讓學(xué)生都學(xué)開高鐵
——探究“高鐵動(dòng)車組列車駕駛操作實(shí)驗(yàn)”的課程實(shí)施

呂 健

一、課程背景

在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的努力下，筆者和同濟(jì)大學(xué)軌道交通運(yùn)輸學(xué)院洪玲教授及其研究生團(tuán)隊(duì)對(duì)接，借助其先進(jìn)的“高鐵動(dòng)車CRH380A模擬駕駛器”實(shí)驗(yàn)設(shè)備和高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在我校高一、初一開設(shè)高科技特色課程“高鐵動(dòng)車組列車駕駛操作實(shí)驗(yàn)”已經(jīng)5年，旨在培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新素養(yǎng)，幫助學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)探究的方法，提升其研究能力。

二、課程內(nèi)容

“高鐵動(dòng)車組列車駕駛操作實(shí)驗(yàn)”分為四個(gè)階段。

第一階段帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)車組基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)（理論部分），其中包括動(dòng)車組的發(fā)展歷史和機(jī)車車輛與車站設(shè)施設(shè)備，涉及物理、數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)。

第二階段是模擬駕駛操作，主要讓學(xué)生學(xué)會(huì)CRH380A 的駕駛基本流程：運(yùn)行準(zhǔn)備操作→啟動(dòng)動(dòng)車組操作→牽引手柄操作。每個(gè)步驟中教師都要耐心指導(dǎo)學(xué)生掌握操作中的注意事項(xiàng)。

第三階段自主探究，由學(xué)生根據(jù)以往獲得的高鐵駕駛操作體驗(yàn)進(jìn)行一些課題的設(shè)計(jì)與研究。例如，研究不同天氣條件下動(dòng)車組列車的駕駛對(duì)策，如何按圖行車等課題。

第四階段課程評(píng)價(jià)，主要考核學(xué)生對(duì)高鐵發(fā)展歷史資料的收集完成度，對(duì)高鐵模擬駕駛操作的實(shí)際操作掌握情況等。此外，由每個(gè)小組自主設(shè)計(jì)方案，完成滬杭高鐵“杭州東—余杭”站區(qū)間的駕駛，由教員機(jī)給出評(píng)分，根據(jù)能耗、時(shí)間給出綜合性評(píng)價(jià)。

三、培養(yǎng)策略

同濟(jì)大學(xué)“高鐵動(dòng)車組列車駕駛操作實(shí)驗(yàn)”課程，強(qiáng)調(diào)以力學(xué)為基礎(chǔ)，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)和先進(jìn)的操控經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，分析列車運(yùn)行過程中的各種現(xiàn)象和原理，超出了中學(xué)階段的學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。在具體教學(xué)中，我們根據(jù)我校校情和學(xué)情對(duì)課程進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的課程分為3 個(gè)實(shí)驗(yàn)探究和1個(gè)自主探究。

1.教法轉(zhuǎn)變。

在課程開設(shè)之初，學(xué)生要自主學(xué)習(xí)高鐵模擬駕駛操作手冊(cè)，組建一個(gè)小團(tuán)隊(duì)，分工協(xié)作，通過團(tuán)隊(duì)內(nèi)的互助，查找資料，做好PPT 并講解，在相互協(xié)作的過程中逐漸學(xué)習(xí)到他人之所長，提高團(tuán)隊(duì)競爭力。在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，教師先給學(xué)生示范操作和講解各個(gè)操作流程，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行操作，隨后由學(xué)生來教學(xué)生，讓每位學(xué)生成為老師，更好激發(fā)他們對(duì)于這門課的興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的能力。

2.教學(xué)的主要內(nèi)容。

（1）機(jī)車車輛和車站設(shè)施設(shè)備認(rèn)知實(shí)驗(yàn)（理論知識(shí)）。通過對(duì)模型的認(rèn)知、設(shè)備的使用，掌握車輛的基本構(gòu)造及各個(gè)組成部分的作用，明確車輛走行部的組成，了解空氣制動(dòng)機(jī)的作用原理和特點(diǎn)，識(shí)別車輛的基本標(biāo)記。

（2）動(dòng)車組駕駛操作實(shí)驗(yàn)（環(huán)境和應(yīng)急）。利用“CRH380A 模擬駕駛實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”平臺(tái)，通過模擬在雨、雪、霧、大風(fēng)等惡劣天氣條件下的動(dòng)車組列車駕駛，使學(xué)生了解不同環(huán)境條件對(duì)列車運(yùn)行速度的限制，體驗(yàn)各種天氣情況對(duì)列車司機(jī)駕駛行為和行車安全性的影響，掌握基本的行車安全知識(shí)；掌握常見的突發(fā)事件類型及其處理原則和方法。

（3）動(dòng)車組駕駛操作實(shí)驗(yàn)（制動(dòng)和能耗）。要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，了解高速鐵路列車運(yùn)行制動(dòng)的基本特征，了解列車制動(dòng)的不同方式及其分類，以模擬駕駛的方式實(shí)際體驗(yàn)動(dòng)車制動(dòng)的一般過程，認(rèn)識(shí)制動(dòng)過程的原理及列車動(dòng)力學(xué)原理，掌握列車制動(dòng)特性曲線的基本含義和作用；了解基于能耗曲線的列車運(yùn)行能耗測(cè)算方法，理解列車運(yùn)行能耗曲線的基本含義和作用，掌握列車節(jié)能運(yùn)行與再生能量利用的基本概念與基礎(chǔ)理論。

（4）自主探究實(shí)驗(yàn)。教師給定一個(gè)課題，讓每組學(xué)生通過前幾次課學(xué)習(xí)到的知識(shí)，課下設(shè)計(jì)自己的實(shí)施過程，理論分析，實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。旨在培養(yǎng)學(xué)生的自主探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新、實(shí)際操作能力等。如某小組的課題解決在列車能耗最少的情況下如何能夠準(zhǔn)時(shí)準(zhǔn)點(diǎn)到站的問題。表1是該小組自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

表1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“按圖行車”

“高鐵動(dòng)車CRH380A 模擬駕駛器”具有模擬操縱、車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算、故障判斷和排除培訓(xùn)、視景和聲音仿真以及運(yùn)動(dòng)仿真、培訓(xùn)效果評(píng)估等功能。利用這樣的工具，在“高鐵動(dòng)車組列車駕駛操作實(shí)驗(yàn)”課程中，學(xué)生能夠進(jìn)行動(dòng)車組列車制動(dòng)特性、運(yùn)行能耗、運(yùn)行過程的應(yīng)急處置演練等操作型實(shí)驗(yàn)，以及動(dòng)車組列車運(yùn)行特性分析、牽引計(jì)算等綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)?zāi)芷鸬綄?duì)學(xué)生實(shí)施專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)素養(yǎng)、科學(xué)思維素養(yǎng)和工程實(shí)踐操作能力、方法論素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)的逐層遞進(jìn)培養(yǎng)作用。