基于OBE 的列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程教學(xué)改革
——以淮南師范學(xué)院為例

李淑娟，楊國(guó)詩(shī)，肖理慶

（淮南師范學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，安徽 淮南 232038）

列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)是軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程，在鐵路列車(chē)自動(dòng)化控制中占有舉足輕重的地位［1］（P1-10）［2,3］。 為了使學(xué)生更好地理解列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)這門(mén)至關(guān)重要的專(zhuān)業(yè)課程，鐵路相關(guān)院校教師在教學(xué)方法、教學(xué)理念、教學(xué)設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了深入研究，并取得了很好的成果，有效地提高了列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，并被各高校廣泛采納［4-6］。

近年來(lái)提出的“產(chǎn)出導(dǎo)向”教育體系(outcome based education, OBE)是工科教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的核心之一，要求教學(xué)要以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)了教育的“產(chǎn)出”質(zhì)量，也就是學(xué)生學(xué)習(xí)完畢之后具備了什么能力，能干什么，會(huì)做什么［7］。 鑒于列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程實(shí)踐操作的特殊性，基于OBE 理念，結(jié)合軌道交通虛擬仿真平臺(tái)和校企合作實(shí)踐平臺(tái)，對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程進(jìn)行了教學(xué)改革，根據(jù)畢業(yè)生的反饋情況以及對(duì)在校學(xué)生創(chuàng)新成果的考察統(tǒng)計(jì)，效果理想。

一、OBE 理念指導(dǎo)的課程教學(xué)與傳統(tǒng)課程教學(xué)對(duì)比分析

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)如圖1 所示，該架構(gòu)清晰闡述了“學(xué)生中心”“產(chǎn)出導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”三大理念。 其中“產(chǎn)出導(dǎo)向”(outcome based education, OBE)作為核心理念之一，強(qiáng)調(diào)了教學(xué)單位在進(jìn)行教學(xué)體系設(shè)計(jì)之前，必須要明確學(xué)生在學(xué)習(xí)之后應(yīng)具備什么樣的能力，達(dá)到什么樣的效果，并由此，圍繞“預(yù)期學(xué)習(xí)成果”反向設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程和教學(xué)內(nèi)容［8］。

因此，本文認(rèn)為，基于OBE 模式，相應(yīng)的課程大綱均應(yīng)按照如圖2 所示的流程進(jìn)行。 其中，預(yù)期目標(biāo)并不是簡(jiǎn)單的想當(dāng)然，也不是靠個(gè)別老師所決定，而是基于實(shí)際社會(huì)需求調(diào)研，根據(jù)企業(yè)能力需求擬定；對(duì)于產(chǎn)出評(píng)估而言，是OBE 中至關(guān)重要的一環(huán)， 絕對(duì)不可以單純的以考試成績(jī)進(jìn)行產(chǎn)出評(píng)估，要從課堂、實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)、教師、系部、學(xué)院、用人單位等多個(gè)層面進(jìn)行綜合性的評(píng)估。因此，對(duì)比OBE 理念指導(dǎo)的課程教學(xué)與傳統(tǒng)課程教學(xué)，分析可得如表1 所示的不同之處。由此可見(jiàn)，基于OBE 理念對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)改革，能夠打破傳統(tǒng)，在培養(yǎng)知識(shí)、能力和素養(yǎng)方面起到很好的效果。

圖1 工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

圖2 OBE 模式下的課程教學(xué)設(shè)計(jì)

表1 OBE 理念指導(dǎo)的課程教學(xué)與傳統(tǒng)課程教學(xué)對(duì)比分析

二、列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

目前， 列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)的課程教學(xué)過(guò)程，存在的問(wèn)題主要如下：

（一）以教師為中心，以教學(xué)進(jìn)程為導(dǎo)向

授課教師以教材為核心，以自己為中心，將書(shū)本的理論性知識(shí)灌輸給學(xué)生，抽象的理論性知識(shí)和灌輸式教學(xué)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)效果大打折扣；而且理論教學(xué)內(nèi)容多以過(guò)于陳舊的知識(shí)為主，沒(méi)有及時(shí)融入最先進(jìn)的軌道交通信號(hào)設(shè)備知識(shí)及系統(tǒng)技術(shù)，與目前高鐵及其它軌道交通工具的發(fā)展差距較大。教師的知識(shí)更新不及時(shí)，很大程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，大大降低了預(yù)期的教學(xué)效果。

（二） 課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)陳舊

列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)系列課程，陳舊的課程設(shè)計(jì)模式是以教師給定的簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性題目進(jìn)行設(shè)計(jì)，沒(méi)有真正做到鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、綜合設(shè)計(jì)、實(shí)踐創(chuàng)新的效果。另外，課程設(shè)計(jì)選題不夠開(kāi)放，題目呆板，選擇的余地太少，區(qū)分度不夠大，這就導(dǎo)致學(xué)生拿著原有材料照搬，也能應(yīng)付過(guò)關(guān)。 而且在該過(guò)程中，教師缺乏科學(xué)合理的全過(guò)程監(jiān)督考核，依舊按照學(xué)生上交圖紙和報(bào)告的陳舊方式評(píng)定成績(jī)，很難考察出學(xué)生的知識(shí)掌握情況和實(shí)際的應(yīng)用水平。

（三） 課程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)薄弱并與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)

軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)于鐵路運(yùn)營(yíng)，而列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)又直接關(guān)乎鐵路列車(chē)運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)存在風(fēng)險(xiǎn)大、培訓(xùn)周期長(zhǎng)、管理困難、成本高等局限性，因此現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)很難實(shí)現(xiàn)。 并且校內(nèi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新慢，不能與實(shí)際同步，這就導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)的理論知識(shí)無(wú)法得到及時(shí)驗(yàn)證，很大程度上限制了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解程度和應(yīng)用能力。如果能將理論知識(shí)、 虛擬仿真和實(shí)際驗(yàn)證三者相結(jié)合， 形成“理、虛、實(shí)”三位一體的課程教學(xué)架構(gòu)，會(huì)有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（四）沒(méi)有持續(xù)的質(zhì)量保證機(jī)制

對(duì)于列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程而言，教學(xué)內(nèi)容均是由教師所編寫(xiě)教學(xué)大綱決定，教學(xué)方法和手段由教師自己發(fā)揮，正向設(shè)計(jì)并應(yīng)用于教學(xué)，甚至個(gè)別教師都沒(méi)有準(zhǔn)確的把握住該講什么，學(xué)生能學(xué)到什么，每學(xué)期課程均以考試形式圓滿結(jié)束，學(xué)生只為了考試通過(guò)，教師亦為了完成教學(xué)任務(wù)，不會(huì)有任何反饋，不能夠形成一個(gè)閉環(huán)的教學(xué)行為。 教師自己本身乃至系部都沒(méi)有形成一個(gè)持續(xù)的課程教學(xué)質(zhì)量保證機(jī)制，這就使得教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果永遠(yuǎn)無(wú)法得到有效提升。

三、基于OBE 的列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程教學(xué)改革方案

（一）教師與學(xué)生相融合的“翻轉(zhuǎn)課堂”新模式

課堂完全交予學(xué)生是很不現(xiàn)實(shí)的，但是一定要打破傳統(tǒng)的以教師為絕對(duì)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式，形成教師與學(xué)生相融合的“翻轉(zhuǎn)課堂”新模式。在理論教學(xué)之前，首先由教師針對(duì)本節(jié)課講授的理論知識(shí)所對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景、發(fā)展前景等出1-2道思考題，讓學(xué)生以宿舍為單位，提前在網(wǎng)絡(luò)上搜尋相關(guān)最先進(jìn)的知識(shí)和技術(shù)；然后，在課堂教學(xué)教師進(jìn)行基礎(chǔ)理論講解后， 讓學(xué)生以如圖3 所示的“翻轉(zhuǎn)課堂”的形式，進(jìn)行匯報(bào)，由其他組學(xué)生及教師為該組同學(xué)打分，并作為課堂表現(xiàn)分計(jì)入平時(shí)成績(jī)。這種教學(xué)方法不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)探索意識(shí)， 而且也能促進(jìn)教師及時(shí)更新知識(shí)，提高預(yù)期教學(xué)效果。

圖3 列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)翻轉(zhuǎn)課堂

（二）構(gòu)造創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與能力之間的深度融合

為了提高學(xué)生的理論知識(shí)水平，顯著提升學(xué)生的應(yīng)用能力和綜合創(chuàng)新能力，筆者詳細(xì)分析了現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的突出問(wèn)題和不足之處，結(jié)合我校軌道交通信號(hào)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)情況，確定了如圖4 所示的創(chuàng)新型課程設(shè)計(jì)模式。該模式以項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)課程設(shè)計(jì)，以小組為單位完成課程設(shè)計(jì)，以過(guò)程管理為把控手段，以課程銜接為知識(shí)融合支撐。

首先，在充分考慮課程銜接的基礎(chǔ)上，選擇合適的工程項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、科研項(xiàng)目和雙創(chuàng)項(xiàng)目四大類(lèi)項(xiàng)目為課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目來(lái)源，其中工程項(xiàng)目來(lái)源于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題的全部或部分，這就需要指導(dǎo)教師要有一定的最新的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以淮南師范學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究項(xiàng)目為基礎(chǔ)，根據(jù)課程實(shí)際需求針對(duì)性地開(kāi)展課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)研究模塊中；科研項(xiàng)目以教師科研項(xiàng)目和淮南師范學(xué)院“支持百名優(yōu)秀學(xué)生課外科技實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)基金”項(xiàng)目為依托，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生選擇其中與本課程相關(guān)的部分模塊開(kāi)展課程設(shè)計(jì)；雙創(chuàng)項(xiàng)目主要依賴于各級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目和專(zhuān)業(yè)學(xué)科競(jìng)賽，以提高學(xué)生創(chuàng)新思維為核心，旨在培養(yǎng)學(xué)生以課程知識(shí)為基礎(chǔ)，找創(chuàng)新求突破，提升綜合設(shè)計(jì)能力。

①臨床治愈率 急性、亞急性肝衰竭以臨床治愈率作為判斷標(biāo)準(zhǔn)：（a）乏力、納差、腹脹、尿少、出血傾向和肝性腦病等臨床癥狀消失；（b）黃疸消退（TBil≤2×ULN），肝臟大小恢復(fù)正常；（c）肝功能指標(biāo)基本恢復(fù)；（4）PTA（INR）恢復(fù)正常。

其次，擬定好課程設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)項(xiàng)目之后，在充分掌握學(xué)生基本能力的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地按任務(wù)模塊進(jìn)行分組，一般以3-4 人為一個(gè)小組，組內(nèi)明確各自分工，相互協(xié)作，同步進(jìn)行，任務(wù)模塊之間相互影響，任何一個(gè)任務(wù)模塊進(jìn)度不足都會(huì)影響整個(gè)小組的任務(wù)進(jìn)度，組與組之間針對(duì)某些問(wèn)題可以相互溝通協(xié)作，共同解決；同時(shí)，鼓勵(lì)組內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)和組間競(jìng)爭(zhēng)，給予各組一定的壓力，實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作的良性循環(huán)，如圖5 所示為小組成員在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室相互協(xié)作討論方案執(zhí)行中存在的問(wèn)題。

最后，保證學(xué)生課程設(shè)計(jì)成果的最重要因素是過(guò)程管理， 指導(dǎo)教師要有明確的任務(wù)和進(jìn)度安排，除正常答疑解決問(wèn)題以外，要按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)度匯報(bào)，并逐步將所設(shè)計(jì)內(nèi)容寫(xiě)成文檔，制作課程設(shè)計(jì)PPT，全組人員同時(shí)進(jìn)行答辯考核，這樣直接避免了渾水摸魚(yú)等陋習(xí)的出現(xiàn)。

圖4 創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)模式

圖5 小組成員協(xié)作討論課程設(shè)計(jì)方案

（三）構(gòu)造“理、虛、實(shí)”三位一體的課程教學(xué)架構(gòu)

列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程是基于理論知識(shí)的應(yīng)用型非常強(qiáng)的課程，基于如圖6 所示的以淮南師范學(xué)院軌道交通實(shí)訓(xùn)沙盤(pán)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，有針對(duì)性地準(zhǔn)備理論知識(shí)內(nèi)容，并在虛擬仿真平臺(tái)中進(jìn)行驗(yàn)證操作，以進(jìn)一步深化理論知識(shí)，經(jīng)過(guò)充分的鍛煉和實(shí)踐，學(xué)生具備了一定的操作經(jīng)驗(yàn)和緊急事件處理常識(shí)后，將學(xué)生帶入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際操作驗(yàn)證，能夠保證實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作順利進(jìn)行，不會(huì)存在不懂設(shè)備和不懂操作的情況發(fā)生。

圖6 軌道交通實(shí)訓(xùn)沙盤(pán)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室

圖7 學(xué)生在淮南電務(wù)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)操作實(shí)踐

實(shí)際操作實(shí)踐主要以淮南師范學(xué)院軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)實(shí)踐基地-合肥電務(wù)段淮南電務(wù)車(chē)間為現(xiàn)場(chǎng)， 讓學(xué)生把在虛擬仿真平臺(tái)學(xué)習(xí)到的實(shí)踐技能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用， 將知識(shí)升華到理論結(jié)合實(shí)踐的高度，實(shí)現(xiàn)“理、虛、實(shí)”三位一體的課程教學(xué)架構(gòu)。 圖7 所示為學(xué)生在淮南電務(wù)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作實(shí)踐。

筆者認(rèn)為，以此教學(xué)架構(gòu)能夠讓學(xué)生對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程的理論知識(shí)掌握的更為深入，也強(qiáng)化了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。

（四）搭建課程教學(xué)質(zhì)量保證機(jī)制

為了監(jiān)督教師在課程教學(xué)中保質(zhì)保量的完成教學(xué)任務(wù)，保證學(xué)生的學(xué)習(xí)有成效，在充分利用學(xué)校督導(dǎo)體制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行深化研討，形成了如圖8 所示的列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量保證機(jī)制。

更進(jìn)一步，對(duì)“課前、課內(nèi)、課外”三個(gè)方位予以細(xì)化。 對(duì)課前而言，最為關(guān)鍵的是確定符合當(dāng)前企業(yè)需求和學(xué)校實(shí)際情況的課程教學(xué)大綱，緊抓教師教學(xué)設(shè)計(jì)和教案，通過(guò)系部磨課的方式逐步提升備課質(zhì)量；對(duì)課內(nèi)而言，形成校級(jí)、院級(jí)、系部、學(xué)生相配合的四級(jí)督導(dǎo)信息反饋體系，全面對(duì)教師課堂教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行督導(dǎo)和反饋，其中學(xué)生督導(dǎo)信息員由高年級(jí)優(yōu)秀學(xué)生選拔產(chǎn)生；對(duì)課外而言，看學(xué)生的三創(chuàng)活動(dòng)、參加專(zhuān)業(yè)學(xué)科競(jìng)賽和教師科研項(xiàng)目情況，對(duì)任課教師提出要求，對(duì)學(xué)生能力予以拓展。

圖8 列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量保證機(jī)制

四、教學(xué)改革成效

以上課程教學(xué)改革措施，在列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程的教學(xué)中達(dá)到了非常好的教學(xué)效果，同時(shí)產(chǎn)生了一定的輻射作用，使得本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的理論知識(shí)層次、專(zhuān)業(yè)應(yīng)用能力和創(chuàng)新實(shí)踐水平得到了較好的提升。

（一）畢業(yè)去向情況

經(jīng)過(guò)課程教學(xué)改革，顯著提升了學(xué)生的軌道專(zhuān)業(yè)理論和實(shí)踐能力。 2019 年淮南師范學(xué)院軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)送走了首批畢業(yè)生，其畢業(yè)去向情況如圖9 所示，經(jīng)過(guò)后期回訪，企業(yè)對(duì)此模式下所培養(yǎng)學(xué)生的能力認(rèn)可度高。

（二）創(chuàng)新實(shí)踐成果

學(xué)生基于此模式鍛煉出了很好的創(chuàng)新實(shí)踐能力， 并積極參與教師項(xiàng)目和申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，數(shù)量逐年增加。 2019 年參與教師科研項(xiàng)目的學(xué)生數(shù)為5 人，實(shí)現(xiàn)了0 的突破。 就大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目而言，申報(bào)人數(shù)逐年增加，2019 年主持省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目1 人、參與5 人；主持校級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目3 人、參與5 人。

圖9 2019 年軌道專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生去向情況

軌道專(zhuān)業(yè)學(xué)生通過(guò)創(chuàng)新能力的提升和鍛煉，積極參與到學(xué)科競(jìng)賽中。 2019 年度獲得了國(guó)家級(jí)特等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)4 項(xiàng)、省級(jí)二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、省級(jí)三等獎(jiǎng)2 項(xiàng)。 圖10 所示為軌道專(zhuān)業(yè)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽獲得國(guó)家級(jí)特等獎(jiǎng)。

圖10 學(xué)生自主設(shè)計(jì)物流機(jī)器人及獲獎(jiǎng)證書(shū)

五、總結(jié)

為了提高大學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量，以列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)為例，筆者首先改革了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，提出了以學(xué)生為中心、教師與學(xué)生相融合的“翻轉(zhuǎn)課堂”新模式，并改革了傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)形式，形成了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的課程設(shè)計(jì)形式；其次，為了提高學(xué)生實(shí)踐能力，構(gòu)造了“理、虛、實(shí)”三位一體的課程教學(xué)架構(gòu)；最后，為保證教學(xué)質(zhì)量，搭建了課程教學(xué)質(zhì)量保證機(jī)制。 經(jīng)過(guò)課程教學(xué)改革，不僅顯著提升了學(xué)生理論知識(shí)的理解能力和創(chuàng)新實(shí)踐水平，而且也提高了教師的教學(xué)水平。