,使学生到工程中心参观现场演示,并试用工程中心开发的汽车电子产品实验样机。这些教学手段可以使学生对汽车电子的功能及开发有更直观的认识。除此之外,教学内容中以汽车电子产品的项目开发作为主导。例如在“汽车电子控制系统的设计”这部分内容讲授时,可自始至终以工程中心开发的汽车变速器控制单元作为对象,从汽车电子产品开发的前期调研、方案论证,到中间环节的样机开发、功能验证,再到最后环节的样机标定、测试等进行全方位的介绍。通过这样的讲授,学生对汽车电子的感性知识加深,在理论学习中的目的就会变得明确,清楚地认识到需要掌握的主要内容。
三、“汽车电子技术”课程考核方式
为了有效地组织教学,突出“汽车电子技术”课程的实践性,改革了这门课程的考核方式。我校其他专业课程的考核方式大部分是以平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%的比例进行综合评定。而由于“汽车电子技术”课程面向电气工程及其自动化专业电力电子方向的本科生,选课人数基本维持在40~60人范围内,这样的人数规模便于授课教师进行小范围内的专业指导,因此在考核方式上提出了平时成绩、作业成绩、实验成绩、课程设计与专业论文撰写相结合评定的方式。与其他课程不同之处还在于,其他课程安排的课程设计都是最终给定一个独立的成绩,而作为专业选修课,本门课程的课程设计成绩只是最终成绩的其中一部分。
目前该门课程的考核采用平时成绩占10%,作业成绩占10%,实验成绩占10%,课程设计占30%,专业小论文占40%的比例权重进行成绩的评定。这样做的好处是,不但能够充分发挥本门课理论与实践紧密结合的特点,并且可以充分激发学生的学习兴趣,培养学生的团队合作精神。专业小论文作为考核的主要部分,在撰写过程中,授课老师首先利用2学时的时间对学生进行科技论文撰写的培训,而后引导学生充分利用学校图书馆的资源,根据各自分配到的科技论文主题进行文献的检索;学生分成了3至4名成员一组,选择关于汽车电子的主题项目,可建议主题为电动汽车整车控制器的设计、汽车防抱死ABS系统设计、汽车自动变速器控制系统设计等,学生也可以自己提出新的主题。给定主题一段时间以后,学生提交科技论文,并以学术会议的形式在课堂上进行交流,老师和其他同学可以自由根据报告者的内容提问,并提出意见和建议。该部分成绩可以当场给出,这样做的好处是激发学生的积极性,所给定的成绩能够实现主观与客观兼顾的效果,令所有同学信服。
四、结论
1.1创新汽车制动系统的研究
汽车制动系统性能好坏直接影响汽车行驶安全性和停车可靠性,多数汽车机械故障导致的事故是由制动系统引起的。据汽车安全性研究相关资料,如今众多交通事故中,由于制基于自动控制系统的汽车电子技术分析文/田荣随着科学技术的不断进步,电子电工工业技术不断更新,汽车行业高速发展,自动化、智能化的不断革新,这给汽车电子中的自动控制领域带来新的挑战和机遇。如何让人们更好地掌握汽车电子、电工技术,以便适应日新月异的发展需要。本文主要结合汽车电子的现状和当前汽车电子发展所存在的问题,阐述了自动控制系统对汽车电子技术的机遇与发展。。摘要动系统故障导致的高达45%。为了保证行车安全、停车可靠,对汽车制动系的工作靠可性问题的研究已成为汽车行业研究的重要课题之一。制动系统的作用主要是使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车,使已停驶的汽车在各种道路条件下稳定驻车,使下坡行驶的汽车速度保持稳定,在汽车领域内,一切都是以安全为前提,在此基础之上,对自动控制技术加以研究,能够在科学上加强安全性。
1.2汽车电子中的电子元件开发
汽车电子技术涉及到许多电子元件,每一个元件都有其相应的用处,有的甚至有着至关重要的作用,如何确保每一个电子元件都能够应用到位,如何开发创新新的电子元件,是汽车电子中的必修课。所谓的汽车电子一般是指车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置。车体汽车电子控制装置,包括发动机控制系统、底盘控制系统和车身电子控制系统(车身电子ECU)。汽车电子最重要的作用是提高汽车的安全性、舒适性、经济性和娱乐性。用传感器、微处理器MPU、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统。由于汽车上的电子元器件的装置数量的急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术在此期间有了很大的发展。总线技术是将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。
1.3发动机系统的改善
目前汽车发动机主流是汽油发动机,对于环境污染严重的今天来说,汽油发动机可以说是罪魁祸首,只有在抛弃汽油发动机的提前下,对发动机系统的进行创新和技术开发,才能让汽车电子的发展显得更加有意义。天然气汽车逐渐得到了普遍的认同与应用,作为一种新型的能源汽车,发动机燃料主要采用压缩天然气。从某种程度上来讲,与一般的汽油发动机对比,一定限度地降低了碳氢以及一氧化碳的排放量。立足于柴油发动机,天然气发动机几乎没有排放任何颗粒物。目前,天然气发动机主要存在两种形式:一是由汽油机改装成双用燃料发动机,二是由柴油机改装成单燃料发动机。由此可知,当进气道处要实施天然气喷射时,将会存在诸多的问题,主要表现在四个方面:第一,降低了发动机充气效率;第二,平均有效压力出现降低;第三,动力性出现下降;第四,排放性能与原车水平保持一致。因此,必须要充分发挥天然气能源优势,不断完善稀燃技术、缸内直接喷射技术以及电控多点顺序喷射技术等新型的发动机控制技术,改善压缩天然气发动机的性能。
1.4利用计算机多媒体进行技术创新
计算机多媒体技术的运用已经应用在各个领域内,如3DMAX软件的运用,能够实现各种模型的创立,能够直观的反应于现实中,把相关图片、数据图以及视频分析穿自动控制系统的开发中。汽车电子技术的研究在许多人开来是非常专业化的领域,导致其局限性,其实不然。在信息化的今天,任何知识都可以通过上网和网上媒体进行快速了解,通过网络,能够把无法形象讲述该专业领域内汽车器件结构的安装、线路的走向清晰地呈现出来,对汽车电子技术的发展有着重要作用。
二、结语
关键词:汽车电子技术;教学改革;创新型教具
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)35-0109-02
一、前言
《汽车电子技术》在车辆工程专业的培养方案中被设置为学位必修课,32学时(2学分)。先修课程包括电工学、汽车构造、汽车理论等课程,安排在第7学期授课。选用的教材为清华大学出版社2011年出版的、李建秋等老师编著的《汽车电子学教程》(第2版)[1],主要参考书包括剑桥大学出版社2012年出版的、A. Galip Ulsoy撰写的《Automotive Control Systems》[2],Routledge出版社2012年出版的、T. Denton撰写的《Automobile Electrical and Electronic Systems:Automotive Technology:Vehicle Maintenance and Repair》(fourth Edition)[3]等。
汽车电子化不仅是汽车产品升级换代的重要推手,也是汽车生厂家占领市场的一个重要手段。《汽车电子技术》是车辆工程专业必修的学位课程,其教学模式也一直受到众多学者的关注[4-6]。
在以往的教学中,我们主要是采用传统的教学模式,即理论授课与实验教学相结合,部分章节内容借助多媒体动画演示。这种教学模式的不足之处就是在调动学生积极性方面略显不足。
最近几年,为适应新形势的发展,培养高素质人才,尤其是创新型人才的需要,我们在教学模式上进行了多项改革尝试。这些措施包括:创新型教具、研究型实验以及交互式网络辅助教学。采用这些新措施之后,学生的学习积极性获得了提高,参与创新的热情也被激发出来。
二、创新型教具
在《汽车电子技术》教学活动中,传统的教具有发动机演示模型(主要包括进排气、供油、点火等)、自动变速器模型、制动防抱死模型、电控空气悬架模型等。这类教具大部分是从实车上拆解下来再加工装配完成,可以演示工作原理和工作过程。然而由于体积大、重量重,移动相对困难,不便于带到教室演示。
在新的教学实践中,依托“大学生创新训练计划”、“全国大学生机械创新设计竞赛”等大学生创新设计平台,以《汽车电子技术》为背景,指导大学生参加创新设计,获奖的作品将入选创新型教具。
比较成功的例子就是指导一组大学生参加了“第六届全国大学生机械创新设计大赛”并获得全国大赛一等奖。我们的参赛作品为“多功能电子机械制动装置”教具。该教具既可以演示常规的盘式制动器的制动过程,也可以演示制动防抱死过程。另外它是线控制动系统,取消了传统的液压或气压回路,取而代之的是伺服直流电机驱动一套减速增扭机构进行制动,如图1所示。
该套教具具有体积小、重量轻等特点,可用于《汽车电子技术》课程中的制动防抱死章节的讲解,也可用于车辆稳定控制章节的讲解。
三、研究型实验
《汽车电子技术》课程曾经有两学时实验,实验设备主要包括:汽车电器电子控制模拟系统、自动变速器实训台、汽车CAN-BUS实验台、电控空气悬架实验台、四轮转向实验台、安全气囊实验台、液压助力转向实验台等。这些设备在演示工作原理的同时,学生可以测量少量的信号、数据并加以分析。
以上实验设备虽可以满足传统的教学需要,但学生可参与的环节还是比较有限。有鉴于此,我们又购置了电动助力转向在环仿真实验系统,如图2所示。
这套系统可以演示电动助力转向系统的结构组成、工作原理。还可以通过上位机修改控制参数,调整助力特性。这部分通常对学有余力学生提供一定量的上机实验时间。
另外,我们还购置了车辆工程原型设计及接口模块,如图3所示。
车辆工程原型设计及接口模块核心为易特驰公司生产的ES910快速原型开发系统,外加输入输出接口模块ES930等辅助单元。基于这套系统,学生可以熟悉汽车电子产品的一个开发流程,并可以动手操作,将可视化的控制流程图转化成程序代码并下载到快速原型开发系统,可对其进行仿真分析。这部分内容同样是对学有余力学生提供一定量的上机实验时间。
四、交互式网络辅助教学
为了增加学生们的知识面,仅靠课堂上有限的学习时间肯定是不够的。而且是教师对三个班同时授课,也不可能提供足够多的讨论时间。基于这种需求,《汽车电子技术》课程在五年前就开始利用学校Blackboard教学资源平台,开展网络辅助教学的尝试。网络辅助教学平台如图4所示。
现在,在《汽车电子技术》的网络辅助教学平台上,学生们可以浏览、下载上课讲义,学习相关的技术文档,提前预习实验的技术指导。平台上还提供了一定数量的作业供学生们练习,交卷后立即显示成绩和正确答案。另一个特色就是在平台上的贴吧里,学生们可以就自己感兴趣或者疑惑问题发帖,其他同学也可以一起讨论,授课老师会不定时地予以回复。
五、结论
本文从培养高素质人才,尤其是创新型人才的需要出发,对车辆工程专业学位课程《汽车电子技术》在教学模式上进行了多项改革尝试,包括创新型教具、研究型实验以及交互式网络辅助教学。在创新型教具方面,可以提高学生的主观能动性、创造性。研究型实验可以培养学生实际动手能力,毕业后能更快地适应工作岗位。交互式网络辅助教学能够极大地拓宽学生的知识面,提高学习兴趣。初步实践证明,本文提出的三项教学改革措施,提高了学生学习《汽车电子技术》的积极性、能动性,取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]李建秋,赵六奇,韩晓东.汽车电子学教程[M].第2版.北京:清华大学出版社,2011.
[2]A. Galip Ulsoy. Automotive Control Systems[M].Cambridge:Cambridge University Press,2012.
[3]T. Denton. Automobile Electrical and Electronic Systems,Fourth Edition(Automotive Technology:Vehicle Maintenance and Repair)[M]. Abingdon:Routledge Press,2012.
[4]吴晓刚,周美兰,李文娟.“汽车电子技术”课程教学改革的探索[J].中国电力教育,2013,(28):98-99.
引言
随着汽车工业的飞速发展,汽车在控制、通信和网络方面的要求越来越复杂。以32位微控制器及嵌入式实时操作系统为基本技术特征的新一代电控单元ECU(Electronic Control Unit)成为汽车电子应用的主流。32位微控制器MPC555以其强大的性能在汽车电子等领域得到了广泛的应用。
1 MPC555微控制器简介
MPC555微控制器是Motorola PowerPC 555系列的代表产品,是专为汽车电子、航空航天、智能系统等高端嵌入式控制系统所设计。该产品可在高速移动及苛刻的环境下工作(工作温度:-40~125℃),性能优良,并具有高度的灵活性和可靠性,适合大批量低成本生产。
MPC555主要有以下功能模块:
*主频40MHz的精简指令集CPU(RCPU);
*四级存储器控制器;
*U-Bus系统接口单元(USIU);
*灵活的指令和数据存储保护单元;
*448KB Flash EEPROM;
*26KB SRAM;
*双时间处理单元(TPU3);
*18通道模块I/O系统(MIOS1);
*双队列模数转换模块(QADC);
*双CAN2.0B控制器模块(TouCANs);
*队列串行多通道模块(QSMCM)。
在设计及开发应用MPC555微控制器过程中,厂商采取合作、联合推广等方式积极引导开发应用产品市场。MPC555微控制器采用了IBM微控制器的芯片结构技术、AMD闪存存储器技术。专业化嵌入式软硬件开发公司:ETAS、Pi-Technology、Axiom、ADI、Opti-NumSolution、dSPACE等开发出MPC555应用板、I/O模块、实时操作系统、集成开发工具、应用软件等嵌入式软硬件系统与集成开发环境。汽车电子产品开发商:BOSCH、德尔福等开发出相应的汽车电子应用产品。从而形成了对MPC555专业化分工、联合开发的产品链方式。这种产业/产品链的开发机制已成为高科技领域成功的发展模式。
2 MPC555应用软硬件平台及系统集成开发环境
针对目标系统,首先要选定与应用产品所处环境和功能参数相匹配的微控制器作为核心控制系统。另外,完备、强大的开发环境技术支持也至关重要。伴随着市场竞争越来越激烈,要求快速、灵活地开发应用产品,尽量减少和缩短从决策、设计、研发、测试、修正到最终批量生产的各个环节和周期。开发新产品的快慢往往与一个企业的生存紧密相连。为了适应这一要求。近几年,集成开发环境(Integrated Development Environment,IDE)技术得到了越来越广泛的重视。基于模型设计(Model-Based Design)、简化软件编程、软硬件一体化、快速原型(Rapid Prototyping)建立目标系统、应用程序模块化等先进的开发手段被广泛应用。另外,嵌入式实时操作系统(RTOS)对系统的安全运行、管理应用系统程序、系统的兼容通用性也至关重要。
一套完备的MPC555开发应用系统主要由软硬件平台和集成开发环境组成。集成开发环境的功能包括:提供控制操作界面;通过BDM接口浏览MPC555硬件平台状态和信息;建立控制模型;模拟仿真应用系统控制算法;与编译器连接将控制模型或C语言程序生成MPC555机器源代码;通过BDM接口将源代码传送到MPC555硬件平台;实时调试运行应用程序等。这种开发模式方便快捷,采用友好界面连接形象化模型框图、输入计算公式、经验公式等方式编制开发程序,由系统自动将其编译成目标代码。在应用程序经过反复模拟仿真,并实时调试运行成功后被装入MPC555硬件平台。MPC555系统配有各类应用I/O模块与通信接口,并装有一套实时操作系统(RTOS)。在操作系统的管理下,开发的应用程序在上位机监控下和脱离上位机两种环境下运行验证。一些特定、重复任务的应用程序被生成模块化的库文件已备调用。为了提高开发系统的实时性,系统具有HIL(Hardware-in-the-loop)、Bypass等硬件在环开发、实时嵌入加载等功能。模块化的应用程序可以实时在线导入导出而丝毫不影响系统的正常运行。
在硬件方面,MPC555微控制器是理想的汽车电子产品嵌入式硬件系统平台。表1列出了国内外专业公司开发的MPC555开发板情况比较。
在集成开发环境方面,各开发系统普遍采用MathWorks公司的MATLAB系列软件产品Simulink、Stateflow等,用于模拟仿真、建立模型,再配上相应的交叉编译器、控制界面连接程序与硬件平台相连,构成一完整的开发系统。在MPC555应用领域中,比较有代表的产品有ETAS公司的开发工具ASCET-SD;符合OSEK标准的实时操作系统OSEKWorks;调试工具LabCar和相应MPC555的硬件开发板;ADI公司的嵌入式系统的快速原型SIMsystem;开发平台BEACON,以及Axiom、Pi-technology的MPC555硬件开发系列产品等。
为了适应嵌入式计算机控制软件开发日益庞大的特点;实现软件开发的模块化和可移植性;确保各分布式控制子系统之间的通信畅通;尽可能地实现不同厂商的控制模块间的互换性和兼容性,应用系统的标准化成为迫切需要解决的课题。在汽车电子领域,CAN总线通信标准在物理层、数据链层定义了有关通信技术规范OSEK(Open Systems and the Corresponding Interfaces For Automotive Electronics)技术规范是针对符合汽车电子开放式系统及其接口的软件规范所研发的嵌入式实时操作系统。OSEK规范从实时操作系统和软件的开发平台两方面作了全面的定义与规定。该规范最先由德、法两国汽车行业所倡导并日趋完善。它所提出的一整套解决方案代表了未来汽车电子软件行业的发展方向,在国际车电子领域的影响力日益增强。
在国家高技术研究发展计算(863计划)电动汽车重大专项课题“燃料电池客车多能源动力总成控制器软硬件平台”中,北京西曼自动化技术有限公司配合课题承担方——清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室,积极开发基于MPC500系列新一代汽车电子ECU软硬件平台以及集成开发环境,包括:MPC555评估板MPC565单板系统、OSEKLinux实时操作系统等。这些为MPC565单板系统、OSEKLinux实时操作系统等。这些为发展我国自主知识产权汽车电子关键核心技术,积极开发嵌入式软硬件及集成开发环境。
表1 国内外MPC555应用开发板情况比较
公司产品
项目
ETAS公司EVB555Axiom公司CME0555EST公司SBC555ADI公司CE555北京西曼公司BWM555RAM1MB512KB(可扩展到1MB)2MB8MB2MBROM512KB512KB(可扩展到2.5MB)1MB4MB2MB逻辑分析接口有无无有无调试接口BDM接口BDM、JTAG接口无BDM、JTAG接口BDM接口仿真器支持ETKP-1仿真器(Lauterbach
公司)仿真端口总线VisionICE仿真
系统无仿真端口总线I/O接口MPC555微控制
配备MPC555微控制器
配备MPC555微控制
配备MPC555微控制
配备MPC555微控制器配备RS232接口12212CAN总线22222操作系统(OS)支持OSEKworks(WindRiver公司)、ERCOSEK(ETAS公司)OSEKworks(WindRiver公司)、OSEK turbo(Metrowerks公司)OSEKworks(WindRiver
公司)Rtexec(ADI公司),proOSEK(3SOFT公司)PowerOSEK
(西曼)模拟接口MPC555微控制器配备MPC555微控制器配备MPC555微控制器配备MPC555微控制器配备MPC555微控制器配备其它备选:以太网ETKP420LCD液晶屏、44键盘-VME总线、I/O信号调理-3 MPC555微控制器在汽车电子领域的应用
MPC555推出不久,便于1999年获得汽车行业国际PACE汽车创新产品优秀奖,并在嵌入式计算机控制领域,特别是汽车电子应用领域得到迅速发展。由于其优良的性能和强大的市场推广力度,MPC555在各个层次,从高科技研发项目、终端用户(汽车制造厂家)到各专业软硬件开发商都予以高度的重视,并积极开发应用MPC555产品。例如,美国MoBIES(Model-Based Integration of Embedded System)基于模型一体化嵌入式系统科研项目。MoBIES是由美国国防部DOD(Department of Defense)国防高技术研究项目局DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)信息处理技术办公室IPTO(Information Processing Technology Office)资助的项目。此项目旨在为嵌入式系统开发基于模型的软件组件集成技术。MoBIES项目日期从2000年6月开始到2003年11月结束。该项目的汽车OEP(Automobile Open Experimental Platform,汽车动力控制系统开放式试验平台)由Vehicle Dynamic Laboratory承担,采用MPC555为系统硬件控制单元。MPC555被重视的程度日益加强。
MPC555微控制器在汽车电子领域得到了广泛的应用,是目前被国际汽车电子系统广泛采用的新一代芯片。MPC555系列产品在2000年汽车行业的年销售额达10亿美元之多(据Motorola报道)。国外的汽车电子工业已形成了从半导体硬件到软件到部件开发,再到系统集成应用的一整套开发和生产体系。围绕着汽车制造商,形成了专业化、可提供全套应用系统的各类供应商:从硬件设计到软件开发,以及各种专用控制原型的提供,再配用先进的开发工具,使专业设计人员和制造商在生产一线开发、调试新产品等。这大大缩短了产品的开发周期。
以32位嵌入式微控制器为基本技术特征的新一代电控单元(Electronic Control Unit,ECU)已成为汽车电子发展应用的主流。汽车工业是使用微控制器最多的工业,一辆现代汽车最多可使用达上百个微控制器(如图1所示)。汽车电子系统占整车成本的比例在90年代末已超过了30%,现在还在继续上升。
汽车电子行业的发展依赖于汽车工业的蓬勃发展,以及后者在整个工业领域所处的重要地位。汽车电子的技术基础来源于半导体行业、软件开发、执行器和传感器等电子技术的发展。汽车电子产品能够在高速移动、苛刻和剧烈变化的环境下运行,并且具有高可靠性、安全性、较强的机电结合性、适于大指和低成本的生产等特点。
国际汽车电子技术正处于全面快速发展的阶段,其特征主要体现在四化一功能,即多样的功能(从最初的发动机电子点火与喷油发展到如今的各种控制功能,如自动巡航、自动启停、自动避撞等)、技术一体化(从最初的机电部件松散组合到如今的机液电磁一体化,如直喷式发动机电控共轨燃料喷射系统)、系统集成化(从最初的单一控制发展到如今睥多变量多目标结合协调控制,如动力总成综合控制、集成安全控制系统等)、通信网络化(从初期的多子系统分别工作到如今的分布式模块化控制器局部网络,如以CAN总线为基础的整车信息共享的车载分布式控制系统,以及D2B无线通信为基础的远程高频网络通信系统)、技术标准化(如OSEK技术规范,将成为未来汽车电子行业嵌入式操作系统的技术标准,广泛被采用)。国外的汽车电子产业形成了从半导体到软件到部件开发再到系统集成应用的一整套的开发和生产体系。而国内的汽车电子科研和产业还处于分散、分割、重复、重叠的低水平阶段,现状不容乐观。
MPC555微控制器在汽车电子领域的应用范例:
*BMW的Valwetronic电子阀门系统为目前国际最先进的动力控制系统技术(其三种车型已在道路上运行);
*Ford的Taurus动力控制系统;
*由BMW联合Motorola等开发的Byteflight数据传送系统(用于安全气囊);
*Siemens VDO汽车动力管理一体化系统;
*Ford采用MPC500系列为Lincoln LS Luxury Sedans开发的动力控制系统;
*Ford采用MPC500系列为Jaguar S-TypeSedans车型的点火、喷油、排气控制;
*韩国现代公司最新燃料电池轿车SNATA FE FCEV(EVS19展出的)的总成控制;
*MoBIES项目OEP汽车动力控制开放式试验平台硬件控制单元(ECU)。
汽车动力系统、底盘系统、车体以及安全系统等逐渐从传统的机械、液压结构向电子结构以及智能化控制演变。在制动、驾驶、悬挂、助力、车身等控制方面都借助电子化的手段提高性能。GPA全球卫星定位导航、稳定管理、电制动、自动驾驶以及防撞车、语音识别、网络化、夜间辨别加强等系统都在积极的开发应用当中。另外,通过内部网络将各个独立功能的子系统连接形成实时的资源共享,使系统集成化、智能化。例如,底盘稳定控制系统;通过对制动、驾驶和悬挂系统信息的获得而得以优化。
4 MPC555应用发展前景
汽车电子技术的发展为提高整车性能起到了关键性的作用。随着汽车电子化发展的深入,32位微控制器将逐渐取代8位、16位微控制器而成为主流应用产品。未来的发展趋势应重视以下领域技术的开发。
(1)软件
标准的I/O驱动模块、实时多任务操作系统、高级语言控制编程、基于模型的算法设计、自动代码生成及虚拟仿真测试。
(2)硬件
提供完整的与软件系统一体化的硬件开发平台。灵活、多功能的快速原型,硬件在环仿真HIL(Hardware-in-the-Loop)Simulation,Bypass方法的应用等。
(3)快速原型建立软硬件一体化应用系统
采用快速原型建立目标系统:基于模型设计建立控制算法;模拟系统动态测试验证控制算法;模型实时检验;系统联机测试、检验、调试、修改;自动生成源代码、在线调试标定。
(4)标准化
汽车电子正处于全面发展时期,相关技术的标准也处于建立、完善的阶段。关通信、网络规范、实时操作系统规范等技术规范日趋成熟。这类规范与针对性硬件系统到相渗透、互相依赖,成为一体。各大汽车公司联盟争先开发、建立不同的标准体系,以便在汽车电子竞争中抢得先机。