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基于新工科理念的《地铁与轻轨》课程教学改革探讨

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  摘要:我国城市轨道交通行业蓬勃发展,众多高校新开设了《地铁与轻轨》课程,教学过程中发现学生对轨道交通系统的认识基础有限,有限的课堂教学时间无法有效承载大量的课程内容,教学质量无法满足行业人才需求。文章基于新工科教学理念,针对课程专业知识学习和创新能力培养提出了教学改革措施,并给出了各主要改革措施需重点关注的问题。
  关键词:轨道交通;《地铁与轻轨》;新工科;本科院校;教学改革
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2019)29-0152-02
  一、行业发展及课程简介
  我国高速铁路系统早已成网,目前在不断加大线网密度,高铁铁路的建设极大地改变了区域间、城际间的出行方式和交通质量,缩短了不同城市间的时空距离。我国各大科研院校和单位也在不断研发新兴轨道交通方式和优化既有轨道交通系统,如真空管道交通、高/低速磁悬浮等,新的设计理念、施工技术和设备产品层出不穷。为弥补轨道工程行业巨大的人才缺口,各大高校在土木工程和城市地下空间工程等专业中分别开设了《地铁与轻轨》课程,本课程教授内容较多且丰富,主要包括线路规划与设计、轨道工程结构设计、线路/车站/隧道施工、设备系统、灾害与防护等几大部分,按照课程性质的不同,选修课或必修课对应的为32课时或48课时。行业的高速发展和课程教学的缓慢滞后,使得轨道工程方向的人才培养面临严峻的挑战,但也是良好的改革机遇,《地铁与轻轨》的课程教学要依托“新工科”理念加快发展和建设,探索课程教学的新模式,打造适用于行业需求的教学新质量。
  二、课程教学突显的问题
  1.学生对课程知识缺乏感性认识。虽然我国轨道工程行业发展如火如荼,但大部分轨道工程项目集中在国内一、二线城市及周边,且以高速铁路、地铁与轻轨等形式为主,部分经济欠发达地区对轨道系统知识的了解仅限于网络或电视信息,使得该部分地区的学生对《地铁与轻轨》课程相关教材的学习因过于抽象而无法形成正确认知。
  2.教学方法与课程课时安排相互冲突。《地铁与轻轨》课程涉及了线路、轨道、线下基础、车辆设备、运营安全等多个系统,而各系统又包含不同的组成部分,若采用传统的板书或PPT教学将浪费大量的时间在各系统的浅层次介绍上,有限的时间内将无法全面深入地介绍课程核心知识;若仅对其重点知识重点讲解,学生的学习又将脱离实际,无法形成对现有行业知识的直接掌握。受限于学生有限的专业知识认知基础,使得现有的板书和PPT投影的教学方式无法达到设想的教学效果,高实践性要求的《地铁与轻轨》课程迫切需要教学方法的改革。
  3.课程教学教材较少且信息陈旧。因国内前期城市轨道交通行业的建设规模有限,可供《地铁与轻轨》课程直接使用的教材较少,课程知识大多零星分布于铁道系統的相关教材,仅有的专用课程教材也存在专业知识较为陈旧等问题。此外,我国城市轨道交通行业急速发展,地铁与轻轨工程的研发、设计和施工等方面技术更新周期越来越短,间接地导致该课程教材信息较为落后。
  4.对学生创新意识和实践能力的培养不足。地铁与轻轨系统是城市轨道交通系统的典型代表,快速发展的城市轨道交通规模和技术创新使得地铁与轻轨系统具有实践性高、创新性强的专业特征,而课程教学中若不能很好地培养学生的创新意识、强化学生的实践能力,滞后的课程教学内容和有限的教学质量将无法保障学生从业后的工作能力,百花齐放的业内形态将使得学生学习茫然无措。目前的课程教学缺乏专业竞赛等实践性活动的支撑,相关工作有待强化。
  三、教学改革的主要措施
  1.课程教学方式方法改革。将地铁与轻轨课程的教学改革根植于整个本科教学体系中,与其他课程的教学有机结合:在相关专业的《认识实习》课程中适当增加城市轨道交通认识项目,为学生构建轨道系统知识学习提供必要的感性认识;在《路基路面工程》等相关课程教学中,适当增加道路与铁道的对比理解;等等。结合《地铁与轻轨》课程教学前期学生的知识储备,重新组织和构建本课程的教学内容体系,更合理地利用有限的课堂教学时间。为配合课程教学方法和教学内容的改变,还需重新组织和构建课程的学习教材,推荐采用“基础教材+自编资料+行业前沿报告”等多种形式的课程组合教材。
  2.专业知识的探索与创新。教师的课堂教学通过配合学生对专业知识的答疑解惑,将帮助学生开展对专业知识深层次的探索和创新,并针对学生的创新性思维,鼓励学生参加相关大学生科技创新项目、结构创新设计比赛等。现以笔者的教学经验为例,对学生的专业创新能力培养方法进行说明:针对学生乘坐地铁的噪声实地感受,指导学生立项轨道交通声屏障性能分析和设计课题一项,让学生很好地了解了轨道结构的噪声源、噪声控制措施以及目前存在的问题等;针对轨道混凝土裂缝现象,指导学生立项道床板混凝土裂缝控制措施课题,帮助学生掌握轨道结构在不同状态下的受力情况及其自身的结构特征。利用学生对未知事物的探索欲望,通过开展相关科研活动可以很好地帮助课程教学,目前已取得良好的教学效果。
  3.理论与实际结合的实践锻炼。通过教师讲授以及专家讲座等方式将专业知识传授给学生后,鼓励学生在此基础上将理论知识与实际工程相结合,积极参与实践锻炼。本科教学培养中的实践锻炼主要有理论实践和工程实践两种,《地铁与轻轨》课程的教学改革将依托轨道交通模型设计比赛和在建轨道交通项目实训两种方式分别开展理论实践锻炼和工程实践锻炼,其中轨道交通模型设计比赛包含创意设计和模型制作两个部分,将学生的创新思维培养和实践能力锻炼相结合。
  四、改革措施的关键问题
  1.课程教学方式方法改革方面,其改革核心在于不同知识内容的合理教学方法探索。不同教学方法的教学时间和教学效果均有所不同,教学方法的选择受专业课程体系、课程教学时间、学生学习状态及知识基础、学校教学软硬件条件等多种因素的影响,本课程教学改革需综合多种因素探究不同知识适用的教学方式方法。教学方式统筹选择后,尚需要重新组织构建课程教学知识,以期获取更好的教学效果。
  2.创新思维及创新能力培养方面,需解决的关键问题在于如何培养学生的创新意识和激发学生思考的兴趣。在校大学生普遍存在课前不预习、课后不复习、日常作业照搬教材等学习陋习,直接导致信息量较多的现代课堂教学效果不佳。本课程教学改革须加强学生对课前课后时间的利用,利用有限的课堂教学时间辅助学生课前和课后学习,培养学生课前独立思考、提出问题,课后复习巩固、挖掘创新的良好学习行为,围绕“多思考”的教学理念,解决学生“创新难”的问题。
  3.理论与实际结合的实践锻炼方面,需要解决的关键问题在于课程相关竞赛的设计。竞赛内容、竞赛方式等要结合应用型本科学生的知识水平和动手能力,竞赛的行为也需要达到强化学生对课程知识理解和应用、培养学生创新意识和能力的效果。
  五、结语
  结合国内轨道交通行业快速发展的现状,总结了高等学校《地铁与轻轨》课程教学过程中存在的常见问题,主要在于目前课程教学内容和教学方法所培养的学生无法满足行业的社会需求,为此提出相应的教学改革措施。针对学生的认知基础有限,在全方位的本科教学中补充轨道交通行业认知途径,优化教学内容和教学方法,提高课堂教学质量,并充分发掘学生课外时间。针对行业发展的人才能力要求,基于新工科教学理念,提出了学生创新思维意识和实践能力培养的措施。
  参考文献:
  [1]盛海洋,盛京.城市轨道工程技术专业领域现状调研与人才需求分析[J].考试周刊,2015,(95).
  [2]李胜利,姜楠.地铁与轻轨课程教学改革体会[J].甘肃科技,2010,26(24).
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