基于混合式教学的轨道交通信号与控制专业课程群建设与实践

邸建红 胡晓娟 王晶 邓晓燕

摘要为适应社会对轨道交通信号与控制专业人才的需求，本研究对轨道交通信号与控制专业课程进行梳理，注重知识的横向互补性和前后关联性，从专业基础课到专业课，从理论课程到实践课程，从而构建课程群，进一步建设课程群线上资源，并借助线上资源进行线上线下混合式教学，在对课程群进行梳理、线上资源建设、实施混合式教学的过程中，既使学生的认知结构更加合理，又使教师的教学能力得到提升，实现教学相长。

关键词 轨道交通信号与控制 混合式教学 课程群

中图分类号：G424文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.17.046

Construction and Practice of Curriculum Group of Rail Transit Signal and Control Specialty Based on Hybrid Teaching

DI Jianhong， HU Xiaojuan， WANG Jing， DENG Xiaoyan

（SchoolofElectricalandElectronicsEngineering，ShijiazhuangTiedaoUniversity，Shijiazhuang，Hebei050043）

AbstractIn order to meet the social demand for rail transit signal and control professionals， this study combs the rail transit signal and control professional courses， pays attention to the horizontal complementarity and correlation of knowledge， from professional basic courses to professional courses， from theoretical courses to practical courses， so as to construct the curriculum group and further construct the online resources of the curriculum group， with the help of online resources， online and offline hybrid teaching is carried out. In the process of combing curriculum group， online resource construction and implementation of hybrid teaching， not only the cognitive structure of students is more reasonable， but also the teaching ability of teachers is improved， so as to realize the mutual benefit of teaching and learning.

Keywordssignal and control of rail transit； hybrid teaching； curriculum group

中國“八纵八横”高速铁路网、城市轨道交通的迅猛发展、“一带一路”倡议的实施，社会对轨道交通信号与控制专业人才的需求量日益提升，对轨道交通信号与控制专业来说既是机遇又是挑战，如何培养的学生满足社会对人才的需求，是我们不断探索的目标。

2016年6月中国加入《华盛顿协议》，各高校开启工程教育认证模式。工程教育认证有12项毕业要求，要求学生解决能够复杂工程问题，解决复杂工程问题更适合映射在课程群中实施而不是一门课程，课程群课程之间前后铺垫衔接、融会贯通，可以更有效的做到对学生知识、方法和能力的培养。

1课程群的构建

课程群是以围绕专业人才培养目标，选取3门以上性质相同或者相近，层次和次序清晰的课程，将课程中的知识模块、理论教学内容、实践教学内容等重新规划，形成由若干课程组成的课程系统。主要体现在相关课程的内容设置，不同课程的结构安排与协调。专业课程群的设置体现在知识较强的横向互补性和前后关联性，这样就能使学生的认知结构合理化，进而提升专业知识水平。

本课程群选取铁路信号基础、车站信号自动化控制、车站联锁控制系统设计与实践、区间信号自动控制、列车运行控制系统、铁道信号远程控制、列车运行调度及控制系统仿真与实践、信号工程设计、信号施工组织及概预算生产实习等8门课程，这些课程内容联系紧密，内在逻辑性强，彼此之间关联很大，从专业基础到专业知识，从理论课程到实践课程，到所有理论课程、实践课程结束后的生产实习，这几门课程之间的课程地图如图1所示。

铁路信号基础为专业基础课，开启轨道交通信号与控制专业课程的学习，采用的教材课程组编写的是西南交通大学出版社的《铁路信号基础》教材，内容包含铁路运营知识、继电器、铁路信号、轨道电路、转辙机等铁路信号相关的运营和基础设备知识，还有车站联锁、区间闭塞、行车指挥自动化、列车运行控制系统等信号系统知识，如果按照教材内容进行讲解，会和专业课程车站信号自动控制、区间信号自动控制、列车运行控制系统、铁道信号远程控制有内容交叉，造成重复讲解，课程组再对整个内容调整时，讨论决定基础部分不再讲解和系统相关的知识，这样铁路信号基础课程内容和专业课程内容没有交叉，又可以提供必备的专业基础知识。

整条线路分为车站和区间，区间的尽头是车站，车站和车站之间是区间，车站信号自动控制、区间信号自动控制分别讲解车站和区间的信号设备及其联锁关系，按照时序关系学习联锁如何实现，如何保证行车安全。车站信号自动控制学习完成后，设置车站联锁控制系统设计与实践课程设计，将分散的知识串联起来，将分析电路进阶为设计电路，进而更进一步理解车站信号的联锁关系。

如何控制列车在线路上安全、高效的运行，铁道信号远程控制分析信息在铁路系统如何传递，如何实现远程控制，如何提高运行效率。列车运行控制系统分析列车如何获得信息，保证列车安全运行。在两门课程结束后，設置列车运行调度及控制系统仿真与实践课程设计，将两门课的内容结合起来，形成一个完整的信号系统，将知识模块进阶为系统知识。

2课程群平台建设

轨道交通相关的知识比较抽象，不容易和理论知识对应起来，为了解决这个问题，课程组利用超星网络教学平台建设“铁道信号”在线课程，内容包含了铁路信号基础中的铁路信号、信号机概述、信号继电器、轨道电路、转辙机、应答器等基础设备的内容，也要车站联锁系统、区间闭塞、列车运行控制系统、CTC调度集中等信号系统的知识；实践篇包括计算机联锁和电气集中联锁系统、ZPW2000A自动闭塞系统、计轴系统、CTC列车运行时刻表、高铁调度集中仿真演练等内容；在线平台还提供信号专业相关资源作为学生的拓展学习，包括ZD6转辙机的拆装、ZYJ7转辙机道岔转换系统教程，25HZ轨道电路的测试等视频资源；同时有信号相关规范可供学生查看，最大的发挥平台的作用。

“铁道信号”在线课程不仅仅是服务于一门课程，而是服务于铁路信号基础等课程构建的课程群，一方面为学生学习后续课程提供必要的基础知识；另一方面也为学生充分了解铁路信号现状和发展趋势、借此开阔眼界和思路，及时地去努力学习和掌握新的铁路信号设备及信号系统的新知识、新技术。

本在线教学平台可对在校学生和社会人员开放，学生在校学习时可以辅助教学，教师利用线上线下课程的结合，实现课堂翻转，可以教师主讲转换为以学生为中心，学生通过在线学习，课堂讨论，提出问题，教师主要解决学生学习讨论后的问题，大大提升课堂效果。

课程群平台的主要特色：

（1）突破独立课程界限，构建课程系列学习平台。从信号基础到车站信号、区间信号，再引申到列车运行控制、调度集中系统、信号工程设计等课程，既可为铁路信号基础、车站信号自动控制、区间信号自动控制、列车运行控制系统、铁道信号远程控制等课程服务，也可为综合实习、毕业设计等实践环节服务。（2）以学生和信号专业人员为中心，进行模块化教学设计。将信号机、道岔、轨道电路归入信号基础模块，进行单元式学习。既有原理的学习，也有实践指导的学习。（3）受众面广。既可为信号专业学生服务，也可为全院选修服务。既可为在校师生服务，也可为信号工程人员服务。（4）致力于铁路信号知识库的在线检索、技术交流平台的建设。在“铁道信号”在线课程的建设过程中，持续改进，增强跟现场信号人员的交流沟通，为已经毕业的学生专门开设一个板块，增加案例库，为他们在工作上遇到的问题进行解答，讨论。

3课程群线上线下混合式教学模式

教育部在“六卓越一拔尖”计划2.0实施过程中，实施一流课程建设“双万计划”，就是“金课建设”计划。包括具有高阶性、创新性、挑战度的线上、线下、线上线下混合式、虚拟仿真和社会实践等4种类型的课程。

“铁道信号”在线课程是一个平台，包含铁路信号基础和铁路信号专业知识。借助线上资源，可以开展线上线下混合式教学。下面就以“铁路信号基础”中道岔转换与锁闭设备为例进行说明如何利用线上资源，如何和线下课堂结合进行授课。

道岔转换与锁闭设备这一部分的课程目标是要掌握道岔的组成、道岔的号码、道岔的位置和状态，单动道岔和双动道岔，会识读信号平面布置图中关于道岔的设置及编号。掌握转辙机的作用以及对转辙机的基本要求，了解转辙机的分类及转辙机的设置和道岔大小的关系。了解ZD6、S700K、ZYJ7转辙机的结构及工作过程。

首先对授课内容进行难点分析，发现转辙机内部结构不直观，讲解内容和实物对应不起来，容易造成课堂乏味，老师讲的天花乱坠，学生满眼迷惑。

课前发布预习内容。将关于ZD6、S700K、ZYJ7转辙机的结构视频，对转辙机的结构有初步的了解，避免上课讲结构时的空洞。

课中检测预习情况。然后通过内容导入、知识讲授、与前续知识点继电器部分内容结合、课后实验等环节完成本部分的学习。

待信号机、道岔、轨道电路都讲解结束后，开展线上线下混合式授课模式。以小组为单位，进行任务分工。每4人1组，每组发一张平面布置图，两个任务：一是画信号机、道岔、轨道电路的思维导图；二是给信号机、道岔、轨道电路区段命名，加深所学内容。最后进行评比，优秀作品到前面展示。

图2为道岔转换与锁闭设备部分的教学设计。

根据教学实施效果情况，及时进行总结，找出可以修正的地方，在下一次授课中改进。

由以上教学过程可知，教学采用了课前导学、课端检测、课中提升、课尾总结、课后反思五步式教学法。最终的成绩评定由形成性评价、表现性评价、结果性评价组成，期中形成性评价占比20%，观测点为线下混合讨论课表现；表现性评价占比20%，观测点为线上视频学习、雨课堂答题表现、学习通线上测试；结果性评价占比60%，观测点为期末考试成绩。

“铁路信号基础”课程实行混合式教学以来，教学效果得到显著提升，收到了学生和学校的高度评价。

“车站信号自动控制”“列车运行控制系统”“生产实习”等其他专业课程也借助“铁道信号”在线资源辅助线下教学。

4课程教学团队的建设

课程组是以轨道交通信号与控制专业基础课、专业课程相关教师组成的教学团队，通过团队成员的不断沟通，可以有效解决相关课程重复教学的问题，打通课程间壁垒，探索不同课程之间的关联性、内容的衔接，交流关于课程群的教学经验，进而完善课程群体系，提升教师综合素质。

以教改促教学。教学团队发挥教师各自的优势，不断进行教学改革尝试，始终以学生为中心，以产出为导向，持续改进。团队获得省级线上线下混合式一流课程，团队有一句格言，“教学改革，我们一直在路上”。

教学团队不断加强课程群教材建设。已出版《铁路信号基础》《铁路信号远程控制系统》教材，并且积极参与轨道交通信号与控制专业教指委关于系列教材的修订和出版。

教学团队申请了转辙机虚拟仿真教学实验项目，利用虚拟仿真平台实现资源共享，进行可视化教学，促使学生由被动接受变为主动学习。

5结束语

本文从课程群的构建、课程群平台的建设、利用课程群在线平台资源开展线上线下混合式教学、教学团队的建设等方面进行了介绍，提高了学生对学习的兴趣，使学生更清楚明白的了解了专业课程之间的关联与衔接，提升了学生的综合素质。符合工程教育认证中以学生为中心的教育理念。

基金项目：2019年河北省高等教育教学改革研究项目与实践项目“轨道交通信号与控制专业课程群建设与探索”（2019GJJG240）；2019年北京交通大学电子信息工程学院上水平本科教学实验平台开放课题“轨道交通信号与控制专业课程组的研究”（2019RTC003）

参考文献

[1]张涛等.新工科背景下机器视觉课程群教学模式研究——以华北水利水电大学为例[J].河南教学，2021.4.

[2]赵秋等.新工科背景下桥梁工程课程群构建[J].高等建筑教育， 2021.2.

[3]余兰.基于混合式教学的家纺设计课程（群）建设与实践[J].辽宁丝绸，2021.2.

[4]张庆远.新工科背景下轨道交通信号与控制专业人才培养模式研究[J].冶金管理，2020.10.