高級選線技術研究生學位課程教學案例(庫)建設研究

呂希奎 聶良濤

[摘要]案例教學是提高專業學位研究生培養質量的重要保證，該研究在實踐創新理念下進行高級選線技術課程案例（庫）建設探索。文章針對高級選線技術課程的特點，分析了該課程教學目前存在的問題，提出了案例（庫）建設的必要性與意義以及建立原則與流程，并在此基礎上，以川藏鐵路某段約60km實際工程項目為例，按照鐵路勘察設計流程建立了完整鐵路設計教學案例。

[關鍵詞]高級選線技術;教學案例;案例庫建設;研究生學位課程

[中圖分類號]G643 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437（2020）07-0168-03

高級選線技術課程設置的目的是通過本課程的學習，使研究生能夠掌握鐵路選線設計的理論和方法，掌握現代信息技術在鐵路選線設計中的應用方法和技術，成為能夠在鐵路、城市軌道交通領域勝任規劃、設計、技術開發和科學研究等工作的高素質復合型人才。通過實際案例，理論與實踐相結合，讓研究生真正接觸和探索實際的鐵路項目，以有效提升他們的工程實踐能力和水平。針對案例庫建設，陳建偉、鄭玲、張俐俐、申玲、葉玉玲、謝榕嘲、嚴貝妮、周雪峰等分別從教學案例庫的開發、建庫的經驗總結、案例教學實踐等方面進行了研究，其研究成果也為本文的研究提供了借鑒和參考。

一、高級選線技術課程教學發展現狀與存在問題

高級選線技術課程是石家莊鐵道大學道路與鐵道工程、交通運輸工程、土木建筑工程專業研究生的學位課。該課程研究基于現代信息技術的鐵路選線設計新理論與新方法，主要介紹遙感、地理信息系統、數字攝影測量、虛擬現實技術、計算機CAD、三維地理環境建模與計算機仿真等現代信息技術在鐵路選線設計中的理論、方法和應用，具有學科交叉、理論性強和實踐性強的特點。這些特點導致高級選線技術課程內容多、信息技術應用多、課程實用性強，因此需要教學實踐來支撐，從而實現對課堂教學內容的補充和完善。在教學中缺少實際案例，導致研究生在選線設計、信息技術應用和實踐等方面的學習缺少，這樣做教學效果并不好，而高級選線技術課程教學案例（庫）建設將為課程的教學實踐提供有力的支撐。

二、開展高級選線技術課程教學案例（庫）建設的必要性與意義

調查發現，目前交通運輸工程和道路與鐵道工程專業的高級選線技術研究生課程教學實踐在以下幾個方面存在不足：一是在課堂上注重選線設計理論和方法的講解，而實際鐵路選線案例卻涉及較少。二是關于航測遙感、虛擬現實、無人機等相關學科的前沿性知識，在內容上只注重知識點和應用介紹，但缺少讓學生身臨其境的實際教學案例和實驗設備。三是在課堂討論中，僅僅引導學生對某些選線設計問題加以認識與理解，但缺少具有工程意義的具體實際案例。因此，有必要根據高級選線技術課程的教學內容來對教學實踐、教材編寫等方面進行改革，建立能夠緊跟學科前沿和信息技術前沿且教學內容豐富的實際工程的教學案例，在此基礎上，建立完備的高級選線技術課程教學案例（庫）。

三、高級選線技術課程教學案例（庫）建設的基礎

國家發改委2016年發布的《中長期鐵路網規劃》指出，到2020年全國鐵路運營里程將達到15萬公里，其中高速鐵路達3萬公里，路網布局優化完善，在全面貫通“四縱四橫”的基礎上，推進“八縱八橫”主通道建設。通過多年的教學和科研實踐，教學課題組共獲得2項國家自然科學基金，15項省市級以及12項鐵路設計院、中國鐵路工程總公司重大課題項目等科研項目，取得了一批重要學術成果，出版了3部學術著作，獲得了中國鐵路工程總公司科技進步一等獎2項、二等獎3項，中國鐵道學會科學技術二等獎2項、三等獎4項，中國鐵道建筑總公司科學技術三等獎1項。上述研究基礎為建設高級選線技術課程教學案例（庫）奠定了良好的基礎。

四、高級選線技術課程教學案例（庫）建設的原則與流程

（一）教學案例（庫）的建設原則

由于高級選線技術課程涉及很多新信息技術，因此需要遵循以下原則來建設案例（庫），以符合研究生培養要求。

（1）案例典型原則。由于我國正大力進行鐵路建設，因此本課程的教學案例應選擇資料齊全并具有代表性的鐵路，如青藏鐵路、川藏鐵路，以全面反映我國現代鐵路的設計水平和建設水平。

（2）反映學術前沿原則。隨著現代信息技術的飛速發展，選線技術應用的水平也在不斷提高，選線設計知識更新迅速，在選擇本課程的教學案例時應當選擇那些能夠反映當前學術動態與研究熱點的案例。

（3）真實可靠原則。所有案例均應選自鐵路設計院的實際鐵路案例，并進行適當設計和加工修飾。

（4）學科交叉原則。鐵路選線設計涉及計算機、測繪、地質、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程多學科以及地理信息系統、航測遙感、數值計算、三維可視化、虛擬現實等多技術交叉應用和融合，體現對研究生綜合能力的培養。

（5）多樣性原則。要求選用的選線設計案例既要有普速鐵路也要有高速鐵路，既要有東部平原地區的鐵路也要有西部山區地質條件復雜的鐵路案例，以體現案例的多樣性。

（二）教學案例（庫）建設的基本程序

為保證建設的案例（庫）內容豐富、準確、全面，提高高級選線技術課程教學質量，本課程教學案例（庫）建設的基本程序如下文所述。

（1）根據原則確定各案例選題（各類鐵路線路）。

（2）收集案例素材和資料。

（3）對案例素材和資料進行加工和處理。

（4）構建完整的初始教學案例。

（5）將初始教學案例放到教學實踐中進行檢驗和反饋，完善教學案例（庫）。

這個基本程序的流程如圖1所示。

五、高級選線技術課程教學案例（庫）建設實例

川藏鐵路位于我國四川省和西藏自治區境內，跨越長江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江這四大水系，沿線環境多變、地勢復雜、地震烈度高、地質條件惡劣。依托正在建設的川藏鐵路，選擇川藏鐵路拉林線（拉薩到林芝）從協榮至扎其段約60km實際工程項目資料開展。按照鐵路勘察設計流程建設完整鐵路設計案例（庫），具體包括收齊和整理川藏鐵路和川渝鐵路某段設計資料即地形、地質、航空遙感影像、地質解譯影像、鉆孔柱狀圖、平與縱設計數據及設計圖紙，建立基于真實鐵路項目的教學案例，主要收集和提取了以下資料。

（1）1：10000地形平面圖（提取了離散點數模，包含629964個點）。

（2）預可研階段的1：0萬遙感解譯地質圖。

（3）1：10000地質平面圖（提取了不良地質區域范圍等數據）。

（4）不良地質、礦產分布圖（提取了不良地質區域范圍、礦產資源數據）。

（5）橫1：10000、豎1：1000比例的拉林線協榮至桑日地質剖面（提取了虛擬鉆孔743個）。

（6）數字攝影測量獲取了實驗區4m分辨率DEM。

（7）基于Google地理信息服務下載了緯度范圍29°12'44"N～29°24'39"N，經度范圍90°5310"E～91°25'21”E區域，分辨率0.4m左右的影像數據，拼接生成了實例區DOM。

（8）協榮至桑日段1764個鉆孔柱狀圖和重大工點區域貢嘎雅魯藏布江特大橋110個鉆孔柱狀圖（提取了數字化的鉆孔數據）。

（9）建模區域的帶狀邊界范圍特征線。

（10）建模區域提取的不良地質對象信息包括邊界范圍、解譯影像、屬性描述等。

六、結語

開展注重理論聯系實際的案例教學，與實際工程項目相結合，引導學生運用課程所學的理論知識對實際工程問題進行分析和解決，有助于提升研究生靈活運用專業知識的能力，激發研究生參與工程實踐的興趣。論文針對高級選線技術課程特點和當前課程教學存在問題，提出了其教學案例（庫）建設的必要性與意義。根據我國鐵路建設發展的現狀，分析了高級選線技術課程教學案例（庫）建設的可行性，確立了課程教學案例（庫）建設的原則與流程，以川藏鐵路拉林線（拉薩到林芝）協榮至扎其段約60km實際工程項目為例，按照鐵路勘察設計流程建立了完整的鐵路設計教學案例。