高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)研究生學(xué)位課程教學(xué)案例(庫(kù))建設(shè)研究

呂?？? 聶良濤

[摘要]案例教學(xué)是提高專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要保證，該研究在實(shí)踐創(chuàng)新理念下進(jìn)行高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程案例（庫(kù)）建設(shè)探索。文章針對(duì)高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程的特點(diǎn)，分析了該課程教學(xué)目前存在的問(wèn)題，提出了案例（庫(kù)）建設(shè)的必要性與意義以及建立原則與流程，并在此基礎(chǔ)上，以川藏鐵路某段約60km實(shí)際工程項(xiàng)目為例，按照鐵路勘察設(shè)計(jì)流程建立了完整鐵路設(shè)計(jì)教學(xué)案例。

[關(guān)鍵詞]高級(jí)選線(xiàn)技術(shù);教學(xué)案例;案例庫(kù)建設(shè);研究生學(xué)位課程

[中圖分類(lèi)號(hào)]G643 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]2095-3437（2020）07-0168-03

高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程設(shè)置的目的是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使研究生能夠掌握鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)的理論和方法，掌握現(xiàn)代信息技術(shù)在鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法和技術(shù)，成為能夠在鐵路、城市軌道交通領(lǐng)域勝任規(guī)劃、設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)和科學(xué)研究等工作的高素質(zhì)復(fù)合型人才。通過(guò)實(shí)際案例，理論與實(shí)踐相結(jié)合，讓研究生真正接觸和探索實(shí)際的鐵路項(xiàng)目，以有效提升他們的工程實(shí)踐能力和水平。針對(duì)案例庫(kù)建設(shè)，陳建偉、鄭玲、張俐俐、申玲、葉玉玲、謝榕嘲、嚴(yán)貝妮、周雪峰等分別從教學(xué)案例庫(kù)的開(kāi)發(fā)、建庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、案例教學(xué)實(shí)踐等方面進(jìn)行了研究，其研究成果也為本文的研究提供了借鑒和參考。

一、高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀與存在問(wèn)題

高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程是石家莊鐵道大學(xué)道路與鐵道工程、交通運(yùn)輸工程、土木建筑工程專(zhuān)業(yè)研究生的學(xué)位課。該課程研究基于現(xiàn)代信息技術(shù)的鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)新理論與新方法，主要介紹遙感、地理信息系統(tǒng)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)CAD、三維地理環(huán)境建模與計(jì)算機(jī)仿真等現(xiàn)代信息技術(shù)在鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)中的理論、方法和應(yīng)用，具有學(xué)科交叉、理論性強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)導(dǎo)致高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程內(nèi)容多、信息技術(shù)應(yīng)用多、課程實(shí)用性強(qiáng)，因此需要教學(xué)實(shí)踐來(lái)支撐，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充和完善。在教學(xué)中缺少實(shí)際案例，導(dǎo)致研究生在選線(xiàn)設(shè)計(jì)、信息技術(shù)應(yīng)用和實(shí)踐等方面的學(xué)習(xí)缺少，這樣做教學(xué)效果并不好，而高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)將為課程的教學(xué)實(shí)踐提供有力的支撐。

二、開(kāi)展高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的必要性與意義

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前交通運(yùn)輸工程和道路與鐵道工程專(zhuān)業(yè)的高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)研究生課程教學(xué)實(shí)踐在以下幾個(gè)方面存在不足：一是在課堂上注重選線(xiàn)設(shè)計(jì)理論和方法的講解，而實(shí)際鐵路選線(xiàn)案例卻涉及較少。二是關(guān)于航測(cè)遙感、虛擬現(xiàn)實(shí)、無(wú)人機(jī)等相關(guān)學(xué)科的前沿性知識(shí)，在內(nèi)容上只注重知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用介紹，但缺少讓學(xué)生身臨其境的實(shí)際教學(xué)案例和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。三是在課堂討論中，僅僅引導(dǎo)學(xué)生對(duì)某些選線(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題加以認(rèn)識(shí)與理解，但缺少具有工程意義的具體實(shí)際案例。因此，有必要根據(jù)高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容來(lái)對(duì)教學(xué)實(shí)踐、教材編寫(xiě)等方面進(jìn)行改革，建立能夠緊跟學(xué)科前沿和信息技術(shù)前沿且教學(xué)內(nèi)容豐富的實(shí)際工程的教學(xué)案例，在此基礎(chǔ)上，建立完備的高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）。

三、高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的基礎(chǔ)

國(guó)家發(fā)改委2016年發(fā)布的《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》指出，到2020年全國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)到15萬(wàn)公里，其中高速鐵路達(dá)3萬(wàn)公里，路網(wǎng)布局優(yōu)化完善，在全面貫通“四縱四橫”的基礎(chǔ)上，推進(jìn)“八縱八橫”主通道建設(shè)。通過(guò)多年的教學(xué)和科研實(shí)踐，教學(xué)課題組共獲得2項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金，15項(xiàng)省市級(jí)以及12項(xiàng)鐵路設(shè)計(jì)院、中國(guó)鐵路工程總公司重大課題項(xiàng)目等科研項(xiàng)目，取得了一批重要學(xué)術(shù)成果，出版了3部學(xué)術(shù)著作，獲得了中國(guó)鐵路工程總公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)4項(xiàng)，中國(guó)鐵道建筑總公司科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。上述研究基礎(chǔ)為建設(shè)高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）奠定了良好的基礎(chǔ)。

四、高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的原則與流程

（一）教學(xué)案例（庫(kù)）的建設(shè)原則

由于高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程涉及很多新信息技術(shù)，因此需要遵循以下原則來(lái)建設(shè)案例（庫(kù)），以符合研究生培養(yǎng)要求。

（1）案例典型原則。由于我國(guó)正大力進(jìn)行鐵路建設(shè)，因此本課程的教學(xué)案例應(yīng)選擇資料齊全并具有代表性的鐵路，如青藏鐵路、川藏鐵路，以全面反映我國(guó)現(xiàn)代鐵路的設(shè)計(jì)水平和建設(shè)水平。

（2）反映學(xué)術(shù)前沿原則。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，選線(xiàn)技術(shù)應(yīng)用的水平也在不斷提高，選線(xiàn)設(shè)計(jì)知識(shí)更新迅速，在選擇本課程的教學(xué)案例時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇那些能夠反映當(dāng)前學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)與研究熱點(diǎn)的案例。

（3）真實(shí)可靠原則。所有案例均應(yīng)選自鐵路設(shè)計(jì)院的實(shí)際鐵路案例，并進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)和加工修飾。

（4）學(xué)科交叉原則。鐵路選線(xiàn)設(shè)計(jì)涉及計(jì)算機(jī)、測(cè)繪、地質(zhì)、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程多學(xué)科以及地理信息系統(tǒng)、航測(cè)遙感、數(shù)值計(jì)算、三維可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)等多技術(shù)交叉應(yīng)用和融合，體現(xiàn)對(duì)研究生綜合能力的培養(yǎng)。

（5）多樣性原則。要求選用的選線(xiàn)設(shè)計(jì)案例既要有普速鐵路也要有高速鐵路，既要有東部平原地區(qū)的鐵路也要有西部山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜的鐵路案例，以體現(xiàn)案例的多樣性。

（二）教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的基本程序

為保證建設(shè)的案例（庫(kù)）內(nèi)容豐富、準(zhǔn)確、全面，提高高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量，本課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的基本程序如下文所述。

（1）根據(jù)原則確定各案例選題（各類(lèi)鐵路線(xiàn)路）。

（2）收集案例素材和資料。

（3）對(duì)案例素材和資料進(jìn)行加工和處理。

（4）構(gòu)建完整的初始教學(xué)案例。

（5）將初始教學(xué)案例放到教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)和反饋，完善教學(xué)案例（庫(kù)）。

這個(gè)基本程序的流程如圖1所示。

五、高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)實(shí)例

川藏鐵路位于我國(guó)四川省和西藏自治區(qū)境內(nèi)，跨越長(zhǎng)江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江這四大水系，沿線(xiàn)環(huán)境多變、地勢(shì)復(fù)雜、地震烈度高、地質(zhì)條件惡劣。依托正在建設(shè)的川藏鐵路，選擇川藏鐵路拉林線(xiàn)（拉薩到林芝）從協(xié)榮至扎其段約60km實(shí)際工程項(xiàng)目資料開(kāi)展。按照鐵路勘察設(shè)計(jì)流程建設(shè)完整鐵路設(shè)計(jì)案例（庫(kù)），具體包括收齊和整理川藏鐵路和川渝鐵路某段設(shè)計(jì)資料即地形、地質(zhì)、航空遙感影像、地質(zhì)解譯影像、鉆孔柱狀圖、平與縱設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)圖紙，建立基于真實(shí)鐵路項(xiàng)目的教學(xué)案例，主要收集和提取了以下資料。

（1）1：10000地形平面圖（提取了離散點(diǎn)數(shù)模，包含629964個(gè)點(diǎn)）。

（2）預(yù)可研階段的1：0萬(wàn)遙感解譯地質(zhì)圖。

（3）1：10000地質(zhì)平面圖（提取了不良地質(zhì)區(qū)域范圍等數(shù)據(jù)）。

（4）不良地質(zhì)、礦產(chǎn)分布圖（提取了不良地質(zhì)區(qū)域范圍、礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)）。

（5）橫1：10000、豎1：1000比例的拉林線(xiàn)協(xié)榮至桑日地質(zhì)剖面（提取了虛擬鉆孔743個(gè)）。

（6）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量獲取了實(shí)驗(yàn)區(qū)4m分辨率DEM。

（7）基于Google地理信息服務(wù)下載了緯度范圍29°12'44"N～29°24'39"N，經(jīng)度范圍90°5310"E～91°25'21”E區(qū)域，分辨率0.4m左右的影像數(shù)據(jù)，拼接生成了實(shí)例區(qū)DOM。

（8）協(xié)榮至桑日段1764個(gè)鉆孔柱狀圖和重大工點(diǎn)區(qū)域貢嘎雅魯藏布江特大橋110個(gè)鉆孔柱狀圖（提取了數(shù)字化的鉆孔數(shù)據(jù)）。

（9）建模區(qū)域的帶狀邊界范圍特征線(xiàn)。

（10）建模區(qū)域提取的不良地質(zhì)對(duì)象信息包括邊界范圍、解譯影像、屬性描述等。

六、結(jié)語(yǔ)

開(kāi)展注重理論聯(lián)系實(shí)際的案例教學(xué)，與實(shí)際工程項(xiàng)目相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用課程所學(xué)的理論知識(shí)對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題進(jìn)行分析和解決，有助于提升研究生靈活運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，激發(fā)研究生參與工程實(shí)踐的興趣。論文針對(duì)高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程特點(diǎn)和當(dāng)前課程教學(xué)存在問(wèn)題，提出了其教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的必要性與意義。根據(jù)我國(guó)鐵路建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了高級(jí)選線(xiàn)技術(shù)課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的可行性，確立了課程教學(xué)案例（庫(kù)）建設(shè)的原則與流程，以川藏鐵路拉林線(xiàn)（拉薩到林芝）協(xié)榮至扎其段約60km實(shí)際工程項(xiàng)目為例，按照鐵路勘察設(shè)計(jì)流程建立了完整的鐵路設(shè)計(jì)教學(xué)案例。