基于虛實融合模式的軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課混合式教學方法探索

摘 要：為提升軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課的教學質量，本研究探討了基于虛實融合模式的混合式教學方法。以虛擬實驗室的建設與應用、實物實驗設備的整合與優(yōu)化為核心，研究虛實融合教學設計與實施的具體策略。結果表明，通過精準定位混合式教學目標、設計虛擬與實物實驗內容、構建多元化教學活動、創(chuàng)新線上線下混合式教學模式等策略實施，不僅可優(yōu)化教學資源配置，還能提升學生的實踐操作能力與綜合素質，研究成果可為軌道交通信號與控制專業(yè)實踐教學提供了有效的解決方案。

關鍵詞：虛實融合模式；軌道交通信號與控制專業(yè)；線上線下混合式教學；教學活動

軌道交通信號與控制專業(yè)作為軌道交通工程的重要組成部分，實踐教學在培養(yǎng)學生實際操作能力與工程素養(yǎng)方面起著關鍵作用。傳統(tǒng)實踐教學模式存在設備成本高、實驗條件受限等問題，難以全面覆蓋教學內容。隨著信息技術的發(fā)展，虛擬實驗室的應用成為可能，為軌道交通信號與控制專業(yè)實踐教學提供了新解決方案。虛實融合模式通過虛擬實驗與實物實驗的有機結合，不僅能降低實驗成本，還能提高實驗教學的靈活性，使學生能在虛擬環(huán)境中進行多次模擬操作，增強實際操作能力。因此，研究基于虛實融合模式的軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課混合式教學方法，具有重要的意義。

一、基于虛實融合模式的軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課混合式教學重要性

隨著軌道交通技術的不斷發(fā)展，軌道交通信號與控制專業(yè)的人才培養(yǎng)需求愈發(fā)迫切。傳統(tǒng)實踐教學模式在培養(yǎng)學生實際操作能力與工程素養(yǎng)方面存在諸多局限，如設備成本高、實驗條件受限、操作機會有限等，難以全面覆蓋教學內容。虛實融合模式作為一種新興的教學方法，通過將虛擬實驗與實物實驗相結合，可全面提升教學質量的新路徑。虛擬實驗室的引入，使學生能在虛擬環(huán)境中進行多次模擬操作，不僅可降低實驗成本，還能提高實驗教學的靈活性，促使學生在安全、可控的環(huán)境中深入理解、掌握復雜的信號與控制系統(tǒng)。實物實驗設備的整合與優(yōu)化，可確保學生在實際操作中的真實體驗，增強對實際工程問題的解決能力。虛實融合模式可彌補單一教學模式的不足，優(yōu)化教學資源配置，提升學生的綜合素質與實踐能力，有助于培養(yǎng)適應軌道交通行業(yè)需求的高素質專業(yè)人才。

二、基于虛實融合模式的軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課混合式教學策略研究

（一）圍繞軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課需求，精準定位混合式教學目標

為精準定位混合式教學目標，需深入分析軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課的具體需求，包括對學生理論知識掌握情況、實際操作能力培養(yǎng)要求、行業(yè)發(fā)展的最新動態(tài)。通過調研反饋，明確學生在知識結構、技能水平、工程素養(yǎng)等方面的不足，制定針對性的教學目標。基于此，混合式教學目標應涵蓋以下幾個方面：一是，通過虛擬實驗與實物實驗相結合的方式，增強學生對軌道交通信號與控制系統(tǒng)的理解掌握。虛擬實驗可提供安全且靈活的環(huán)境，使學生能進行多次模擬操作，掌握基本原理與操作流程；實物實驗可讓學生在真實環(huán)境中驗證、鞏固所學知識，提升實際操作能力。二是，注重培養(yǎng)學生的工程思維與解決實際問題的能力。通過設計綜合性、創(chuàng)新性的實驗項目，使學生在實驗過程中學會分析、解決復雜的工程問題，增強學生的創(chuàng)新能力與實踐經驗。三是，學校可結合行業(yè)發(fā)展趨勢與前沿技術，引入最新技術案例，保持課程內容的前瞻性，使學生能緊跟行業(yè)動態(tài)，掌握最新的技術手段與應用方法。四是，教師需靈活運用線上線下教學資源，優(yōu)化教學內容。線上教學資源包括虛擬實驗平臺、視頻課程、在線測試等，方便學生自主學習與鞏固知識；線下教學主要通過實物實驗、現(xiàn)場實習、研討會等形式，提供更多實踐機會與互動交流，提升學習效果。通過精準定位混合式教學目標，確保教學內容的科學性，為培養(yǎng)符合軌道交通行業(yè)需求的高素質專業(yè)人才奠定堅實基礎。

（二）設計虛擬與實物實驗內容，實現(xiàn)教學資源的優(yōu)化配置

在軌道交通信號與控制專業(yè)的混合式教學模式中，虛擬與實物實驗內容的設計是實現(xiàn)教學資源優(yōu)化配置的關鍵。通過精心設計的虛擬實驗，學生可在沒有物理限制的環(huán)境中進行操作練習，有助于學生在理解復雜理論、操作技能上取得初步成效。虛擬實驗室提供的模擬場景可復現(xiàn)真實世界中的各種信號與控制系統(tǒng)故障情況，使學生能在安全的環(huán)境中進行故障診斷、系統(tǒng)優(yōu)化學習。實物實驗設備的整合使學生能將虛擬實驗中學到的知識技能在真實設備上進行驗證深化。這種從虛擬到實體的過渡不僅可加強理論知識與實踐技能結合，也可促進學生解決實際問題的能力。通過優(yōu)化教學資源的配置，不僅可提高資源的利用效率，還能確保學生能全面地掌握必需的專業(yè)知識與技能。

（三）結合虛實融合模式特點，構建多元化教學活動

結合虛實融合模式的特點，可構建多元化的教學活動，包括角色扮演模擬、實時互動挑戰(zhàn)、交叉評估活動。首先，教師可通過角色扮演模擬，學生可以在虛擬環(huán)境中扮演不同的職務，如信號工程師、項目經理、安全審核員，以面對各種預設的軌道交通信號與控制系統(tǒng)場景。模擬可增強學生對專業(yè)知識的理解，還可鍛煉學生的決策能力與團隊合作精神。其次，教師需引導學生在虛擬平臺上解決突發(fā)的信號系統(tǒng)問題，其他同學可實時提供反饋、輔助決策，最后，交叉評估活動允許學生相互評價對方在虛擬、實物實驗中的表現(xiàn)，通過互評機制，學生可從同行的視角中獲得反饋，促進自我反思與持續(xù)改進。這些策略實施能利用虛實融合教學模式的優(yōu)勢，創(chuàng)造互動性強、學習效果優(yōu)的教學環(huán)境。

（四）創(chuàng)新線上線下混合式教學模式，強化軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課教學成果

為創(chuàng)新線上線下混合式教學模式，強化軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課的教學成果，首先，學校可設計“翻轉課堂”模式，學生在家通過線上資源預習理論知識，課堂時間專注進行實物實驗與解決實際問題，這種模式可強化學生的主動學習與問題解決能力；其次，教師可運用增強現(xiàn)實（AR）技術輔助教學，通過智能手機、平板電腦，學生可在實物設備上覆蓋虛擬信息指導，這樣互動不僅可增加課堂的趣味性，也能提高教學的直觀性。再次，學校可開發(fā)基于項目的學習（PBL）模塊，學生要完成從設計到實現(xiàn)的整個信號系統(tǒng)項目，通過這種方式，學生能在實際操作中深化理論知識；最后，教師需根據(jù)學生在虛擬實驗、實物實驗中的表現(xiàn)動態(tài)調整教學難度，確保教學內容既符合學生的實際水平，也能挑戰(zhàn)學生的學習極限。

三、結語

本研究深入探討了基于虛實融合模式的軌道交通信號與控制專業(yè)實踐課的混合式教學方法，提出了一系列創(chuàng)新教學策略，以適應當代教育技術發(fā)展與行業(yè)需求變化。通過實施翻轉課堂、增強現(xiàn)實技術輔助教學、項目基礎學習及動態(tài)評估系統(tǒng)，研究不僅優(yōu)化了教學資源的配置，還創(chuàng)造了充滿互動的學習環(huán)境，可全面提高學生的學習動力與實踐能力。這些教學策略實施證明了虛實融合教學模式在提升軌道交通專業(yè)教育質量與效果方面的巨大潛力，為未來教育模式的創(chuàng)新提供了價值參考。

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