基于故障案例的區(qū)間信號(hào)及列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索

楊 妮

（蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

0 引言

“軌道交通信號(hào)與控制”專(zhuān)業(yè)是蘭州交通大學(xué)的鐵路特色專(zhuān)業(yè)，隨著我國(guó)鐵路持續(xù)建設(shè)和投入運(yùn)營(yíng)，需求大量“軌道交通信號(hào)與控制”專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生，學(xué)生的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)和綜合工程實(shí)踐能力是就業(yè)單位的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)間信號(hào)及列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程（簡(jiǎn)稱(chēng)區(qū)間列控）是軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課之一，其實(shí)驗(yàn)課作為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合能力的重要途徑。本文以區(qū)間列控課程為例，對(duì)區(qū)間列控課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式進(jìn)行分析比較，探討如何上好一門(mén)本科生的區(qū)間列控實(shí)驗(yàn)課。

1 區(qū)間列控課程實(shí)驗(yàn)存在問(wèn)題

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)區(qū)間列控課程大綱制定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等內(nèi)容，全部?jī)?nèi)容均由課程組教師撰寫(xiě)完成。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏重驗(yàn)證，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟一般均能完成實(shí)驗(yàn)，挑戰(zhàn)性小，主動(dòng)思考機(jī)會(huì)少。

1.2 實(shí)驗(yàn)質(zhì)量

在目前的區(qū)間列控實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生基本照抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)預(yù)習(xí)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生基本上只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行簡(jiǎn)單的演練及參數(shù)測(cè)試，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程積極性低，思考性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)份量小，創(chuàng)新性訓(xùn)練不夠，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少，處理隨機(jī)故障的能力更是幾乎接近于零。實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)全程學(xué)生只是照搬實(shí)驗(yàn)流程，機(jī)械式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)全程忽視了學(xué)生獨(dú)立思考和解決實(shí)際問(wèn)題的能力的培養(yǎng)，從而導(dǎo)致學(xué)生在這門(mén)課程結(jié)束后，即使理論知識(shí)掌握較好，但是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備所處場(chǎng)景認(rèn)知及其隨機(jī)故障的處理能力還是相對(duì)薄弱。

2 區(qū)間列控實(shí)驗(yàn)課改革探索

2.1 注重課堂討論

實(shí)驗(yàn)課作為課堂理論知識(shí)的延展，考核學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)的能力。在課堂授課過(guò)程中，注重課堂討論，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，加入討論話(huà)題，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，深化理論知識(shí)理解程度，發(fā)散思維，提高創(chuàng)新思維，為實(shí)驗(yàn)課程奠定扎實(shí)的理論底蘊(yùn)。

2.2 培養(yǎng)興趣，深度參與實(shí)驗(yàn)

學(xué)生學(xué)習(xí)興趣最好的培養(yǎng)方式是激發(fā)其自身的求知欲，調(diào)動(dòng)其好奇心，使學(xué)生主動(dòng)參與到探知問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中，從而培養(yǎng)其解決問(wèn)題的能力。引入預(yù)習(xí)思考環(huán)節(jié)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思考題目。思考題目考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容的綜合理解能力，發(fā)散思維，拔高課堂理論教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生多方位、多層次思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)思考環(huán)節(jié)的完成，很好地避免了以前照抄實(shí)驗(yàn)報(bào)告的行為，將被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，較好地理解了本次實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容，為實(shí)驗(yàn)過(guò)程的開(kāi)展奠定了理論基礎(chǔ)。

例如，在無(wú)絕緣軌道電路實(shí)驗(yàn)中，引入思考題目，理論教學(xué)中ZPW—2000A由主軌道和小軌道電路組成，小軌道電路的鋼軌長(zhǎng)度為29m，此長(zhǎng)度的鋼軌由于參與電氣絕緣節(jié)工作，長(zhǎng)度一般固定不變，實(shí)驗(yàn)室由于場(chǎng)地有限，沒(méi)有小軌道電路，那么如何保證ZPW—2000A的正常工作呢？此問(wèn)題的正確解答，需要學(xué)生對(duì)ZPW—2000A工作原理的熟練掌握，同時(shí)對(duì)ZPW—2000A接收器和GJ的動(dòng)作原理深入理解才能給出解題思路，綜合要求高。學(xué)生在思考的同時(shí)，遞進(jìn)式地整理課堂理論知識(shí)，融會(huì)貫通，學(xué)以致用。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力培養(yǎng)，加深對(duì)理論知識(shí)的理解

基于故障案例教學(xué)是學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一個(gè)整體認(rèn)知過(guò)程，通過(guò)故障案例，學(xué)生可以系統(tǒng)地了解區(qū)間列車(chē)運(yùn)行的特點(diǎn)及發(fā)展應(yīng)用，并且逐漸建立專(zhuān)業(yè)自信的過(guò)程。大學(xué)生的專(zhuān)業(yè)自信則是對(duì)本專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能、發(fā)展前途、就業(yè)方向等有充分的認(rèn)知，主要體現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和創(chuàng)新等方面。引入實(shí)驗(yàn)案例教學(xué)，基于故障案例的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的引入，在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的不斷思考過(guò)程中，訓(xùn)練其創(chuàng)新思維能力，提高其工程實(shí)踐水平，激發(fā)學(xué)生自身榮譽(yù)感，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)自身專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平及專(zhuān)業(yè)自信，為本專(zhuān)業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展提供內(nèi)在潛力支持。學(xué)生對(duì)自己所學(xué)專(zhuān)業(yè)的積極肯定和認(rèn)可程度，也影響著學(xué)生對(duì)自身的認(rèn)識(shí)與價(jià)值觀。同時(shí)也讓學(xué)生及時(shí)了解本專(zhuān)業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，擴(kuò)展專(zhuān)業(yè)知識(shí)層面，認(rèn)知本專(zhuān)業(yè)現(xiàn)階段的發(fā)展水平及局限性，讓學(xué)生關(guān)注社會(huì)、關(guān)注生活、感同身受，增強(qiáng)其愛(ài)國(guó)意識(shí)，從而達(dá)到思政教育的目的。具體實(shí)施過(guò)程如下：

（1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，搜集區(qū)間信號(hào)及列控系統(tǒng)的典型常見(jiàn)故障，對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，研究導(dǎo)致故障的理論原因。

（2）根據(jù)調(diào)研結(jié)果及現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，在不影響原實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的前提下，參考典型的故障案例，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)原系統(tǒng)電路進(jìn)行改造，設(shè)置故障，然后根據(jù)故障案例，制定故障處理流程。運(yùn)用多種形式啟發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維能力，通過(guò)對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，提出見(jiàn)解，直到完成故障判斷和處理這一系列過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及自我成就感，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

例如，在主體化實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置機(jī)車(chē)信號(hào)故障，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)故障現(xiàn)象，分析故障原因，什么情況會(huì)導(dǎo)致機(jī)車(chē)信號(hào)無(wú)碼，出現(xiàn)紅燈和白燈，根據(jù)理論知識(shí)分析結(jié)果，一步步測(cè)試可疑故障點(diǎn)，進(jìn)而定位故障，排除故障。

2.4 改革實(shí)驗(yàn)成績(jī)過(guò)程考核細(xì)則

成績(jī)作為學(xué)生學(xué)習(xí)效果的最直觀體現(xiàn)，也是驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的最主要?jiǎng)恿υ慈８鶕?jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方式的改革過(guò)程，改革實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及細(xì)則。制定實(shí)驗(yàn)前（實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)）、實(shí)驗(yàn)中（實(shí)驗(yàn)過(guò)程）、實(shí)驗(yàn)后（實(shí)驗(yàn)報(bào)告）三個(gè)環(huán)節(jié)的成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及細(xì)則見(jiàn)表1、表2、表3所示。每個(gè)環(huán)節(jié)根據(jù)評(píng)價(jià)內(nèi)容不同等級(jí)評(píng)分。最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)?yōu)閷?shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后三個(gè)環(huán)節(jié)的平均值，以此規(guī)范實(shí)驗(yàn)過(guò)程成績(jī)考核。同時(shí)改革實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)前加入啟發(fā)思考題目及要求，實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐參與能力考核，實(shí)驗(yàn)后考核學(xué)生報(bào)告總結(jié)分析能力，讓學(xué)生深入分析總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，融匯知識(shí)點(diǎn)。

表1 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及細(xì)則

表2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程環(huán)節(jié)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及細(xì)則

表3 實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié)成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及細(xì)則

3 結(jié)語(yǔ)

理論與實(shí)踐相結(jié)合，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與理論教學(xué)相銜接，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，是培養(yǎng)本科生工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展要求。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)改革的實(shí)施，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣極大提高，實(shí)驗(yàn)參與度較高。故障案例的設(shè)置，可以激發(fā)學(xué)生好勝心，將學(xué)生從知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力的鍛煉，機(jī)械知識(shí)理解轉(zhuǎn)為對(duì)知識(shí)的深入理解及整體認(rèn)知。學(xué)生思維活躍，探知能力進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)相關(guān)儀器設(shè)備的使用更加熟練，對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用能力更加強(qiáng)化。