新工科背景下“微机远动监控技术”课程改革教学研究

刘广敏 李小伟 解兆延 乔 昕

山东交通学院 山东济南 250357

新工科(Emerging Engineering Education，3E)是中国为主动应对新一轮科技革命与产业变革，在新经济、新起点这样的大背景下提出来的概念，目前在社会各界和高等教育领域引起普遍关注和巨大反响。新工科建设将阶段性推进，需要重点把握学与教、实践与创新创业、本土化与国际化三个任务，关键在于实现立法保障、扩大办学自主权、改革教育评价体系三个突破。我国高等教育中的工科教育从规模上已经是世界第一，毕业生规模占世界工科毕业生总数比例为全球第一(38%)。因此，正如吴岩指出的那样，理解新工科建设的重要性和紧迫性，一是要站在实现中华民族伟大复兴大局和世界百年未有之大变局这两个“大局”的背景下，二是要站在“两化重叠”的背景下认识“新工科”建设的迫切性。

1 微机远动监控技术课程现状分析

1.1 课程定位与内容分析

“微机远动监控技术”是本校轨道交通电气与控制专业的专业选修课，本课围绕合电气化铁路装备水平的实际情况，结合本专业的专业定位及毕业要求，讲授微机远动监控技术的基础知识及典型案例。电力系统远动与调度自动化是电子系统现代化调度和管理的主要技术之一，我国电气化铁路广泛采用了微机远动监控技术。本课程包含微机远动技术基本概念、系统的基本构成与分类、技术要求、性能指标、远动装置调度端与执行端的介绍、牵引变电所综合自动化、数据通信的基本概念、数据传输技术、信息传输规约、国产牵引供电远动系统、牵引供电远动系统的维护常识。微机远动技术是一门多学科交叉的应用技术，涉及自动控制理论、检测技术、计算机技术和现代通信技术，涉及的知识面比较广，同时又是一门密切结合行业实际应用的课程，课程难度大，采用传统的课堂式教学，学生学起来很吃力，学习效果不好。

1.2 学情分析

根据本课程的多次授课经验，分析历届学生的学习情况，学情分析如下：

(1)本校为地方二本，应用型本科大学，学生入学分数不高，学习习惯或基础不是特别好；

(2)经过五个学期的学习，学生具备了一定的自动控制原理、传感器与检测技术、通信技术等基础知识；

(3)本课程开在第六学期，大部分学生缺乏自主学习习惯，处于被动学习阶段；

(4)本课程采用传统“漫灌式”教学，学生接受度不好。

1.3 微机远动监控技术课程教学现状及存在的问题

1.3.1 课程涉及的知识面广、知识抽象，和行业更贴近

本门课程主要讲授电气化铁路微机远动监控技术的基础知识及工程应用，涉及检测技术、计算机技术、通信技术原理、控制原理等知识领域，涉及的知识既有广度又有具体工程应用。这些知识采用传统的以讲授为主的授课方式，学生处于被动接收的状态，大部分学生学习主动性差，学习效果不好。

1.3.2 教学手段单一学习质量差

在工程教育认证“厚基础，宽口径”的背景下，本专业人才培养方案调整，很多课程课时压缩。本课程仅有32学时，按照传统的教学方式，即采用传统讲授式授课方式，学生很难做到系统、全面地掌握电气化铁路微机远动监控的基础知识，很难能够进行基本理论的工程应用，无法很好地完成教学目标。

1.3.3 考核方式不科学

本课程主要采用传统讲授式授课方式，对应的考核方式也是传统的以考试为主的考核方式。本课程平时成绩占30%，期末成绩占70%，以期末考试的方式进行，采取闭卷考试的方式。成绩中，期末考试成绩占大部分，很容易造成学生平时不学习，期末考背诵记忆、押题等临时抱佛脚的应急学习模式以应付考试，很难调动学生平时的学习积极性。根据调研，很多学生也不认可这种考核方式，学生也期待有更科学的考试方式，能够体现学生平时和期末时的学习情况的不同，因此本课程需要改革考核方式，以调动同学们在整个课程期间的学习积极性。

2 微机远动监控技术课程改革措施

2.1 调整教学内容

应用型本科和新工科的理念下，随着现代化铁路的发展，定期整合规划教学内容，对原有的内容进行提炼，并加以删除和补充，探索新的教学模式与方法。本课程结合本专业的调研基础，以现代化铁路行业人才需求为基础，针对牵引变电专业微机远动监控及调度自动化的要求，将“微机远动监控技术”课程内容进行整合和调整。本课程采用北京交通大学出版社出版，柯志敏主编的电气化铁路系列规划教材《微机远动(监控技术)》修订本。微机远动的基本概念、四遥、远动系统的组成、分类、牵引供电应用微机远动的意义这些基本概念的知识要保留，也是要求学生掌握的内容；调度端与执行端的结构、功能，也是最基本的内容，也是需要学生掌握的内容；数据信息的采集与处理，在其他电子电路中都有所涉及，简单介绍即可；数据通信技术是也本课程的基本知识，需要学生掌握。本书缺少数据通信信息传输规约这一微机远动的核心内容，本课程需要充实这一块内容。课程后半部分，要着重讲解和牵引变电行业关系紧密的牵引变电所综合自动化技术、国产牵引供电系统实例、牵引变电所远动装置运行维护常识等内容，要求学生能够进行初步的综合应用及设计。

2.2 以课题方式和案例方式重新设计教学方法

在教学内容确定以后，需要对教学方案及教学方法进行重新设计。在课程一开始，需要把现代铁路通信实现问题、牵引变电调度自动化如何实现的行业实际需要解决的问题抛给学生，让本课程有的放矢，同时也使学生在学习的过程中结合行业的具体问题，增加专业责任感，使学习有具体目标性。

在本课程提出需要解决的问题或面对的行业应用的同时，在授课过程中也要改进教学方案。以教师讲解和课件实例的传统教学手段，教学效果不理想，学生被动接收教师传授的知识，学习主动性差，对于知识点的理解只有模糊印象，也出现了某些学生平时不学习，考前突击学习的学生。

在讲授微机远动的基本概念、四遥、远动系统的组成、分类、牵引供电应用微机远动的意义这些基本知识时，除了采用传统的讲授式教学外，需要加强对学生自学能力的引导及平时成绩的考核，具体来讲：可以采用部分知识点线上微课程授课加线上测试的教学方法，加强学生的自学能力；把容易进行知识点扩展及引申的知识点，作为课外扩展作业或PPT展示环节，促使学生通过查阅资料、思考总结、讨论等方式进行知识的扩展及加深印象或细节化和具体化；对于一些重点、难点知识，除了以教师讲授为主，还可以辅助以竞赛、小测试等考核方式，目的在于巩固学生对于这些基础知识的掌握；对于一些容易举一反三的知识点可以采用翻转课堂等形式，让学生作为课堂的主角来进行教学活动。

调度端、执行端、牵引变电所自动化等容易引入实例的知识点，多采用实例教学，引入电力系统、电气化铁路、牵引供电、牵引变电所、正在运行的设备及监控系统作为实例，可以通过专业实地调研、网络收集资料的方式收集实例，课程团队逐步建立相关课程的实例库，和行业发展进行同步更新，同时还可以通过实例教学给学生介绍行业应用广泛的产品及存在的问题等，这样课程就可以通过实例教学和行业发展紧密联系起来。

在课程基本知识讲授完毕以后，可以给学生发布一些和微机远动技术相关、难易程度相对简单、容易实现的科研小课题，而这些课题可以采用科研项目的方式进行管理，教师确定好项目岗位和项目分工，做好进行进程计划和阶段性项目目标和考试方式，感兴趣的同学可以进行自行组队，在授课教师指导下完成课程设计任务。授课教师的指导在课外进行，不占用课内时间，可以采用线上和线下相结合的方式进行，以学生自主进行学习和设计为主，对学生设计的结果考核主要以考察为主，课题设计成绩作为平时成绩的一部分来体现。

根据知识点的特点可以采用不同的教学方法，而不仅仅局限于讲授式教学，不同的教学方案进行不同的教学方案设计。

2.3 改革考核方式

从以上教学方法及教学方案的改革的叙述中可以看出，教学方法、教学方案的改革一定是和考核方式的改革相结合的。不同的教学方法及教学方案要采用合适的考核方式，而不是仅仅局限于期末考试对于知识掌握情况的考察。可以适当增加平时成绩在总成绩中的比重，例如平时成绩占比为50%～60%等。平时成绩比例的增加并不意味着课程难度的降低，恰恰相反，平时成绩更应该通过设计科学合理的教学方法、考核方式来考核学生自学能力、知识扩展能力、知识运用能力、独立思考能力及创新能力等，以促进学生专业素养的提高。考核方式可以采用竞赛、测试、PPT展示答辩、模式制作、课题研究设计等多种形式进行，以学生接受度高、兴趣度高、投入度高为衡量标准。通过考核方式的改革，可以改变学生突击复习的现状，提高学生平时投入学生的精力占比。

2.4 融入思政元素

通过本专业学生的学情分析可知，在开学初，学生的学习热情高涨，甚至会逐渐升到最高点，但是到第五周以后，学生的学习积极性就呈现下降趋势，到第十五周左右讲到最低点。

在课程中融入思政元素，不仅能够对学生进行爱国主义、职业素质等方面的教育，更重要的是通过这些元素激发学生的学习热情，提升学习积极性，使学生在整个学习过程中都能够保持比较饱满的学习状态。

思政元素选取领军人物、劳动模范、铁道兵的献身精神等，形成思政元素素材库，在合适的知识点融入。

2.5 线上线下有机融合

在如今计算机技术、网络技术发达情况下，要较好地利用网络资源，实现教学目标，线上、线下教学要有机融合，线上教学成为线下教学有益的补充。线上课程形式多样，如微课、论坛式或题目式自由讨论、答疑、MOOC、视频、图片、新闻稿及采风等；线上教学灵活多样，教师注意引导学生的自主学习能力，教师给出一个点，学生引申出来一个面。线上教学成为线下教学有益的补充，也成为学生扩展课程知识体系的摇篮。

结语

本文以新工科建设要求为依据，以行业、产业需求为导向，探索“微机远动监控技术”的教学改革，结合新工科的基本思路及地方性应用型大学的建设目标，可以从教学内容、教学方法、教学方案、考核方式、线上线下结合、思政建设等方面进行课程的改革，改变当前学生被动接收知识的方式，采用以学生为中心的思想，充分调动学生学习的积极性，加大平时考核力度，提高课业难度，最终改善课程的学习效果，促进毕业生更好适应行业需求及满足就业单位对本科毕业生的要求。