基于混合式教學(xué)的軌道交通信號與控制專業(yè)課程群建設(shè)與實踐

邸建紅 胡曉娟 王晶 鄧曉燕

摘要為適應(yīng)社會對軌道交通信號與控制專業(yè)人才的需求，本研究對軌道交通信號與控制專業(yè)課程進(jìn)行梳理，注重知識的橫向互補性和前后關(guān)聯(lián)性，從專業(yè)基礎(chǔ)課到專業(yè)課，從理論課程到實踐課程，從而構(gòu)建課程群，進(jìn)一步建設(shè)課程群線上資源，并借助線上資源進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)，在對課程群進(jìn)行梳理、線上資源建設(shè)、實施混合式教學(xué)的過程中，既使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)更加合理，又使教師的教學(xué)能力得到提升，實現(xiàn)教學(xué)相長。

關(guān)鍵詞 軌道交通信號與控制 混合式教學(xué) 課程群

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.17.046

Construction and Practice of Curriculum Group of Rail Transit Signal and Control Specialty Based on Hybrid Teaching

DI Jianhong， HU Xiaojuan， WANG Jing， DENG Xiaoyan

（SchoolofElectricalandElectronicsEngineering，ShijiazhuangTiedaoUniversity，Shijiazhuang，Hebei050043）

AbstractIn order to meet the social demand for rail transit signal and control professionals， this study combs the rail transit signal and control professional courses， pays attention to the horizontal complementarity and correlation of knowledge， from professional basic courses to professional courses， from theoretical courses to practical courses， so as to construct the curriculum group and further construct the online resources of the curriculum group， with the help of online resources， online and offline hybrid teaching is carried out. In the process of combing curriculum group， online resource construction and implementation of hybrid teaching， not only the cognitive structure of students is more reasonable， but also the teaching ability of teachers is improved， so as to realize the mutual benefit of teaching and learning.

Keywordssignal and control of rail transit； hybrid teaching； curriculum group

中國“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)、城市軌道交通的迅猛發(fā)展、“一帶一路”倡議的實施，社會對軌道交通信號與控制專業(yè)人才的需求量日益提升，對軌道交通信號與控制專業(yè)來說既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，如何培養(yǎng)的學(xué)生滿足社會對人才的需求，是我們不斷探索的目標(biāo)。

2016年6月中國加入《華盛頓協(xié)議》，各高校開啟工程教育認(rèn)證模式。工程教育認(rèn)證有12項畢業(yè)要求，要求學(xué)生解決能夠復(fù)雜工程問題，解決復(fù)雜工程問題更適合映射在課程群中實施而不是一門課程，課程群課程之間前后鋪墊銜接、融會貫通，可以更有效的做到對學(xué)生知識、方法和能力的培養(yǎng)。

1課程群的構(gòu)建

課程群是以圍繞專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，選取3門以上性質(zhì)相同或者相近，層次和次序清晰的課程，將課程中的知識模塊、理論教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)內(nèi)容等重新規(guī)劃，形成由若干課程組成的課程系統(tǒng)。主要體現(xiàn)在相關(guān)課程的內(nèi)容設(shè)置，不同課程的結(jié)構(gòu)安排與協(xié)調(diào)。專業(yè)課程群的設(shè)置體現(xiàn)在知識較強(qiáng)的橫向互補性和前后關(guān)聯(lián)性，這樣就能使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)合理化，進(jìn)而提升專業(yè)知識水平。

本課程群選取鐵路信號基礎(chǔ)、車站信號自動化控制、車站聯(lián)鎖控制系統(tǒng)設(shè)計與實踐、區(qū)間信號自動控制、列車運行控制系統(tǒng)、鐵道信號遠(yuǎn)程控制、列車運行調(diào)度及控制系統(tǒng)仿真與實踐、信號工程設(shè)計、信號施工組織及概預(yù)算生產(chǎn)實習(xí)等8門課程，這些課程內(nèi)容聯(lián)系緊密，內(nèi)在邏輯性強(qiáng)，彼此之間關(guān)聯(lián)很大，從專業(yè)基礎(chǔ)到專業(yè)知識，從理論課程到實踐課程，到所有理論課程、實踐課程結(jié)束后的生產(chǎn)實習(xí)，這幾門課程之間的課程地圖如圖1所示。

鐵路信號基礎(chǔ)為專業(yè)基礎(chǔ)課，開啟軌道交通信號與控制專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，采用的教材課程組編寫的是西南交通大學(xué)出版社的《鐵路信號基礎(chǔ)》教材，內(nèi)容包含鐵路運營知識、繼電器、鐵路信號、軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)等鐵路信號相關(guān)的運營和基礎(chǔ)設(shè)備知識，還有車站聯(lián)鎖、區(qū)間閉塞、行車指揮自動化、列車運行控制系統(tǒng)等信號系統(tǒng)知識，如果按照教材內(nèi)容進(jìn)行講解，會和專業(yè)課程車站信號自動控制、區(qū)間信號自動控制、列車運行控制系統(tǒng)、鐵道信號遠(yuǎn)程控制有內(nèi)容交叉，造成重復(fù)講解，課程組再對整個內(nèi)容調(diào)整時，討論決定基礎(chǔ)部分不再講解和系統(tǒng)相關(guān)的知識，這樣鐵路信號基礎(chǔ)課程內(nèi)容和專業(yè)課程內(nèi)容沒有交叉，又可以提供必備的專業(yè)基礎(chǔ)知識。

整條線路分為車站和區(qū)間，區(qū)間的盡頭是車站，車站和車站之間是區(qū)間，車站信號自動控制、區(qū)間信號自動控制分別講解車站和區(qū)間的信號設(shè)備及其聯(lián)鎖關(guān)系，按照時序關(guān)系學(xué)習(xí)聯(lián)鎖如何實現(xiàn)，如何保證行車安全。車站信號自動控制學(xué)習(xí)完成后，設(shè)置車站聯(lián)鎖控制系統(tǒng)設(shè)計與實踐課程設(shè)計，將分散的知識串聯(lián)起來，將分析電路進(jìn)階為設(shè)計電路，進(jìn)而更進(jìn)一步理解車站信號的聯(lián)鎖關(guān)系。

如何控制列車在線路上安全、高效的運行，鐵道信號遠(yuǎn)程控制分析信息在鐵路系統(tǒng)如何傳遞，如何實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，如何提高運行效率。列車運行控制系統(tǒng)分析列車如何獲得信息，保證列車安全運行。在兩門課程結(jié)束后，設(shè)置列車運行調(diào)度及控制系統(tǒng)仿真與實踐課程設(shè)計，將兩門課的內(nèi)容結(jié)合起來，形成一個完整的信號系統(tǒng)，將知識模塊進(jìn)階為系統(tǒng)知識。

2課程群平臺建設(shè)

軌道交通相關(guān)的知識比較抽象，不容易和理論知識對應(yīng)起來，為了解決這個問題，課程組利用超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)“鐵道信號”在線課程，內(nèi)容包含了鐵路信號基礎(chǔ)中的鐵路信號、信號機(jī)概述、信號繼電器、軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)、應(yīng)答器等基礎(chǔ)設(shè)備的內(nèi)容，也要車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)間閉塞、列車運行控制系統(tǒng)、CTC調(diào)度集中等信號系統(tǒng)的知識；實踐篇包括計算機(jī)聯(lián)鎖和電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)、ZPW2000A自動閉塞系統(tǒng)、計軸系統(tǒng)、CTC列車運行時刻表、高鐵調(diào)度集中仿真演練等內(nèi)容；在線平臺還提供信號專業(yè)相關(guān)資源作為學(xué)生的拓展學(xué)習(xí)，包括ZD6轉(zhuǎn)轍機(jī)的拆裝、ZYJ7轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔轉(zhuǎn)換系統(tǒng)教程，25HZ軌道電路的測試等視頻資源；同時有信號相關(guān)規(guī)范可供學(xué)生查看，最大的發(fā)揮平臺的作用。

“鐵道信號”在線課程不僅僅是服務(wù)于一門課程，而是服務(wù)于鐵路信號基礎(chǔ)等課程構(gòu)建的課程群，一方面為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程提供必要的基礎(chǔ)知識；另一方面也為學(xué)生充分了解鐵路信號現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、借此開闊眼界和思路，及時地去努力學(xué)習(xí)和掌握新的鐵路信號設(shè)備及信號系統(tǒng)的新知識、新技術(shù)。

本在線教學(xué)平臺可對在校學(xué)生和社會人員開放，學(xué)生在校學(xué)習(xí)時可以輔助教學(xué)，教師利用線上線下課程的結(jié)合，實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)，可以教師主講轉(zhuǎn)換為以學(xué)生為中心，學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)，課堂討論，提出問題，教師主要解決學(xué)生學(xué)習(xí)討論后的問題，大大提升課堂效果。

課程群平臺的主要特色：

（1）突破獨立課程界限，構(gòu)建課程系列學(xué)習(xí)平臺。從信號基礎(chǔ)到車站信號、區(qū)間信號，再引申到列車運行控制、調(diào)度集中系統(tǒng)、信號工程設(shè)計等課程，既可為鐵路信號基礎(chǔ)、車站信號自動控制、區(qū)間信號自動控制、列車運行控制系統(tǒng)、鐵道信號遠(yuǎn)程控制等課程服務(wù)，也可為綜合實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)服務(wù)。（2）以學(xué)生和信號專業(yè)人員為中心，進(jìn)行模塊化教學(xué)設(shè)計。將信號機(jī)、道岔、軌道電路歸入信號基礎(chǔ)模塊，進(jìn)行單元式學(xué)習(xí)。既有原理的學(xué)習(xí)，也有實踐指導(dǎo)的學(xué)習(xí)。（3）受眾面廣。既可為信號專業(yè)學(xué)生服務(wù)，也可為全院選修服務(wù)。既可為在校師生服務(wù)，也可為信號工程人員服務(wù)。（4）致力于鐵路信號知識庫的在線檢索、技術(shù)交流平臺的建設(shè)。在“鐵道信號”在線課程的建設(shè)過程中，持續(xù)改進(jìn)，增強(qiáng)跟現(xiàn)場信號人員的交流溝通，為已經(jīng)畢業(yè)的學(xué)生專門開設(shè)一個板塊，增加案例庫，為他們在工作上遇到的問題進(jìn)行解答，討論。

3課程群線上線下混合式教學(xué)模式

教育部在“六卓越一拔尖”計劃2.0實施過程中，實施一流課程建設(shè)“雙萬計劃”，就是“金課建設(shè)”計劃。包括具有高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度的線上、線下、線上線下混合式、虛擬仿真和社會實踐等4種類型的課程。

“鐵道信號”在線課程是一個平臺，包含鐵路信號基礎(chǔ)和鐵路信號專業(yè)知識。借助線上資源，可以開展線上線下混合式教學(xué)。下面就以“鐵路信號基礎(chǔ)”中道岔轉(zhuǎn)換與鎖閉設(shè)備為例進(jìn)行說明如何利用線上資源，如何和線下課堂結(jié)合進(jìn)行授課。

道岔轉(zhuǎn)換與鎖閉設(shè)備這一部分的課程目標(biāo)是要掌握道岔的組成、道岔的號碼、道岔的位置和狀態(tài)，單動道岔和雙動道岔，會識讀信號平面布置圖中關(guān)于道岔的設(shè)置及編號。掌握轉(zhuǎn)轍機(jī)的作用以及對轉(zhuǎn)轍機(jī)的基本要求，了解轉(zhuǎn)轍機(jī)的分類及轉(zhuǎn)轍機(jī)的設(shè)置和道岔大小的關(guān)系。了解ZD6、S700K、ZYJ7轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過程。

首先對授課內(nèi)容進(jìn)行難點分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不直觀，講解內(nèi)容和實物對應(yīng)不起來，容易造成課堂乏味，老師講的天花亂墜，學(xué)生滿眼迷惑。

課前發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容。將關(guān)于ZD6、S700K、ZYJ7轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)視頻，對轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)有初步的了解，避免上課講結(jié)構(gòu)時的空洞。

課中檢測預(yù)習(xí)情況。然后通過內(nèi)容導(dǎo)入、知識講授、與前續(xù)知識點繼電器部分內(nèi)容結(jié)合、課后實驗等環(huán)節(jié)完成本部分的學(xué)習(xí)。

待信號機(jī)、道岔、軌道電路都講解結(jié)束后，開展線上線下混合式授課模式。以小組為單位，進(jìn)行任務(wù)分工。每4人1組，每組發(fā)一張平面布置圖，兩個任務(wù)：一是畫信號機(jī)、道岔、軌道電路的思維導(dǎo)圖；二是給信號機(jī)、道岔、軌道電路區(qū)段命名，加深所學(xué)內(nèi)容。最后進(jìn)行評比，優(yōu)秀作品到前面展示。

圖2為道岔轉(zhuǎn)換與鎖閉設(shè)備部分的教學(xué)設(shè)計。

根據(jù)教學(xué)實施效果情況，及時進(jìn)行總結(jié)，找出可以修正的地方，在下一次授課中改進(jìn)。

由以上教學(xué)過程可知，教學(xué)采用了課前導(dǎo)學(xué)、課端檢測、課中提升、課尾總結(jié)、課后反思五步式教學(xué)法。最終的成績評定由形成性評價、表現(xiàn)性評價、結(jié)果性評價組成，期中形成性評價占比20%，觀測點為線下混合討論課表現(xiàn)；表現(xiàn)性評價占比20%，觀測點為線上視頻學(xué)習(xí)、雨課堂答題表現(xiàn)、學(xué)習(xí)通線上測試；結(jié)果性評價占比60%，觀測點為期末考試成績。

“鐵路信號基礎(chǔ)”課程實行混合式教學(xué)以來，教學(xué)效果得到顯著提升，收到了學(xué)生和學(xué)校的高度評價。

“車站信號自動控制”“列車運行控制系統(tǒng)”“生產(chǎn)實習(xí)”等其他專業(yè)課程也借助“鐵道信號”在線資源輔助線下教學(xué)。

4課程教學(xué)團(tuán)隊的建設(shè)

課程組是以軌道交通信號與控制專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課程相關(guān)教師組成的教學(xué)團(tuán)隊，通過團(tuán)隊成員的不斷溝通，可以有效解決相關(guān)課程重復(fù)教學(xué)的問題，打通課程間壁壘，探索不同課程之間的關(guān)聯(lián)性、內(nèi)容的銜接，交流關(guān)于課程群的教學(xué)經(jīng)驗，進(jìn)而完善課程群體系，提升教師綜合素質(zhì)。

以教改促教學(xué)。教學(xué)團(tuán)隊發(fā)揮教師各自的優(yōu)勢，不斷進(jìn)行教學(xué)改革嘗試，始終以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)。團(tuán)隊獲得省級線上線下混合式一流課程，團(tuán)隊有一句格言，“教學(xué)改革，我們一直在路上”。

教學(xué)團(tuán)隊不斷加強(qiáng)課程群教材建設(shè)。已出版《鐵路信號基礎(chǔ)》《鐵路信號遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)》教材，并且積極參與軌道交通信號與控制專業(yè)教指委關(guān)于系列教材的修訂和出版。

教學(xué)團(tuán)隊申請了轉(zhuǎn)轍機(jī)虛擬仿真教學(xué)實驗項目，利用虛擬仿真平臺實現(xiàn)資源共享，進(jìn)行可視化教學(xué)，促使學(xué)生由被動接受變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。

5結(jié)束語

本文從課程群的構(gòu)建、課程群平臺的建設(shè)、利用課程群在線平臺資源開展線上線下混合式教學(xué)、教學(xué)團(tuán)隊的建設(shè)等方面進(jìn)行了介紹，提高了學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生更清楚明白的了解了專業(yè)課程之間的關(guān)聯(lián)與銜接，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。符合工程教育認(rèn)證中以學(xué)生為中心的教育理念。

基金項目：2019年河北省高等教育教學(xué)改革研究項目與實踐項目“軌道交通信號與控制專業(yè)課程群建設(shè)與探索”（2019GJJG240）；2019年北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院上水平本科教學(xué)實驗平臺開放課題“軌道交通信號與控制專業(yè)課程組的研究”（2019RTC003）

參考文獻(xiàn)

[1]張濤等.新工科背景下機(jī)器視覺課程群教學(xué)模式研究——以華北水利水電大學(xué)為例[J].河南教學(xué)，2021.4.

[2]趙秋等.新工科背景下橋梁工程課程群構(gòu)建[J].高等建筑教育， 2021.2.

[3]余蘭.基于混合式教學(xué)的家紡設(shè)計課程（群）建設(shè)與實踐[J].遼寧絲綢，2021.2.

[4]張慶遠(yuǎn).新工科背景下軌道交通信號與控制專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].冶金管理，2020.10.