新工科背景下“微機遠動監控技術”課程改革教學研究

劉廣敏 李小偉 解兆延 喬 昕

山東交通學院 山東濟南 250357

新工科(Emerging Engineering Education，3E)是中國為主動應對新一輪科技革命與產業變革，在新經濟、新起點這樣的大背景下提出來的概念，目前在社會各界和高等教育領域引起普遍關注和巨大反響。新工科建設將階段性推進，需要重點把握學與教、實踐與創新創業、本土化與國際化三個任務，關鍵在于實現立法保障、擴大辦學自主權、改革教育評價體系三個突破。我國高等教育中的工科教育從規模上已經是世界第一，畢業生規模占世界工科畢業生總數比例為全球第一(38%)。因此，正如吳巖指出的那樣，理解新工科建設的重要性和緊迫性，一是要站在實現中華民族偉大復興大局和世界百年未有之大變局這兩個“大局”的背景下，二是要站在“兩化重疊”的背景下認識“新工科”建設的迫切性。

1 微機遠動監控技術課程現狀分析

1.1 課程定位與內容分析

“微機遠動監控技術”是本校軌道交通電氣與控制專業的專業選修課，本課圍繞合電氣化鐵路裝備水平的實際情況，結合本專業的專業定位及畢業要求，講授微機遠動監控技術的基礎知識及典型案例。電力系統遠動與調度自動化是電子系統現代化調度和管理的主要技術之一，我國電氣化鐵路廣泛采用了微機遠動監控技術。本課程包含微機遠動技術基本概念、系統的基本構成與分類、技術要求、性能指標、遠動裝置調度端與執行端的介紹、牽引變電所綜合自動化、數據通信的基本概念、數據傳輸技術、信息傳輸規約、國產牽引供電遠動系統、牽引供電遠動系統的維護常識。微機遠動技術是一門多學科交叉的應用技術，涉及自動控制理論、檢測技術、計算機技術和現代通信技術，涉及的知識面比較廣，同時又是一門密切結合行業實際應用的課程，課程難度大，采用傳統的課堂式教學，學生學起來很吃力，學習效果不好。

1.2 學情分析

根據本課程的多次授課經驗，分析歷屆學生的學習情況，學情分析如下：

(1)本校為地方二本，應用型本科大學，學生入學分數不高，學習習慣或基礎不是特別好；

(2)經過五個學期的學習，學生具備了一定的自動控制原理、傳感器與檢測技術、通信技術等基礎知識；

(3)本課程開在第六學期，大部分學生缺乏自主學習習慣，處于被動學習階段；

(4)本課程采用傳統“漫灌式”教學，學生接受度不好。

1.3 微機遠動監控技術課程教學現狀及存在的問題

1.3.1 課程涉及的知識面廣、知識抽象，和行業更貼近

本門課程主要講授電氣化鐵路微機遠動監控技術的基礎知識及工程應用，涉及檢測技術、計算機技術、通信技術原理、控制原理等知識領域，涉及的知識既有廣度又有具體工程應用。這些知識采用傳統的以講授為主的授課方式，學生處于被動接收的狀態，大部分學生學習主動性差，學習效果不好。

1.3.2 教學手段單一學習質量差

在工程教育認證“厚基礎，寬口徑”的背景下，本專業人才培養方案調整，很多課程課時壓縮。本課程僅有32學時，按照傳統的教學方式，即采用傳統講授式授課方式，學生很難做到系統、全面地掌握電氣化鐵路微機遠動監控的基礎知識，很難能夠進行基本理論的工程應用，無法很好地完成教學目標。

1.3.3 考核方式不科學

本課程主要采用傳統講授式授課方式，對應的考核方式也是傳統的以考試為主的考核方式。本課程平時成績占30%，期末成績占70%，以期末考試的方式進行，采取閉卷考試的方式。成績中，期末考試成績占大部分，很容易造成學生平時不學習，期末考背誦記憶、押題等臨時抱佛腳的應急學習模式以應付考試，很難調動學生平時的學習積極性。根據調研，很多學生也不認可這種考核方式，學生也期待有更科學的考試方式，能夠體現學生平時和期末時的學習情況的不同，因此本課程需要改革考核方式，以調動同學們在整個課程期間的學習積極性。

2 微機遠動監控技術課程改革措施

2.1 調整教學內容

應用型本科和新工科的理念下，隨著現代化鐵路的發展，定期整合規劃教學內容，對原有的內容進行提煉，并加以刪除和補充，探索新的教學模式與方法。本課程結合本專業的調研基礎，以現代化鐵路行業人才需求為基礎，針對牽引變電專業微機遠動監控及調度自動化的要求，將“微機遠動監控技術”課程內容進行整合和調整。本課程采用北京交通大學出版社出版，柯志敏主編的電氣化鐵路系列規劃教材《微機遠動(監控技術)》修訂本。微機遠動的基本概念、四遙、遠動系統的組成、分類、牽引供電應用微機遠動的意義這些基本概念的知識要保留，也是要求學生掌握的內容；調度端與執行端的結構、功能，也是最基本的內容，也是需要學生掌握的內容；數據信息的采集與處理，在其他電子電路中都有所涉及，簡單介紹即可；數據通信技術是也本課程的基本知識，需要學生掌握。本書缺少數據通信信息傳輸規約這一微機遠動的核心內容，本課程需要充實這一塊內容。課程后半部分，要著重講解和牽引變電行業關系緊密的牽引變電所綜合自動化技術、國產牽引供電系統實例、牽引變電所遠動裝置運行維護常識等內容，要求學生能夠進行初步的綜合應用及設計。

2.2 以課題方式和案例方式重新設計教學方法

在教學內容確定以后，需要對教學方案及教學方法進行重新設計。在課程一開始，需要把現代鐵路通信實現問題、牽引變電調度自動化如何實現的行業實際需要解決的問題拋給學生，讓本課程有的放矢，同時也使學生在學習的過程中結合行業的具體問題，增加專業責任感，使學習有具體目標性。

在本課程提出需要解決的問題或面對的行業應用的同時，在授課過程中也要改進教學方案。以教師講解和課件實例的傳統教學手段，教學效果不理想，學生被動接收教師傳授的知識，學習主動性差，對于知識點的理解只有模糊印象，也出現了某些學生平時不學習，考前突擊學習的學生。

在講授微機遠動的基本概念、四遙、遠動系統的組成、分類、牽引供電應用微機遠動的意義這些基本知識時，除了采用傳統的講授式教學外，需要加強對學生自學能力的引導及平時成績的考核，具體來講：可以采用部分知識點線上微課程授課加線上測試的教學方法，加強學生的自學能力；把容易進行知識點擴展及引申的知識點，作為課外擴展作業或PPT展示環節，促使學生通過查閱資料、思考總結、討論等方式進行知識的擴展及加深印象或細節化和具體化；對于一些重點、難點知識，除了以教師講授為主，還可以輔助以競賽、小測試等考核方式，目的在于鞏固學生對于這些基礎知識的掌握；對于一些容易舉一反三的知識點可以采用翻轉課堂等形式，讓學生作為課堂的主角來進行教學活動。

調度端、執行端、牽引變電所自動化等容易引入實例的知識點，多采用實例教學，引入電力系統、電氣化鐵路、牽引供電、牽引變電所、正在運行的設備及監控系統作為實例，可以通過專業實地調研、網絡收集資料的方式收集實例，課程團隊逐步建立相關課程的實例庫，和行業發展進行同步更新，同時還可以通過實例教學給學生介紹行業應用廣泛的產品及存在的問題等，這樣課程就可以通過實例教學和行業發展緊密聯系起來。

在課程基本知識講授完畢以后，可以給學生發布一些和微機遠動技術相關、難易程度相對簡單、容易實現的科研小課題，而這些課題可以采用科研項目的方式進行管理，教師確定好項目崗位和項目分工，做好進行進程計劃和階段性項目目標和考試方式，感興趣的同學可以進行自行組隊，在授課教師指導下完成課程設計任務。授課教師的指導在課外進行，不占用課內時間，可以采用線上和線下相結合的方式進行，以學生自主進行學習和設計為主，對學生設計的結果考核主要以考察為主，課題設計成績作為平時成績的一部分來體現。

根據知識點的特點可以采用不同的教學方法，而不僅僅局限于講授式教學，不同的教學方案進行不同的教學方案設計。

2.3 改革考核方式

從以上教學方法及教學方案的改革的敘述中可以看出，教學方法、教學方案的改革一定是和考核方式的改革相結合的。不同的教學方法及教學方案要采用合適的考核方式，而不是僅僅局限于期末考試對于知識掌握情況的考察。可以適當增加平時成績在總成績中的比重，例如平時成績占比為50%～60%等。平時成績比例的增加并不意味著課程難度的降低，恰恰相反，平時成績更應該通過設計科學合理的教學方法、考核方式來考核學生自學能力、知識擴展能力、知識運用能力、獨立思考能力及創新能力等，以促進學生專業素養的提高。考核方式可以采用競賽、測試、PPT展示答辯、模式制作、課題研究設計等多種形式進行，以學生接受度高、興趣度高、投入度高為衡量標準。通過考核方式的改革，可以改變學生突擊復習的現狀，提高學生平時投入學生的精力占比。

2.4 融入思政元素

通過本專業學生的學情分析可知，在開學初，學生的學習熱情高漲，甚至會逐漸升到最高點，但是到第五周以后，學生的學習積極性就呈現下降趨勢，到第十五周左右講到最低點。

在課程中融入思政元素，不僅能夠對學生進行愛國主義、職業素質等方面的教育，更重要的是通過這些元素激發學生的學習熱情，提升學習積極性，使學生在整個學習過程中都能夠保持比較飽滿的學習狀態。

思政元素選取領軍人物、勞動模范、鐵道兵的獻身精神等，形成思政元素素材庫，在合適的知識點融入。

2.5 線上線下有機融合

在如今計算機技術、網絡技術發達情況下，要較好地利用網絡資源，實現教學目標，線上、線下教學要有機融合，線上教學成為線下教學有益的補充。線上課程形式多樣，如微課、論壇式或題目式自由討論、答疑、MOOC、視頻、圖片、新聞稿及采風等；線上教學靈活多樣，教師注意引導學生的自主學習能力，教師給出一個點，學生引申出來一個面。線上教學成為線下教學有益的補充，也成為學生擴展課程知識體系的搖籃。

結語

本文以新工科建設要求為依據，以行業、產業需求為導向，探索“微機遠動監控技術”的教學改革，結合新工科的基本思路及地方性應用型大學的建設目標，可以從教學內容、教學方法、教學方案、考核方式、線上線下結合、思政建設等方面進行課程的改革，改變當前學生被動接收知識的方式，采用以學生為中心的思想，充分調動學生學習的積極性，加大平時考核力度，提高課業難度，最終改善課程的學習效果，促進畢業生更好適應行業需求及滿足就業單位對本科畢業生的要求。