城市轨道交通控制专业实践教学体系的构建

崔宏巍， 胡松华

(深圳职业技术学院 汽车与交通学院， 广东 深圳 518055)



城市轨道交通控制专业实践教学体系的构建

崔宏巍， 胡松华

(深圳职业技术学院 汽车与交通学院， 广东 深圳 518055)

论文以城市轨道交通行业的实际岗位需求出发，以职业能力培养和职业素质为重点，设计实践教学体系，采用创新的视角、思路、方法和技术手段，研究高职院校城市轨道交通控制专业“产、学、研、用”一体化实践教学模式与实施途径，通过构建基于协同效应的多维创新平台，建立创新平台资源支持体系，进行实践教学体系开发、教学设计、实践课程开发、多维立体协同式教学方法研究，应用城市轨道交通列车运行自动控制综合实训系统，引入基于多维创新实践平台的项目驱动教学法与情景式教学法，提出与轨道交通行业协同发展的应用型技术人才实践教学解决方案，实现资源共享、专业共建、项目共研、人才共育。

协同创新； 城市轨道交通； 实践教学

0 引 言

高职院校实践教学体系是高职教育内涵的核心，如何构建适合区域产业发展，满足职业院校人才培养多元需求的实践教学体系，是提高学生创新能力的重要环节，也是高职院校专业建设的核心内容之一，因此，合理设计与架构专业的实践教学体系，不断提高实践教学的水平与质量，是目前高职院校专业实践教学改革与发展所面临的重要课题。本文从协同发展的视角，探索“产、学、研、用”立体推进、协同式实践教学模式、途径与方法，以城市轨道交通控制专业为例构建基于多维创新平台的实践教学体系，研究复合式创新型技能人才培养与实践教学工作的具体实施方案。

1 基于多维创新平台的协同式实践教学模式

协同学是一门在普遍规律支配下的有序的、自组织的集体行为科学，研究开放系统怎样从原始均匀的无序状态发展为提高系统整体运作效率的有序结构，其目标是在千差万别的各科学领域中确定系统自组织赖以进行的自然规律。协同效应在职业教育技能人才培养方面具有重要的作用，将政府、学校、行业、企业作为复杂的开放式系统，通过互动、交叉、重叠和融合演变而成的关联模式，突破职业教育单个组织的界限，将人才培养所需要的知识、信息、设备、资源、政策等聚集于开放式系统中，才能在一定条件下形成合作、同步、互补的协同效应。协同式专业实践教学体系需要纳入多个环节，如校内产学研用、校外产学研用、校内实训、校外生产性实训、顶岗实训等环节，由政府、教育管理组织、行业协会、企业、学校等多个部门参与，引进企业机制、标准、技术，将企业真实的工作环境引入实践教学，共同开发实践课程，使技能训练、职业素质培养与岗位要求相协调，在实践教学平台下实现协同式人才培养[1-4]，多维协同创新实践教学模式如图1所示。

图1 多维协同创新实践教学模式

新兴的城市轨道交通产业的快速发展对专业技术人才的需求急剧增长，对专业技术人才培养质量也提出了更高的要求，目前国内的突出问题是现有从业人员大多来自铁路专业，城市轨道交通专业的应用型技术人才较少，近年来，虽然国内已有部分高职院校开设城市轨道交通控制、城市轨道交通运营管理、车辆等专业，但成熟的人才培养体系尚未完全确立，针对城市轨道交通行业的岗位需求、工学结合的培养模式、职业能力定位、专业课程体系、职业素质课程体系、人才培养规格和标准等均没有进行详细和深入的分析与探讨，尚无法满足轨道交通日益增长的人才需求，因此，在城市轨道交通产业快速发展背景下，建立面向“产、学、研、用”的多维协同创新平台，通过创新平台与企业建立多层次合作，将企业的运营、生产项目引入课堂，为企业的生产提供集设计、技术、人力、设备于一体的软硬件保障，同时为企业员工培训、学生实习和就业创造良好条件。

图2给出了基于多维创新平台的协同式实践教学体系与框架，其核心内容来源于受教育者自身发展需求和基础状况，以及城市轨道交通行业发展的需求，这些构成了职业分析及行业市场需求分析的基础，在此基础上对城市轨道交通岗位要求的职业素质与能力进行分解，将岗位对从业人员的职业能力要求分解为若干个专项，制定职业能力与职业素质分析表，根据职业能力与素质表中的每一项目标与要求，设计相应的实践教学单元，采用先进的实践教学方法，开展实践教学活动。工学深度融合的实践教学活动需要多方面的参与和配合，如教师、学生、企业、行业、用人单位、工作环境与设备、教学效果的评价、市场反馈信息等等，同时根据城市轨道交通行业发展，分析研究人才培养与社会需要的适应性，对实践教学效果采用科学的评价，动态反馈和改进，步进式推动专业人才培养质量的提高[5-7]。

2 城市轨道交通多维创新平台的构建

城市轨道交通控制专业主要培养面向城市轨道交通行业，掌握城市轨道交通控制技术、信号技术等方面的知识与技能，能够从事轨道交通信号系统的维护与管理、车站机电设备的运用、检测与维护、轨道交通运营管理等岗位工作，具有良好的综合素质，能够适应轨道交通行业技术、管理、服务等一线需要的高等应用型专业技术人才。专业核心能力包括了掌握城市轨道交通控制专业的理论知识和技能，具备列车运行自动控制、车站信号维护、轨道交通信息检测、城市轨道交通设备维护、运营管理等核心职业能力。因此，多维协同实践与创新平台应从实际出发，以培养学生的基本的技术能力、岗位能力为目的，构建形成资源协同、专业协同、岗位协同的实践教学体系，采用工学结合的教学方式、方法与活动，主动适应城市轨道交通行业发展和对复合型人才的需要[8-10]。

多维实践平台是提供扩充接口的开放式平台，具备多个模块，如专业基础实践模块、专业技能实践模块、综合技能实践模块、产学研创新实践模块等，平台将实践教学的设备、资源、学生、教师和相关教学活动作为一个整体来统一管理，在不同对象之间建立一种相互支持和相互制约的关系，使各个层面都能够高效地运行并达到整体协调的效果，形成协同效应。实践平台的体系结构如图3所示，平台的参与者包括学生、指导教师、校外企业/实训基地、管理员等四大类，校外企业/实训基地可以通过网络远程登陆实践平台，将企业真实的案例作为实践教学内容，在实践教学环境与资源支持和质量保障体系制约下，这四类参与者相互交互完成平台的整体协同实践目标。

图3 实践平台体系结构

3 实践教学体系构建与教学设计

3.1 设计理念

城轨专业实践教学体系遵循以下思路：基本素质与能力培养 → 基础知识学习→专业知识学习→专业技能实训→综合技能与创新能力培养→顶岗实习→正式上岗，分层次进行实践教学。实践课程设计是以城市轨道交通企业的实际需求出发，以学生职业能力培养和职业素质养成为主线，以城市轨道交通企业真实项目的全过程为教育教学背景，以与行业企业共建教学环境为条件，以“双师”结构协同教学团队建设为保障，以校企合作、工学结合的共享型资源建设为手段，以培养面向地铁、轻轨、高铁等轨道交通行业一线的高技能人才为目标，按照职业岗位和职业能力培养的要求，将学生职业能力培养的基本规律与课程系统化、以及学生专业能力和创新能力相结合，形成以轨道交通企业实际运营、维护、检修等项目为载体，以行动导向组织教学，培养学生知识、技能、素质的协调发展。轨道交通专业核心课程由“列车运行自动控制”，“城市轨道交通信号”，“轨道交通控制单片机应用”，“轨道交通信息检测技术”，“城市轨道交通运营管理”组成。

3.2 “多维立体”协同式教学方法

传统的职业教育采用在教室中学习理论，在实训室中动手操作这种单一而孤立的教学模式，虽然实训操作环节可以培养部分职业能力，但这种方法无法真正将职业能力融入教学各个环节，“多维立体”协同式实践教学方法的创新点在于打破传统模式，建立起由教室到实训室、由课内到课外、由基础到进阶、由进阶到创新、由学校到企业、由学习到生产、由虚拟到真实的全方位多维立体化实践能力培养模式，扩展学生的学习空间，使学生学习与实际工作氛围更加贴近，实现无缝对接，如图4所示。

“多维立体”协同式实践教学将行业与企业的职业标准融入专业群的实践课程体系，培养学生安全意识、产品质量意识、协作意识、规范意识、成本意识和环保意识，发现问题解决问题的能力，对专业技术的运用能力与创新能力。

(1) 项目驱动教学法。建立城市轨道交通运营管理实训平台和通信与信号实训平台，引入车站作业模拟实训系统、列车运行图编制实训系统、地铁票务模拟实训系统、道岔控制与检修实训系统、车站设备实训系统，通过导入项目和任务、讲解任务要点、操作规范、演练、单独指导等环节，把培养学生职业能力的过程通过项目来完成。精心设计城市轨道交通典型项目，将课程的知识点融入到典型项目设计与制作中，让学生有目的地学习，在项目完成的过程中掌握知识和技能。在创新平台下，与教学内容相结合的学生创新制作的教学模式，能够满足学生进一步学习的需求，教师积极引导学生充分利用实训平台开展创新制作项目，确定制作项目的内容，学生在制作过程中加深对课程知识的理解。同时开发制作的教学仪器、实训设备、仿真系统也可以真正的用于教学中，为开拓学生视野，增强就业竞争能力起到积极的促进作用[11-12]。

(2) 情景式教学法。由于地铁运营企业安全生产的要求，城轨专业开展教学过程中无法经常采用现场教学法，行车调度、地铁票务、信号系统维护等核心技术岗位难以实现顶岗实习，因此针对不同专业课程内容采用情景式教学，通过情景设置、角色扮演、现场演示、案例分析、小组讨论等方法，引导学生积极参与和互动，培养学生的城轨专业核心能力。建立的实训平台为开展情景式教学提供了软件、硬件、网络、教学资源等基础，采用情境认知的方式，深入挖掘每个实训项目在企业实际应用的背景，有益于培养学生分析与解决实际工程技术和相关问题的能力。在情景式模拟训练过程中，指导教师应尽可能安排具有真实来源的工作任务，模拟训练不能脱离实际，充分利用多维实践和创新平台，由于工作环境与地铁运营管理实际任务是复杂多变的，应尽可能减少模拟训练带来的负面影响，实现认知实训、控制系统仿真、现场教学、虚拟实训、虚拟检修。如在自动售检票系统(AFC)教学中，除利用专业实训平台的地铁票务模拟系统进行售检票设备的操作训练外，还可以通过沉浸式虚拟现实系统，根据AFC系统检修工作任务，设置情景，学生分别扮演票务员、乘客、厅巡、值班站长等不同角色进行演示。情景式教学提供了丰富的、具有挑战性和真正互动的体验，环境和角色都会对学生的行动做出反应，对在就业后实际工作中遇到的类似的情况将是一次很好的演习。

图5 AFC情景式实训

4 创新平台支持体系与资源建设

创新平台的支持体系的载体是若干个职业实训中心(如城市轨道交通控制实训中心、城市轨道交通车辆实训中心、城市轨道交通运营管理实训中心等)，支持体系面向城市轨道交通控制专业的职业技能教学，同时面向轨道交通行业的企业员工技术培训、社会就业培训、企业及轨道交通行业的职业资格证认证、行业与区域培训机构资源共享。支持体系需要对校内实训资源和校外实训基地资源深度有机整合，充分利用，资源共享，最大限度发挥各种轨道交通资源的教学、研发和社会效益。学习性、开放性的实践教学资源库是为学生提供自主学习、为企业提供技术支持的保障，在资源库建设中，一方面通过整合、开发校内各专业优质教学资源，建设特色轨道交通专业教学资源；另一方面通过引进行业、企业生产实践经验、技术和信息资源，建成与轨道交通行业动态更新，及时把握前沿技术，具有信息量大、设计科学规范和使用方便快捷的学习型、开放式实践教学资源库。

作为平台支持体系核心内容之一的城市轨道交通列车运行自动控制(ATC)综合实训系统，如图6所示，由列车、通信控制系统、轨道交通行车调度仿真系统(含CATS仿真系统和LATS仿真系统、大屏系统、停车场联锁仿真系统)、集中站联锁设备、ATP/ATO设备、沙盘组成，直观、全面、具体的展示轨道交通列车自动控制系统工作与运行方式，为轨道交通运营、ATC系统相关设备的操作使用和维护提供实践教学支持。实训系统以轨道交通实际线路为原型，面向运营企业的信号维护人员，运营的行车调度员、车站值班员、停车场调度人员的具体岗位，可以协同完成正常和故障情况下行车任务的培训与实践演练。采用软件和硬件相结合的方式，按照“中心—车站—轨旁—列车”的结构，模拟ATC系统的ATP子系统、ATS子系统、ATO子系统的功能，构建逼真的运营、信号及设备维护的演练环境。实训系统可以实现的功能包括：跳停、扣车、催发车、排列进路、取消进路、进路正常解锁、道岔单操、道岔单锁、引导进路、时刻表调整线路信息和列车信息实时监控。可开展的实践项目如：扣车、紧急停车实验；在正常情况下手动办理和取消进路实验；在非正常情况(故障)手动办理进路实验；与OCC控制中心控制权转换实验；列车人工折返进路排列的实验[13-15]。

图6 城市轨道交通列车运行自动控制综合实训系统架构

5 结 语

本文研究产学研用模式下城市轨道交通控制专业技能人才培养，基于多维创新平台的高职专业实践教学协同创新模式与运行机制，探索工学深度融合的轨道交通专业实践教学体系构建、实施与具体方法，在城市轨道交通产业协同发展、专业协同实践教学、多层次实践平台建设、校企对接途径等方面进行分析与探索，从工学深度融合、校企对接途径、实践平台构建、实践课程开发模式、“多维立体”协同式实践教学方法等多方面入手，构建了轨道交通专业实践教学体系，找出适合区域产业协同发展的应用型高技能人才实践教学解决方案，探索职业教育专业实践教学协同创新发展与技能人才培养之路。

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Construction of Practical Teaching System for Urban Railway Transportation Major

CUIHong-wei,HUSong-hua

(School of Automotive and Transportation Engineering, Shenzhen Polytechnic Institute, Shenzhen 518055, China)

In order to foster students' professional skill and quality, a practical teaching system is designed to meet the actual working requirement of urban rail transportation. By adopting innovative perspectives, ideas, methods and techniques, the construction of urban railway transportation major in vocational college is presented in this paper. The practical educational mechanism of production, learning and research is introduced. The method of carrying into execution is researched. Based on the synergy effect, cooperative multi-level teaching platform is designed. The practical teaching scheme, instruction program of urban railway transportation, teaching design and concrete implement method are also researched. The integrated practical teaching system of urban railway transportation automatic train control is framed. Characteristics of project instructional method and situational teaching method are illustrated. By setting up practical teaching solution and the guarantee mechanism of engineering major which keeps pace with urban railway transportation industry, the share of information, construction and training are achieved.

collaborative innovation; urban railway transportation; practical teaching; platform

2014-01-13

广东省教育厅十二五规划2012年度项目(2012JK296)；深圳职业技术学院2012校级重点教研项目(2212J3100007)

崔宏巍(1974-)，男，河南安阳人，博士，副教授，专业主任，主要研究方向：智能交通、交通控制技术、职业教育与实验教学。

Tel.：13510458698；E-mail: cuihongweii@126.com

U12

A

1006-7167(2015)01-0185-04