基于虛擬仿真技術的高職“動車組的操縱”課程改革與實踐

羅偉

（湖南鐵道職業(yè)技術學院 湖南 株洲 412001）

基于虛擬仿真技術的高職“動車組的操縱”課程改革與實踐

羅偉

（湖南鐵道職業(yè)技術學院 湖南 株洲 412001）

“動車組的操縱”課程是動車組專業(yè)核心課程，使學生具備動車組地勤師等崗位人員應具備的專業(yè)知識與專業(yè)能力。但是，隨著新工藝、新技術、新標準的不斷應用，傳統(tǒng)的實訓設備不能滿足學生技能培養(yǎng)的需求。在當前信息化時代的大背景下，應打破傳統(tǒng)教學模式，以微課為主要載體，結合虛擬仿真軟件，進行基于虛擬仿真技術的“動車組的操縱”課程碎片化資源開發(fā)與應用，以提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

虛擬仿真技術；高職院校；動車組的操縱；碎片化資源

高等職業(yè)教育的根本任務是培養(yǎng)高等技術應用性專門人才，其培養(yǎng)目標的專業(yè)性、職業(yè)性、應用性、實踐性等特色十分鮮明?？茖W技術不斷發(fā)展，新工藝、新技術、新產(chǎn)品層出不窮，按照傳統(tǒng)的實踐教學模式培養(yǎng)出來的學生只是掌握了現(xiàn)有設備或某一種特定類型設備的操作和工藝知識，一旦改變工作環(huán)境就不能立即適應，不能滿足社會發(fā)展的需要。教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》明確指出：“教育信息化的發(fā)展要以教育理念創(chuàng)新為先導，以優(yōu)質(zhì)教育資源和信息化學習環(huán)境建設為基礎，以學習方式和教育模式創(chuàng)新為核心”。筆者以“動車組的操縱”課程為例，就湖南鐵道職業(yè)技術學院近年來采用的基于虛擬仿真技術的碎片化資源開發(fā)與教學應用進行探討。

一、“動車組的操縱”課程采用信息化教學的必要性

（一）課程建設必要性

1.中國軌道交通行業(yè)對動車專業(yè)人才數(shù)量需求在不斷提升，國際化高質(zhì)量軌道交通高技能人才是奠定軌道交通裝備制造企業(yè)發(fā)展的基石

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程加快，“五縱五橫十聯(lián)”鐵路快速客運通道將覆蓋全國90%以上人口。“十三五”期間，動車組、城軌車輛等機車車輛需求量至少達8 000列以上。據(jù)統(tǒng)計，每增建1公里鐵路需要技術人員約22人；城市軌道所需員工數(shù)為50人。我國軌道交通裝備制造與運營企業(yè)對專業(yè)人才數(shù)量需求情況如表1所示。

表1 軌道交通裝備制造與運營企業(yè)2015—2020年的人才數(shù)量需求情況統(tǒng)計表

以體現(xiàn)信息技術與制造技術深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化中國制造引起了新一輪的產(chǎn)業(yè)變革，帶動整個制造業(yè)升級換代。具備較高職業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)能力和國際化視野的高技能人才是軌道交通產(chǎn)業(yè)的中堅力量，建立標準更統(tǒng)一、信息更完備的共享教學資源是高速高效培養(yǎng)出具有軌道交通裝備制造行業(yè)特色及專項急需人才的有效途徑和可靠保障。

2.軌道交通行業(yè)技術、工藝、設備、標準等更新速度加快，使用模擬仿真類型信息化教學是技術技能型人才培養(yǎng)的新形式

近年來，軌道交通行業(yè)技術、工藝、設備、材料、標準等的更新速度加快，核心技術的升級對專業(yè)人才職業(yè)素質(zhì)、職業(yè)能力和可持續(xù)發(fā)展提出更高要求，專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)格應快速適應軌道交通產(chǎn)業(yè)結構變化，采用模擬仿真類型的信息化教學可以通過模擬實際系統(tǒng)的工作狀況和運行狀況，解決學生專業(yè)技能和實踐能力的培養(yǎng)問題，解決高速鐵路乘務員培訓難、培訓效率低、培訓效果不好、成本高的問題。

3.“動車組的操縱”課程知識和技能點采用真實、直觀的信息化教學方式和豐富的信息化資源更能提升學生學習效果

“動車組的操縱”課程的知識點均為動車組設備的操縱方法、流程、標準和面對突發(fā)情況的應急故障處理方法，采用傳統(tǒng)的教學方法要求學生掌握這些大量枯燥的工藝標準和故障處理流程，學習效果不好。而采用模擬仿真的方式既能完全真實地再現(xiàn)故障從發(fā)生到排除的全過程，又能讓學生有身臨其境的感覺，極大地提高了學生的學習興趣，提升了學習效果。同時，通過資源共享，還能培養(yǎng)學生自主學習、協(xié)作學習、探究學習的能力，提升職業(yè)能力與職業(yè)素質(zhì)。

（二）學生學情分析

1.學習基礎

學習本知識點的學生均來自動車組專業(yè)方向三年級學生，前期已學習過動車組的機械、電氣、制動等相關專業(yè)基礎及專業(yè)課程，具備了較好的專業(yè)基礎；進行了動車組模擬仿真駕駛的實訓，掌握了一定的專業(yè)操作技能；已具備一定的計算機操作能力，能制作簡單的PPT，能熟練地運用網(wǎng)絡搜索相關資料，并進行過課程知識點的匯報，也已經(jīng)通過世界大學城等網(wǎng)絡媒介上交過課堂作業(yè)，具備利用信息技術和數(shù)字化資源開展教學的基礎。

2.學習特點

學生難以長時間保持高度的注意力進行學習，學習效果不理想；學生業(yè)余時間較多，課余時間沒有用于學習，在寢室或去網(wǎng)吧上網(wǎng)、打游戲；學生作業(yè)完成情況不佳，抄襲現(xiàn)象嚴重。

二、基于虛擬仿真技術的“動車組的操縱”課程改革研究與實踐

（一）基于虛擬仿真技術的“動車組的操縱”課程改革思路

“動車組的操縱”是動車組專業(yè)的核心課程，主要培養(yǎng)動車組地勤師、動車組隨車機械師等崗位人員應具備的按照動車組運用規(guī)章，正確進行動車組操縱、行車安全設備的使用等專業(yè)能力。依據(jù)動車組乘務員在不同的工作情況而設計，分為動車組司機室設備的操縱、動車組列車控制系統(tǒng)操縱、動車組一次化標準作業(yè)的操縱、動車組非正常行車的操縱四個學習情境。情境的設計是從設備結構、系統(tǒng)操縱、標準流程、非正常故障處理層層遞進。

圖1 “動車組的操縱”課程教學情境圖

（二）基于虛擬仿真技術的“動車組的操縱”課程改革實踐

1.課程傳統(tǒng)教學方式教學特點分析

（1）專業(yè)術語多，規(guī)范流程多。本課程主要介紹動車的設備操縱、故障處理的流程，知識點多、分析內(nèi)容多、規(guī)范性內(nèi)容和流程性內(nèi)容多，且不易理解。采用傳統(tǒng)教學方式學生感覺很枯燥，難以理解、記憶。

（2）缺少配套教材。學生所學習的知識內(nèi)容與動車組地勤師、隨車機械師崗位培訓內(nèi)容完全吻合，技能點來源于現(xiàn)場實踐。但學習內(nèi)容完全憑任課教師講授，學生沒有直觀清晰的認識，也沒有適合的配套教材，需要教師提前準備資料讓學生復印，而學生對這些理論性的知識缺少興趣，學習起來較困難。

2.教學對策

如下頁圖2所示，本課程開展信息化教學后，能通過自學、思考、討論、提問、觀看、練習、考試、總結的學習過程，提高學生的學習興趣，將學生充裕的業(yè)余時間利用起來，讓學生可以打破時間、地域的局限性，變“寢室”為“教室”，進行專業(yè)學習?？荚嚥捎么疝q和模擬軟件系統(tǒng)考核的方式，不僅通過模擬仿真軟件、動畫等信息化教學方式調(diào)動學生學習積極性；由于考核內(nèi)容包含了所有的知識與技能點，則要求學生必須在課后進行系統(tǒng)學習才有可能通過考核，作業(yè)和課后學習不再流于形式。開放實訓室，學生自學錄制好的軟件操縱視頻后，讓學生上機練習，解決無配套教材的問題；豐富、直觀的仿真軟件讓學生身臨其境，能全身心地投入到學習中去，合理的考核方式，也讓學生從理論到實踐全方位地掌握所有的知識點，變“要我學”為“我要學”，學習效率得到極大的提高。

圖2 “動車組的操縱”課程教學對策圖

3．教學設計

聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)，面向高速動車工作崗位能力培養(yǎng)需求，以“輔教輔學”為定位，以高速動車運用最廣泛的車型為資源開發(fā)技術標準，系統(tǒng)規(guī)劃設計，以碎片化資源為基礎，以專業(yè)及行業(yè)信息平臺、課程教學與培訓平臺、模擬仿真軟件平臺等各類互動交流素材平臺為支撐，系統(tǒng)設計課程結構，對各環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)分析與設計，將大化小，開展碎片化資源開發(fā)與設計，形成“碎片化資源—微課—模塊—課程—專業(yè)”的系統(tǒng)性設計，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術與應用的云端開放式教育平臺，探索全程在線和“翻轉課堂”的信息化教學新模式，實現(xiàn)“時時、處處、人人”的課程學習方式，將課程躍升至深度探究、思辯、互動與實踐的新高度，促進課程教學質(zhì)量的提升。

4．課程資源建設（見表2）

表2 “動車組的操縱”課程資源建設情況表

圖3所示為“動車組的操縱”課程課程資源建設說明。

圖3 “動車組的操縱”課程資源建設圖

“動車組的操縱”課程數(shù)字化資源建設具體如圖4所示。

圖4 “動車組的操縱”課程數(shù)字化資源建設圖

“動車組的操縱”課程已經(jīng)建成了集課件、動畫、紙質(zhì)資源、視頻、仿真軟件等大量的系列化、層次化數(shù)字化資源，并通過QQ群、課程網(wǎng)站和職教新干線空間進行共享，為學生提供在寢室中學習的空間，教師在課堂上布置的任務，學生可以通過網(wǎng)絡在寢室中學習，打破時間、空間限制，學生可以在任意時間選擇地點進行專業(yè)知識學習，變寢室為教室；通過模仿現(xiàn)場實例的動車組模擬仿真軟件進行學習，既直觀、又生動，極大地調(diào)動了學生的學習積極性，將枯燥的理論學習與現(xiàn)場實例結合起來，使學生學習、練習的內(nèi)容與現(xiàn)場真實完全一致，學以致用，真正做到“零距離”上崗。

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[3]胡潔婷.MOOC環(huán)境下微課程設計研究[D].上海師范大學,2013.

[4]隆平,舒均杰,夏豐,田偉軍.論基于世界大學城空間的高職課程教學創(chuàng)新[J].職教論壇,2013（5）：5-8.

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[6]李岳黃.基于網(wǎng)絡的教學資源庫建設[J].教學管理，2010（5）:19-20.

（責任編輯：張維佳）

Research and Practice of Reform of Course Reform of High Vocational Colleges Based on Virtual Simulation Technology

Luo Wei
（Hunan Railway Professional Technology College,Zhuzhou Hunan 412001，China）

"EMU control"course is EMU professional core courses,students have the EMU ground division personnel should possess the professional knowledge and professional ability.However,with the new technology,new technology,new standards of continuous application,knowledge update quickly,the traditional training equipment can not meet the needs of students'skills training.In the background of the current information age,we should break the traditional teaching mode,take the micro class as the main carrier, combine the virtual simulation software,carry on the"bullet train"curriculum fragmentation resource development and application based on virtual simulation technology to improve the quality of professional personnel training.

virtual simulation technology;higher vocational colleges;operation of EMU;fragmentation of resources

G712

A

1672-5727（2015）11-0056-04

羅偉（1979—），男，湖南鐵道職業(yè)技術學院軌道交通系副教授，研究方向為動車組與自動化。

2015年度湖南省教育科學規(guī)劃課題“基于虛擬仿真技術的課程碎片化資源開發(fā)與應用研究”（項目編號：XJK015CZY070）；2015湖南省情與決策咨詢研究課題“高職院校軌道交通裝備制造專業(yè)群對接湖南軌道交通產(chǎn)業(yè)集群研究與實踐”（項目編號：2015BZZ1173）