基于OBE 的列车运行控制技术课程教学改革——以淮南师范学院为例

李淑娟，杨国诗，肖理庆

（淮南师范学院 机械与电气工程学院，安徽 淮南 232038）

列车运行控制技术是轨道交通信号与控制专业的一门核心课程，在铁路列车自动化控制中占有举足轻重的地位［1］（P1-10）［2,3］。 为了使学生更好地理解列车运行控制技术这门至关重要的专业课程，铁路相关院校教师在教学方法、教学理念、教学设计等方面进行了深入研究，并取得了很好的成果，有效地提高了列车运行控制技术课程的教学质量，并被各高校广泛采纳［4-6］。

近年来提出的“产出导向”教育体系(outcome based education, OBE)是工科教育认证标准的核心之一，要求教学要以学生为中心，强调了教育的“产出”质量，也就是学生学习完毕之后具备了什么能力，能干什么，会做什么［7］。 鉴于列车运行控制技术课程实践操作的特殊性，基于OBE 理念，结合轨道交通虚拟仿真平台和校企合作实践平台，对列车运行控制技术课程进行了教学改革，根据毕业生的反馈情况以及对在校学生创新成果的考察统计，效果理想。

一、OBE 理念指导的课程教学与传统课程教学对比分析

工程教育认证标准体系架构如图1 所示，该架构清晰阐述了“学生中心”“产出导向”“持续改进”三大理念。 其中“产出导向”(outcome based education, OBE)作为核心理念之一，强调了教学单位在进行教学体系设计之前，必须要明确学生在学习之后应具备什么样的能力，达到什么样的效果，并由此，围绕“预期学习成果”反向设计教学过程和教学内容［8］。

因此，本文认为，基于OBE 模式，相应的课程大纲均应按照如图2 所示的流程进行。 其中，预期目标并不是简单的想当然，也不是靠个别老师所决定，而是基于实际社会需求调研，根据企业能力需求拟定；对于产出评估而言，是OBE 中至关重要的一环， 绝对不可以单纯的以考试成绩进行产出评估，要从课堂、实践、实训、教师、系部、学院、用人单位等多个层面进行综合性的评估。因此，对比OBE 理念指导的课程教学与传统课程教学，分析可得如表1 所示的不同之处。由此可见，基于OBE 理念对列车运行控制技术课程进行教学改革，能够打破传统，在培养知识、能力和素养方面起到很好的效果。

图1 工程教育认证标准体系架构

图2 OBE 模式下的课程教学设计

表1 OBE 理念指导的课程教学与传统课程教学对比分析

二、列车运行控制技术课程教学现状分析

目前， 列车运行控制技术的课程教学过程，存在的问题主要如下：

（一）以教师为中心，以教学进程为导向

授课教师以教材为核心，以自己为中心，将书本的理论性知识灌输给学生，抽象的理论性知识和灌输式教学，使得学生的学习效果大打折扣；而且理论教学内容多以过于陈旧的知识为主，没有及时融入最先进的轨道交通信号设备知识及系统技术，与目前高铁及其它轨道交通工具的发展差距较大。教师的知识更新不及时，很大程度上影响学生的学习兴趣和主动性，大大降低了预期的教学效果。

（二） 课程设计环节陈旧

列车运行控制技术系列课程，陈旧的课程设计模式是以教师给定的简单的验证性题目进行设计，没有真正做到锻炼学生独立思考、综合设计、实践创新的效果。另外，课程设计选题不够开放，题目呆板，选择的余地太少，区分度不够大，这就导致学生拿着原有材料照搬，也能应付过关。 而且在该过程中，教师缺乏科学合理的全过程监督考核，依旧按照学生上交图纸和报告的陈旧方式评定成绩，很难考察出学生的知识掌握情况和实际的应用水平。

（三） 课程实训环节薄弱并与现实脱节

轨道交通信号与控制专业关联于铁路运营，而列车运行控制技术又直接关乎铁路列车运行，现场实训存在风险大、培训周期长、管理困难、成本高等局限性，因此现场实训环节很难实现。 并且校内实训设备更新慢，不能与实际同步，这就导致学生所学的理论知识无法得到及时验证，很大程度上限制了学生对知识的理解程度和应用能力。如果能将理论知识、 虚拟仿真和实际验证三者相结合， 形成“理、虚、实”三位一体的课程教学架构，会有效提高学生的学习效果。

（四）没有持续的质量保证机制

对于列车运行控制技术课程而言，教学内容均是由教师所编写教学大纲决定，教学方法和手段由教师自己发挥，正向设计并应用于教学，甚至个别教师都没有准确的把握住该讲什么，学生能学到什么，每学期课程均以考试形式圆满结束，学生只为了考试通过，教师亦为了完成教学任务，不会有任何反馈，不能够形成一个闭环的教学行为。 教师自己本身乃至系部都没有形成一个持续的课程教学质量保证机制，这就使得教学质量和教学效果永远无法得到有效提升。

三、基于OBE 的列车运行控制技术课程教学改革方案

（一）教师与学生相融合的“翻转课堂”新模式

课堂完全交予学生是很不现实的，但是一定要打破传统的以教师为绝对驱动的教学模式，形成教师与学生相融合的“翻转课堂”新模式。在理论教学之前，首先由教师针对本节课讲授的理论知识所对应的现实应用技术、应用场景、发展前景等出1-2道思考题，让学生以宿舍为单位，提前在网络上搜寻相关最先进的知识和技术；然后，在课堂教学教师进行基础理论讲解后， 让学生以如图3 所示的“翻转课堂”的形式，进行汇报，由其他组学生及教师为该组同学打分，并作为课堂表现分计入平时成绩。这种教学方法不仅能够提高学生的学习兴趣和主动探索意识， 而且也能促进教师及时更新知识，提高预期教学效果。

图3 列车运行控制技术翻转课堂

（二）构造创新课程设计，实现知识与能力之间的深度融合

为了提高学生的理论知识水平，显著提升学生的应用能力和综合创新能力，笔者详细分析了现有课程设计环节的突出问题和不足之处，结合我校轨道交通信号专业人才培养方案和实验室建设情况，确定了如图4 所示的创新型课程设计模式。该模式以项目任务驱动课程设计，以小组为单位完成课程设计，以过程管理为把控手段，以课程衔接为知识融合支撑。

首先，在充分考虑课程衔接的基础上，选择合适的工程项目、实验项目、科研项目和双创项目四大类项目为课程设计的项目来源，其中工程项目来源于实际现场复杂工程问题的全部或部分，这就需要指导教师要有一定的最新的现场实践经验；实验项目以淮南师范学院实验教学研究项目为基础，根据课程实际需求针对性地开展课程设计，让学生参与到实验研究模块中；科研项目以教师科研项目和淮南师范学院“支持百名优秀学生课外科技实践创新活动基金”项目为依托，在教师的指导下，学生选择其中与本课程相关的部分模块开展课程设计；双创项目主要依赖于各级大学生创新创业项目和专业学科竞赛，以提高学生创新思维为核心，旨在培养学生以课程知识为基础，找创新求突破，提升综合设计能力。

①临床治愈率 急性、亚急性肝衰竭以临床治愈率作为判断标准：（a）乏力、纳差、腹胀、尿少、出血倾向和肝性脑病等临床症状消失；（b）黄疸消退（TBil≤2×ULN），肝脏大小恢复正常；（c）肝功能指标基本恢复；（4）PTA（INR）恢复正常。

其次，拟定好课程设计驱动项目之后，在充分掌握学生基本能力的基础上，有针对性地按任务模块进行分组，一般以3-4 人为一个小组，组内明确各自分工，相互协作，同步进行，任务模块之间相互影响，任何一个任务模块进度不足都会影响整个小组的任务进度，组与组之间针对某些问题可以相互沟通协作，共同解决；同时，鼓励组内竞争和组间竞争，给予各组一定的压力，实现竞争与协作的良性循环，如图5 所示为小组成员在虚拟仿真实验室相互协作讨论方案执行中存在的问题。

最后，保证学生课程设计成果的最重要因素是过程管理， 指导教师要有明确的任务和进度安排，除正常答疑解决问题以外，要按照时间节点进行进度汇报，并逐步将所设计内容写成文档，制作课程设计PPT，全组人员同时进行答辩考核，这样直接避免了浑水摸鱼等陋习的出现。

图4 创新课程设计模式

图5 小组成员协作讨论课程设计方案

（三）构造“理、虚、实”三位一体的课程教学架构

列车运行控制技术课程是基于理论知识的应用型非常强的课程，基于如图6 所示的以淮南师范学院轨道交通实训沙盘和虚拟仿真实验室为基础的虚拟仿真实训平台，有针对性地准备理论知识内容，并在虚拟仿真平台中进行验证操作，以进一步深化理论知识，经过充分的锻炼和实践，学生具备了一定的操作经验和紧急事件处理常识后，将学生带入现场进行实际操作验证，能够保证实际现场操作顺利进行，不会存在不懂设备和不懂操作的情况发生。

图6 轨道交通实训沙盘与虚拟仿真实验室

图7 学生在淮南电务车间现场操作实践

实际操作实践主要以淮南师范学院轨道交通信号与控制专业实践基地-合肥电务段淮南电务车间为现场， 让学生把在虚拟仿真平台学习到的实践技能进行实际应用， 将知识升华到理论结合实践的高度，实现“理、虚、实”三位一体的课程教学架构。 图7 所示为学生在淮南电务车间现场进行操作实践。

笔者认为，以此教学架构能够让学生对列车运行控制技术课程的理论知识掌握的更为深入，也强化了学生的实践应用能力。

（四）搭建课程教学质量保证机制

为了监督教师在课程教学中保质保量的完成教学任务，保证学生的学习有成效，在充分利用学校督导体制的基础上，进一步进行深化研讨，形成了如图8 所示的列车运行控制技术课程教学质量保证机制。

更进一步，对“课前、课内、课外”三个方位予以细化。 对课前而言，最为关键的是确定符合当前企业需求和学校实际情况的课程教学大纲，紧抓教师教学设计和教案，通过系部磨课的方式逐步提升备课质量；对课内而言，形成校级、院级、系部、学生相配合的四级督导信息反馈体系，全面对教师课堂教学质量进行督导和反馈，其中学生督导信息员由高年级优秀学生选拔产生；对课外而言，看学生的三创活动、参加专业学科竞赛和教师科研项目情况，对任课教师提出要求，对学生能力予以拓展。

图8 列车运行控制技术课程教学质量保证机制

四、教学改革成效

以上课程教学改革措施，在列车运行控制技术课程的教学中达到了非常好的教学效果，同时产生了一定的辐射作用，使得本专业学生的理论知识层次、专业应用能力和创新实践水平得到了较好的提升。

（一）毕业去向情况

经过课程教学改革，显著提升了学生的轨道专业理论和实践能力。 2019 年淮南师范学院轨道交通信号与控制专业送走了首批毕业生，其毕业去向情况如图9 所示，经过后期回访，企业对此模式下所培养学生的能力认可度高。

（二）创新实践成果

学生基于此模式锻炼出了很好的创新实践能力， 并积极参与教师项目和申报创新创业项目，数量逐年增加。 2019 年参与教师科研项目的学生数为5 人，实现了0 的突破。 就大学生创新创业项目而言，申报人数逐年增加，2019 年主持省级大学生创新创业项目1 人、参与5 人；主持校级创新项目3 人、参与5 人。

图9 2019 年轨道专业毕业生去向情况

轨道专业学生通过创新能力的提升和锻炼，积极参与到学科竞赛中。 2019 年度获得了国家级特等奖1 项、省级一等奖4 项、省级二等奖1 项、省级三等奖2 项。 图10 所示为轨道专业学生参加全国大学生工程训练综合能力竞赛获得国家级特等奖。

图10 学生自主设计物流机器人及获奖证书

五、总结

为了提高大学课堂教学质量，以列车运行控制技术为例，笔者首先改革了传统课堂教学模式，提出了以学生为中心、教师与学生相融合的“翻转课堂”新模式，并改革了传统课程设计形式，形成了项目驱动式的课程设计形式；其次，为了提高学生实践能力，构造了“理、虚、实”三位一体的课程教学架构；最后，为保证教学质量，搭建了课程教学质量保证机制。 经过课程教学改革，不仅显著提升了学生理论知识的理解能力和创新实践水平，而且也提高了教师的教学水平。