基于虛擬仿真技術(shù)的高職“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程改革與實(shí)踐

羅偉

（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 株洲 412001）

基于虛擬仿真技術(shù)的高職“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程改革與實(shí)踐

羅偉

（湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 株洲 412001）

“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程是動(dòng)車(chē)組專(zhuān)業(yè)核心課程，使學(xué)生具備動(dòng)車(chē)組地勤師等崗位人員應(yīng)具備的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與專(zhuān)業(yè)能力。但是，隨著新工藝、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的不斷應(yīng)用，傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備不能滿足學(xué)生技能培養(yǎng)的需求。在當(dāng)前信息化時(shí)代的大背景下，應(yīng)打破傳統(tǒng)教學(xué)模式，以微課為主要載體，結(jié)合虛擬仿真軟件，進(jìn)行基于虛擬仿真技術(shù)的“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程碎片化資源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，以提升專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

虛擬仿真技術(shù)；高職院校；動(dòng)車(chē)組的操縱；碎片化資源

高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性專(zhuān)門(mén)人才，其培養(yǎng)目標(biāo)的專(zhuān)業(yè)性、職業(yè)性、應(yīng)用性、實(shí)踐性等特色十分鮮明。科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，按照傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生只是掌握了現(xiàn)有設(shè)備或某一種特定類(lèi)型設(shè)備的操作和工藝知識(shí)，一旦改變工作環(huán)境就不能立即適應(yīng)，不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》明確指出：“教育信息化的發(fā)展要以教育理念創(chuàng)新為先導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)教育資源和信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)方式和教育模式創(chuàng)新為核心”。筆者以“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程為例，就湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院近年來(lái)采用的基于虛擬仿真技術(shù)的碎片化資源開(kāi)發(fā)與教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行探討。

一、“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程采用信息化教學(xué)的必要性

（一）課程建設(shè)必要性

1.中國(guó)軌道交通行業(yè)對(duì)動(dòng)車(chē)專(zhuān)業(yè)人才數(shù)量需求在不斷提升，國(guó)際化高質(zhì)量軌道交通高技能人才是奠定軌道交通裝備制造企業(yè)發(fā)展的基石

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，“五縱五橫十聯(lián)”鐵路快速客運(yùn)通道將覆蓋全國(guó)90%以上人口。“十三五”期間，動(dòng)車(chē)組、城軌車(chē)輛等機(jī)車(chē)車(chē)輛需求量至少達(dá)8 000列以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每增建1公里鐵路需要技術(shù)人員約22人；城市軌道所需員工數(shù)為50人。我國(guó)軌道交通裝備制造與運(yùn)營(yíng)企業(yè)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才數(shù)量需求情況如表1所示。

表1 軌道交通裝備制造與運(yùn)營(yíng)企業(yè)2015—2020年的人才數(shù)量需求情況統(tǒng)計(jì)表

以體現(xiàn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化中國(guó)制造引起了新一輪的產(chǎn)業(yè)變革，帶動(dòng)整個(gè)制造業(yè)升級(jí)換代。具備較高職業(yè)素養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)能力和國(guó)際化視野的高技能人才是軌道交通產(chǎn)業(yè)的中堅(jiān)力量，建立標(biāo)準(zhǔn)更統(tǒng)一、信息更完備的共享教學(xué)資源是高速高效培養(yǎng)出具有軌道交通裝備制造行業(yè)特色及專(zhuān)項(xiàng)急需人才的有效途徑和可靠保障。

2.軌道交通行業(yè)技術(shù)、工藝、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)等更新速度加快，使用模擬仿真類(lèi)型信息化教學(xué)是技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的新形式

近年來(lái)，軌道交通行業(yè)技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料、標(biāo)準(zhǔn)等的更新速度加快，核心技術(shù)的升級(jí)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才職業(yè)素質(zhì)、職業(yè)能力和可持續(xù)發(fā)展提出更高要求，專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格應(yīng)快速適應(yīng)軌道交通產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化，采用模擬仿真類(lèi)型的信息化教學(xué)可以通過(guò)模擬實(shí)際系統(tǒng)的工作狀況和運(yùn)行狀況，解決學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能和實(shí)踐能力的培養(yǎng)問(wèn)題，解決高速鐵路乘務(wù)員培訓(xùn)難、培訓(xùn)效率低、培訓(xùn)效果不好、成本高的問(wèn)題。

3.“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程知識(shí)和技能點(diǎn)采用真實(shí)、直觀的信息化教學(xué)方式和豐富的信息化資源更能提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果

“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程的知識(shí)點(diǎn)均為動(dòng)車(chē)組設(shè)備的操縱方法、流程、標(biāo)準(zhǔn)和面對(duì)突發(fā)情況的應(yīng)急故障處理方法，采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法要求學(xué)生掌握這些大量枯燥的工藝標(biāo)準(zhǔn)和故障處理流程，學(xué)習(xí)效果不好。而采用模擬仿真的方式既能完全真實(shí)地再現(xiàn)故障從發(fā)生到排除的全過(guò)程，又能讓學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，通過(guò)資源共享，還能培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的能力，提升職業(yè)能力與職業(yè)素質(zhì)。

（二）學(xué)生學(xué)情分析

1.學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)本知識(shí)點(diǎn)的學(xué)生均來(lái)自動(dòng)車(chē)組專(zhuān)業(yè)方向三年級(jí)學(xué)生，前期已學(xué)習(xí)過(guò)動(dòng)車(chē)組的機(jī)械、電氣、制動(dòng)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)及專(zhuān)業(yè)課程，具備了較好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)；進(jìn)行了動(dòng)車(chē)組模擬仿真駕駛的實(shí)訓(xùn)，掌握了一定的專(zhuān)業(yè)操作技能；已具備一定的計(jì)算機(jī)操作能力，能制作簡(jiǎn)單的PPT，能熟練地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)資料，并進(jìn)行過(guò)課程知識(shí)點(diǎn)的匯報(bào)，也已經(jīng)通過(guò)世界大學(xué)城等網(wǎng)絡(luò)媒介上交過(guò)課堂作業(yè)，具備利用信息技術(shù)和數(shù)字化資源開(kāi)展教學(xué)的基礎(chǔ)。

2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)

學(xué)生難以長(zhǎng)時(shí)間保持高度的注意力進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果不理想；學(xué)生業(yè)余時(shí)間較多，課余時(shí)間沒(méi)有用于學(xué)習(xí)，在寢室或去網(wǎng)吧上網(wǎng)、打游戲；學(xué)生作業(yè)完成情況不佳，抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。

二、基于虛擬仿真技術(shù)的“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程改革研究與實(shí)踐

（一）基于虛擬仿真技術(shù)的“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程改革思路

“動(dòng)車(chē)組的操縱”是動(dòng)車(chē)組專(zhuān)業(yè)的核心課程，主要培養(yǎng)動(dòng)車(chē)組地勤師、動(dòng)車(chē)組隨車(chē)機(jī)械師等崗位人員應(yīng)具備的按照動(dòng)車(chē)組運(yùn)用規(guī)章，正確進(jìn)行動(dòng)車(chē)組操縱、行車(chē)安全設(shè)備的使用等專(zhuān)業(yè)能力。依據(jù)動(dòng)車(chē)組乘務(wù)員在不同的工作情況而設(shè)計(jì)，分為動(dòng)車(chē)組司機(jī)室設(shè)備的操縱、動(dòng)車(chē)組列車(chē)控制系統(tǒng)操縱、動(dòng)車(chē)組一次化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的操縱、動(dòng)車(chē)組非正常行車(chē)的操縱四個(gè)學(xué)習(xí)情境。情境的設(shè)計(jì)是從設(shè)備結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)操縱、標(biāo)準(zhǔn)流程、非正常故障處理層層遞進(jìn)。

圖1 “動(dòng)車(chē)組的操縱”課程教學(xué)情境圖

（二）基于虛擬仿真技術(shù)的“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程改革實(shí)踐

1.課程傳統(tǒng)教學(xué)方式教學(xué)特點(diǎn)分析

（1）專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)多，規(guī)范流程多。本課程主要介紹動(dòng)車(chē)的設(shè)備操縱、故障處理的流程，知識(shí)點(diǎn)多、分析內(nèi)容多、規(guī)范性內(nèi)容和流程性內(nèi)容多，且不易理解。采用傳統(tǒng)教學(xué)方式學(xué)生感覺(jué)很枯燥，難以理解、記憶。

（2）缺少配套教材。學(xué)生所學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容與動(dòng)車(chē)組地勤師、隨車(chē)機(jī)械師崗位培訓(xùn)內(nèi)容完全吻合，技能點(diǎn)來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。但學(xué)習(xí)內(nèi)容完全憑任課教師講授，學(xué)生沒(méi)有直觀清晰的認(rèn)識(shí)，也沒(méi)有適合的配套教材，需要教師提前準(zhǔn)備資料讓學(xué)生復(fù)印，而學(xué)生對(duì)這些理論性的知識(shí)缺少興趣，學(xué)習(xí)起來(lái)較困難。

2.教學(xué)對(duì)策

如下頁(yè)圖2所示，本課程開(kāi)展信息化教學(xué)后，能通過(guò)自學(xué)、思考、討論、提問(wèn)、觀看、練習(xí)、考試、總結(jié)的學(xué)習(xí)過(guò)程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將學(xué)生充裕的業(yè)余時(shí)間利用起來(lái)，讓學(xué)生可以打破時(shí)間、地域的局限性，變“寢室”為“教室”，進(jìn)行專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)。考試采用答辯和模擬軟件系統(tǒng)考核的方式，不僅通過(guò)模擬仿真軟件、動(dòng)畫(huà)等信息化教學(xué)方式調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；由于考核內(nèi)容包含了所有的知識(shí)與技能點(diǎn)，則要求學(xué)生必須在課后進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)才有可能通過(guò)考核，作業(yè)和課后學(xué)習(xí)不再流于形式。開(kāi)放實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生自學(xué)錄制好的軟件操縱視頻后，讓學(xué)生上機(jī)練習(xí)，解決無(wú)配套教材的問(wèn)題；豐富、直觀的仿真軟件讓學(xué)生身臨其境，能全身心地投入到學(xué)習(xí)中去，合理的考核方式，也讓學(xué)生從理論到實(shí)踐全方位地掌握所有的知識(shí)點(diǎn)，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，學(xué)習(xí)效率得到極大的提高。

圖2 “動(dòng)車(chē)組的操縱”課程教學(xué)對(duì)策圖

3．教學(xué)設(shè)計(jì)

聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)，面向高速動(dòng)車(chē)工作崗位能力培養(yǎng)需求，以“輔教輔學(xué)”為定位，以高速動(dòng)車(chē)運(yùn)用最廣泛的車(chē)型為資源開(kāi)發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，以碎片化資源為基礎(chǔ)，以專(zhuān)業(yè)及行業(yè)信息平臺(tái)、課程教學(xué)與培訓(xùn)平臺(tái)、模擬仿真軟件平臺(tái)等各類(lèi)互動(dòng)交流素材平臺(tái)為支撐，系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)，對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，將大化小，開(kāi)展碎片化資源開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，形成“碎片化資源—微課—模塊—課程—專(zhuān)業(yè)”的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的云端開(kāi)放式教育平臺(tái)，探索全程在線和“翻轉(zhuǎn)課堂”的信息化教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)“時(shí)時(shí)、處處、人人”的課程學(xué)習(xí)方式，將課程躍升至深度探究、思辯、互動(dòng)與實(shí)踐的新高度，促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

4．課程資源建設(shè)（見(jiàn)表2）

表2 “動(dòng)車(chē)組的操縱”課程資源建設(shè)情況表

圖3所示為“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程課程資源建設(shè)說(shuō)明。

圖3 “動(dòng)車(chē)組的操縱”課程資源建設(shè)圖

“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程數(shù)字化資源建設(shè)具體如圖4所示。

圖4 “動(dòng)車(chē)組的操縱”課程數(shù)字化資源建設(shè)圖

“動(dòng)車(chē)組的操縱”課程已經(jīng)建成了集課件、動(dòng)畫(huà)、紙質(zhì)資源、視頻、仿真軟件等大量的系列化、層次化數(shù)字化資源，并通過(guò)QQ群、課程網(wǎng)站和職教新干線空間進(jìn)行共享，為學(xué)生提供在寢室中學(xué)習(xí)的空間，教師在課堂上布置的任務(wù)，學(xué)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在寢室中學(xué)習(xí)，打破時(shí)間、空間限制，學(xué)生可以在任意時(shí)間選擇地點(diǎn)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，變寢室為教室；通過(guò)模仿現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例的動(dòng)車(chē)組模擬仿真軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，既直觀、又生動(dòng)，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將枯燥的理論學(xué)習(xí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生學(xué)習(xí)、練習(xí)的內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)完全一致，學(xué)以致用，真正做到“零距離”上崗。

[1]胡鐵生,黃明燕,李鵬.我國(guó)微課發(fā)展的三個(gè)階段及其啟示[J].遠(yuǎn)程教育,2013（4）:36-42.

[2]吳曉茜.利用微課促進(jìn)信息技術(shù)教學(xué)的有效途徑[J].課程教學(xué)研究,2013（7）:37-40.

[3]胡潔婷.MOOC環(huán)境下微課程設(shè)計(jì)研究[D].上海師范大學(xué),2013.

[4]隆平,舒均杰,夏豐,田偉軍.論基于世界大學(xué)城空間的高職課程教學(xué)創(chuàng)新[J].職教論壇,2013（5）：5-8.

[5]蓋虹.關(guān)于高職院校教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)的探討[J].無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2012（2）：45-47.

[6]李岳黃.基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)[J].教學(xué)管理，2010（5）:19-20.

（責(zé)任編輯：張維佳）

Research and Practice of Reform of Course Reform of High Vocational Colleges Based on Virtual Simulation Technology

Luo Wei
（Hunan Railway Professional Technology College,Zhuzhou Hunan 412001，China）

"EMU control"course is EMU professional core courses,students have the EMU ground division personnel should possess the professional knowledge and professional ability.However,with the new technology,new technology,new standards of continuous application,knowledge update quickly,the traditional training equipment can not meet the needs of students'skills training.In the background of the current information age,we should break the traditional teaching mode,take the micro class as the main carrier, combine the virtual simulation software,carry on the"bullet train"curriculum fragmentation resource development and application based on virtual simulation technology to improve the quality of professional personnel training.

virtual simulation technology;higher vocational colleges;operation of EMU;fragmentation of resources

G712

A

1672-5727（2015）11-0056-04

羅偉（1979—），男，湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院軌道交通系副教授，研究方向?yàn)閯?dòng)車(chē)組與自動(dòng)化。

2015年度湖南省教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于虛擬仿真技術(shù)的課程碎片化資源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：XJK015CZY070）；2015湖南省情與決策咨詢研究課題“高職院校軌道交通裝備制造專(zhuān)業(yè)群對(duì)接湖南軌道交通產(chǎn)業(yè)集群研究與實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：2015BZZ1173）