应用型本科高校“轨道交通机电设备”课程教学研究

李文新 刘 静 马 超

1.湖北文理学院纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室 湖北襄阳 441053；2.湖北文理学院汽车与交通学院 湖北襄阳 441053

近年来，随着我国经济高速增长和城市化进程快速推进，我国城市轨道交通行业也得以快速发展。根据交通部数据，截至2022年2月，全国共有51个城市开通运营城市轨道交通线路272条。事实上，在双碳政策的驱动下，大力发展以铁路为牵引的多式联运正是当前的突破口，轨道交通作为铁路的重要支撑，行业前景广阔。

在大环境引导下，相关的轨道机电设备课程在众多高校中逐步开设。这系列课程多以职业技术学院为主，有以培养地铁站务员岗位职业能力为目标的[1]，有线上线下混合式教学研讨的[2]，有借鉴互联网和智慧树开展翻转课堂的[3]，也有提出微课教学的[4]，更有结合实际提出“趣味教学、任务驱动教学、角色互换教学和现场教学”课程探索的[5]。此外，也有本科院校开展了“轨道交通机电设备”课程的教学研究，并从实践教学设计为突破，提出了OBE导向下实验教学课程设计[6]。这系列“轨道交通机电设备”教学方面的讨论为进一步开展本科生交通机电设备课程提供了一定参考，但是缺乏明确的指引，加上各院校所处地理位置和专业课程体系的不同，对于如何办好交通专业本科生的轨道机电设备教学还存有不足。

为开设好“轨道交通机电设备”课程，湖北文理学院结合襄阳市地方发展，提出了专业认证下的交通设备与控制工程专业体系建设[7]，并面向道路交通的交通工程学开展了教学探讨[8]，为交通设备与控制工程本科专业学生的轨道交通教学提供了基础。基于此，本文进一步考虑襄阳市未来的城市轨道交通规划，从OBE矩阵出发，从明确教学目标、设置教学内容和确定课程考核四方面入手，讨论“轨道交通机电设备”课程教学。

一、“轨道交通机电设备”课程目标的制定

通过本课程的课堂教学，落实专业培养方案的培养目标要求，与其他专业课配合，培养学生具备初步了解轨道交通设备、使用基本设备的专业技能和高速铁路调度指挥系统的构成和应用。此外，在传授知识的同时，应重视培养学生严谨治学、力求上进的学习态度，培养学生分析和解决问题的能力，培养学生的探索精神、创新意识和工程素养，培养学生的职业道德、社会责任感和社会主义核心价值观。

课程教学目标1：让学生了解轨道交通设备的类型和种类，熟悉高速铁路、普速铁路和城市轨道交通运营的主要设备和设备基本工作原理，具备轨道交通设备管控与维护的基本专业知识，并能运用这些知识分析轨道交通设备管控与维护过程中出现的问题。

课程教学目标2：了解轨道交通设备的发展历史和现状、各种轨道交通制式设备间的关联，结合轨道交通基本设备操纵和实现的全过程，识别制约轨道交通设备效率提升的关键环节。通过自主思考、实验和相关渠道获取资料和信息，提出不同的改进方案和提升方法。

课程教学目标3：采用工程案例教学法，引导学生组建团队，对轨道交通运营系统的某一两种基本设备或调度指挥系统信号设备的工作原理和基本功能进行研究汇报，锻炼学生沟通交流、相互协作、相互学习，共同完成项目任务的能力。

二、“轨道交通机电设备”课程教学内容的设置

根据湖北文理学院交通系现有专任师资力量，结合“轨道交通机电设备”课程目标设置，“轨道交通机电设备”课程总学分按1.5分开设，理论教学计划为18学时，实验教学为8学时。相关内容设置后，在教学方法上采用课堂讲授，学生自学、课堂讨论、实验室教学等多种形式。相应的课程内容安排如下：

第一章 绪论。该章节按照2学时安排，支撑课程目标2。主要教学内容包括交通运输概念、交通运输业发展、现代化交通运输设备分类、交通运输业的性质与特点。与之相对应的教学要求包括教学目标、教学重难点和教学方法三部分。一是教学目标：了解轨道交通设备的发展历史和现状；了解轨道交通设备在交通运输行业及社会经济发展中的作用和重要性，轨道交通运输的技术经济特征及适用范围，各种轨道交通设备之间的联系和关系；了解轨道交通设备的分类、发展方向和新设备的应用。二是教学重点：轨道交通运输的技术经济特征及适用范围，各种轨道交通设备之间的联系和关系。三是教学方法：用归纳、总结、类比等方法，介绍轨道交通发展历程中的历史事件和数据讲解轨道交通设备发展演变趋势及未来应用方向，并组织学生进行讨论。

第二章 铁路相关设备概述。该章节按照2学时安排，支撑课程目标1、3。主要教学内容包括铁路线路设备概述、铁路车辆设备概述、铁路信号设备概述。与之相对应的教学要求包括教学目标、教学重难点和教学方法三部分。一是教学目标：了解铁路线路、线路横纵断面、车站等的作用。理解道岔号数对行车速度的影响以及设置缓和曲线的意义。掌握铁路线路平纵断面的概念与计算，车辆走行部构造原理。了解铁路车站的构造、组成、用途和功能分类。掌握铁路车辆牵引供电系统的工作原理，熟悉电力机车与内燃机车。了解铁路信号设备所包含的设备种类，掌握联锁设备、闭塞设备、铁路通信设备的基础理论知识和工作原理，主要包括控制原理和实现控制的方法手段。二是教学重点：理解道岔号数对行车速度的影响以及设置缓和曲线的意义。掌握铁路线路平纵断面的概念与计算，车辆走行部构造原理。掌握铁路车辆牵引供电系统的工作原理，熟悉电力机车与内燃机车。联锁设备、闭塞设备、铁路通信设备的基础理论知识和工作原理。三是教学方法：问题导向，课堂作业练习及讨论。采用课题教学和实验相结合的方式，让学生根据课堂教学任务和实验要求完成相应实验。

第三章 高速铁路相关设备概述。该章节按照2学时安排，支撑课程目标1、3。主要教学内容包括高速铁路线路设备、高速铁路牵引动力与车辆、高速铁路通信信号。与之相对应的教学要求包括教学目标、教学重难点和教学方法三部分。一是教学目标：了解高速铁路线路、车辆和通信相关设备的种类和其作用，理解高速铁路设备与铁路设备之间的差异性，掌握这些差异性对两种系统列车行车组织的影响。二是教学重点：高速铁路设备与铁路设备之间的差异性，设备差异性对列车行车组织的影响。三是教学方法：采用课题教学和实验相结合的方式，让学生根据课堂教学任务和实验要求完成相应实验。

第四章 城市轨道交通设备概述。该章节按照8学时安排，支撑课程目标1、3。主要教学内容包括城轨线路概述、城市轨道交通车站与车辆、城市轨道交通信号设备与其他设备。与之相对应的教学要求包括教学目标、教学重难点和教学方法三部分。一是教学目标：了解城轨线路的构成和其作用。掌握路基、隧道、高架桥上的轨道结构。理解铺设在不同位置上的轨道结构的异同点。了解城市轨道交通车站分类与组成以及车站的功能与定位。城市轨道交通车辆主要技术参数与标准以及车辆段的作用。了解城市轨道交通的主要通信设备系统和辅助设备系统的构成和其功能。掌握信号系统、通信系统、供电系统、环控系统和排水系统的基本工作原理。二是教学重点：路基、隧道、高架桥上的轨道结构，铺设在不同位置上的轨道结构的异同点。城市轨道交通车辆主要技术参数与标准。信号系统、通信系统、供电系统、环控系统和排水系统的基本工作原理。三是教学方法：问题导向，课堂作业练习及讨论。

第五章 货运设备与设施。该章节按照2学时安排，支撑课程目标1、3。主要教学内容包括：货运设备的种类及其适用条件、货场与装卸线的定义和概念、货场面积与装卸线长度等相关计算、货场装卸机电设备、货场计量及安全检测监控设备与系统。与之相对应的教学要求包括教学目标、教学重难点和教学方法三部分。一是教学目标：了解铁路货运设备的种类、构成和工作原理；掌握货场、装卸线、装卸设备等相关定义、概念和计算；能够熟悉各种货场装卸机电设备的作用和功能；知晓货场计量及安全检测监控设备与系统的工作原理和构成。二是教学重点：货场、装卸线、装卸设备等相关定义、概念和计算，货场装卸机电设备的作用和功能。三是教学方法：问题导向，课堂作业练习及讨论。

第六章 列车运行控制系统。该章节按照8学时安排，支撑课程目标2、3。主要教学内容包括列车运行控制系统定义及其发展、列车运动过程分析、CTCS-2级列控系统、CTCS-3级列控系统、列车运行监控记录装置和应答器。与之相对应的教学要求包括教学目标、教学重难点和教学方法三部分。一是教学目标：了解列控系统的定义及其发展过程，能够对列车运动过程进行简要分析，熟悉CTCS-2级列控系统、CTCS-3级列控系统、列车运行监控记录装置和应答器的作用和原理。二是教学重点：熟悉CTCS-2级列控系统、CTCS-3级列控系统的作用和原理。三是教学方法：问题导向，课堂作业练习及讨论。

三、“轨道交通机电设备”的课程考核安排

在考核方式上，采取平时成绩(平时作业和实验)、期中考试(团队汇报)和期末考试(大作业)相结合的方式；在考核内容上，注重基础性、开放性、探究性、实践性，考查基础理论知识的掌握程度，考查运用所学知识来分析问题和解决问题的实践能力。总体采用百分制标准，具体为平时成绩30%+期中考试20%+期末考试50%。

平时学习成绩主要考核学生作业和实验完成情况，各占比50%。具体打分方式采用激励和奖罚分的方式计分：以95分为基数，每得一个A加2分，每得一个B扣2分，每得一个C扣5分，少交1次扣10分，最高加至100分，最低扣至0分为止。

期中考核采用学生团队汇报形式进行。具体打分方式采用激励和奖罚分的方式计分：以95分为基数，得A加5分，得B扣5分，得C扣10分，得D扣20分。期中，所有团队成员(除汇报人外)分数相同，汇报人多加5分，最高100分，不参与者原则上直接0分。

期末考核采用大作业形式进行，总成绩50分。以90分为基数，得A加10分，得B扣10分，得C扣20分，得D扣30分，最高100分，不提交者原则上直接0分。

为体现出该课程符合专业认证的需求，在课程考核时按照3个目标分别考核，并针对考核内容完成情况的不同，分别给予5个等级的分值，即“90～100分”“80～89分”“70～79分”“60～69分”和“<60分”。具体有如下安排：

课程目标1包括平时作业和大作业。平时作业：通过完成课后作业，考查学生是否掌握和了解轨道交通设备的类型和种类、轨道交通运营的主要设备和基本工作原理。大作业：通过完成大作业，考查学生是否掌握具备轨道交通设备管控与维护的基本专业知识。

课程目标2包括平时作业、大作业和实验。平时作业：通过完成课后作业，考查学生是否了解轨道交通设备的发展历史和现状、各种轨道交通设备之间的联系和关系。大作业：通过完成大作业，考查学生是否掌握轨道交通设备的发展方向和新设备的应用前景。实验：了解组织列车安全、高效行车的列车运行控制系统的基本构成、工作原理，使学生能够根据学习的理论知识进行仿真操作。

课程目标3为团队汇报展示。学生之间组成团队形式，对老师布置的研究问题进行学习和探索，并将成果以课堂汇报和展示的形式呈现。

结语

“轨道交通机电设备”在应用型本科高校的设置应该结合城市发展，以学生能力培养为导向。本文以湖北文理学院为例，讨论了OBE矩阵下的“轨道交通机电设备”课程体系设置。首先，提出知识获取、问题分析和团队配合的三方面教学目标；其次，对课程教学内容做出安排，并在教学方法上采用课堂讲授、学生自学、课堂讨论、实验室教学等多种形式；最后，设置了与目标、内容相应的考核方法，从而达到专业认证的前呼后应的目的。