軌道交通產業升級導向型產教融合協同育人探索

鄒喜華， 馬 瓊， 呂 彪， 王小敏， 閆連山， 郝 莉

（西南交通大學信息科學與技術學院，成都 611756）

0 引 言

隨著新一輪科技和產業革命的興起和新經濟的發展，高等教育與人才培養的變革創新成為全世界關注的焦點。在我國，服務戰略性新興產業發展與傳統產業升級轉型需求，服務新工科、新醫科、新農科、新文科建設需求成為當下高等教育改革的重點方向［1-3］。以新工科為代表下，尤其強調高等工程教育與產業行業的緊密聯系、互為支撐，包括傳統產業的升級、新產業的發展。因此，相關高校教育改革導向強調面向產業、面向未來，以產業鏈和價值鏈為導向，集聚產業轉型升級創新的“源動力”［3］。

1 軌道交通產業升級背景與需求

以鐵路為代表的軌道交通是國家戰略性、先導性、關鍵性重大基礎設施和產業，對于經濟社會發展和國家安全地位和作用至關重要。然而，以普鐵、高鐵、地鐵為代表，傳統軌道交通產業在機車、道路、橋隧、運營與運維等“傻大笨粗”的特征明顯，資源消耗嚴重且利用率低、勞動力密集且成本高、環境／人員不友好且效率低下等。

在新一代信息技術浪潮下，數字化、網絡化、智能化成為核心，也是新一輪科技和產業革命的突出特征［4］。正如習近平總書記在2018年兩院院士大會上強調：我們要把握數字化、網絡化、智能化融合發展的契機，以信息化、智能化為杠桿培育新動能。因此，作為交通強國戰略的先行者，軌道交通產業的升級創新也在不斷與時俱進，由粗放型道路轉向數字化、網絡化、智能化勢在必行。

例如，中國制造2025——推動先進軌道交通裝備發展解讀：以構建具有世界領先的現代軌道交通裝備產業體系為指引，以體現信息技術與制造技術深度融合的數字化、智能化中國制造為主線［5］；新一代信息技術推動智能交通發展，包括基礎信息采集手段的多元化、交通信息感知與交互、泛在網絡下的寬帶移動互聯、綠色和智能載運工具等［6-7］。其中，2019年12月開通運營的智慧京張高鐵是集大成者，凝聚了智能建造、裝備、運營等多項新一代信息技術攻關成果。

在此背景下，我校立足于傳統軌道交通立德樹人、學術科研的優勢（A＋學科暨一流學科——交通運輸工程、國家一流專業建設點——軌道交通信號與控制、軌道交通領域的研究型大學），瞄準數字化、網絡化、智能化的軌道交通產業升級方向，圍繞第三／四代高鐵列控系統（CTCS-3／4）、高鐵／地鐵自動駕駛、5G車站與高移動性寬帶接入、數字孿生與VR／AR可視化、智能監測與運維等開展產教融合協同育人改革嘗試與探索。

2 產教融合協調育人框架與目標

多年來產教融合是國內外高校提升人才培養質量的重要模式，尤其近年來被提升到國家教育發展和改革的戰略高度。根據《國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見》（國發［2017］95號）、《教育部產學合作協同育人項目管理辦法》（教高廳［2020］1號）等文件和通知精神，發揮企業重要主體作用，以產業和技術發展的最新需求推動高校人才培養改革，從而促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈有機銜接。因此，國內眾多研究人員、教育管理人員、高校／職校教師等開展了大量深入的理論研究與實踐探索［8-14］。

同樣，探索軌道交通產業升級背景下的人才培養與教學改革，聯合業內頂尖企業開展產教融合協同育人改革是關系到成敗的核心環節，也是形成“教育鏈、人才鏈、產業鏈、創新鏈”四鏈良性循環的關鍵環節。為此，選擇軌道交通行業核心解決方案的骨干供應商和技術創新標桿企業——卡斯柯信號有限公司為主要業內合作伙伴。該公司主要從事鐵路和城市軌道交通信號安全技術產品研制，致力為鐵路及城市軌道交通提供最新、最先進的集信號控制、運輸調度指揮等系統的解決方案；迄今已擁有100余項具有完全自主知識產權且達到國際先進水平的系統技術和產品，覆蓋國家鐵路、城市軌道交通、城際鐵路等各個領域。

所以學校與卡斯柯信號有限公司基于雙方共同的優勢行業背景，充分發揮雙方的互補優勢，探索數字化、網絡化、智能化趨勢下軌道交通產教融合協同育人新模式，相關框架及總體思路如圖1所示。①基于校企各自的行業和品牌優勢以及互補優勢，制定“產教融合協同育人”戰略及合作協議。②通過雙方的全面合作，建設“以企業為重要主體、產學研相結合的自主創新體系”，全面提升雙方在軌道交通領域的人才培養、技術創新和產業化水平，提升雙方的社會價值。

圖1 軌道交通產業升級導向性產教融合協同育人框架與思路

3 全鏈條產教融合協同育人模式

在校企戰略合作協議框架下，校企雙方師資、工程技術人員、行政管理人員全程、全方位深度參與學校學科專業建設、人才培養頂層設計。學校以信息科學與技術學院為載體，在“十三五”期間牢牢把握新一代信息技術革命的趨勢，重點部署了大數據、云計算、人工智能、VR與MR、軟件定義網絡等領域的規劃與建設，為軌道交通產業升級背景下的人才培養奠定基礎。

在此基礎上，把產業／企業升級創新對人才知識、能力、素質的需求深度融入培養各要素環節［15］，把產業／企業優質資源引入人才培養各要素環節，協同完成了面向產業升級的軌道交通一流學科暨一流專業人才培養的頂層設計。因此，校企雙方構建了涵蓋“本科生培養、研究生培養、技術攻關”協同育人全鏈條，有效破解目前存在的人才培養供給與產業升級和創新需求脫節、人才崗位適應性差等結構性矛盾。

3.1 本科生培養

3.1.1 培養方案與課程建設

以開設的人工智能、物聯網、網絡工程、自動化、軌道交通信號與控制等本科專業為抓手，校企雙方立足產業升級創新，培養系統掌握軌道交通信號與控制方面專業知識與方法，具備軌道交通信號與控制系統的技術研究、設計開發、技術管理、工程施工、運營維護等工程實踐能力，面向鐵路和城市軌道交通信號與控制領域的專門人才。在軌道交通信號與控制專業培養方案中，不僅強化軌道交通控制、鐵路信號基礎、軌道交通通信技術、城市軌道交通控制、區間信號自動控制等專業基礎和核心課程，同時開設“交通天下”通識課程、鐵路信號綜合創新課程、通信學科前沿導論等通識、跨學科、前沿課程。

同時，加強課程和教材建設，推出MOOC高鐵特色課程——高速鐵路信號系統，滿足新一代高鐵信號系統升級的教學與培訓需求，入選國家精品開放課程和首批國家級一流課程。

3.1.2 實驗設備與課外創新實踐競賽

圍繞“智能·智慧”“信息技術＋”等主題，校企雙方聯合加強面向產業的實驗條件建設和課外創新實踐競賽。卡斯柯公司向學校捐贈最新軌道信號與控制相關設備或軟件（如全套CTCS-3仿真系統），用于一線教學和人才培養。經過長期協同建設，目前已經建成軌道交通信息工程與技術國家級實驗教學示范中心、智慧軌道交通信息與控制四川省虛擬仿真實驗中心。

同時，卡斯柯公司從選題、經費等全面資助開展校企聯合“信息技術＋”課外創新實驗競賽——卡斯柯智能交通競賽，每年惠及約100名師生，涌現了大量優秀競賽作品，如榮獲“挑戰杯”全國二等獎的作品——“高鐵助教：真實體感型VR高鐵模擬駕駛器”、中國互聯網＋創新創業大賽全國銀獎——“光子檢測：高鐵安全的護航者”。

3.2 研究生培養

3.2.1 研究生聯合培養基地與卓越工程師聯盟

基于大數據和人工智能應用，學校與卡斯柯公司建立研究生聯合培養基地，探索校企聯合培養工程應用型創新人才新模式，構建適應企業發展需求的人才輸送渠道。依托校企聯合培養基地，每年為160余名交通信號與控制類學生開展前沿技術講座，為30余名學生定制3～12個月的頂崗實習計劃，并配備企業導師。2016年開始，利用暑假開展為期1周的卡斯柯公司夏令營，每期接納30余名學生（涵蓋本、研學生），完成從企業認知到現場實操全流程體驗。

同時，校企雙方積極開展卓越工程師聯合培養，優先推薦青年教師和學生到卡斯柯公司進行見習、優先推薦優秀學生就業。與卡斯柯公司簽訂“卓越工程師聯盟”，聘請公司工程師擔任學校兼職教師、畢業設計指導老師以及本科生和研究生中開展論壇和講座。

3.2.2 校企人才儲備計劃-研究生聯合培養特區

作為特色之一，學校與卡斯柯公司聯合打造“校企人才儲備計劃”研究生人才培養特區，探索校企聯合培養工程應用型創新人才新模式。針對研究生聯合培養特區，單獨設定招生指標和錄取分數線；納入人才培養特區的研究生實行雙導師制，校企聯合定制培養方案：第1年在學校參加理論課學習，以校內導師指導為主，第2年進入企業實踐基地開展校外實踐，以企業導師指導為主，第3年根據情況靈活安排。在整個研究生學習階段，企業為學生提供500元／月的生活補助，在企業學習期間再額外提供180元／天的實習補助，并統一安排食宿，保障學生安心在企業學習。這一產教融合模式兼顧了企業、學生、學校三方利益訴求，并且把行業／企業升級發展對人才知識、能力、素質的需求深度融入培養全過程。

3.3 技術攻關

3.3.1 校企軌道交通工程技術研究中心

學校在新一代信息技術研究領域建有一系列國家級、省部級實驗室和平臺基地：現代交通通信與傳感網絡國家級國際聯合研究中心、云服務平臺技術科技部創新平臺、下一代智能列控技術研究平臺、人工智能研究院、虛擬現實與多媒體技術實驗室等。以這些重點實驗室和平臺為依托，瞄準軌道交通相關科技發展前沿，面向卡斯柯信號有限公司重大戰略需求及其相關產品的技術攻關，校企雙方聯合成立“軌道交通工程技術研究中心”“高速鐵路分散自律調度集中CTC實驗室”，開展通信、信號技術開發、技術咨詢、管理創新等方面的合作，支持具有重要科學意義、學術思想新穎的軌道交通關鍵技術基礎研究和應用研究。

3.3.2 定向校企聯合技術攻關項目

結合卡斯柯信號公司在鐵路交通和城市交通領域的戰略規劃和產業化優勢，發揮學校科研和人才優勢，在鐵路信號系統、指揮調度系統、列車運行控制系統、鐵路通信系統領域展開產學研合作和聯合技術攻關。企業每期出資200余萬元經費，聚焦“下一代列控、形式化建模、大數據運維”等戰略性、前瞻性方向開展技術攻關，以項目制形式設立“基于大數據的智能運維研究”“超高速列車運行控制系統研究”“下一代互聯互通列控系統研究”等課題，支持學校研究團隊聚焦軌道交通的數字化、網絡化、智能化方向開展技術攻關，著力破解企業在產業升級面臨的技術瓶頸。

4 建設成效與代表性實例

4.1 企業受益

經過全鏈條協同育人過程，逐步形成產教深度融合、良性互動、可持續發展的人才培養模式，逐步建立起以產業升級創新需求為導向、多主體參與的人才培養機制，培養大量專業人才和創新技術成果。2016年以來，學校平均每年為卡斯柯公司輸送約40名交通信號與控制類專業高素質畢業生，充實企業研發和生產骨干員工；并在以自主化列控系統安全功能測試、鐵路信號設備軟件安全測試為代表的卡脖子技術研發方面實現了突破。

4.2 學校受益

校企產教融合協同育人模式促進了人才培養質量提升、學科專業實力提升。為學校國家“雙一流”學科（一級學科：交通運輸工程；二級學科：交通信息工程及控制）的建設、國家級實驗教學示范中心——軌道交通信息工程與技術的申報和立項建設，以及國家一流本科專業“軌道交通信號與控制”的成功申報和立項建設提供了強力支撐（企業兼職導師、實習實踐場所、用人單位反饋等），實現優勢互補，企業、學生、學校多方共贏。

4.3 產業受益

校企產教融合協同育人新模式、以及專業人才和知識成果等產出將促進和助力新一代信息技術下的軌道交通產業升級和發展。進而，產業升級和發展反哺高校和企業：國家和社會將增加對學校相關學科和專業的投入，提升高校和學科專業的知名度／認可度；并且，企業也將迎來更大市場需求、發展空間。

4.4 代表性實例

校企深度產教融合協同育人的一個代表性成果（見圖2），充分體現了數字孿生、VR／MR、人工智能在產業升級中的作用。校企雙方深入合作，共同研發了面向企業生產、學校實驗教學、產業規模培訓的“VR／MR真實體感型高速列車模擬駕駛器與自動駕駛平臺”；該成果基于視覺模型、行車邏輯、線路編輯、列控系統四大部分，實現數字孿生建模和視覺虛擬化；結合體感座椅、振動臺、操作臺和VR設備實現體感交互，高度還原真實的線路場景與培訓體驗，并具備列車牽引、惰行、巡航、制動等工況下自主運行的功能。

圖2 代表性實例——VR／MR真實體感型高速列車模擬駕駛器與自動駕駛平臺

該成果在企業生產中得到推廣，用于CTCS-3／4列控系統、高鐵／地鐵自動運行系統的產品研發、調試和檢測，有效解決了傳統設備和工藝在大體積、高成本、低集成與低效率困難。同時，該實例直接轉換為學校實驗教學資源和平臺，形成了VR／MR高速列車駕駛虛擬仿真實驗、高鐵列車自動運行虛擬仿真實驗等特色實驗，建成“智慧軌道交通信息與控制”四川省虛擬仿真實驗教學中心，并培養學生榮獲第十六屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技競賽二等獎。進一步，立足于校企雙方受益，擬面向鐵路行業的職業技術學院、各鐵路局培訓機構等相關專業的實驗、實踐、實訓、師資培養等開放共享，促進產業升級和提升生產水平。

5 結 論

在軌道交通產業升級背景下，學校與卡斯柯公司雙方以校企戰略合作協議為框架，以學科專業建設與人才培養頂層設計為指導，從培養計劃與課程建設、實驗設備與課外創新實踐競賽、聯合培養基地與卓越工程師聯盟、校企人才儲備研究生培養特區、校企軌道交通工程技術研究中心、定向校企聯合技術攻關項目等方面開展全鏈條協調育人新模式探索。從而，破解人才培養供給與產業升級創新需求之間的結構性矛盾，破解技術瓶頸，助力產業／企業升級，形成以軌道交通產業升級需求為導向的專業人才培養格局。該模式充分發揮校企資源優勢，兼顧學生、學校、企業三方利益，逐步形成教育與產業深度融合、良性互動、可持續發展和拓展的格局。這一探索成功入選2019年中國高等教育博覽會（秋）“校企合作－雙百計劃”案例［16］。