城市軌道交通控制專業實踐教學體系的構建

崔宏巍， 胡松華

(深圳職業技術學院 汽車與交通學院， 廣東 深圳 518055)

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城市軌道交通控制專業實踐教學體系的構建

崔宏巍， 胡松華

(深圳職業技術學院 汽車與交通學院， 廣東 深圳 518055)

論文以城市軌道交通行業的實際崗位需求出發，以職業能力培養和職業素質為重點，設計實踐教學體系，采用創新的視角、思路、方法和技術手段，研究高職院校城市軌道交通控制專業“產、學、研、用”一體化實踐教學模式與實施途徑，通過構建基于協同效應的多維創新平臺，建立創新平臺資源支持體系，進行實踐教學體系開發、教學設計、實踐課程開發、多維立體協同式教學方法研究，應用城市軌道交通列車運行自動控制綜合實訓系統，引入基于多維創新實踐平臺的項目驅動教學法與情景式教學法，提出與軌道交通行業協同發展的應用型技術人才實踐教學解決方案，實現資源共享、專業共建、項目共研、人才共育。

協同創新； 城市軌道交通； 實踐教學

0 引 言

高職院校實踐教學體系是高職教育內涵的核心，如何構建適合區域產業發展，滿足職業院校人才培養多元需求的實踐教學體系，是提高學生創新能力的重要環節，也是高職院校專業建設的核心內容之一，因此，合理設計與架構專業的實踐教學體系，不斷提高實踐教學的水平與質量，是目前高職院校專業實踐教學改革與發展所面臨的重要課題。本文從協同發展的視角，探索“產、學、研、用”立體推進、協同式實踐教學模式、途徑與方法，以城市軌道交通控制專業為例構建基于多維創新平臺的實踐教學體系，研究復合式創新型技能人才培養與實踐教學工作的具體實施方案。

1 基于多維創新平臺的協同式實踐教學模式

協同學是一門在普遍規律支配下的有序的、自組織的集體行為科學，研究開放系統怎樣從原始均勻的無序狀態發展為提高系統整體運作效率的有序結構，其目標是在千差萬別的各科學領域中確定系統自組織賴以進行的自然規律。協同效應在職業教育技能人才培養方面具有重要的作用，將政府、學校、行業、企業作為復雜的開放式系統，通過互動、交叉、重疊和融合演變而成的關聯模式，突破職業教育單個組織的界限，將人才培養所需要的知識、信息、設備、資源、政策等聚集于開放式系統中，才能在一定條件下形成合作、同步、互補的協同效應。協同式專業實踐教學體系需要納入多個環節，如校內產學研用、校外產學研用、校內實訓、校外生產性實訓、頂崗實訓等環節，由政府、教育管理組織、行業協會、企業、學校等多個部門參與，引進企業機制、標準、技術，將企業真實的工作環境引入實踐教學，共同開發實踐課程，使技能訓練、職業素質培養與崗位要求相協調，在實踐教學平臺下實現協同式人才培養[1-4]，多維協同創新實踐教學模式如圖1所示。

圖1 多維協同創新實踐教學模式

新興的城市軌道交通產業的快速發展對專業技術人才的需求急劇增長，對專業技術人才培養質量也提出了更高的要求，目前國內的突出問題是現有從業人員大多來自鐵路專業，城市軌道交通專業的應用型技術人才較少，近年來，雖然國內已有部分高職院校開設城市軌道交通控制、城市軌道交通運營管理、車輛等專業，但成熟的人才培養體系尚未完全確立，針對城市軌道交通行業的崗位需求、工學結合的培養模式、職業能力定位、專業課程體系、職業素質課程體系、人才培養規格和標準等均沒有進行詳細和深入的分析與探討，尚無法滿足軌道交通日益增長的人才需求，因此，在城市軌道交通產業快速發展背景下，建立面向“產、學、研、用”的多維協同創新平臺，通過創新平臺與企業建立多層次合作，將企業的運營、生產項目引入課堂，為企業的生產提供集設計、技術、人力、設備于一體的軟硬件保障，同時為企業員工培訓、學生實習和就業創造良好條件。

圖2給出了基于多維創新平臺的協同式實踐教學體系與框架，其核心內容來源于受教育者自身發展需求和基礎狀況，以及城市軌道交通行業發展的需求，這些構成了職業分析及行業市場需求分析的基礎，在此基礎上對城市軌道交通崗位要求的職業素質與能力進行分解，將崗位對從業人員的職業能力要求分解為若干個專項，制定職業能力與職業素質分析表，根據職業能力與素質表中的每一項目標與要求，設計相應的實踐教學單元，采用先進的實踐教學方法，開展實踐教學活動。工學深度融合的實踐教學活動需要多方面的參與和配合，如教師、學生、企業、行業、用人單位、工作環境與設備、教學效果的評價、市場反饋信息等等，同時根據城市軌道交通行業發展，分析研究人才培養與社會需要的適應性，對實踐教學效果采用科學的評價，動態反饋和改進，步進式推動專業人才培養質量的提高[5-7]。

2 城市軌道交通多維創新平臺的構建

城市軌道交通控制專業主要培養面向城市軌道交通行業，掌握城市軌道交通控制技術、信號技術等方面的知識與技能，能夠從事軌道交通信號系統的維護與管理、車站機電設備的運用、檢測與維護、軌道交通運營管理等崗位工作，具有良好的綜合素質，能夠適應軌道交通行業技術、管理、服務等一線需要的高等應用型專業技術人才。專業核心能力包括了掌握城市軌道交通控制專業的理論知識和技能，具備列車運行自動控制、車站信號維護、軌道交通信息檢測、城市軌道交通設備維護、運營管理等核心職業能力。因此，多維協同實踐與創新平臺應從實際出發，以培養學生的基本的技術能力、崗位能力為目的，構建形成資源協同、專業協同、崗位協同的實踐教學體系，采用工學結合的教學方式、方法與活動，主動適應城市軌道交通行業發展和對復合型人才的需要[8-10]。

多維實踐平臺是提供擴充接口的開放式平臺，具備多個模塊，如專業基礎實踐模塊、專業技能實踐模塊、綜合技能實踐模塊、產學研創新實踐模塊等，平臺將實踐教學的設備、資源、學生、教師和相關教學活動作為一個整體來統一管理，在不同對象之間建立一種相互支持和相互制約的關系，使各個層面都能夠高效地運行并達到整體協調的效果，形成協同效應。實踐平臺的體系結構如圖3所示，平臺的參與者包括學生、指導教師、校外企業/實訓基地、管理員等四大類，校外企業/實訓基地可以通過網絡遠程登陸實踐平臺，將企業真實的案例作為實踐教學內容，在實踐教學環境與資源支持和質量保障體系制約下，這四類參與者相互交互完成平臺的整體協同實踐目標。

圖3 實踐平臺體系結構

3 實踐教學體系構建與教學設計

3.1 設計理念

城軌專業實踐教學體系遵循以下思路：基本素質與能力培養 → 基礎知識學習→專業知識學習→專業技能實訓→綜合技能與創新能力培養→頂崗實習→正式上崗，分層次進行實踐教學。實踐課程設計是以城市軌道交通企業的實際需求出發，以學生職業能力培養和職業素質養成為主線，以城市軌道交通企業真實項目的全過程為教育教學背景，以與行業企業共建教學環境為條件，以“雙師”結構協同教學團隊建設為保障，以校企合作、工學結合的共享型資源建設為手段，以培養面向地鐵、輕軌、高鐵等軌道交通行業一線的高技能人才為目標，按照職業崗位和職業能力培養的要求，將學生職業能力培養的基本規律與課程系統化、以及學生專業能力和創新能力相結合，形成以軌道交通企業實際運營、維護、檢修等項目為載體，以行動導向組織教學，培養學生知識、技能、素質的協調發展。軌道交通專業核心課程由“列車運行自動控制”，“城市軌道交通信號”，“軌道交通控制單片機應用”，“軌道交通信息檢測技術”，“城市軌道交通運營管理”組成。

3.2 “多維立體”協同式教學方法

傳統的職業教育采用在教室中學習理論，在實訓室中動手操作這種單一而孤立的教學模式，雖然實訓操作環節可以培養部分職業能力，但這種方法無法真正將職業能力融入教學各個環節，“多維立體”協同式實踐教學方法的創新點在于打破傳統模式，建立起由教室到實訓室、由課內到課外、由基礎到進階、由進階到創新、由學校到企業、由學習到生產、由虛擬到真實的全方位多維立體化實踐能力培養模式，擴展學生的學習空間，使學生學習與實際工作氛圍更加貼近，實現無縫對接，如圖4所示。

“多維立體”協同式實踐教學將行業與企業的職業標準融入專業群的實踐課程體系，培養學生安全意識、產品質量意識、協作意識、規范意識、成本意識和環保意識，發現問題解決問題的能力，對專業技術的運用能力與創新能力。

(1) 項目驅動教學法。建立城市軌道交通運營管理實訓平臺和通信與信號實訓平臺，引入車站作業模擬實訓系統、列車運行圖編制實訓系統、地鐵票務模擬實訓系統、道岔控制與檢修實訓系統、車站設備實訓系統，通過導入項目和任務、講解任務要點、操作規范、演練、單獨指導等環節，把培養學生職業能力的過程通過項目來完成。精心設計城市軌道交通典型項目，將課程的知識點融入到典型項目設計與制作中，讓學生有目的地學習，在項目完成的過程中掌握知識和技能。在創新平臺下，與教學內容相結合的學生創新制作的教學模式，能夠滿足學生進一步學習的需求，教師積極引導學生充分利用實訓平臺開展創新制作項目，確定制作項目的內容，學生在制作過程中加深對課程知識的理解。同時開發制作的教學儀器、實訓設備、仿真系統也可以真正的用于教學中，為開拓學生視野，增強就業競爭能力起到積極的促進作用[11-12]。

(2) 情景式教學法。由于地鐵運營企業安全生產的要求，城軌專業開展教學過程中無法經常采用現場教學法，行車調度、地鐵票務、信號系統維護等核心技術崗位難以實現頂崗實習，因此針對不同專業課程內容采用情景式教學，通過情景設置、角色扮演、現場演示、案例分析、小組討論等方法，引導學生積極參與和互動，培養學生的城軌專業核心能力。建立的實訓平臺為開展情景式教學提供了軟件、硬件、網絡、教學資源等基礎，采用情境認知的方式，深入挖掘每個實訓項目在企業實際應用的背景，有益于培養學生分析與解決實際工程技術和相關問題的能力。在情景式模擬訓練過程中，指導教師應盡可能安排具有真實來源的工作任務，模擬訓練不能脫離實際，充分利用多維實踐和創新平臺，由于工作環境與地鐵運營管理實際任務是復雜多變的，應盡可能減少模擬訓練帶來的負面影響，實現認知實訓、控制系統仿真、現場教學、虛擬實訓、虛擬檢修。如在自動售檢票系統(AFC)教學中，除利用專業實訓平臺的地鐵票務模擬系統進行售檢票設備的操作訓練外，還可以通過沉浸式虛擬現實系統，根據AFC系統檢修工作任務，設置情景，學生分別扮演票務員、乘客、廳巡、值班站長等不同角色進行演示。情景式教學提供了豐富的、具有挑戰性和真正互動的體驗，環境和角色都會對學生的行動做出反應，對在就業后實際工作中遇到的類似的情況將是一次很好的演習。

圖5 AFC情景式實訓

4 創新平臺支持體系與資源建設

創新平臺的支持體系的載體是若干個職業實訓中心(如城市軌道交通控制實訓中心、城市軌道交通車輛實訓中心、城市軌道交通運營管理實訓中心等)，支持體系面向城市軌道交通控制專業的職業技能教學，同時面向軌道交通行業的企業員工技術培訓、社會就業培訓、企業及軌道交通行業的職業資格證認證、行業與區域培訓機構資源共享。支持體系需要對校內實訓資源和校外實訓基地資源深度有機整合，充分利用，資源共享，最大限度發揮各種軌道交通資源的教學、研發和社會效益。學習性、開放性的實踐教學資源庫是為學生提供自主學習、為企業提供技術支持的保障，在資源庫建設中，一方面通過整合、開發校內各專業優質教學資源，建設特色軌道交通專業教學資源；另一方面通過引進行業、企業生產實踐經驗、技術和信息資源，建成與軌道交通行業動態更新，及時把握前沿技術，具有信息量大、設計科學規范和使用方便快捷的學習型、開放式實踐教學資源庫。

作為平臺支持體系核心內容之一的城市軌道交通列車運行自動控制(ATC)綜合實訓系統，如圖6所示，由列車、通信控制系統、軌道交通行車調度仿真系統(含CATS仿真系統和LATS仿真系統、大屏系統、停車場聯鎖仿真系統)、集中站聯鎖設備、ATP/ATO設備、沙盤組成，直觀、全面、具體的展示軌道交通列車自動控制系統工作與運行方式，為軌道交通運營、ATC系統相關設備的操作使用和維護提供實踐教學支持。實訓系統以軌道交通實際線路為原型，面向運營企業的信號維護人員，運營的行車調度員、車站值班員、停車場調度人員的具體崗位，可以協同完成正常和故障情況下行車任務的培訓與實踐演練。采用軟件和硬件相結合的方式，按照“中心—車站—軌旁—列車”的結構，模擬ATC系統的ATP子系統、ATS子系統、ATO子系統的功能，構建逼真的運營、信號及設備維護的演練環境。實訓系統可以實現的功能包括：跳停、扣車、催發車、排列進路、取消進路、進路正常解鎖、道岔單操、道岔單鎖、引導進路、時刻表調整線路信息和列車信息實時監控?？砷_展的實踐項目如：扣車、緊急停車實驗；在正常情況下手動辦理和取消進路實驗；在非正常情況(故障)手動辦理進路實驗；與OCC控制中心控制權轉換實驗；列車人工折返進路排列的實驗[13-15]。

圖6 城市軌道交通列車運行自動控制綜合實訓系統架構

5 結 語

本文研究產學研用模式下城市軌道交通控制專業技能人才培養，基于多維創新平臺的高職專業實踐教學協同創新模式與運行機制，探索工學深度融合的軌道交通專業實踐教學體系構建、實施與具體方法，在城市軌道交通產業協同發展、專業協同實踐教學、多層次實踐平臺建設、校企對接途徑等方面進行分析與探索，從工學深度融合、校企對接途徑、實踐平臺構建、實踐課程開發模式、“多維立體”協同式實踐教學方法等多方面入手，構建了軌道交通專業實踐教學體系，找出適合區域產業協同發展的應用型高技能人才實踐教學解決方案，探索職業教育專業實踐教學協同創新發展與技能人才培養之路。

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Construction of Practical Teaching System for Urban Railway Transportation Major

CUIHong-wei,HUSong-hua

(School of Automotive and Transportation Engineering, Shenzhen Polytechnic Institute, Shenzhen 518055, China)

In order to foster students' professional skill and quality, a practical teaching system is designed to meet the actual working requirement of urban rail transportation. By adopting innovative perspectives, ideas, methods and techniques, the construction of urban railway transportation major in vocational college is presented in this paper. The practical educational mechanism of production, learning and research is introduced. The method of carrying into execution is researched. Based on the synergy effect, cooperative multi-level teaching platform is designed. The practical teaching scheme, instruction program of urban railway transportation, teaching design and concrete implement method are also researched. The integrated practical teaching system of urban railway transportation automatic train control is framed. Characteristics of project instructional method and situational teaching method are illustrated. By setting up practical teaching solution and the guarantee mechanism of engineering major which keeps pace with urban railway transportation industry, the share of information, construction and training are achieved.

collaborative innovation; urban railway transportation; practical teaching; platform

2014-01-13

廣東省教育廳十二五規劃2012年度項目(2012JK296)；深圳職業技術學院2012校級重點教研項目(2212J3100007)

崔宏巍(1974-)，男，河南安陽人，博士，副教授，專業主任，主要研究方向：智能交通、交通控制技術、職業教育與實驗教學。

Tel.：13510458698；E-mail: cuihongweii@126.com

U12

A

1006-7167(2015)01-0185-04