“磁懸浮與直線驅(qū)動(dòng)”課程教學(xué)改革與實(shí)踐
——以西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例

朱慧勇，李益民，張 笛，付 娟，任瑞琪

(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710026)

0 引言

目前，磁浮技術(shù)在中國(guó)發(fā)展如火如荼，代表了軌道交通領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級(jí)的新業(yè)態(tài)。中國(guó)目前正在運(yùn)營(yíng)的有上海磁浮示范線、長(zhǎng)沙磁浮快線與北京首條磁浮鐵路中低速磁浮交通示范線S1線；清遠(yuǎn)磁浮旅游專(zhuān)線預(yù)計(jì)于2020年10月全線通車(chē)；中車(chē)青島四方研制的時(shí)速600千米的磁浮試驗(yàn)樣車(chē)2019年5月下線；西南交通大學(xué)牽頭建設(shè)的“多臺(tái)耦合軌道交通動(dòng)模試驗(yàn)平臺(tái)”計(jì)劃2023年建成。磁浮技術(shù)目前正在打造中國(guó)制造、中國(guó)技術(shù)自信名片(見(jiàn)圖1)。

圖1 長(zhǎng)沙磁浮快線

“磁懸浮與直線驅(qū)動(dòng)”(見(jiàn)圖2)[2]是西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院在全國(guó)首家高職院校開(kāi)設(shè)的關(guān)于磁浮鐵路的課程，目前有配套的教材與實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室(見(jiàn)圖3)。

圖2 教材

圖3 磁浮列車(chē)模型

本文將從課程設(shè)置、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)資源、教學(xué)效果、課程特色與改革思路7個(gè)方面進(jìn)行論述[1]。

1 課程設(shè)置

在鐵道機(jī)車(chē)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案中該課程屬于專(zhuān)業(yè)拓展必修課，先修課程有“電力機(jī)車(chē)總體與走行部”“電力機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)”，后續(xù)課程有“機(jī)車(chē)新技術(shù)”。課程的知識(shí)目標(biāo)：通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解世界三大磁浮鐵路技術(shù)(德國(guó)常導(dǎo)超高速磁浮鐵路技術(shù)、日本超導(dǎo)超高速磁浮鐵路技術(shù)與日本中低速磁浮鐵路技術(shù))以及我國(guó)磁浮鐵路研究、發(fā)展與實(shí)踐。該課程的技能目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生信息檢索、自主觀察、分析和總結(jié)的能力，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析的能力。課程的素質(zhì)目標(biāo)：通過(guò)德國(guó)磁懸浮實(shí)例，使學(xué)生感受“工匠精神”的基本內(nèi)涵之 “創(chuàng)新、專(zhuān)注”；通過(guò)實(shí)例，使學(xué)生的自主探究思維能力得到提升；通過(guò)小組討論、分組辯論比賽等活動(dòng)，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

2 課程設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)合時(shí)事新聞，課程育人貫穿始終

中車(chē)青島四方時(shí)速600千米的磁浮列車(chē)、西南交通大學(xué)建設(shè)的“多態(tài)耦合軌道交通動(dòng)模試驗(yàn)平臺(tái)”，這些時(shí)事新聞能夠很好地融入課程，不僅開(kāi)拓學(xué)生的視野，還能厚植愛(ài)國(guó)主義情懷。

深度挖掘課本，工匠精神融入課堂。在講到直線電機(jī)基本原理時(shí)，直線電機(jī)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)剖開(kāi)而成，這里體現(xiàn)了思維的創(chuàng)新；在講到德國(guó)常導(dǎo)超高速磁浮列車(chē)的發(fā)展歷程時(shí)，1966年開(kāi)始，歷經(jīng)三次大的技術(shù)變革，1991年才被證實(shí)技術(shù)成熟，這里體現(xiàn)了專(zhuān)注。創(chuàng)新與專(zhuān)注是工匠精神的基本內(nèi)涵。

2.2 采用實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫(huà)與視頻來(lái)演示

課本中重難點(diǎn)有鐵路分類(lèi)、磁浮鐵路分類(lèi)、磁浮列車(chē)的工作原理、磁浮列車(chē)的分類(lèi)；直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、直線電機(jī)的工作原理、直線電機(jī)的分類(lèi)；日本超導(dǎo)超高速磁浮鐵路技術(shù)的山梨試驗(yàn)線概況、基本原理、車(chē)輛及列車(chē)編組、供電及控制；德國(guó)常導(dǎo)超高速磁浮鐵路技術(shù)的基本原理、列車(chē)與車(chē)輛、線路、供電與運(yùn)行控制、安全性能、環(huán)保性能；中國(guó)上海磁浮示范線的概述、線路設(shè)計(jì)、軌道結(jié)構(gòu)；日本中低速磁浮 HSST 系統(tǒng)的概述、工作原理、HSST試驗(yàn)線、車(chē)輛、軌道、供電系統(tǒng)、安全與救援措施；磁浮技術(shù)在中國(guó)的研究及發(fā)展概況，我國(guó)已建成的磁浮鐵路線，我國(guó)在建或擬建的磁浮鐵路線等。針對(duì)這些重難點(diǎn)內(nèi)容要采用實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫(huà)與視頻進(jìn)行突破。

3 教學(xué)實(shí)施

課前分為新知預(yù)習(xí)與課前測(cè)試，目的是對(duì)學(xué)生進(jìn)行摸底，調(diào)整教學(xué)策略，實(shí)行因材施教。課中采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，以學(xué)生為中心，通過(guò)觀看動(dòng)畫(huà)視頻、小組討論、職教云投票、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、挖掘?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行辯論賽、完善活頁(yè)式教材，引導(dǎo)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)。課后學(xué)生完成活頁(yè)式教材的任務(wù)與在職教云平臺(tái)完成作業(yè)。通過(guò)職教云平臺(tái)能夠做到課前、課中與課后對(duì)學(xué)生進(jìn)行快速的考核，及時(shí)掌握情況，調(diào)整教學(xué)策略。

4 教學(xué)資源

教學(xué)團(tuán)隊(duì)具有教授1名，副教授1名，講師1名，助教2名。教師對(duì)電磁學(xué)與電力機(jī)車(chē)都比較熟悉。

學(xué)校目前建有磁浮列車(chē)模型實(shí)驗(yàn)室(高職院校首家)，擁有磁懸浮球儀器兩套和豐富的教學(xué)視頻資源。

建設(shè)鐵道機(jī)車(chē)省級(jí)在線教學(xué)資源庫(kù)，課程有全套PPT、教案、磁浮列車(chē)的視頻，以及國(guó)內(nèi)磁懸浮現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研照片與視頻等。2018年8月，牽引動(dòng)力學(xué)院派教師在株洲市參加鐵道機(jī)車(chē)行指委培訓(xùn)時(shí)，考察了中國(guó)中車(chē)的磁懸浮列車(chē)生產(chǎn)線以及成品車(chē)與株洲市動(dòng)力谷磁懸浮列車(chē)模型；2018年12月，西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師前往長(zhǎng)沙磁浮快線調(diào)研考察；2019年1月，牽引動(dòng)力學(xué)院派教師前往西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院進(jìn)行磁懸浮列車(chē)模型調(diào)研考察(見(jiàn)圖4)。

圖4 西南交通大學(xué)調(diào)研

5 教學(xué)效果

本課程涉及的磁浮鐵路技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上有大量相關(guān)的文章與視頻，通過(guò)布置一些作業(yè)，能夠讓學(xué)生更新專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高信息技術(shù)應(yīng)用能力。磁浮列車(chē)的三大基本原理都可以用簡(jiǎn)單的試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，給學(xué)生深刻的學(xué)習(xí)與實(shí)踐體驗(yàn)。學(xué)生對(duì)課程普遍滿意，認(rèn)為開(kāi)拓了自己的視野。同行認(rèn)為課程的開(kāi)設(shè)走到時(shí)代的前沿，與時(shí)俱進(jìn)。

6 課程特色

本課程是全國(guó)首家高職院校開(kāi)設(shè)的課程，及時(shí)反映了軌道交通領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級(jí)的新技術(shù)、新工藝。磁浮鐵路又可劃分為高溫超導(dǎo)磁浮和低溫超導(dǎo)磁浮兩類(lèi)，日本超導(dǎo)超高速磁浮鐵路技術(shù)采用的是低溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)，德國(guó)常導(dǎo)超高速磁浮鐵路技術(shù)采用的是高溫超導(dǎo)磁浮技術(shù)。磁浮列車(chē)與輪軌列車(chē)最大的區(qū)別就是靠電磁系統(tǒng)取代輪軌系統(tǒng)，沒(méi)有車(chē)輪，車(chē)體和軌道不接觸，沒(méi)有摩擦，因此也沒(méi)有振動(dòng)，噪聲非常小。

7 改革思路

目前該課程內(nèi)容只包括磁浮鐵路技術(shù)，面對(duì)全國(guó)各地如火如荼的修建磁浮鐵路，僅僅這些是不夠的，比如磁浮鐵路的乘務(wù)作業(yè)、磁浮鐵路的檢修作業(yè)都沒(méi)有涉及，還要加大力度完善相關(guān)課程的建設(shè)。

8 結(jié)語(yǔ)

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院于2018年開(kāi)設(shè)“磁懸浮與直線驅(qū)動(dòng)”課程，經(jīng)歷了前期教材編寫(xiě)，中期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研(西南交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)室與長(zhǎng)沙磁浮快線)，后期建成實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室。殷切希望廣大高職院校來(lái)西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院考察，并開(kāi)設(shè)相應(yīng)的課程。