基于虛擬仿真技術(shù)的高職“動車組的操縱”課程改革與實(shí)踐

羅偉

高等職業(yè)教育的根本任務(wù)是培養(yǎng)高等技術(shù)應(yīng)用性專門人才，其培養(yǎng)目標(biāo)的專業(yè)性、職業(yè)性、應(yīng)用性、實(shí)踐性等特色十分鮮明?？茖W(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，按照傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式培養(yǎng)出來的學(xué)生只是掌握了現(xiàn)有設(shè)備或某一種特定類型設(shè)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(yīng)，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(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)教育資源和信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)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(shù)學(xué)院近年來采用的基于虛擬仿真技術(shù)的碎片化資源開發(fā)與教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行探討。

一、“動車組的操縱”課程采用信息化教學(xué)的必要性

（一）課程建設(shè)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(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，“五縱五橫十聯(lián)”鐵路快速客運(yùn)通道將覆蓋全國90%以上人口?！笆濉逼陂g，動車組、城軌車輛等機(jī)車車輛需求量至少達(dá)8 000列以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每增建1公里鐵路需要技術(shù)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(yùn)營企業(yè)對專業(yè)人才數(shù)量需求情況如表1所示。

以體現(xiàn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)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(jiān)力量，建立標(biāo)準(zhǔn)更統(tǒng)一、信息更完備的共享教學(xué)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(xiàng)急需人才的有效途徑和可靠保障。

2.軌道交通行業(yè)技術(shù)、工藝、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)等更新速度加快，使用模擬仿真類型信息化教學(xué)是技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的新形式

近年來，軌道交通行業(yè)技術(shù)、工藝、設(shè)備、材料、標(biāo)準(zhǔn)等的更新速度加快，核心技術(shù)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(yīng)快速適應(yīng)軌道交通產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化，采用模擬仿真類型的信息化教學(xué)可以通過模擬實(shí)際系統(tǒng)的工作狀況和運(yùn)行狀況，解決學(xué)生專業(yè)技能和實(shí)踐能力的培養(yǎng)問題，解決高速鐵路乘務(wù)員培訓(xùn)難、培訓(xùn)效率低、培訓(xùn)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(diǎn)采用真實(shí)、直觀的信息化教學(xué)方式和豐富的信息化資源更能提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果

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

（二）學(xué)生學(xué)情分析

1.學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

學(xué)習(xí)本知識點(diǎn)的學(xué)生均來自動車組專業(yè)方向三年級學(xué)生，前期已學(xué)習(xí)過動車組的機(jī)械、電氣、制動等相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)及專業(yè)課程，具備了較好的專業(yè)基礎(chǔ);進(jìn)行了動車組模擬仿真駕駛的實(shí)訓(xùn)，掌握了一定的專業(yè)操作技能;已具備一定的計(jì)算機(jī)操作能力，能制作簡單的PPT，能熟練地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)資料，并進(jìn)行過課程知識點(diǎn)的匯報(bào)，也已經(jīng)通過世界大學(xué)城等網(wǎng)絡(luò)媒介上交過課堂作業(yè)，具備利用信息技術(shù)和數(shù)字化資源開展教學(xué)的基礎(chǔ)。

2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)

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

二、基于虛擬仿真技術(shù)的“動車組的操縱”課程改革研究與實(shí)踐

（一）基于虛擬仿真技術(shù)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(jī)械師等崗位人員應(yīng)具備的按照動車組運(yùn)用規(guī)章，正確進(jìn)行動車組操縱、行車安全設(shè)備的使用等專業(yè)能力。依據(jù)動車組乘務(wù)員在不同的工作情況而設(shè)計(jì)，分為動車組司機(jī)室設(shè)備的操縱、動車組列車控制系統(tǒng)操縱、動車組一次化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)的操縱、動車組非正常行車的操縱四個學(xué)習(xí)情境。情境的設(shè)計(jì)是從設(shè)備結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)操縱、標(biāo)準(zhǔn)流程、非正常故障處理層層遞進(jìn)。

（二）基于虛擬仿真技術(shù)的“動車組的操縱”課程改革實(shí)踐

1.課程傳統(tǒng)教學(xué)方式教學(xué)特點(diǎn)分析

（1）專業(yè)術(shù)語多，規(guī)范流程多。本課程主要介紹動車的設(shè)備操縱、故障處理的流程，知識點(diǎn)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(xué)方式學(xué)生感覺很枯燥，難以理解、記憶。

（2）缺少配套教材。學(xué)生所學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容與動車組地勤師、隨車機(jī)械師崗位培訓(xùn)內(nèi)容完全吻合，技能點(diǎn)來源于現(xiàn)場實(shí)踐。但學(xué)習(xí)內(nèi)容完全憑任課教師講授，學(xué)生沒有直觀清晰的認(rèn)識，也沒有適合的配套教材，需要教師提前準(zhǔn)備資料讓學(xué)生復(fù)印，而學(xué)生對這些理論性的知識缺少興趣，學(xué)習(xí)起來較困難。

2.教學(xué)對策

如下頁圖2所示，本課程開展信息化教學(xué)后，能通過自學(xué)、思考、討論、提問、觀看、練習(xí)、考試、總結(jié)的學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將學(xué)生充裕的業(yè)余時間利用起來，讓學(xué)生可以打破時間、地域的局限性，變“寢室”為“教室”，進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)?？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(xué)方式調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;由于考核內(nèi)容包含了所有的知識與技能點(diǎn)，則要求學(xué)生必須在課后進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)才有可能通過考核，作業(yè)和課后學(xué)習(xí)不再流于形式。開放實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生自學(xué)錄制好的軟件操縱視頻后，讓學(xué)生上機(jī)練習(xí)，解決無配套教材的問題;豐富、直觀的仿真軟件讓學(xué)生身臨其境，能全身心地投入到學(xué)習(xí)中去，合理的考核方式，也讓學(xué)生從理論到實(shí)踐全方位地掌握所有的知識點(diǎn)，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，學(xué)習(xí)效率得到極大的提高。

3.教學(xué)設(shè)計(jì)

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(xué)”為定位，以高速動車運(yùn)用最廣泛的車型為資源開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，以碎片化資源為基礎(chǔ)，以專業(yè)及行業(yè)信息平臺、課程教學(xué)與培訓(xùn)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(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)，對各環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，將大化小，開展碎片化資源開發(fā)與設(shè)計(jì)，形成“碎片化資源—微課—模塊—課程—專業(yè)”的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的云端開放式教育平臺，探索全程在線和“翻轉(zhuǎn)課堂”的信息化教學(xué)新模式，實(shí)現(xiàn)“時時、處處、人人”的課程學(xué)習(xí)方式，將課程躍升至深度探究、思辯、互動與實(shí)踐的新高度，促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

4.課程資源建設(shè)（見表2）

“動車組的操縱”課程數(shù)字化資源建設(shè)具體如圖4所示。

“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(jìn)行共享，為學(xué)生提供在寢室中學(xué)習(xí)的空間，教師在課堂上布置的任務(wù)，學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)在寢室中學(xué)習(xí)，打破時間、空間限制，學(xué)生可以在任意時間選擇地點(diǎn)進(jìn)行專業(yè)知識學(xué)習(xí)，變寢室為教室;通過模仿現(xiàn)場實(shí)例的動車組模擬仿真軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，既直觀、又生動，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將枯燥的理論學(xué)習(xí)與現(xiàn)場實(shí)例結(jié)合起來，使學(xué)生學(xué)習(xí)、練習(xí)的內(nèi)容與現(xiàn)場真實(shí)完全一致，學(xué)以致用，真正做到“零距離”上崗。

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（責(zé)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）

Abstract： "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.

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