城市軌道車輛電力牽引與控制課程教學改革實踐

摘要：城市軌道車輛電力牽引與控制為城市軌道車輛工程專業(yè)的重要專業(yè)特色課程，是城市軌道電力牽引系列課程的重要組成部分，在整個專業(yè)課程體系中具有重要作用。為改善傳統(tǒng)課堂理論教學枯燥，并突出本課程在交通領域的應用，介紹了在課程中加入主題研究報告方式，讓學生系統(tǒng)參與教學內(nèi)容，通過教學實踐后達到了提高學生學習興趣、改善教學質量的目的，并且積極促進學生主動銜接課程體系中系列課程的主動性。

關鍵詞：電力牽引；城市軌道；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）12-0101-02

城市軌道交通車輛工程專業(yè)的主要培養(yǎng)目標是培養(yǎng)具有城市軌道交通車輛基礎知識與應用能力，能面向工程實際，從事城市軌道交通車輛運行保障及維護、故障診斷及維修等方面工作，并可延伸至整個軌道交通領域等方面工作的高級工程技術人才。[1]

車輛電力牽引與控制系列課程為該專業(yè)的核心課程體系的重要組成部分，主要由“電機及拖動”、“電力電子技術”等專業(yè)基礎課程，“城市軌道車輛電力牽引與控制”專業(yè)課程，“城市軌道車輛電力牽引與控制綜合實驗”實驗課程，以及“城市軌道車輛生產(chǎn)實習”的企業(yè)實踐環(huán)節(jié)五個層次共同組成。[2]其中“城市軌道車輛電力牽引與控制”課程為該課程體系中的核心課程，是銜接專業(yè)基礎課程與專業(yè)特色及企業(yè)環(huán)節(jié)的重要部分。

通過近幾年來不斷教學實踐，充分利用學校培養(yǎng)及企業(yè)實踐的資源優(yōu)勢，著力建設，取得了一定的成果。但還存在如下問題，如課程中控制模型復雜，不易被學生接受；應用實際案例分析時受課程學時限制，較難展開，教學效果不盡理想，因此，需進行深入的課程改革方案，引入主題研究報告方式，通過一輪教學實踐，效果良好。

一、本課程培養(yǎng)目標及特點

城市軌道車輛電力牽引與控制主要講授城市軌道車輛電力牽引系統(tǒng)的組成、工作原理、控制策略等主要內(nèi)容。課程主要由六大模塊組成：第一，城市軌道交通的車輛電力牽引與控制概述，主要使學生了解城市軌道交通車輛電力牽引控制系統(tǒng)發(fā)展概況；掌握城市軌道交通電力傳動的結構及類型。第二，牽引基礎，主要使學生掌握粘著的基本概念；理解影響粘著系數(shù)的主要因素及改善方法；理解城市軌道交通粘著控制方法。第三，直流電力牽引與控制，主要使學生掌握直流傳動調速原理；了解城市軌道交通車輛直流電力牽引實際主電路及其控制原理。第四，交流電力牽引與控制，主要使學生掌握交流傳動系統(tǒng)調速原理及特性；理解交流電動機標量控制的基本原理；掌握交流電動機矢量控制、直接轉矩控制的基本原理；了解城市軌道交通車輛交流電力牽引實際主電路及其控制。第五，列車牽引控制系統(tǒng)，主要使學生掌握城市軌道車輛控制系統(tǒng)的組成；掌握城市軌道車輛電力牽引系統(tǒng)在整車控制系統(tǒng)中的作用及工作原理。第六，新型電力牽引系統(tǒng)，使學生了解直線電機傳動技術等新型電力牽引系統(tǒng)。

課程本身具有的兩個主要特點：

第一，課程涉及專業(yè)基礎面廣，主要有電機及拖動、控制理論基礎、電力電子技術等主要專業(yè)基礎課程的支撐。因此在學習本課程時，需要學生對上述專業(yè)基礎課程知識掌握扎實。如果該課程以理論教學為主，學生對涉及的相關專業(yè)基礎知識不是很清晰，課程新知識的傳遞速度較慢。

同時，本課程中的牽引控制理論及策略數(shù)學模型復雜，通過教師課堂推導，學生理解較困難，注意力不易集中，效果不理想。但本課程又是城市軌道車輛工程系列課程中重要課程，為專業(yè)特色實驗“城市軌道車輛電力牽引與控制綜合實驗”及專業(yè)特色實習“城市軌道車輛生產(chǎn)實習”提供重要的理論教學支撐，本課程與其他課程關系圖如圖1所示。

第二，課程貼近工程實際，在培養(yǎng)目標中需要同學具有高度的工程應用能力。本課程建立在一般調速理論的基礎上，但是具有鮮明的城市軌道交通電力牽引的應用特點，特別在電機控制策略與列車牽引控制系統(tǒng)中，需要同學在工程應用實際上有所偏重。[3]如果教師將一般調速理論及工程實際應用都進行展開，課程時間有所欠缺，需要學生主動的進行課程內(nèi)容的廣度拓展。

通過分析了本課程在課程內(nèi)容及特點后，通過常規(guī)的課堂教學很難滿足課程要求，需要進行課程改革，加入新的教學環(huán)節(jié)，以促進教學效果。

二、課程改革實踐過程

在本課程的教學改革前，需要全面細致規(guī)劃教學改革環(huán)節(jié)，主要通過主體報告選題、輔導、批改、匯報等環(huán)節(jié)詳細設計，從而達到預期的教學效果。

1.主題報告作業(yè)選題

課程的主體報告作業(yè)主要在講授了第一部分概述后布置，需要同學以小組形式在本課程結束之前提交，主要目的是使主題報告作業(yè)的內(nèi)容始終貫穿課程學習中，以保障主題報告作業(yè)方式的課程改革效果。

同時注意主題報告選題的導向性，若題目規(guī)定方向過于狹窄，則不利于學生知識面的拓展及創(chuàng)新思維的發(fā)揮，但若題目過于寬泛，則容易使學生題目遠離課程培養(yǎng)目標方向，同時部分選題還需與后續(xù)課程建立一定連接，激發(fā)同學進行后續(xù)探索的積極性。因此在本課程的主體作業(yè)的題目主要方向為：城市軌道車輛新交通系統(tǒng)電力牽引系統(tǒng)方向；傳統(tǒng)大鐵路車輛電力牽引系統(tǒng)方向；其他車輛電力牽引與控制系統(tǒng)方向，如電動汽車、礦山車輛等；同時在布置主題報告作業(yè)時，宣布主題作業(yè)與課程考核掛鉤，充分調動同學積極性，進行強制驅動，以確保主題作業(yè)的進展。

2.主體報告作業(yè)輔導

在主體報告作業(yè)進行時，需要對學生在多方面進行輔導，主要包括：

（1）科學文獻檢索方式的輔導。在主題報告的進行中，首先需要輔導學生如何通過教材、輔導書、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫等多方的知識庫中得到與主題報告內(nèi)容相關的知識與內(nèi)容。

（2）精讀與泛讀文獻的指導。在進行了多方位的資料收集后，需要輔導同學根據(jù)主題報告核心內(nèi)容對已有文獻進行篩選，找出精讀與泛讀的文獻，并輔導學生進行精度文獻的剖析與理解。

（3）報告結構框架的輔導。在進行了一定文獻量的閱讀與理解之后，輔導學生確定主題報告的框架，使同學建立主題報告的全局概念，并進行主體報告的邏輯關系分解。該環(huán)節(jié)首先可以保證主題報告的內(nèi)容能夠圍繞課程的教學目標進行，同時又訓練了學生主動思考與整理的能力。

（4）主題報告的批改及輔導。在同學的主題報告初稿完成時，需要提交給任課教師，教師對主題報告的內(nèi)容進行消化吸收，并找出與課程銜接點，加以分析，引導學生朝課程教學目標的方向進行，不斷對主題報告進行完善。

3.主題報告匯報

主題報告匯報作為該作業(yè)的最后環(huán)節(jié)，每組主題報告由1名學生使用多媒體技術進行10分鐘左右的主題報告匯報，后教師進行點評及總結。點評主要以鼓勵性為主，主要肯定對自學習過程的努力，激發(fā)學生在城市軌道車輛電力牽引及控制領域的學習興趣。而總結主要以啟發(fā)性為主，將學生課題的側重點進行引導并深入，帶領他們逐步向較深層次探討，從而引出本課程的難點與重點，讓學生在學習實踐過程中了解課程的重要性，復雜性與解決方案，以及需要深入學習的內(nèi)容。

三、教學效果分析

通過主題報告作業(yè)的課程改革形式，在城市軌道交通車輛本科專業(yè)實踐了2屆后，起到了積極的教學效果，主要包括：

1.目標式教學，學生學習積極性被充分調動，學習的廣度及深度被延伸

在以主體作業(yè)為目標的過程中，學生自我主動學習，而不是被動接受教師課堂知識，學生學習時間、地點、內(nèi)容的自由度被放大，通過教師適當引導，使學習的廣度及深度均得到了延伸，并使學生主動學習的積極性被充分調動起來。

2.科技文獻的檢索能力、閱讀能力得到提高

盡管學生在課程中有類似“文獻檢索”類課程，但針對具體科學問題進行資料檢索，收集的能力還不強，在撰寫主題報告過程中，需要學生搜集大量的科技文獻，通過具體主題的實踐，學生的科技文獻檢索能力得到了提升。同時需要同學在有限的時間與精力尋找與主題相關的文獻，并進行消化理解，并撰寫報告，因此在這一過程中，學生科技文獻閱讀水平得到提升，為學生進行畢業(yè)設計乃至進一步進修學習打下基礎。

3.多媒體制作技術、表達能力得到促進

在本課程之前，絕大多數(shù)學生沒有使用多媒體軟件進行公開演講的經(jīng)歷。因此在多媒體制作的技巧方面較為缺乏，通過主題報告匯報的過程，教師在頁面的布置，字體、色系、背景的選取，圖表框架的使用等多方面進行啟發(fā)及輔導，使學生在多媒體制作方面得到了鍛煉。通過選取學生在課堂中進行主體報告的匯報，學生的表達能力亦得到了較好的鍛煉。

當然在本課程的教學改革過程中，也遇到了一定的問題，主要在主題報告小組內(nèi)部進行協(xié)作方面，需要進一步提升。受主體報告時間的限制，通常作業(yè)以小組的形式下發(fā)，但在此過程中，如何衡量每一位同學的貢獻，并給予合適的評分需要繼續(xù)思考及完善。

四、結論

本文根據(jù)“城市軌道車輛電力牽引與控制”課程本身的涉及的專業(yè)基礎廣、課程貼近工程實際等特點，使傳統(tǒng)的課堂教學無法滿足教學需求，因此在課程中加入“主題報告作業(yè)”環(huán)節(jié)，通過前期的選題、中期輔導、后期匯報等多種手段，大大促進了學生主動學習的積極性，學生學習的深度及廣度被延伸，科技文獻檢索、閱讀、表達能力等多方面得到了提升，教學效果得到了改善。

參考文獻：

[1]柴曉冬，方宇，鄭樹彬，等.城市軌道交通特色專業(yè)群卓越工程師人才培養(yǎng)模式研究[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2012，（5）：75-76.

[2]師蔚，鄭樹彬，方宇.城市軌道電力牽引系列教學環(huán)節(jié)建設的探討[J].中國電力教育，2012，（20）：76，80.

[3]謝志遠，尚秋峰，李新葉.適應高鐵發(fā)展的鐵路特色專業(yè)課程改革研究[J].長春理工大學學報，2013，2（8）：197-198.

（責任編輯：王意琴）