高級選線技術(shù)研究生學(xué)位課程教學(xué)案例(庫)建設(shè)研究

呂希奎 聶良濤

[摘要]案例教學(xué)是提高專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證，該研究在實踐創(chuàng)新理念下進(jìn)行高級選線技術(shù)課程案例（庫）建設(shè)探索。文章針對高級選線技術(shù)課程的特點，分析了該課程教學(xué)目前存在的問題，提出了案例（庫）建設(shè)的必要性與意義以及建立原則與流程，并在此基礎(chǔ)上，以川藏鐵路某段約60km實際工程項目為例，按照鐵路勘察設(shè)計流程建立了完整鐵路設(shè)計教學(xué)案例。

[關(guān)鍵詞]高級選線技術(shù);教學(xué)案例;案例庫建設(shè);研究生學(xué)位課程

[中圖分類號]G643 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]2095-3437（2020）07-0168-03

高級選線技術(shù)課程設(shè)置的目的是通過本課程的學(xué)習(xí)，使研究生能夠掌握鐵路選線設(shè)計的理論和方法，掌握現(xiàn)代信息技術(shù)在鐵路選線設(shè)計中的應(yīng)用方法和技術(shù)，成為能夠在鐵路、城市軌道交通領(lǐng)域勝任規(guī)劃、設(shè)計、技術(shù)開發(fā)和科學(xué)研究等工作的高素質(zhì)復(fù)合型人才。通過實際案例，理論與實踐相結(jié)合，讓研究生真正接觸和探索實際的鐵路項目，以有效提升他們的工程實踐能力和水平。針對案例庫建設(shè)，陳建偉、鄭玲、張俐俐、申玲、葉玉玲、謝榕嘲、嚴(yán)貝妮、周雪峰等分別從教學(xué)案例庫的開發(fā)、建庫的經(jīng)驗總結(jié)、案例教學(xué)實踐等方面進(jìn)行了研究，其研究成果也為本文的研究提供了借鑒和參考。

一、高級選線技術(shù)課程教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題

高級選線技術(shù)課程是石家莊鐵道大學(xué)道路與鐵道工程、交通運(yùn)輸工程、土木建筑工程專業(yè)研究生的學(xué)位課。該課程研究基于現(xiàn)代信息技術(shù)的鐵路選線設(shè)計新理論與新方法，主要介紹遙感、地理信息系統(tǒng)、數(shù)字?jǐn)z影測量、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機(jī)CAD、三維地理環(huán)境建模與計算機(jī)仿真等現(xiàn)代信息技術(shù)在鐵路選線設(shè)計中的理論、方法和應(yīng)用，具有學(xué)科交叉、理論性強(qiáng)和實踐性強(qiáng)的特點。這些特點導(dǎo)致高級選線技術(shù)課程內(nèi)容多、信息技術(shù)應(yīng)用多、課程實用性強(qiáng)，因此需要教學(xué)實踐來支撐，從而實現(xiàn)對課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充和完善。在教學(xué)中缺少實際案例，導(dǎo)致研究生在選線設(shè)計、信息技術(shù)應(yīng)用和實踐等方面的學(xué)習(xí)缺少，這樣做教學(xué)效果并不好，而高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)將為課程的教學(xué)實踐提供有力的支撐。

二、開展高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)的必要性與意義

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前交通運(yùn)輸工程和道路與鐵道工程專業(yè)的高級選線技術(shù)研究生課程教學(xué)實踐在以下幾個方面存在不足：一是在課堂上注重選線設(shè)計理論和方法的講解，而實際鐵路選線案例卻涉及較少。二是關(guān)于航測遙感、虛擬現(xiàn)實、無人機(jī)等相關(guān)學(xué)科的前沿性知識，在內(nèi)容上只注重知識點和應(yīng)用介紹，但缺少讓學(xué)生身臨其境的實際教學(xué)案例和實驗設(shè)備。三是在課堂討論中，僅僅引導(dǎo)學(xué)生對某些選線設(shè)計問題加以認(rèn)識與理解，但缺少具有工程意義的具體實際案例。因此，有必要根據(jù)高級選線技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容來對教學(xué)實踐、教材編寫等方面進(jìn)行改革，建立能夠緊跟學(xué)科前沿和信息技術(shù)前沿且教學(xué)內(nèi)容豐富的實際工程的教學(xué)案例，在此基礎(chǔ)上，建立完備的高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）。

三、高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)的基礎(chǔ)

國家發(fā)改委2016年發(fā)布的《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》指出，到2020年全國鐵路運(yùn)營里程將達(dá)到15萬公里，其中高速鐵路達(dá)3萬公里，路網(wǎng)布局優(yōu)化完善，在全面貫通“四縱四橫”的基礎(chǔ)上，推進(jìn)“八縱八橫”主通道建設(shè)。通過多年的教學(xué)和科研實踐，教學(xué)課題組共獲得2項國家自然科學(xué)基金，15項省市級以及12項鐵路設(shè)計院、中國鐵路工程總公司重大課題項目等科研項目，取得了一批重要學(xué)術(shù)成果，出版了3部學(xué)術(shù)著作，獲得了中國鐵路工程總公司科技進(jìn)步一等獎2項、二等獎3項，中國鐵道學(xué)會科學(xué)技術(shù)二等獎2項、三等獎4項，中國鐵道建筑總公司科學(xué)技術(shù)三等獎1項。上述研究基礎(chǔ)為建設(shè)高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）奠定了良好的基礎(chǔ)。

四、高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)的原則與流程

（一）教學(xué)案例（庫）的建設(shè)原則

由于高級選線技術(shù)課程涉及很多新信息技術(shù)，因此需要遵循以下原則來建設(shè)案例（庫），以符合研究生培養(yǎng)要求。

（1）案例典型原則。由于我國正大力進(jìn)行鐵路建設(shè)，因此本課程的教學(xué)案例應(yīng)選擇資料齊全并具有代表性的鐵路，如青藏鐵路、川藏鐵路，以全面反映我國現(xiàn)代鐵路的設(shè)計水平和建設(shè)水平。

（2）反映學(xué)術(shù)前沿原則。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，選線技術(shù)應(yīng)用的水平也在不斷提高，選線設(shè)計知識更新迅速，在選擇本課程的教學(xué)案例時應(yīng)當(dāng)選擇那些能夠反映當(dāng)前學(xué)術(shù)動態(tài)與研究熱點的案例。

（3）真實可靠原則。所有案例均應(yīng)選自鐵路設(shè)計院的實際鐵路案例，并進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計和加工修飾。

（4）學(xué)科交叉原則。鐵路選線設(shè)計涉及計算機(jī)、測繪、地質(zhì)、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程多學(xué)科以及地理信息系統(tǒng)、航測遙感、數(shù)值計算、三維可視化、虛擬現(xiàn)實等多技術(shù)交叉應(yīng)用和融合，體現(xiàn)對研究生綜合能力的培養(yǎng)。

（5）多樣性原則。要求選用的選線設(shè)計案例既要有普速鐵路也要有高速鐵路，既要有東部平原地區(qū)的鐵路也要有西部山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜的鐵路案例，以體現(xiàn)案例的多樣性。

（二）教學(xué)案例（庫）建設(shè)的基本程序

為保證建設(shè)的案例（庫）內(nèi)容豐富、準(zhǔn)確、全面，提高高級選線技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量，本課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)的基本程序如下文所述。

（1）根據(jù)原則確定各案例選題（各類鐵路線路）。

（2）收集案例素材和資料。

（3）對案例素材和資料進(jìn)行加工和處理。

（4）構(gòu)建完整的初始教學(xué)案例。

（5）將初始教學(xué)案例放到教學(xué)實踐中進(jìn)行檢驗和反饋，完善教學(xué)案例（庫）。

這個基本程序的流程如圖1所示。

五、高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)實例

川藏鐵路位于我國四川省和西藏自治區(qū)境內(nèi)，跨越長江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江這四大水系，沿線環(huán)境多變、地勢復(fù)雜、地震烈度高、地質(zhì)條件惡劣。依托正在建設(shè)的川藏鐵路，選擇川藏鐵路拉林線（拉薩到林芝）從協(xié)榮至扎其段約60km實際工程項目資料開展。按照鐵路勘察設(shè)計流程建設(shè)完整鐵路設(shè)計案例（庫），具體包括收齊和整理川藏鐵路和川渝鐵路某段設(shè)計資料即地形、地質(zhì)、航空遙感影像、地質(zhì)解譯影像、鉆孔柱狀圖、平與縱設(shè)計數(shù)據(jù)及設(shè)計圖紙，建立基于真實鐵路項目的教學(xué)案例，主要收集和提取了以下資料。

（1）1：10000地形平面圖（提取了離散點數(shù)模，包含629964個點）。

（2）預(yù)可研階段的1：0萬遙感解譯地質(zhì)圖。

（3）1：10000地質(zhì)平面圖（提取了不良地質(zhì)區(qū)域范圍等數(shù)據(jù)）。

（4）不良地質(zhì)、礦產(chǎn)分布圖（提取了不良地質(zhì)區(qū)域范圍、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)）。

（5）橫1：10000、豎1：1000比例的拉林線協(xié)榮至桑日地質(zhì)剖面（提取了虛擬鉆孔743個）。

（6）數(shù)字?jǐn)z影測量獲取了實驗區(qū)4m分辨率DEM。

（7）基于Google地理信息服務(wù)下載了緯度范圍29°12'44"N～29°24'39"N，經(jīng)度范圍90°5310"E～91°25'21”E區(qū)域，分辨率0.4m左右的影像數(shù)據(jù)，拼接生成了實例區(qū)DOM。

（8）協(xié)榮至桑日段1764個鉆孔柱狀圖和重大工點區(qū)域貢嘎雅魯藏布江特大橋110個鉆孔柱狀圖（提取了數(shù)字化的鉆孔數(shù)據(jù)）。

（9）建模區(qū)域的帶狀邊界范圍特征線。

（10）建模區(qū)域提取的不良地質(zhì)對象信息包括邊界范圍、解譯影像、屬性描述等。

六、結(jié)語

開展注重理論聯(lián)系實際的案例教學(xué)，與實際工程項目相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用課程所學(xué)的理論知識對實際工程問題進(jìn)行分析和解決，有助于提升研究生靈活運(yùn)用專業(yè)知識的能力，激發(fā)研究生參與工程實踐的興趣。論文針對高級選線技術(shù)課程特點和當(dāng)前課程教學(xué)存在問題，提出了其教學(xué)案例（庫）建設(shè)的必要性與意義。根據(jù)我國鐵路建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了高級選線技術(shù)課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)的可行性，確立了課程教學(xué)案例（庫）建設(shè)的原則與流程，以川藏鐵路拉林線（拉薩到林芝）協(xié)榮至扎其段約60km實際工程項目為例，按照鐵路勘察設(shè)計流程建立了完整的鐵路設(shè)計教學(xué)案例。