車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐

劉新磊

【摘 要】車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是汽車類專業(yè)的一門專業(yè)課程。隨著我國(guó)汽車電子技術(shù)向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，該課程在本?？圃盒Ｆ囶悓I(yè)中顯得越來(lái)越重要。本文就針對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式等所提出的改革方案進(jìn)行了探討，并進(jìn)行了實(shí)踐，收到了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；汽車；總線；教學(xué)改革

Discussion and Practice of the Teaching Reform of Vehicle Network Technology Course

LIU Xin-lei

（Department of Automobile Engineering， Shandong Jiaotong University， Jinan Shandong 250023， China）

【Abstract】The vehicle network technology is a vehicle major course. With development of vehicle electronic technology of our country to intellectualization and ？networking， the vehicle network technology course ？is becoming more and more important. The reform programs for the textbook construction， teaching contents， teaching methods and assessment methods are discussed in this article and practiced. It is proved that the good effect of teaching is received by teaching practice.

【Key words】Network technology； Vehicle； Bus； Teaching reform

0 引言

隨著現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)的增多，為實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部各個(gè)電子控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享、快速傳輸、減少線束重量及提高汽車電子系統(tǒng)的安全性與可靠性，以控制器局域網(wǎng)為代表的車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生并得到了廣泛應(yīng)用。車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是汽車電子技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物[1]。該課程也可稱為“車上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”或“汽車總線技術(shù)”，是汽車類專業(yè)學(xué)生限選專業(yè)技術(shù)課程。本文以山東交通學(xué)院汽車工程學(xué)院車輛工程專業(yè)本科的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的教學(xué)實(shí)踐為例，探討該門課程的教材建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式的改革[2]。

1 教材建設(shè)

幾年前，由于車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還被認(rèn)為是汽車新技術(shù)，一般作為碩士研究生科研項(xiàng)目的研究和應(yīng)用技術(shù)。近幾年來(lái)，以CAN總線和LIN總線為代表性技術(shù)的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及非常迅速，各大高校為滿足企業(yè)需求在近幾年將該課程設(shè)置為專業(yè)課程，所以時(shí)間并不長(zhǎng)，相應(yīng)的教材也是在2012年以后的這幾年才隨之面世，主要有機(jī)械工業(yè)出版社出版凌永成主編的《車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》和付百學(xué)等編著的《汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》，北京理工大學(xué)出版社出版南金瑞等人編著的《汽車單片機(jī)及車載總線技術(shù)》，北京航空航天大學(xué)出版社出版牛躍聽(tīng)等人編著的《CAN總線嵌入式開(kāi)發(fā)——從入門到實(shí)踐》。其中，《車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》比較適合車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識(shí)的普及，比較適合作為高等職業(yè)技術(shù)院校的汽車技術(shù)服務(wù)和汽車檢測(cè)維修類專業(yè)教材[1]?！镀囓囕d網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》介紹了CAN總線與LIN總線基本原理、底層代碼設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)及各類總線的應(yīng)用案例，內(nèi)容比較適合本科與研究生使用。教材中涉及的程序設(shè)計(jì)采用的是匯編語(yǔ)言，主控制器是51單片機(jī)，與大部分學(xué)校普及的單片機(jī)課程內(nèi)容雖然相符，而當(dāng)前社會(huì)上大部分使用的卻是C語(yǔ)言，從這一點(diǎn)上講稍有不足[3]?！镀噯纹瑱C(jī)及車載總線技術(shù)》第一版的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)內(nèi)容部分與《汽車車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》基本相似，只是增加了51單片機(jī)匯編語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)[4]?！镀噯纹瑱C(jī)及車載總線技術(shù)》第二版與第一版結(jié)構(gòu)大體相同，硬件部分的內(nèi)容由51單片機(jī)改為瑞薩微控制器，軟件部分的內(nèi)容由匯編語(yǔ)言改為C語(yǔ)言，內(nèi)容較深，適合汽車電子專業(yè)的本科與研究生使用[5]?！禖AN總線嵌入式開(kāi)發(fā)——從入門到實(shí)踐》一書(shū)實(shí)戰(zhàn)性非常強(qiáng)，主要介紹了CAN總線的基本原理及開(kāi)發(fā)過(guò)程，硬件以51單片機(jī)為主線，軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行了介紹[6]。筆者認(rèn)為，不同層次的學(xué)校應(yīng)該選擇不同的教材，或者需要對(duì)以上教材選擇需要的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合比較恰當(dāng)。

2 教學(xué)內(nèi)容

課程理論講述應(yīng)該依據(jù)因材施教、學(xué)以致用的原則，因此，在該門課程教學(xué)內(nèi)容的選擇上應(yīng)該注意“針對(duì)性與實(shí)用性”。在教學(xué)內(nèi)容組織上應(yīng)該注意整體性與邏輯性，本科課程要以能力為本位，體現(xiàn)教、學(xué)、做合一，融理論與實(shí)踐為一體，以典型項(xiàng)目為依托，以便于學(xué)生循序漸進(jìn)、整體把握[2]。當(dāng)前，教學(xué)內(nèi)容還受教材的限制，因此，就本門課的教學(xué)內(nèi)容，筆者提出了以下方案：

2.1 教學(xué)內(nèi)容所基于的軟件語(yǔ)言工具的選擇

就車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程而言，其先導(dǎo)課程一般為計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)課、汽車單片機(jī)課和C語(yǔ)言課。盡管為了讓本科生更好地理解單片機(jī)的工作原理，該課程多選擇以匯編語(yǔ)言為編程工具，但實(shí)際上，車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在以后具體工程應(yīng)用中多以C語(yǔ)言為工具，因此筆者認(rèn)為教學(xué)時(shí)應(yīng)盡量采用C語(yǔ)言版本軟件設(shè)計(jì)內(nèi)容作為教學(xué)內(nèi)容。

2.2 教學(xué)內(nèi)容所基于的控制器的選擇

當(dāng)前面世的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教材所基于的控制器主要有三類：MCS-51系列單片機(jī)、瑞薩78K0微控制器、飛思卡爾控制器。瑞薩78K0微控制器、飛思卡爾控制器一般為16位控制器，寄存器多并且復(fù)雜，學(xué)生掌握困難；而MCS-51系列單片機(jī)比較簡(jiǎn)單，容易入門，相關(guān)資料豐富易查，并且與單片機(jī)課程有銜接。因此，筆者認(rèn)為大學(xué)本科階段應(yīng)該選擇MCS-51系列單片機(jī)的車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為教學(xué)內(nèi)容較為合適。

2.3 重點(diǎn)掌握的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的選擇

車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程應(yīng)該選擇CAN總線技術(shù)與LIN總線技術(shù)等已經(jīng)普遍應(yīng)用的技術(shù)作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹，而FleyRay、MOST等其他先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于其屬于前沿技術(shù)，參考文獻(xiàn)較少，本科生難以掌握，因此可以對(duì)其做簡(jiǎn)單地應(yīng)用方面的介紹即可。

2.4 主要內(nèi)容框架的設(shè)計(jì)

筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為該門課程的主要教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該設(shè)置以下幾個(gè)部分：車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用；車載網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議；CAN總線技術(shù)規(guī)范；CAN控制器SJA1000與8051系列單片機(jī)接口設(shè)計(jì)；LIN技術(shù)規(guī)范與LIN總線收發(fā)器TJA1020；其它車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；典型車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)例介紹。

3 教學(xué)方法

本課程可采取多種方法結(jié)合、形式多樣的教學(xué)模式，采用的主要教學(xué)方法有：

3.1 講授法

該方法將作為本門課程最基本的教學(xué)方法，以多媒體教學(xué)為主要教學(xué)手段[7]，通過(guò)PPT、動(dòng)畫(huà)、視頻等方式對(duì)重要的理論知識(shí)進(jìn)行講授，可直接、快速、精煉地讓學(xué)生掌握，為學(xué)生在實(shí)踐中能更游刃有余的應(yīng)用打好堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

3.2 案例法

該門課程理論性較強(qiáng)，非常抽象，晦澀難懂，所以非常有必要在講述理論時(shí)輔以例題講解，并可通過(guò)教師的科研項(xiàng)目整理出幾套汽車實(shí)際案例進(jìn)行講解，讓學(xué)生感覺(jué)到所學(xué)課程的應(yīng)用方向和價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，CAN總線的協(xié)議，可以通過(guò)汽車研發(fā)過(guò)程的實(shí)際案例，讓學(xué)生了解協(xié)議的制定過(guò)程，甚至讓學(xué)生作為設(shè)計(jì)者進(jìn)行討論制定CAN總線的通信協(xié)議，加深學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的理解。

3.3 討論法

討論法可以與案例法相結(jié)合，學(xué)生分組對(duì)具體的案例進(jìn)行討論，合作學(xué)習(xí)。學(xué)生可以通過(guò)討論，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，激發(fā)興趣、靈感和主動(dòng)性，變課堂被動(dòng)聽(tīng)講為主動(dòng)學(xué)習(xí)研究，培養(yǎng)思維表達(dá)能力，讓學(xué)生多多參與，親自動(dòng)手、親自操作。

3.4 對(duì)比法

在教學(xué)過(guò)程中，可以采用大量的對(duì)比法，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和技能點(diǎn)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)[2]。比如，在學(xué)習(xí)LIN總線時(shí)，可以與 CAN總線的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，甚至在學(xué)習(xí)其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)時(shí)，和LIN總線、CAN總線進(jìn)行對(duì)比學(xué)習(xí)。

3.5 實(shí)驗(yàn)法

學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，使用一定的設(shè)備和材料，通過(guò)控制條件的操作過(guò)程，引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的某些變化，讓學(xué)生從觀察這些現(xiàn)象的變化中獲取新知識(shí)或驗(yàn)證知識(shí)。例如，本門課中的CAN總線、LIN總線通信過(guò)程的物理信號(hào)可以讓學(xué)生親自用示波器測(cè)量，觀測(cè)信號(hào)的波形，加深理解，或者讓學(xué)生親自焊接通信電路板進(jìn)行驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)。

以上方法在我校車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中均有采用，收到了良好的效果。

4 考核方式

對(duì)傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)手段和方法進(jìn)行改進(jìn)，采用階段評(píng)價(jià)、目標(biāo)評(píng)價(jià)、項(xiàng)目評(píng)價(jià)、理論與實(shí)踐一體化的評(píng)價(jià)模式，注重過(guò)程考核[2]。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生在分析實(shí)際問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題以及實(shí)際動(dòng)手能力的考核。

5 結(jié)語(yǔ)

教育的發(fā)展需要教學(xué)工作者在課程上進(jìn)行推陳出新，因地制宜，不能因循守舊，以發(fā)展的眼光看問(wèn)題，應(yīng)對(duì)所教課程多做研究進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革。多年的教學(xué)改革探索與實(shí)踐證明，只有不斷優(yōu)化教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式，將復(fù)雜難懂的理論用合適的教學(xué)方法予以呈現(xiàn)和解析，以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，以實(shí)際案例為載體組織教學(xué)，采用多種考核方式并用才能取得好的教學(xué)成效。

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