摘要：為解決由于普通院校軌道交通信號與控制專業(yè)實驗教學(xué)資源匱乏的問題，推進虛擬仿真教學(xué)資源更大范圍地實現(xiàn)共建共享，該文探索了國家級軌道交通通信與控制虛擬仿真實驗教學(xué)資源的跨省共建共享途徑，確立了以課程為終端項目進行虛擬仿真平臺資源共建方式;以實驗課程、實踐環(huán)節(jié)以及課外實踐活動為虛擬實驗教學(xué)資源的共享模式，促進異地共建共享、互利共贏，以便提高此類教學(xué)資源的共享率。

　　關(guān)鍵詞：虛擬仿真實驗;實驗教學(xué)資源;軌道交通信號與控制

　　根據(jù)“一帶一路”“中國高鐵走出去”等國家戰(zhàn)略需求及“智慧交通”世界一流學(xué)科建設(shè)的需要，國家和社會急需高素質(zhì)軌道交通通信與控制類專業(yè)人才。軌道交通信號與控制專業(yè)是2013年教育部對自動化專業(yè)調(diào)整后的特設(shè)專業(yè)方向之一，目前國內(nèi)大多數(shù)本科院校的軌道類專業(yè)為新建專業(yè)，師資隊伍和實驗室建設(shè)相對滯后。

　　仿真論文投稿刊物：《系統(tǒng)仿真學(xué)報》國家一級高科技核心期刊是中國系統(tǒng)仿真學(xué)會會刊，國家一級高科技期刊。及時反映國內(nèi)外仿真技術(shù)及科學(xué)計算的最新進展，發(fā)布會議信息，書刊介紹及相關(guān)專業(yè)產(chǎn)品廣告。

　　由于建設(shè)費用高昂，這類專業(yè)實驗室建設(shè)緩慢，實驗教學(xué)和實踐培訓(xùn)環(huán)節(jié)較為薄弱，實驗教學(xué)形式單一、多為驗證性實驗，創(chuàng)新性、設(shè)計性實驗較少，在一定程度上影響了專業(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)等交通類傳統(tǒng)強校，其專業(yè)底子雄厚、實驗資源豐富，若能將行業(yè)院校的優(yōu)質(zhì)資源通過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)資源匱乏的問題[1-6]。

　　1虛擬仿真教學(xué)資源的共建共享存在的問題

　　目前，虛擬仿真實驗教學(xué)資源的共建共享具有一定的局限性。一方面，虛擬仿真實驗教學(xué)資源的建設(shè)標(biāo)準不夠明晰，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，對于虛擬仿真實驗教學(xué)資源的共享大多限制在某個城市內(nèi)，其針對異地共建共享尚未開展。針對以上問題，在完善優(yōu)質(zhì)實驗教學(xué)資源建設(shè)的同時，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)展的虛擬仿真實驗教學(xué)共建共享的新體系，實現(xiàn)更大范圍的共建共享[7]。

　　2虛擬仿真實驗省際共建共享

　　依照“技術(shù)緊跟前沿、平臺力求原創(chuàng)、科研融入教學(xué)、原理工程并重、資源高效開放”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驗平臺優(yōu)勢資源，并根據(jù)我校軌道交通信號與控制專業(yè)的實際情況，探索了操作性強的虛擬仿真實驗教學(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與控制專業(yè)實驗設(shè)備緊張等實驗教學(xué)問題，為“智慧交通”一流學(xué)科建設(shè)和提升軌道交通類專業(yè)水平提供有力支持[8-10]，我校通過利用行業(yè)院校的優(yōu)勢資源，形成了以課程為終端項目進行共建、針對課內(nèi)實驗及課外實踐活動進行共享的虛擬仿真類實驗教學(xué)資源省際共建共享體系。

　　2.1虛擬仿真實驗項目合作共建“金課”的“兩性一度”

　　(高階性、創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)度)標(biāo)準，對課程建設(shè)提出了新要求。要想達到這一標(biāo)準，需要行業(yè)院校教師立足本校實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)院軌道交通信號與控制專業(yè)是2013年在教育部備案立項，經(jīng)過兩年的籌備，于2015年秋季開始招生，師資隊伍建設(shè)相對滯后。其主要原因是我校軌道專業(yè)的部分教師來自其他專業(yè)，他們的軌道專業(yè)背景相對較弱，另外，由于軌道交通專業(yè)優(yōu)秀人才緊缺，引進這一專業(yè)人才存在一定困難。除了專業(yè)師資隊伍外，硬件建設(shè)也相對遲緩。

　　我校自專業(yè)建設(shè)以來，截至2020年初，僅建立了一間鐵路信號基礎(chǔ)實驗室，配備轉(zhuǎn)轍機、繼電器、信號燈等設(shè)備，僅夠支撐鐵路信號基礎(chǔ)課程實驗。而對車站信號自動控制、區(qū)間信號自動控制等課程，無法向?qū)W生提供正常的課內(nèi)實驗，因此，在課程教學(xué)過程中存在較大困難。為了提高新建專業(yè)的課程教學(xué)質(zhì)量，最有效的方式是與其他行業(yè)院校的專業(yè)教師合作進行課程共建。

　　為此，我校軌道交通專業(yè)依托北京交通大學(xué)虛擬仿真平臺，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)，進行了專業(yè)課程實驗教學(xué)資源的建設(shè)。通過與行業(yè)院校專業(yè)教師合作，我校教師建設(shè)了與課程相關(guān)的虛擬仿真項目，如針對區(qū)間信號自動控制課程，利用VisualStudio等軟件搭建了64D繼電半自動閉塞仿真平臺、站內(nèi)電碼化仿真平臺等。通過在64D繼電半自動閉塞實驗中設(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)間半自動閉塞辦理過程，設(shè)置軌道電路故障、停電恢復(fù)等，讓學(xué)生判斷故障類型、說明故障原因并在操作界面上進行故障解除。此外，在仿真界面上添加兩站13個繼電器的狀態(tài)表示，以此作為64D繼電半自動閉塞課內(nèi)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

　　2.2實驗實踐項目建設(shè)與共享

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

　　1)課內(nèi)實驗。作為實踐性較強的工程應(yīng)用專業(yè)，課內(nèi)實驗學(xué)時應(yīng)不少于總課時的20%。但軌道交通專業(yè)實驗室建設(shè)費用高昂，作為新建專業(yè)，從專業(yè)規(guī)劃到實驗平臺完整搭建需要較長時間。此外，專業(yè)建設(shè)初期所采購的設(shè)備也只能進行驗證性實驗，無法滿足創(chuàng)新性、設(shè)計性實驗的要求，影響了專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。因此，需要通過利用現(xiàn)有的虛擬仿真平臺提供實驗教學(xué)資源，完善實驗課程資源配置，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)院校擁有專業(yè)化的實驗平臺及虛擬仿真實驗系統(tǒng)。

　　通過省際高校間的合作，我校充分利用行業(yè)院校已有的優(yōu)質(zhì)資源，較好地解決了專業(yè)建設(shè)初期由于實驗設(shè)備缺乏所造成的學(xué)生無法進行課內(nèi)實驗的問題。如利用北京交通大學(xué)的軌道交通信號與控制專業(yè)虛擬教學(xué)資源共享平臺，開設(shè)了城市軌道交通控制、車站信號自動控制等實驗課程，完善和豐富了我校的實驗教學(xué)內(nèi)容。同時，利用該虛擬仿真實驗平臺、仿真軟件、大學(xué)慕課資源等解決了由于實驗設(shè)備短缺造成專業(yè)課實驗無法正常開設(shè)的問題。

　　(1)在線實驗。利用北京交通大學(xué)的軌道交通信號與控制專業(yè)虛擬教學(xué)資源共享平臺，設(shè)置了列車運行控制技術(shù)、區(qū)間信號自動控制等專業(yè)課程實驗項目。如利用平臺資源針對區(qū)間信號自動控制課程，開設(shè)了ZPW-2000軌道電路實驗;針對列車運行控制技術(shù)課程，開設(shè)了LKD2-T2列控中心系統(tǒng)實驗等;針對鐵道調(diào)度指揮系統(tǒng)課程，設(shè)計了運行圖編制和繪制實驗等。這些在線開放實驗項目能夠幫助學(xué)生很好地了解實際工作的需要，提高其應(yīng)用能力。

　　(2)仿真項目。利用虛擬仿真平臺的城軌CBTC虛擬仿真系統(tǒng)、列車通信控制等國家虛擬仿真實驗項目，設(shè)置我校城市軌道交通控制、高速鐵路通信系統(tǒng)等專業(yè)選修課程的課內(nèi)實驗內(nèi)容，如針對城市軌道交通控制課程，開設(shè)城軌CBTC系統(tǒng)列控模式仿真實驗和軌道設(shè)備故障分析應(yīng)對實驗。

　　(3)仿真軟件。利用計算機聯(lián)鎖虛擬仿真軟件和6502虛擬仿真軟件開展了我校車站信號自動控制課程的課內(nèi)實驗。依據(jù)6502電氣集中聯(lián)鎖車務(wù)培訓(xùn)系統(tǒng)和JD-1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，設(shè)置了進路選擇實驗、進路解鎖實驗、進路模擬行車實驗等，使學(xué)生能夠借助虛擬仿真平臺進行各種情況的進路辦理、取消進路和人工解鎖，并驗證聯(lián)鎖邏輯關(guān)系，觀察各種進路在模擬行車正常解鎖時的軌道電路區(qū)段和信號機變化情況，完成車站信號自動控制課程的實驗。

　　3結(jié)語

　　為解決軌道交通信號與控制專業(yè)實驗教學(xué)資源匱乏的問題，推進虛擬仿真教學(xué)資源更大范圍地實現(xiàn)共建共享，探討了軌道交通通信與控制虛擬仿真實驗教學(xué)資源跨省共建共享途徑，確立了以課程為終端項目進行虛擬仿真平臺資源共建方式，建立了以課內(nèi)實驗課程、實踐環(huán)節(jié)以及課外實踐活動相結(jié)合的應(yīng)用方法，緩解了作為新專業(yè)設(shè)備不足導(dǎo)致學(xué)生無法進行實驗的情況，并通過建設(shè)基于仿真實驗平臺的實踐基地，從實踐教學(xué)環(huán)節(jié)和課外實踐角度進行虛擬仿真實驗教學(xué)資源省際高校間共建共享，促進軌道交通信號與控制專業(yè)實現(xiàn)快速、全面發(fā)展。

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　　作者：張紅濤，陳露露，譚聯(lián)，李正交