汽油发动机起动故障诊断学习情境设计

汽油发动机起动故障诊断学习情境设计

四川华新现代职业学院　刘吉林

【摘　要】　教学设计，特别是理实一体化情境教学设计，必须要紧密地与生产实际相统一。理实一体化教学是在课堂上既让学生学到理论知识，又让学生获得操作技能的一种教学方式。本文以发动机起动故障情景教学设计为例，讲解如何将理论与实践联系一起，融合在课程中。让学生在模仿生产实践的过程中完成学习任务，增强动手能力。

【关键词】　情境教学；故障诊断；理实一体化；起动故障

职业教育的专业课到底应该如何上，是很多从事职业教育的教师们经常思考的问题。任何一门课程，在教学计划中，学时已经确定。如何在有限的学时范围内最有效地将教学进行下去，也是职业教育的教师们经常思考的问题。最终，大家思考出的结论都很相近。那就是职业教育的专业课应该跟生产实践相一致，联系紧密，最好是能直接体现出学生以后在岗位上工作的核心技能。但是，在教学实施的过程当中才发现，难度很大。原因之一是，学生毕竟是学生，不是工人。原因之二是，学生以后用得上的技能很多，无法一一实现。原因之三是，很多教材的编写体系是按照编写人的思路进行的，可能与教师的思路不一样。

就拿《汽车故障诊断》这门课程来说，它是汽车检测与维修专业的学生必修的一门专业课。就汽车故障而言，情况太多了太复杂了。有电路故障，有机械故障；有燃油故障，有点火故障；有行驶故障，有制动故障……产生故障的原因就更为复杂了，有时因为零件老化，有时因为小小的碰撞，有时因为行驶中的振动，有时因为零件的相互磨损，甚至有时因为插接的接头接触不好。而所有的这些情况在学生就业上岗后都可能遇到。如果按照书本或教材的思路来实施教学，学生们掌握知识的程度恐怕是印象不深。想要学生们掌握得比较深刻，那就必须将教学与生产实践联系起来。那么，跟生产实践相联系的教学过程又该如何进行呢？那还要先从了解生产实践的实际情况开始。还是以《汽车故障诊断》这门课程来说，了解实际哪些故障是汽车经常出现的典型故障，是教学联系实践的开始。就实际的汽车典型故障，我们到各4S店和各汽车维修企业做了调查和总结，得出这些结论：（1）发动机起动困难故障；（2）汽车加速不畅故障；（3）行驶跑偏故障；（4）制动效果不好；（5）电器设备故障；（6）油耗过高；（7）行车异响。本文就发动机起动困难故障这一典型故障的教学活动做教学情境设计，希望达到抛砖引玉的效果。

一、起动故障诊断教学任务分析

在4S店维修车间或其他维修企业的修理车间，经常遇到这样的情况：汽车在点火起动时，要么就是一点反应都没有；要么就是虽有反应，但转动起来有点绵软；还有一种情况是好像要点燃了，但丢了钥匙后依然是熄火。接到因无法起动的急救电话也是常有的事情，像这样的发动机起动故障随处可见。故障车到了维修车间后，维修师傅仔细地了解故障现象，再用诊断仪器读取故障信息，之后确立了维修项目，最后才进行检修操作。

我们分析一下维修师傅的工作过程：（1）初步了解故障现象，初步确定故障性质和故障部位范围；（2）进行简单的检测，深入了解故障相关信息；（3）确定诊断思路，开始拆装、检测、判断。我们再来分析一下维修师傅们与学生们自身的不同之处。首先，学生是没有维修经验的；而维修师傅已经积累了丰富的经验。维修经验老到的维修师傅可以根据故障现象大致判断故障部位，学生却连什么故障如何表现都还不知道。其次，维修师傅非常熟悉检修工具设备和操作规范；而学生对整个检修还是门外汉。遇到故障时，维修师傅很快就能找到下手的部位，找出合适的工具，而学生连系统如何工作都还不清楚，哪里还能找到下手部位，更不用说操作规范了。还有，维修师傅非常熟悉车辆的零件、系统和工作过程；而学生对这些还一无所知。

因此，在教学中，还不能完全按照修理车间的模式来进行，但又得有点修理车间流程。所以先得让学生了解起动故障有哪些故障现象，这些故障现象的本质区别是什么。然后要让学生掌握如何获得起动系统相关的资料，包括系统中有哪些零件，各个零件起什么作用，它们是如何配合工作的。在了解了系统工作原理的基础上，让学生学会思考，引导学生确定诊断思路和确定诊断流程。最后，还应让学生动手，通过排除故障的实践，使他们掌握起动故障的分析、诊断操作和排除的具体方法。因此，像这样的情境在教学中，应尽量安排成理实一体化教学或实践教学。在此一体化教学场所中，有投影仪以便于理论讲解时播放PPT或视频，有监控摄像器以便将演示操作录制后进行播放，有多台（依据学生人数来确定台数，建议6～9人一台）能预设故障的发动机运转台架（或最好是整车），以便一边讲解一边实际操作。本文就起动故障诊断的理实一体化教学提出设计方案，供同行们参考。当然，如果无法达到理实一体化的教学条件，也希望本文可以提供借鉴参考。

二、起动故障诊断教学情境设立

根据上述的分析，我们在教学中需要把一些理论知识在适当的时候融入学生实践的过程中。这样，才符合学生的实际状况，学生是没有实际工作经验的初学者。毕竟教学有教学自己的规律，教学的本质目标是让学习者接受和掌握知识或技能。所以在设立教学情境的时候，需要考虑学习者接受知识的顺序和规律。很多研究教学的专家学者都一致表明，在做中学，在学中做的教学方式是最有利于掌握知识和技能的。因此，我们在设立教学情境时需要将做与学结合起来。还是以起动故障诊断教学为例，笔者个人认为从以下三个情境来进行，就能做到学做结合。

教学情境一，研究故障现象，辨别故障性质。虽然，让学生直接依据故障现象来从经验上去判断故障部位是不现实的，但不管如何，起动时发动机有没有反应，即能不能转动、有没有起动响声，学生还是有能力辨别的。在教学时，首先要让学生直观地感受到故障现象，然后经过引导分析，让学生学会辨别故障性质。例如：只要起动时发动机有反应，要转动或有起动响声，已经表示了起动控制部分的工作是有效的，是起了作用的。而这个教学情境中，我们需要将发动机预先设定几种起动故障，让学生去体验起动表现，获得最初的分析技能。预设故障时，我们也应该选择有典型代表性的故障现象来设立，以便于学生初步认识。通常，设立以下几种典型起动故障现象，而这几种现象有分别代表着不同的故障性质：

（1）起动时，起动机不工作；典型地代表着起动机控制电路失效故障。

（2）起动转速很低；典型地代表了起动机功率不足这种故障。

（3）起动时，发动机无点火做功迹象；典型地代表着燃油和点火是否存在的故障。

（4）起动时，发动机有点火做功迹象；典型地代表着做功是否符合起动要求的故障。

这四种故障现象不但具有典型代表性，并且故障原因依次从简单到复杂。在教学进行的过程中，也应该依次进行演示和实践。

教学情境二，查阅车型维修手册，识别工作零件，理解工作原理。虽然学生有了故障现象的体验，但是对于发动机起动系统的零件、工作原理等都还不清楚或者不熟悉。因此，查阅维修手册这项技能在这时候进行教学显然就很有必要，也很顺理成章。这也跟4S店里实际工作的情况比较贴近。在4S店里，维修师傅遇到不太熟悉的系统时，也会借助维修手册，查阅相关资料。当然，维修师傅查阅维修手册的时候是有着明确的目的性的，他们很清楚自己需要哪方面的信息。而在教学过程中，学生查阅维修手册并不会有明显的目的，也不清楚如何查询。因此，查阅资料这项技能在教学时，应该将各种类型资料的使用方法和使用目的进行明确仔细地讲解。并且，还要对照上述四种典型故障来进行查询。如

起动时，起动机不工作，代表起动机控制电路失效故障，需要查阅维修手册中的电路相关资料，包括元件位置图、线束布置图和工作原理图三种。通过元件位置图找到零件在汽车上的位置；通过线束布置图找到零件之间电路连接的插接器；通过工作原理图了解整个系统有哪些工作环节。

当然，刚才举的例只是需要查阅电路相关资料，还有机械零件、总成的资料，如总成分解图、零件拆装图、工具图等。这些图分别如何查阅、分别有什么作用，需要在教学过程中加以指导。

这些查阅，依据车型不同，资料的编写标准和识图方法是不一样的。因此，在这个教学情境中，需要精心地设计资料查阅环节的维修手册的车型。按照维修行业习惯性的车系分类方法，将世界汽车分为美国车系、欧洲车系、日韩车系。因为我国汽车工业起步较晚，所以国产汽车的维修手册资料编写标准是借鉴了前面的三大车系的资料编写标准的。因此，学会三大车系维修手册查阅，学生以后遇到不熟悉的车型时，查阅技能就会显示出它的重要性了。但也不是三大车系中所有的车型维修手册都得学习，在教学时，需要选择有代表性的车型。选择时，还要适当考虑实训设备设施条件。建议如此选择：美国车系选择别克、雪佛兰；欧洲车系选择大众、雪铁龙；日韩车系选择丰田、日产、现代。依据课时不同，可以在每个车系中作适当增减。

教学情境三，确定维修工具设备，确定诊断流程，排除故障。已经了解了故障现象，也根据现象查阅了维修手册，熟悉了系统元件和工作原理，接下来该引导学生进行故障原因分析。其主要理论依据是系统元件和工作原理，提出一项可疑部位，就立即去找出合适的工具、仪器去验证。例如，起动时，发动机转速很低，代表着起动机功率不足，可能的原因或部位有如图1所示。

根据分析的故障原因和部位，选择相关的检测方法和工具。例如：检测蓄电池电量不足，可以选用的检测仪器有电解液比重计、冰点仪、放电式电瓶容量检测仪；主接线柱接触不良检测、起动机检测、起动线路检测可以选用万用表和试灯。在验证故障原因的过程中，强调检测设备、工具和仪器的操作规范、使用方法和适用范围。例如：电解液比重计检测电解液简单直观，但应注意电解液污染；冰点仪不但能检测电解液，还可检测防冻液、洗窗液等；电瓶容量检测仪测量时间长度限制及间隔时间要求；万用表通断挡检测范围，电压挡使用要求，电阻挡操作规范；试灯的类型及选用条件等等。除此之外，还要求学生掌握每种仪器设备和工具测量的数据读取，根据所得数据，判断所测元件的有效性。

图　1

但是，以上检测是没有先后顺序的，也没有先简后繁的检测原则的。要让学生构建诊断流程，即检测诊断的先后顺序，需要根据元件的实际安装位置，分析检测操作的难易程度，然后再指导学生列出诊断流程。还是以起动转速很低故障为例，蓄电池最容易找到并且检测简单，应该是检测过程中最先下手的。其次根据检测的难易程度分别是，主导线连接、发动机自身阻力和起动机本身。特别应该强调的是不要有漏检，然后指导学生列出诊断流程，如图2所示。

按照编制好的诊断流程，让学生再检测一遍，加深印象。同时，也让学生对故障诊断的整个过程做一次回顾，以后遇到故障就知道如何开始着手了。找到故障点后，让学生动手排除，排除之后再次确认，增强学生的成就感。当然排除故障的方法有很多种，例如更换零件、修复旧件，列举出来，让学生讨论，以便于日后工作时能妥善处理。

图　2

三、教学组织及重点

以上这些教学情境不是一堂课就能完成的，依据教学设备和条件情况来确定课时。建议：教学情境一，研究故障现象，辨别故障性质，3～6课时；教学情境二，查阅车型维修手册，识别工作零件，理解工作原理，12～24课时；教学情境三，确定维修工具设备，确定诊断流程，排除故障，18～30课时。要想取得预期效果，即让学生掌握诊断检测方法，获取分析思路，教学过程的组织相当关键。我们来看看在这次教学任务的过程中，有哪些关键环节需要控制。

教学情境一，起动故障现象初步分析很关键，要尽量引导学生说出判别结果。

教学情境二，查阅维修手册获取相关信息是关键，这步需要引导。如何获取（渠道）、获取什么、如何使用，这些都需要细心指导。

教学情境三，检测方法知识中，检测仪器、设备、工具使用是关键。这时，必须要让学生熟悉规范的操作流程，并且让他们在实训中了解，什么情况用什么仪器才有效。例如，免维护蓄电池这种情况，无法使用电解液比重计和冰点仪，能用的仪器是电瓶容量检测仪。而它的规范操作，需要示范；读取数据需要详解。

以上所有教学情境，其教学组织形式是不一样的。教学情境一，需要学生依次单独去感受起动故障现象，以动手为主；教学情境二，所有学生在一起一边讲解一边动手查阅维修手册；教学情境三，分组实训，有监督小组，有负责工具仪器小组，有检测排故小组，然后轮换角色。学生到了实训现场，必须穿着统一的实训服装，与车间实际相符合，笔者个人认为这一点也非常重要。

学生每完成一种故障类型的诊断教学后，填写实训报告，写出实训心得，写出自己需要改进提高的不足之处，即让学生做一次自我总结。

如果不要求填写实训报告和实训总结，我们又怎能评价教学的效果呢？