摘要：為解決由于普通院校軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源匱乏的問(wèn)題，推進(jìn)虛擬仿真教學(xué)資源更大范圍地實(shí)現(xiàn)共建共享，該文探索了國(guó)家級(jí)軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的跨省共建共享途徑，確立了以課程為終端項(xiàng)目進(jìn)行虛擬仿真平臺(tái)資源共建方式;以實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及課外實(shí)踐活動(dòng)為虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享模式，促進(jìn)異地共建共享、互利共贏，以便提高此類(lèi)教學(xué)資源的共享率。

　　關(guān)鍵詞：虛擬仿真實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源;軌道交通信號(hào)與控制

　　根據(jù)“一帶一路”“中國(guó)高鐵走出去”等國(guó)家戰(zhàn)略需求及“智慧交通”世界一流學(xué)科建設(shè)的需要，國(guó)家和社會(huì)急需高素質(zhì)軌道交通通信與控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才。軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)是2013年教育部對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)調(diào)整后的特設(shè)專(zhuān)業(yè)方向之一，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)本科院校的軌道類(lèi)專(zhuān)業(yè)為新建專(zhuān)業(yè)，師資隊(duì)伍和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相對(duì)滯后。

　　仿真論文投稿刊物：《系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)》國(guó)家一級(jí)高科技核心期刊是中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)會(huì)刊，國(guó)家一級(jí)高科技期刊。及時(shí)反映國(guó)內(nèi)外仿真技術(shù)及科學(xué)計(jì)算的最新進(jìn)展，發(fā)布會(huì)議信息，書(shū)刊介紹及相關(guān)專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品廣告。

　　由于建設(shè)費(fèi)用高昂，這類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)緩慢，實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐培訓(xùn)環(huán)節(jié)較為薄弱，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一、多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少，在一定程度上影響了專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。相比之下，北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)等交通類(lèi)傳統(tǒng)強(qiáng)校，其專(zhuān)業(yè)底子雄厚、實(shí)驗(yàn)資源豐富，若能將行業(yè)院校的優(yōu)質(zhì)資源通過(guò)共建共享為其他院校提供教學(xué)支持，將緩解普通院校教學(xué)資源匱乏的問(wèn)題[1-6]。

　　1虛擬仿真教學(xué)資源的共建共享存在的問(wèn)題

　　目前，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共建共享具有一定的局限性。一方面，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不夠明晰，一流高校的培養(yǎng)目標(biāo)和體系與普通高校有較大差異，導(dǎo)致很多優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源在普通院校出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象;另一方面，對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享大多限制在某個(gè)城市內(nèi)，其針對(duì)異地共建共享尚未開(kāi)展。針對(duì)以上問(wèn)題，在完善優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的同時(shí)，有必要探索省際高校間的共建共享新模式，探討可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)共建共享的新體系，實(shí)現(xiàn)更大范圍的共建共享[7]。

　　2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)省際共建共享

　　依照“技術(shù)緊跟前沿、平臺(tái)力求原創(chuàng)、科研融入教學(xué)、原理工程并重、資源高效開(kāi)放”的建設(shè)理念，依托行業(yè)院校軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)資源，并根據(jù)我校軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況，探索了操作性強(qiáng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源省際高校間共建共享途徑。為解決我校軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊張等實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題，為“智慧交通”一流學(xué)科建設(shè)和提升軌道交通類(lèi)專(zhuān)業(yè)水平提供有力支持[8-10]，我校通過(guò)利用行業(yè)院校的優(yōu)勢(shì)資源，形成了以課程為終端項(xiàng)目進(jìn)行共建、針對(duì)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)及課外實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行共享的虛擬仿真類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源省際共建共享體系。

　　2.1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目合作共建“金課”的“兩性一度”

　　(高階性、創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)度)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)課程建設(shè)提出了新要求。要想達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，需要行業(yè)院校教師立足本校實(shí)際情況直接參與課程建設(shè)，以便能夠更合理地利用教學(xué)資源。我校電力學(xué)院軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)是2013年在教育部備案立項(xiàng)，經(jīng)過(guò)兩年的籌備，于2015年秋季開(kāi)始招生，師資隊(duì)伍建設(shè)相對(duì)滯后。其主要原因是我校軌道專(zhuān)業(yè)的部分教師來(lái)自其他專(zhuān)業(yè)，他們的軌道專(zhuān)業(yè)背景相對(duì)較弱，另外，由于軌道交通專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀人才緊缺，引進(jìn)這一專(zhuān)業(yè)人才存在一定困難。除了專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍外，硬件建設(shè)也相對(duì)遲緩。

　　我校自專(zhuān)業(yè)建設(shè)以來(lái)，截至2020年初，僅建立了一間鐵路信號(hào)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，配備轉(zhuǎn)轍機(jī)、繼電器、信號(hào)燈等設(shè)備，僅夠支撐鐵路信號(hào)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)。而對(duì)車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制、區(qū)間信號(hào)自動(dòng)控制等課程，無(wú)法向?qū)W生提供正常的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，因此，在課程教學(xué)過(guò)程中存在較大困難。為了提高新建專(zhuān)業(yè)的課程教學(xué)質(zhì)量，最有效的方式是與其他行業(yè)院校的專(zhuān)業(yè)教師合作進(jìn)行課程共建。

　　為此，我校軌道交通專(zhuān)業(yè)依托北京交通大學(xué)虛擬仿真平臺(tái)，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)。通過(guò)與行業(yè)院校專(zhuān)業(yè)教師合作，我校教師建設(shè)了與課程相關(guān)的虛擬仿真項(xiàng)目，如針對(duì)區(qū)間信號(hào)自動(dòng)控制課程，利用VisualStudio等軟件搭建了64D繼電半自動(dòng)閉塞仿真平臺(tái)、站內(nèi)電碼化仿真平臺(tái)等。通過(guò)在64D繼電半自動(dòng)閉塞實(shí)驗(yàn)中設(shè)置閉塞、復(fù)原和事故復(fù)原等操作按鈕，使學(xué)生能夠利用邏輯關(guān)系仿真區(qū)間半自動(dòng)閉塞辦理過(guò)程，設(shè)置軌道電路故障、停電恢復(fù)等，讓學(xué)生判斷故障類(lèi)型、說(shuō)明故障原因并在操作界面上進(jìn)行故障解除。此外，在仿真界面上添加兩站13個(gè)繼電器的狀態(tài)表示，以此作為64D繼電半自動(dòng)閉塞課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

　　2.2實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目建設(shè)與共享

　　課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及課外實(shí)踐活動(dòng)是本科教育過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)資源不足的情況下，利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源有助于提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。

　　1)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。作為實(shí)踐性較強(qiáng)的工程應(yīng)用專(zhuān)業(yè)，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)應(yīng)不少于總課時(shí)的20%。但軌道交通專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)費(fèi)用高昂，作為新建專(zhuān)業(yè)，從專(zhuān)業(yè)規(guī)劃到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完整搭建需要較長(zhǎng)時(shí)間。此外，專(zhuān)業(yè)建設(shè)初期所采購(gòu)的設(shè)備也只能進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無(wú)法滿足創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要求，影響了專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。因此，需要通過(guò)利用現(xiàn)有的虛擬仿真平臺(tái)提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，完善實(shí)驗(yàn)課程資源配置，發(fā)揮其應(yīng)有的效率[11]。北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)等行業(yè)院校擁有專(zhuān)業(yè)化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

　　通過(guò)省際高校間的合作，我校充分利用行業(yè)院校已有的優(yōu)質(zhì)資源，較好地解決了專(zhuān)業(yè)建設(shè)初期由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏所造成的學(xué)生無(wú)法進(jìn)行課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題。如利用北京交通大學(xué)的軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)虛擬教學(xué)資源共享平臺(tái)，開(kāi)設(shè)了城市軌道交通控制、車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制等實(shí)驗(yàn)課程，完善和豐富了我校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)，利用該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、仿真軟件、大學(xué)慕課資源等解決了由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備短缺造成專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常開(kāi)設(shè)的問(wèn)題。

　　(1)在線實(shí)驗(yàn)。利用北京交通大學(xué)的軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)虛擬教學(xué)資源共享平臺(tái)，設(shè)置了列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)、區(qū)間信號(hào)自動(dòng)控制等專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如利用平臺(tái)資源針對(duì)區(qū)間信號(hào)自動(dòng)控制課程，開(kāi)設(shè)了ZPW-2000軌道電路實(shí)驗(yàn);針對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制技術(shù)課程，開(kāi)設(shè)了LKD2-T2列控中心系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)等;針對(duì)鐵道調(diào)度指揮系統(tǒng)課程，設(shè)計(jì)了運(yùn)行圖編制和繪制實(shí)驗(yàn)等。這些在線開(kāi)放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠幫助學(xué)生很好地了解實(shí)際工作的需要，提高其應(yīng)用能力。

　　(2)仿真項(xiàng)目。利用虛擬仿真平臺(tái)的城軌CBTC虛擬仿真系統(tǒng)、列車(chē)通信控制等國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，設(shè)置我校城市軌道交通控制、高速鐵路通信系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)選修課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如針對(duì)城市軌道交通控制課程，開(kāi)設(shè)城軌CBTC系統(tǒng)列控模式仿真實(shí)驗(yàn)和軌道設(shè)備故障分析應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)。

　　(3)仿真軟件。利用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖虛擬仿真軟件和6502虛擬仿真軟件開(kāi)展了我校車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。依據(jù)6502電氣集中聯(lián)鎖車(chē)務(wù)培訓(xùn)系統(tǒng)和JD-1A型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，設(shè)置了進(jìn)路選擇實(shí)驗(yàn)、進(jìn)路解鎖實(shí)驗(yàn)、進(jìn)路模擬行車(chē)實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生能夠借助虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行各種情況的進(jìn)路辦理、取消進(jìn)路和人工解鎖，并驗(yàn)證聯(lián)鎖邏輯關(guān)系，觀察各種進(jìn)路在模擬行車(chē)正常解鎖時(shí)的軌道電路區(qū)段和信號(hào)機(jī)變化情況，完成車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制課程的實(shí)驗(yàn)。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　為解決軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源匱乏的問(wèn)題，推進(jìn)虛擬仿真教學(xué)資源更大范圍地實(shí)現(xiàn)共建共享，探討了軌道交通通信與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源跨省共建共享途徑，確立了以課程為終端項(xiàng)目進(jìn)行虛擬仿真平臺(tái)資源共建方式，建立了以課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及課外實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合的應(yīng)用方法，緩解了作為新專(zhuān)業(yè)設(shè)備不足導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況，并通過(guò)建設(shè)基于仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)踐基地，從實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和課外實(shí)踐角度進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源省際高校間共建共享，促進(jìn)軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)實(shí)現(xiàn)快速、全面發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)(References)

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　　作者：張紅濤，陳露露，譚聯(lián)，李正交