《轨道交通概论》课程“浸入式”教学探索

2022-06-15李盈利姚松

教育现代化 2022年25期

李盈利，姚松

（中南大学交通运输工程学院，湖南长沙）

随着高铁技术的迅速发展，我国高铁开始走出国门，“高铁外交”已成为我国外交的重要名片。《轨道交通概论》作为交通设备与控制工程专业的专业基础课程，旨在宏观介绍轨道交通系统的组成部分与工作原理，知识点较多，信息量大，涉及范围广泛。本课程安排在大三上学期，期望通过本课程学习，使学生对轨道交通系统有一个整体性的认识，为后续课程作铺垫。课程内容包含大量专业术语和基本工作原理，难以理解和记忆，容易让学生感到困难和乏味，同时很多知识点与实践结合紧密，各组成系统需要对照实物、图片或视频来介绍，做到融会贯通，有的放矢，并通过现场参观加强理解认识。《轨道交通概论》课程涵盖知识点较多，综合性和实践性较强，传统教学方式容易使学生缺乏学习兴趣和积极性，因此在新工科环境下有必要探索该课程合适的教学方式。

国内开设《轨道交通概论》类似课程的院校很多，在提升学生兴趣上做出了各种教育改革尝试，如调整教学重难点[1-2]、采用启发式教学[3-6]等。刘伯鸿等[7]与董海燕等[8]指出了《轨道交通概论》课程教学存在的问题，并对课程进行改革。刘建伟等[9]基于陕西省部分高校的调查结果，提出了基于学生期望的思想政治类“概论”课程教学改革。韦未等[10]开展了“水利水电工程概论”课程的改革与实践探索。李广军等[11]提出了按照教学对象进行分级培养的专业概论教改模式。张露露等[12]探索了新能源材料与器件专业概论课的教学改革实践方式。朱炜等[13]从学生兴趣与教师理想出发的轨道交通系统引论课程教学改革。赵金宝等[14]提出了以学生为中心的《轨道交通概论》课程教学设计。国外概论类课程的改革方向主要包括：以学生为中心，充分发挥小组的作用使学生积极主动参与学习过程，在课堂中添加活动[15-16]等。国外教育改革侧重点与中国有所不同，但可为我国高等教育改革提供参考。

一课程教学现状

《轨道交通概论》作为一门新工科极其重要的交通类专业课，进行课程教学方法改革和教学内容优化改革势在必行。结合本课程内容与特点，从教学内容、教学设计、考核方式等进行多方面的课程改革，使教学内容贴近轨道交通发展，对轨道交通有一个系统性的认识，使学生在掌握轨道交通基本知识的基础上，把握轨道交通其他专业课之间的联系；通过采用更好的教学方式和手段，更好的调动起学生对学习轨道交通相关知识的积极性，使课堂内容更加丰富多彩，更加生动有趣，更加贴近相关专业知识在工程中的实际应用。课程改革拟从解决的关键问题如下：

1.教学过程过于枯燥。由于《轨道交通概论》是一门专业课程，工程知识较多，在讲授课程的过程中学生难免会觉得枯燥乏味，进而产生厌烦、抵触的情绪。若只是使用板书、图片文稿演示等较为静态的方式来阐述学科内容，学生也很难学习到具体的、直观的轨道交通方面的知识。

2.课堂教学缺乏互动。国内学生大多谦虚内敛，课堂缺乏互动，会导致课堂上的学习氛围不够浓厚，老师的教学也会显得更为刻板。由于《轨道交通概论》主要以理论和概念的理解为主，若是缺乏互动，学生会很被动地接受这些知识，逐渐失去对这门课程的兴趣。

3.学生缺乏对课程知识的学习兴趣。面对专业性课程，很多学生无法提起对它的学习兴趣，课堂上不想深入理解和思考重要的知识点，课后也不想认真地复习和预习下一次上课的内容，缺乏自律能力和学习兴趣，从而导致无法掌握本门课程的内容。

4.教学内容老旧。随着时代和科学技术的不断发展，在轨道交通方面也取得了不错的成就，许多新技术、新设备不断发展。如果课程的内容一成不变，就无法跟上科技的发展，无法让这门课程贴近实际工程应用，就无法使学生讲课堂中学习的知识应用到实践中去。

二改革思路与策略

《轨道交通概论》授课对象为交通设备与控制工程专业的本科生，是交通设备与控制工程专业学生的专业基础课程之一。通过学习该课程，对轨道交通运输业有概括性的认识和了解，并掌握国内外的轨道交通发展历史以及轨道交通运输业、轨道交通运输设备和轨道交通运输工作的基本概念、基本原理及基本运用，一方面为学生学习后续课程提供必要的基础知识，另一方面也为学生充分了解世界轨道交通发展现状和趋势，从而开阔眼界和思路，及时地去努力学习和掌握新的轨道交通运输设备的新知识和新技术。通过本课程学习，使学生对我国的铁路建设事业以及铁路运输相关知识有一个概括的了解和认识，有热爱铁路事业、献身铁路事业的热情，为学习专业知识及今后工作奠定初步的思想和技术基础。轨道交通运输新技术的迅速发展，对本科生和高素质的工程技术人才的要求出现了显著的变化，通过对《轨道交通概论》课程创新培养方式进行思考，需要从多方面对课程进行改革。

（一）教学内容优化

《轨道交通概论》课程的内容涉及范围广泛，包括轨道交通线路、车辆、车站、通信、运输组织、安全管理，以及高速铁路与重载运输两个专题，有些内容与《机车车辆工程》《城市轨道运营车辆》《铁路运输设备》等其他课程相互交叉或重复，因此在教学过程中需要对教学内容有所取舍、根据交通设备、交通运输、交通信号与控制不同特色专业的定位适当进行修改。

课程需要掌握普速铁路、高速铁路和城市轨道交通在内的轨道交通运输业的发展历史，熟练掌握轨道线路、机车、车辆、动车组、通信信号、车站、行车组织、重载铁路等有关轨道交通运输设备以及轨道交通运输工作的基本概念、基本原理及基本运用；对我国铁路建设事业以及铁路运输相关的基本知识和基础理论有完整的认识。

在轨道交通运输设备方面，结合典型的历史事件讲解轨道交通的重要性和发展趋势；利用图片、动画和实物模型等形式，介绍轨道交通线路的基本结构及各要素的工作原理、轨道交通机车车辆的基本知识；通过案例讲解轨道交通车站的作用和发展趋势。

轨道交通运营方面，根据历史发展趋势，利用图片、动画等，从简单到复杂的介绍轨道交通的各种信号与通信设备；从铁路时刻表引入列车运行组织的基本概念，在此基础进一步将内容分为客运和货运两部分分别介绍其组织形式和组织方法；从近年来国内外发生的轨道交通重大安全事故的严重后果引出轨道交通安全管理的必要性，在此基础上介绍相关基础概念和基本方法。最后，通过专题介绍高速铁路的基本概念和我国高速铁路的发展历史和趋势，从大秦线的重要作用及发展现状介绍扩展到世界重载铁路的发展现状和趋势。

（二）教学设计的改革

以学生为中心进行教学设计：①知识点与资料整理，整合知识点，重新分类，确定哪些是学生可以课前自学的知识，哪些知识点需要教师重点讲解。②发布课前预习学习任务，明确学习目标、学习方法、学习内容等，引导学生按照任务单上的要求进行预习并发现问题，解决问题。③教学设计与教学流程图，学习任务单的布置可以让学生对于接下来要学的内容一目了然，并且自主学习，教师给予学生自主学习方式与空间，学生分小组决定目标、查找资料、讨论交流、探究，制作课件能够充分发挥学生的主观能动性，体现了以学生为主体的学习模式。④评价方式，以学生为中心的教学模式的评价机制，注重过程评价，把学生平时的自主学习、讨论、合作纳入到课程考核中去，结合小组评价，完善评价机制。

（三）课堂教学方法和手段改革

为提高课堂教学效果、激发学生自主学习能力，促进信息技术与教学的融合，实施启发式、探究式、案例式、情景式、翻转课堂、线上与线下混合式等教学方法改革，贯彻落实“以学生为中心”“以发展需求为中心”等教育理念，完善课堂教学标准体系，加强教学过程考核，打造智慧课堂，推进课堂教学革命，实现“智慧启迪、价值塑造、能力培养和知识传授”四位一体的课程目标。

课程授课中采用启发式教学，根据轨道交通发展与培养方案修订教学大纲，对于不同的知识点，采用不同的教学方式，对于重点知识，结合实际，深入浅出地重点讲授。非重点部分，通过图片与动画作一般性介绍，为感兴趣的同学提供参考资料，提高学生的自学能力。

鼓励学生探究式学习。在教学过程中，除了课堂讲授外，引导学生课前预习，充分利用网络资源如知网、百度、微信公众号等，学校图书馆资源，查找轨道交通有关资料，调动学生学习积极性。

采用多媒体教学，展示相关图片，增加信息量。通过多媒体教学给出道岔、轨道、路基等结构的实际照片，具有形象直观，通过动画表示不同车站的作业流程，有效呈现重点、难点；通过多媒体展示，减少教师板书时间，有利于及时交互，及时反馈，易于学生参与，师生互动；多媒体教学动态模拟过程，如闭塞分区、驼峰溜车等复杂知识点，通过视觉、听觉等多方面呈现，加强记忆，提高教学效率。根据课程特点与教学要求，运用不同教学方法，灵活运用有关图表和视频材料，加深感性认识；采用提问方法，加深概念、难点的理解；班内组织小组讨论，小组间及小组内学生互相点评，增加学生在课堂教学中的兴趣与参与度，形成活泼互动式教学的氛围，提高教学效果。

基于校园内铁路园的不同机车(如图1所示)与中南大学先进轨道交通科普基地，现场参观轨道交通相关模型与实验室，及实际铁路系统，对课本铁路系统有更深刻全面的认识，了解课本中的知识在实际中的应用场景，激发学习兴趣。

图1 校园内铁路园[17]

（四）授课模式改革

“教师主导——学生主体”教学模式是20世纪80年代提出的关于教学过程中教与学关系的概括。教师主导指教师根据教学目标针对课堂教学活动进行设计，把握课堂方向；学生主体指学生是课堂学习的主体，知识建构的主体，学生主动学习，教师在学生提出问题时，给予帮助与指点，以此达到预期教学目标。

利用网络平台，在课余经常讨论国内以及世界铁路发展新闻，趣味小知识抢答与讨论，铁路系统相关的小故事，铁路工人的生活与工作等，使学生对书本知识具有更强的求知欲，对之后的就业有一定的初步了解。课堂教学之外，带领学生参观轨道交通科普基地、铁路园、科研实验平台、附近火车站等，使学生对课本上的知识有具象化认识，深刻了解其工作原理，而非死记硬背。

（五）考核方式的改革

随着轨道交通的发展，教学内容需要相应进行更新，结合互联网与多媒体技术发展，教学方法也要多元化，因此课程考核的方式也应该随之进行多元化改革。课程考核是课程教学改革的重要环节之一，现有的考试方式较传统，存在很多弊端，如最终成绩主要取决于期末考试，期末考试比重较大，考试形式单一。考试内容主要以《轨道交通概论》课本知识为基础，缺少开放性问题；缺乏综合运用知识、解决问题的能力的训练。目前考核形式单一，多以开卷方式为主，题型主要为简答题与综述题，属于记忆性考察。缺乏主观性，无法锻炼与体现学生的发散思维、创新等综合能力。因此，采用多元化、综合性的考核方式，可以考查学生综合能力，并激发课程学习兴趣。

为了构建公平、合理的评价体系，建立多元化考核方式，反映学生课堂内外对知识的掌握情况。重课程参与过程的考核与知识的运用，考核方式多元化，弱化课本现成知识的考核，采用课程论文、小组作业、答辩、考试、实验设计等形式，设计开放性题目，激发挖掘学生的专业热情，锻炼自主学习能力。

根据轨道交通系统概论课程的特点，知识量大，内容多，设计多种考核方式，调整考评方式。在对学生意愿调研基础上，将以往期末考试的考评方式，调整为论文、答辩、考试、实验设计等多种考核方式，激发学生兴趣，分散学生期末多门课程集中复习的压力，加强团队合作，锻炼文献综述、口头表达、方案设计等多种能力。