大創項目在“軌道工程”教學的應用探討

［摘 要］ 理論與實踐相結合的教學模式是我國大學教育改革的重要方向之一。“軌道工程”是一門理論與技術并重、實踐性強且注重學生創新及綜合能力培養的課程，單獨通過課堂講授的方式已不能滿足新時代的課程教學需求。大創項目在專業實踐方面具有獨特優勢，以北京交通大學的“鐵路有砟軌道小型機械換枕作業優化和安全保障措施研究”大創項目為例，對大創項目在大學生培養方面發揮的重要作用進行了系統分析，最后提出大創項目在軌道工程教學中應用的三大實施路徑。

［關鍵詞］ 軌道工程；大創項目；實踐教學；實施路徑

［基金項目］ 2024年度中央高校基本科研業務費人才項目“搗固作業對有砟道床力學性能的影響研究”（2024XKRC034）

［作者簡介］ 石順偉（1993—），男，四川綿竹人，博士，北京交通大學土木建筑工程學院副教授，碩士生導師，主要從事軌道工程研究。

大學教育對學生個人的成長、社會各業的發展、國家整體的進步發揮了至關重要的作用［1］。專業教學是大學教育的核心環節，是大學生在校期間理論學習與工作崗位上專業實操的重要紐帶。專業實踐與理論課程、社會服務、科學研究、創業就業相結合的培養模式是高等學校教育改革的重要方向［2］。

軌道是保障高速鐵路列車安全平穩運行的關鍵基礎設施。“軌道工程”是一門專業性極強、與鐵路現場結合十分密切的課程，單獨通過理論教學的方式難以使學生深入理解軌道工程的專業知識。大創項目全稱為大學生創新創業訓練計劃項目，是實踐教學與理論教學相結合的重要途徑［3］。因此，將大創項目應用于軌道工程的教學中具有重要意義。

一、“軌道工程”專業教學的特點分析

“軌道工程”是一門聚焦于鐵路軌道設計、施工、維護和管理的專業課程，包含了軌道工程結構、軌道幾何形位、軌道結構力學、道岔、無縫線路等多方面的內容。“軌道工程”專業教學具有以下顯著特點［4］。

（一）理論與技術相結合

“軌道工程”理論性深、技術性強，且兩者結合十分緊密。例如，在曲線軌道章節的教學中，教師會引導學生根據曲線半徑、軌距、列車運行速度等條件計算列車通過曲線時承受的向心力及離心力，基于受力平衡得出曲線超高的表達式，為鐵路現場曲線地段軌道的設計技術提供重要基礎；再如，對于無縫線路章節的教學，教師會引導學生根據鋼軌強度檢算、無縫線路穩定性計算等多方面確定設計鎖定軌溫，是鐵路現場無縫線路的鋪設技術的重要理論支撐。因此，“軌道工程”專業課程具有理論與技術相結合的顯著特點。

（二）實踐性強

軌道工程是一門應用實踐型的工程學科，在教學中注重實踐技能的訓練。例如，有砟軌道的施工包含了鋪軌前預鋪道砟、鋪枕、鋪設長鋼軌、單元軌焊接、分層上砟整道、應力放散、無縫線路鎖定、鋼軌預打磨、軌道整理等多個流程，該部分內容理論性不強，但實踐性極強；再如，有砟道床橫向阻力的檢測包含了扣件拆除、設備安裝、外力加載、數據采集等多個流程，該部分也是實踐性很強的內容，單獨通過書本講解很難讓學生掌握檢測的本質。因此，“軌道工程”的施工技術、狀態檢測、維護技術等多個方面均是強調實踐性的知識，單獨通過課程講解的方式難以使學生有深入的理解，且難以形成長期記憶。

（三）重視學生創新能力的培養

我國軌道工程的部分技術經歷了引進、吸收、再創新的發展歷程，以高速鐵路的主要軌道結構形式——無砟軌道為例：20世紀60年代，我國開始了普通鐵路無砟軌道的早期研發與應用，20世紀90年代，開始了高速鐵路無砟軌道的前期研究與小規模試鋪，在具有初步技術的基礎上，于21世紀初引進了德國、日本等國家的無砟軌道技術。在充分學習吸收國外技術后，結合我國鐵路復雜氣候、地質等環境特征，研發了CRTSⅠ型、CRTSⅡ型無砟軌道，最后還研發了具有自主知識產權的CRTSⅢ型無砟軌道，成為我國高速鐵路的核心技術。由此可知，創新是我國軌道工程發展的原動力。隨著我國高速鐵路更高速度、更高穩定性、更高舒適度的迅猛發展，這便要求軌道工程不斷開展技術革新。大學生是未來我國軌道工程事業發展的主力軍，創新能力的培養一直是軌道工程專業教學的重中之重。

（四）注重學生綜合能力的培養

學習“軌道工程”課程的學生將來可能會從事鐵路科研、設計、施工、管理等行業，不同行業對從業人員的綜合能力均有較高要求。以科研人員為例，軌道工程科研人員需要面向國家發展戰略，解決現場實際工程問題，這便要求科研人員能夠有效挖掘國家發展需求的相關信息，同時能夠有效和鐵路一線的工作人員溝通；此外，一個科研項目的攻關，常常需要團隊合作完成，這便要求科研人員具有較強的團隊協作能力，同時還應具有一定的組織、規劃、管理能力；再者，在研究過程中必然會遇到各種各樣的問題和挑戰，要求科研人員具有較強的應變能力，能夠靈活調整研究手段攻克難題。因此，學生綜合能力的培養也是軌道工程專業教學的重點。

（五）思政元素濃郁

習近平總書記一次次深情點贊：“高鐵是我國裝備制造的一張亮麗的名片”［5］。軌道工程是與高速列車發生直接接觸的重要基礎設施，其服役性能直接影響了列車的高速、安全、平穩運行，因此，軌道工程對于高速鐵路的發展發揮著至關重要的作用，學習軌道工程專業的學生具有較強的榮譽感和自豪感。此外，學習“軌道工程”課程的部分學生將來是我國軌道工程事業的接班人，教師會培養學生的責任感和使命感，以及面對時代挑戰的擔當精神。再者，職業道德和規范是軌道工程從業人員必須遵守的底線。教師通過對國內外的相關案例進行分析，培養學生的職業素養和道德情操。最后，高鐵人的工匠精神是保障我國高鐵持續領先的重要基石。教師通過介紹軌道交通的杰出人物事跡，培養學生精益求精、追求卓越的職業態度。

二、大創項目的作用分析

大創項目通過參與式的項目訓練，使大學生將書本學到的基礎理論及專業知識應用于實踐中，對于大學生能力的培養發揮著重要作用。以北京交通大學的“鐵路有砟軌道小型機械換枕作業優化和安全保障措施研究”大創項目為例進行分析［6］。

（一）加深對專業知識的理解和認知

大學生在開展大創項目的過程中會涉及諸多的專業調研及試驗，該大創項目通過優化小型換枕機械的設備、作業工藝，改善了小型換枕機械對有砟軌道換枕作業的效率、質量、安全性等。對于該大創項目的開展，需通過現場調研總結分析小型換枕機械目前存在的問題，挖掘小型換枕機械可優化的空間，這個過程可幫助大學生對軌道工程現場有清晰的感性認知，有效加強大學生對軌道的結構、軌道的病害、軌道的養護維修等多個方面的理解。因此，大創項目對于加深學生對專業知識的理解和認知發揮著重要作用。

（二）培養創新精神和創業能力

大創項目通常會結合現場實際需求研發新型設備，在鐵路有砟軌道小型換枕機械作業過程中須配合人工進行扣件安裝等操作，存在較大的安全風險。該大創項目擬研發安裝于小型換枕機械的扣件自動安裝設備，避免人工安裝扣件，大大提高現場換枕作業的安全性。研發扣件自動安裝設備的過程可有效培養大學生的創新精神及創新能力，且研發的設備能直接應用于現場作業，存在較大的工程價值及市場前景，能夠培養大學生的創業能力。因此，大創項目對大學生創新精神及創業能力的培養起到了顯著的促進作用。

（三）激發科研興趣及思維

大創項目一般會涉及簡單完整的邏輯思維訓練，該大創項目針對鐵路現場換枕作業存在的問題，利用現場試驗及數值仿真研究小型換枕機械對道床的力學作用機制，最后提出小型機械換枕的優化作業參數及工藝。這個過程可使大學生的科研邏輯思維得到充分訓練。相較于課本上的理論知識學習，開展現場試驗及數值仿真研究的趣味性更強，能夠激發大學生的科研興趣，為將來讀研深造及科研工作打下基礎。此外，該大創項目的研究成果能直接服務于工程現場，使大學生較易獲得成就感。因此，大創項目能夠有效激發大學生的科研興趣及思維。

（四）提升綜合素養

大創項目須內部團結協作結合外部溝通交流才能完成，該大創項目對于大學生是存在一定難度的，這便要求小組成員必須團隊協作、勠力同心。該大創項目會涉及現場調研、現場試驗、仿真模擬、設備購置、數據分析等多個環節，要求大創小組的組長能夠合理分工，對大學生的管理能力是一個較好的訓練。此外，開展該大創項目的大學生需和鐵路現場的工作人員溝通交流，了解現場實際存在的問題同時協調現場試驗，在該大創項目的開展過程中，大學生還須和教師保持溝通，獲取有效的指導和幫助。因此，大創項目對大學生的綜合素養有較大的提升作用。

（五）強化政產學研用

大創項目是實現政產學研用的重要途徑之一。大創項目是由中國教育部實施的培養大學生創新、創業、綜合能力的教育計劃，由中央財政和地方財政共同支持，即為“政”；該大創項目涉及產品研發，需相關企業共同參與，即為“產”；該大創項目主旨在于強化學生的專業認知，培養學生的創新、創業能力及綜合素養，為學生未來發展方向提供鋪墊，即為“學”；該大創項目需研發扣件自動安裝的新設備、開發小型換枕機械作業的新工藝、新技術，即為“研”；該大創項目面向鐵路有砟軌道小型機械換枕作業的實際需求，研究成果能直接應用于工程現場，提高現場換枕作業的效率、質量、安全性，即為“用”。因此，大創項目能夠有效強化政產學研用。

三、對大創項目在“軌道工程”教學應用實施路徑的思考

“軌道工程”專業教學具有理論與技術并重、實踐性強、注重學生創新能力及綜合能力培養、思政元素濃郁等特點，單獨通過課堂講授的方式難以達到理想的教學效果。大創項目具有能夠加深對專業的理解和認知、培養創新精神和創業能力、激發科研興趣及思維、提升綜合素養、強化政產學研用等作用。因此，將大創項目應用于“軌道工程”的教學具有十分重要的意義，提出了大創項目在“軌道工程”教學中應用的三大實施路徑。

（一）將大創項目納入“軌道工程”專業課程的必修環節

目前“軌道工程”主要還是通過課堂講授的方式進行教學，通過該方式可以讓學生對軌道工程的基本概念、基礎理論有一定了解，基本能夠滿足橋梁、隧道、路基等專業的教學需求，但對于軌道工程專業的學生，將來不管從事軌道工程的科研、設計、施工、管理等哪個行業，都要求有較強的實踐技能且對專業有深入的理解和認知，課堂教學所掌握的知識點都是遠遠不足的。因此，對于軌道工程專業的學生，有必要將大創項目納入“軌道工程”專業課程的必修環節，大創項目的內容是軌道工程專業的一個“點”，但學生在開展項目研究的過程中一定會輻射至軌道工程的“面”，從而對軌道工程知識產生更透徹、更全面的理解。當然，不同學校對于“軌道工程”課程的設置有所不同，如上課學生的年級、專業范圍等，對于大創項目納入“軌道工程”專業課程的形式可根據實際情況靈活調整。

（二）加強“軌道工程”大創項目的校企聯合

企業是大創項目研發新產品、應用于工程現場的主要載體，加強校企聯合對于大創項目的高效、高質、規模化、規范化推進和發展發揮著至關重要的作用。對于高校來說，大部分教師和企業在科研課題方面具有較好的合作基礎，則大創項目可主要依托科研課題開展；此外，高校畢業的大部分校友在企業從事專業相關的工作，為了滿足大創項目進一步拓展的需求，利用校友資源開展校企合作可做進一步挖掘。對于企業而言，通過大創項目的校企合作可充分利用高校的理論研究優勢，助力解決現場面臨的實際工程問題；此外，通過大創項目的校企合作，也可使大學生了解合作企業的業務、文化等多個方面，有利于企業的人才輸入。因此，加強大創項目的校企聯合對高校及企業均會產生較高價值。

（三）建立“教師為主+研究生為輔”的大創項目指導模式

軌道工程大創項目專業性強，且包含工程問題的挖掘、研究方法的掌握、技術路線的制定、技術難題的攻關等多個方面。參加大創項目的大學生專業基礎相對薄弱，且尚未經歷過類似的科研訓練，對他們來說大創項目具有較大的難度。因此，需要教師在各個環節提供一定指導和幫助。而對于高校的大部分教師，科研及教學壓力大、任務繁重，很難保證全程及時地指導。軌道工程專業的大部分研究生已經參與了導師的科研項目，專業認知相對較深入，具有一定的科研基礎，且時間相對充裕，可以為大學生開展大創項目提供一定的指導和幫助。因此，為了保障軌道工程大創項目高效、高質地完成，有必要建立“教師為主+研究生為輔”的大創項目指導模式。

結語

理論知識與實踐教學相結合是大學教育的重要發展方向。“軌道工程”專業教學具有理論與技術并重、工程實踐性強、重視對學生創新及科研能力的培養、注重對學生綜合能力的培養、思政元素濃郁等特點，單獨通過課堂講授的方式難以讓學生對軌道工程有深入的理解，也難以讓學生掌握專業實踐技能并且在創新能力及綜合能力的培養等方面也有所不足。大創項目是實施理論與實踐教學結合的主要途徑之一，具有能夠加深大學生對專業知識的理解和認知、培養大學生創新精神和創業能力、激發大學生科研興趣及思維、提升大學生綜合素養、強化政產學研用等作用。將大創項目融入“軌道工程”教學中具有十分重要的意義，由此提出了以下三大主要實施路徑：（1）將大創項目納入“軌道工程”專業課程的必修環節；（2）加強“軌道工程”大創項目的校企聯合；（3）建立“教師為主+研究生為輔”的大創項目指導模式。

參考文獻

［1］馬陸亭，劉振天，盧曉中，等.筆談：中國式高等教育現代化的多維思考［J］.大學教育科學，2023（1）：4-25.

［2］王文君，肖建輝，黎冬明，等.新工科和工程認證背景下工科專業建設探索［J］.教育教學論壇，2023（2）：7-10.

［3］劉洋，雷濤.基于“大創項目”的大學生創新能力評價研究［J］.創新創業理論研究與實踐，2023，6（11）：188-192.

［4］肖宏，高亮，侯博文，等.“軌道工程理論與技術”研究生課程教學探討［J］.教育教學論壇，2021（32）：1-5.

［5］中國高鐵，復興道路上的亮麗名片［N］.人民日報，2024-09-09（1）.

［6］藍毅，劉偉欽，劉帶.理工類“大創項目”質量提升路徑研究［J］.高教學刊，2022，8（21）：49-52.

Application Exploration of College Students’ Innovative Entrepreneurial Training Plan Program in Track Engineering Teaching

SHI Shun-wei， REN Fang-yuan， XU Jia， HU Cheng-yu

（School of Civil Engineering， Beijing Jiaotong University， Beijing 100044， China）

Abstract：The teaching mode that combines theory with practice is one of the important directions for the reform of university education in China. Track engineering is a course that emphasizes both theory and technology， has strong practicality， and focuses on cultivating students’ innovation and comprehensive abilities. Classroom teaching alone is no longer sufficient to meet the requirements of the course. The college students’ innovative entrepreneurial training plan program has unique advantages in specialized practice. “Research on the optimization and safety measures for the replacement of sleeper in railway ballasted track using small machinery” in Beijing Jiaotong University is taken as an example.The important role of the program in college student training is systematically analyzed， and three implementation paths for the application of the program in track engineering teaching are finally proposed.

Key words： track engineering; innovative entrepreneurial training plan program; practice teaching; implementation paths