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基于结构设计和模型制作比赛的轨道工程课程教学改革探讨论文

发布时间:2021-02-19 08:51:43 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:我国轨道交通行业经过多年高速发展已颇具规模,建设、运营等人才需求缺口巨大,越来越多的高校顺应时势开设了《轨道工程》课程。鉴于轨道工程行业特色鲜明,课程学习对行业感性认知基础的要求高,导致传统单一课堂教学的课程教学效果较差,为解决非传统铁路院校的这一教学难题,提出课堂教学过程中同步开展专业竞赛的教学方法,并基于连续两届轨道工程结构设计和模型制作比赛积累的经验,探讨专业竞赛对课程教学的促进作用和影响。

关键词:轨道工程;专业竞赛;教学改革;模型制作

本文引用格式:韦有信等.基于结构设计和模型制作比赛的轨道工程课程教学改革探讨[J].教育现代化,2019,6(83):79-80.

经过近十年的高速发展,我国轨道交通行业的运营里程已颇具规模,高速铁路主干网已基本成型,城际客运专线正在不断完善,以地铁为代表的城市轨道交通在国内大型中心城市也已基本成网。随着轨道交通铺设里程的不断增长,轨道交通行业的设计、施工和管理水平初步迎来了跳跃式提高,行业的设计创新和技术创新不断涌现,自主研发的磁悬浮、单轨电车等已陆续通过验证并得以铺设运营。各型轨道交通线路在经过多年运营后出现了多样的病害现象,极大地增加了线路的养护维修工作量,降低了线路的行车能力。面对不断涌现的行业创新和多样的结构病害现象,现阶段传统课堂教学培养的轨道工程人才显然无法满足行业要求[1-2],本文将针对轨道工程课程的教学现状,总结轨道工程结构设计和模型制作比赛的经验,探讨基于行业竞赛的轨道工程课程改革措施和效果。

一 轨道工程课程教学现状

轨道工程是铁路相关专业的特色课程之一,也是铁道工程、地铁与轻轨等相关课程的必要组成部分[3-4],主要有轨道结构组成、轨道几何状态、道岔、无缝线路等几部分组成,除基本概念和原理介绍外,课程内容还包括主流结构形式的受力计算和线路养护维修等。轨道工程的行业特色鲜明,课程教学过程中需要花费大量的时间对轨道工程的结构组成及相关部件等进行详细介绍,课程的学习对学生的感性认知基础和空间抽象能力要求很高。

为满足轨道交通行业快速发展带来的行业人才需求缺口,越来越多的普通高校开设了轨道工程课程,然而受制于轨道行业建设和运营的安全压力,除了极少数具有铁路行业背景的院校外,绝大多数高校不具备为学生提供直观感受轨道线路的条件,轨道工程的课程教学依旧以传统的单一课堂教学方式为主。在传统教学模式下,对轨道结构感性认识基础的不足将直接阻碍学生对课程基本知识的理解和掌握,导致学生对于轨道工程课程的学习兴趣逐渐降低,课堂的参与度低迷,使得课堂的教学效果差。轨道工程的课程教学现状显然无法满足轨道交通行业人才需求,迫切地需要对轨道工程的课程教学做出改革。

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二 轨道工程课程竞赛介绍

轨道交通行业飞速发展,技术更新速度越来越快,基于既有课本知识的教学显然无法跟进行业发展,故通过开展校内专业竞赛的方式对轨道工程课程教学做出改革研究。在2017、2018年度的《轨道工程》课程教学的中后期,我校连续开展了两届轨道工程结构设计及模型制作比赛,比赛为期一个月,学生以小组为单位参与竞赛,每小组要求由不同年级搭配的3~4人组成。竞赛的主题为高铁、城轨等轨道交通系统的轨道结构创新,鼓励学生利用发散性思维获得设计的创新灵感,并在指导老师的帮助下不断完善和修正方案,进而充分保障结构设计的可行性、合理性和科学性,但竞赛中限制每个小组寻求指导老师帮助的次数不多于5次。比赛由结构设计和模型制作两部分组成,为保障模型制作的质量和展示效果,要求各小组须通过设计方案考核后方能开展模型制作,设计方案考核要求提供详细的设计说明书一份和CAD施工设计图纸一套。

围绕着轨道结构创新的主题,比赛指定了几个竞赛方向,主要包括轨道交通方式的创新、既有轨道结构的改进、轨道结构组成部件的优化等。轨道交通的形式多样,除了普通铁路、地铁、磁浮、单轨电车等以外,娱乐场所的过山车轨道和港口码头的龙门吊走形轨等也是轨道工程的组成部分之一,比赛鼓励各参赛小组结合生活中的所见所闻,提出适用于不同环境或不同场所的轨道交通设计,以更好地服务于社会的生产和生活需求。既有线路的轨道结构在外部环境和列车荷载的循环作用下,陆续出现了各种各样的伤损病害,说明既有的结构设计对所处环境存在一定的不适应性,各参赛小组可针对不同轨道病害现象提出有效的处理方案,改进既有轨道结构。此外,轨道结构有多种部件组成,各部件的性能直接影响着轨道结构工作状态,各参赛小组也可针对特定的轨道结构部件开展专项设计研究,如扣件弹性垫板设计、有砟道床挡砟板设计等。

三 专业竞赛对课程教学的促进作用

专业竞赛的开展有助于提高人才培养质量,强化学生知识应用能力,提高学生创新意识和实践能力,轨道工程专业竞赛与课堂教学的组合教学实践初步形成了具有鲜明行业特色的课程教学方法。现基于连续两个学年的轨道工程专业竞赛积累的教学经验,总结专业竞赛对课程教学的如下几点帮助。

(一)强化实践教学,补充课堂教学

实践是工科专业教学的根本[5],国际高等工程教育领先的国家和地区普遍重视实践教学,其实践教学占课程总学时比例显著高于其他国家。在我国新工科建设的背景下,课程实践教学也越来越受到重视,轨道工程专业竞赛的开展即是基于轨道行业高速发展背景的课程实践教学。学生对专业竞赛的参与有助于其掌握课程基础知识,理解轨道工程结构设计和建造的难点和要点,竞赛的参与过程也使得学生主动去学习课程知识,问题的探索过程中也逐渐加深了学生对轨道行业的认知深度和宽度,进而可有效补充课堂教学内容的欠缺。由此可见,专业竞赛的开展不仅能够强化课程实践教学,夯实课堂教学质量,还可以达到补充、完善课堂教学的效果。

(二)释放课堂教学空间,提高教师教学水平

轨道工程结构设计和模型制作比赛的开展将使得学生从课堂教学知识的被动传授转向对专业知识的主动探寻,期间对问题地探索不仅可以强化对课程教学基本知识的掌握,还可以引导学生对关键问题的思考,这将降低教师对课程基础知识的讲授时间,扩充有限课堂教学时间内的教学内容,针对学生在竞赛实践中问题疑惑的讲解还可扩展课程教学知识的深度和难度,进而可提升学生对专业知识的学习质量。另外,专业竞赛的组织、参赛小组的指导和课堂教学的延伸对任课教师的教学水平也提出了更高的要求,使得任课教师需要不断跟进行业发展的动态,保持旺盛的学习动力,进一步拓展自己的知识面。

(三)提高课程教学与行业发展的契合度

专业竞赛的组织以轨道结构的创新为主题,学生对于竞赛的参与需要了解行业的发展现状,各参赛小组创新点的挖掘需要充分了解行业主流轨道结构设计、建造技术,以及线路运营后的病害现象等。专业竞赛对学生提交设计说明书、CAD设计图纸的要求将锻炼学生对相关课程知识的理解及应用,提升学生对计算机软件的应用能力,结构设计和模型制作也将使得学生更好的理解行业分工及其工作内容。专业竞赛的参与不仅可以使得学生可以了解行业前沿状态,竞赛参与培养的创新意识和实践能力也可显著提升学生就业后的工作能力,由此可见,专业竞赛的开展势必可有效提升课程教学与行业发展的契合度,更好地满足轨道行业对人才培养的要求。

(四)实现课程教学的传、帮、带

传统课堂教学是面向不同学生的重复性工作,在整个大学学习期间对于某一固定课程的学习机会通常仅为一次,学习内容和学习深度有限,学生对于某一固定课程学习的延续性差,除课程任课教师讲授外,对于课程知识的学习基本处于自我摸索状态,学习效果差。本校开展的轨道工程结构设计和模型制作比赛要求各参赛小组由不同年级学生组成,高年级学生在竞赛开展过程中将带动低年级同学对专业知识的学习,对结构设计和模型制作的探索和讲解也将锻炼高年级学生的讲授能力,加强对专业知识的理解和记忆,低年级学生在小组竞赛的过程中也将初步建立课程学习的认知基础。高低年级搭配的竞赛小组可以实现课程教学在不同年级、不同时间的传、帮、带作用。

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四 结语

专业竞赛是课程教学的有机组成部分,与课堂教学相辅相成,共同促进提升,轨道工程专业竞赛地开展是保障具有典型行业特色的轨道工程课程教学质量的必要措施之一,建议各高校结合自身情况开展具有自身特色的专业竞赛,为学生课程学习提供实践机会,保障课程教学与行业发展的同步提升。

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):160-161.
[2]江辉,梁青槐,王斌,等.土木工程(城市轨道工程)专业创新型人才培养的几点思考[J].大学教育,2017(11):21-23.
[3]练松良,李海锋,许玉德,等.《轨道工程》课程实践教学改革初探[J].教育教学论坛,2012(31):97-98.
[4]孙建超,毛红梅,郭亚宇,等.《轨道工程施工》课程项目化教学改革与实践[J].山东工业技术,2018(18):240.
[5]黄燕钧,段家现.工程实践能力和创新能力的培养——基于机械专业基础课程改革的研究和实践[J].教育教学论坛,2019(16):151-152.

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