城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的構建和應用

摘要：隨著信息技術的快速發展，數字化教育平臺逐漸成為教育領域的核心，為學生提供更加靈活高效的學習方式，同時提升了教師的教學效果。在城市軌道交通運營管理專業教學中，信息化教學平臺可以整合數字化資源與實訓系統，有效提升課堂教學效果。文章探討了城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的構建與應用，并結合實際教學活動進行分析，以期為該專業教育發展提供參考。

關鍵詞：信息化教學；數字化平臺；城市軌道交通；運營管理

中圖分類號：U293.3 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）32-0107-03 開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：

0 引言

城市軌道交通行業面臨著獨特的挑戰，學生實地實踐學習存在較大困難。產業升級加速了新技術和設備的應用，對從業人員的專業技能和綜合素質提出了更高要求。然而，軌道交通實訓設施通常成本高昂，教育資源的有限性與日益增長的教學需求之間存在不匹配，導致實踐教學活動在時空維度上受限。在數字經濟快速發展的當下，高等院校積極推進數字化轉型，迫切需要通過信息技術推動教育變革實現高質量發展。全面推進教育教學數字化建設，提升人才培養質量，服務國家經濟轉型升級和智能制造人才需求至關重要[1]。

1 數字化教育研究現狀

1.1 國外數字化教育政策典型

數字化轉型理念提出以來，在全球范圍內受到廣泛關注和研究。隨著全球數字化轉型加速，許多國家和國際組織制定了教育數字化發展戰略，將教育數字化轉型作為國家數字化戰略的重要組成部分，并視其為國家整體數字化藍圖的發展重點。例如，聯合國教科文組織（UNESCO） 在其2021年的報告《一起重新構想我們的未來：為教育打造新的社會契約》中強調，數字技術蘊藏巨大的變革力量，而如何將此潛力轉為實踐路徑成為當前研究的重點。此外，歐盟頒布了《數字教育行動計劃（2021—2027） 》，旨在構建高效能的數字教育生態系統與提升相關數字技能，列出了十三項具體行動方案，以助力各成員國教育體系順利且高效地適應數字時代的革新與發展。韓國作為教育信息化的先驅，自1996年起，每隔五年便會制定教育信息化的基本規劃。其《2022年教育信息化實施計劃》著重于整合最前沿的智能科技至教育信息化戰略中，構建基于AI與ICBM（即物聯網、云計算、大數據、移動技術的總稱）的信息通信技術（ICT） 教育框架。

1.2 國內數字化教育政策典型

“十四五”期間，我國在推動信息技術與教育融合發展方面迎來新突破，教育的全面數字化轉型成為我國教育改革發展的主要方向（祝智庭等，2021） 。2021 年11月，《提升全民數字素養與技能行動綱要》發布，明確提出加快建設完善數字基礎設施，全面推進數字校園建設，建成一批智慧教室、智慧教學平臺、虛擬實驗室、虛擬教研室等，全面提升數字化水平，并把提升全民數字素養與技能作為建設網絡強國、數字中國的一項基礎性、戰略性、先導性工作（中央網絡安全和信息化委員會，2021-11-05） 。作為全社會高素質人才輸出的基地——高等院校，尤其是與行業企業深度產教融合的高職院校需要深刻的數字化轉型，才能滿足新時代對高等教育的價值要求。如廣東科學技術職業學院與華為深化校企合作，提出云中高職的發展理念和能力體系架構，創新研究和建設機制，實體化運作基于“1+1+N”生態的云中高職研究院，開展“云中廣科”數字化轉型實踐（何磊等，2021） ；長春工業大學工程訓練中心“智能制造虛擬仿真實訓教學改革與建設”項目，通過數字化實訓平臺，以虛實結合的教學模式，以典型產品制作和加工為主要案例任務，運用虛擬現實仿真技術，將智能制造生產線在虛擬軟件中呈現，使學生對生產線機械結構、電氣結構、生產模式產生概念性認知。該項目建立了多學科、模塊化的實踐教學體系，為不同專業學生工程實訓提供有針對性的實踐教學內容（龐在祥等，2021） [2]。

2 城市軌道交通運營管理專業課程實施現狀

2.1 課程體系和專業操作程序與社會和企業需求脫節

社會和企業對畢業生的能力、素質要求，一直是課程目標設定的基礎。當前課程設計實踐中，往往缺乏職業導向，不能充分參照學生未來職場角色的需求，致使教學知識體系與職業技能培養的實際需求出現偏差。因此，加強與軌道交通行業的合作尤為重要，須系統梳理并歸納各類型工作職責，以此為基礎構建貼近現實工作任務的教育模塊，進而對課程內容實施重新整合與配置，確保其與具體工作任務緊密對接[3]。

2.2 理論實用性不突出，工學結合、教學做一體不到位

過分依賴學科體系及知識的平面傳授方式，尤其是理論課程僅通過視頻、圖像與幻燈片等多媒體手段展示，導致學生無法在學習理論之初便通過動手實踐來掌握核心職業技能，使理論與實踐結合不緊密。在此基礎上推進理實一體化課程改革，還需強化課程內容的融合與提煉，積極探索將實訓項目與課程知識點深度融合的方法，側重構建以完成工作任務為導向的教學情境，確保實踐教學環節能夠貼近真實工作環境，進而提升學生的操作技能與未來就業的競爭力。

2.3 教學考核與評價手段單一，缺乏全過程、多樣化

傳統的教學輔助管理模式面臨著手段單一的問題，教師通常依賴于課后環節發布諸如復習資料、章節練習、調研項目及實踐報告等任務來評估學生，這一流程不僅煩瑣，而且難以實時追蹤學生的學習進展。為彌補這一不足，可以引入網絡輔助的教學管理系統，全面覆蓋學生學習的各個環節，實現過程化考核與評價。該系統強調對學生的每一次參與、學習態度、團隊合作精神及成果產出給予關注，并運用多元化的評價機制確保反饋的即時性和評價的連續性，摒棄單一考試成績決定學生學習成效的舊模式。

3 城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的構思

3.1 城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的優勢

面向城市軌道交通專業群的實訓數字化平臺，緊密聯結地鐵運營領域的核心崗位，包括站務、乘務、車站設備檢修、信號與通信維護等，通過“全真模擬”的工作場景，旨在提升學生綜合性實踐能力，著重破解實訓教學中高風險、高成本及操作不可逆等難題。該平臺創新性地融入行業導向的人才培養思路，擴充了實訓教育資源，并促進了實訓設施使用效率的提升[4]。

3.2 城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的構建

城市軌道交通運營管理專業的實訓數字化平臺整合了多崗位信號系統、綜合監控系統、模擬駕駛系統、虛擬仿真系統及教師機系統，旨在滿足包括行車調度員、環境與電力調度員、車站值班員、站務人員及列車司機等多種運營崗位的需求，實現對其日常操作、運營協同與應急響應技能的全方位培訓[5]，如圖1所示。

依據專業配置與產業升級的對應原則、課程內容與職業規范的匹配要求，以及教學流程與生產實踐的對接需求，深度融合虛擬仿真技術，針對關鍵崗位集群的核心技能，重新規劃專業課程體系。構建了一個從“基礎能力—專業能力—多崗位協同—技術創新能力”逐級遞進的能力框架，并據此設立“共享基礎課程—專業基礎課程—專業主干課程—專業延展課程—綜合性實踐課程”的課程體系。此體系全面融入了站務、乘務、車站設備維護、通信設備修理、信號設備修理等崗位的具體標準、職業技能競賽的評判規范及“1+X”職業資格的認證標準[6]。

借助“學情預判、演練模擬、裝備拆組、運營復現”的虛實交融教學場景，采納任務導向法，將具體實踐項目的教育流程細分為情境引入、任務籌備、任務執行、任務反思、任務延伸的五階段漸進式程序，實踐了“預習自學—課堂任務執行—課后深化探索”的教學策略[7]。在教育實踐中，全面考量學生的知識掌握、技能熟練度、綜合素質及創新能力等多個層面進行多維評估。同時，積極搜集學生對虛擬仿真技術在實習教學中應用的反饋與建議，以期在數字時代促進高等職業城市軌道交通運營管理專業實習教學的進一步發展與革新。

3.3 城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的應用

城軌專業實習數字化系統整合了“三維視覺呈現”“信息數據化操控”及“廣泛兼容性”的優勢，并采納了“虛擬模擬搭配實體操作”的城軌實習課程設計理念，使平臺能夠實現數據的全面兼容、培訓資料的三維展示、學習流程的信息管理以及實踐評估的量化評分等功能。

數字化平臺主要由“資源層”“學習層”“操作層”“考核層”組成，如圖2所示。

1） 資源層。資源層涵蓋了課程內容的基本錄入與編輯功能，通過資源導入模塊實現對文字、視頻、動畫及模型等多種教學素材的整合。該層設計具備靈活性，能夠依據行業趨勢與技術演進，及時對既有資源實施更新、調整或擴充，確保教學內容的現代性和時效性。

2） 學習層。借助資源層的整合，學習者能于平臺上調動課件、視頻等資料進行自我引導式學習，涵蓋車站環境漫游及虛擬設備操作等內容。例如，利用三維虛擬仿真技術重現的標準換乘車站模型，全面包含了地鐵車站的各項構成要素：控制室（站廳車控室、自動售檢票系統、客服中心及售票區）；設備方面涉及站臺區域的屏蔽門、緊急制動裝置（包括IBP盤與緊急停車按鈕）；連接站廳與站臺的自動扶梯與無障礙電梯；以及分布于站廳與站臺的導向標識與滅火器等通用設施的實踐操作與應用說明。這種圖文并茂與視頻輔助的教學方式，極大增強了學習材料的直觀性，對培訓對象掌握課程核心知識點尤為有利。

3） 操作層。此層級內容涵蓋了雙重維度：首先是限定于虛擬仿真平臺的操作環節，隨后是基于該平臺的高級階段，涉及對現有實訓設備的交互控制升級。虛擬仿真操作層面旨在復刻真實工作環境，兼具獨立操作與聯網協作兩種模式。在單一系統訓練情境下，學習者能夠通過指導虛擬站務人員，在三維立體車站環境中自由探索，親歷各類站務職務的專業技能培養過程，并借助輔助教育系統獲得聯動指令提示、標準用語及動作示范，以便于學員模擬實操。轉至聯網模式時，系統能夠支持以車站主任、調度員、巡查員、票務員等在內的七種職務角色為單位的小組實訓，借此促進學員間的協同合作、職責分配及應對緊急情況的能力提升。

4） 考核層。評估層次涵蓋了理論知識檢驗單元與實踐技能考核單元。理論知識部分設計了針對軌道交通車站各類職位的試題集，囊括選擇題、是非題等形式，旨在學員完成學習與模擬練習后，進行初步的能力測評，從而深化其對必要知識點的理解與掌握。該環節結束后，系統將自動生成評分，而教師權限終端則負責導出學員的考核結果。至于實踐技能考核，則要求學員在無具體操作步驟指引的情況下，依據教師權限終端提供的虛擬情境，獨立完成先前實踐訓練模塊的學習內容，實施無輔助的操作考核。學員在兩項考核中的表現得分均會被系統記錄，并據此進行全面性評估，識別每位學員的擅長領域與改進空間，為其精準推薦后續課程學習方向。

城軌專業實訓的數字化平臺涵蓋了四大核心實踐板塊：“知識學習單元”“綜合監控系統（ISCS）模擬”“緊急按鈕面板（IBP）操作”以及“應急預案處理模塊”。

1） 學習模塊。通過在三維實景的車站環境中進行漫游探索，該學習單元旨在讓學員全面了解車站的內部空間構造及站廳布局，加深對車站環境的直觀認識。此外，該模塊細致闡述了車站各關鍵區域——站廳層、站臺層及車控室內設備的相關知識，涵蓋設備的性能特點、功能用途及其運作機制等多個維度的信息。

2） ISCS模塊。ISCS模塊整合了多個仿真單元，涵蓋PSCADA、BAS、FAS、PSD、售票系統、PA、CCTV 及PIS 等關鍵領域。通過此模塊，學習者能習得車站ISCS系統的基本操作技巧，實現對各類設備的全面監控與操控，并在模擬異常情境下，鍛煉行車值班員迅速應對緊急狀況的能力，從而加深對運營管理核心挑戰與重點的理解。

3） IBP模塊。IBP模塊由三個子系統構成，分別是實訓模塊、演練模塊及考核模塊。在學員終端的三維車站車控室內，整合了一套車站虛擬IBP面板系統，該系統配置有緊急操控按鈕與狀態指示燈等裝置，旨在對關鍵設備實施應急監控管理。值得注意的是，此IBP面板的控制權限優先于各系統操作站，賦予學員在緊急狀況下通過虛擬界面操縱車站設施的能力。

4） 預案模塊。預案模塊通過虛擬仿真技術實施緊急情境預演，展示并實踐各類應變流程。此模塊涵蓋了超過30種預案內容，涉及車站火災、氣體泄漏、突發大規模乘客涌入、接觸網大范圍斷電、站臺物品或人員墜落等多種情形，旨在使學習者全方位體驗城市軌道交通站務應急處理的全過程。在此過程中，不僅鞏固學員對終端操控軟件的基本應用技巧，還著重提升其動手實踐能力、故障診斷與解決能力以及面對緊急狀況的反應速度。通過跨崗位的協作機制，共同完成站務應急處置任務，加強學員對城市軌道運營安全的認識，提升其專業素質與綜合能力。

4 城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系預期效果

4.1 促進“虛與實”結合

根據企業需求，調整實訓教學課程體系，融入“1+ X”技能測評要素；課程內容以職業能力培養為核心，對標職業資格標準，與企業深度合作，將“1+X”技能評估點融入車站管理、乘客服務等關鍵崗位的實際操作情境。同時，將課程知識與虛擬現實技術進行融合創新。采用課堂講授、虛擬仿真模擬實訓、情境模擬演練和企業實習相結合的教學模式，極大促進了學生的主動參與意識與創新學習能力，實現了學生動手、思考及情感投入的全方位提升，教育成效顯著增強[8]。

4.2 提升“教與學”成效

建立城市軌道交通運輸虛擬仿真訓練資源服務中心，旨在促進教育創新；借助城市軌道交通運輸管理專業的數字化實訓平臺，專業師資需開發不少于三門精品課程，并實施覆蓋超過六百名學員的實踐教學活動。此平臺不僅服務于在校學生，同時向企業員工及社會學習者開放，提供高質量的虛擬仿真學習體驗，拓寬實訓內容，延展實訓教學的時空界限。依托資源共享機制實現大規模授課與自主學習的雙重效益提升，全面增強實訓中心的教學與學習成效[9]。

5 結束語

本文探討了城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的構建、應用和預期效果。該平臺體系致力于豐富教學方法與手段，激發學生的學習興趣，使學生從被動學習轉為主動求知，其中虛擬及模擬實訓技術為課程教學提供了強有力的科技支撐[10]。課程結構與教學設計方案依據社會、企業的實際需求及學生的個人能力量身定制，構建出既能夯實專業理論基礎，又強調實踐技能培養和文化素質提升的課程體系，培育既掌握堅實的專業理論知識，又具備高水平崗位操作技能及高尚職業道德素養的高素質應用型技能人才。城市軌道交通運營管理專業的實訓數字化平臺體系的構建有效強化了學校與企業間的協同合作，加深了教育與產業的融合，通過整合多媒體理論教學、虛擬與模擬實訓的交互手段以及網絡輔助的教務管理模式，有效地形成了一套現代化的數字化教學體系。

【通聯編輯：謝媛媛】

基金項目：浙江省教育科學規劃領導小組辦公室：城市軌道交通運營管理專業實訓數字化平臺體系的構建和應用（項目編號：2024SCG030）