虚拟仿真类实验教学资源省际高校共建共享的研究

　　摘要：为解决由于普通院校轨道交通信号与控制专业实验教学资源匮乏的问题，推进虚拟仿真教学资源更大范围地实现共建共享，该文探索了国家级轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学资源的跨省共建共享途径，确立了以课程为终端项目进行虚拟仿真平台资源共建方式;以实验课程、实践环节以及课外实践活动为虚拟实验教学资源的共享模式，促进异地共建共享、互利共赢，以便提高此类教学资源的共享率。

　　关键词：虚拟仿真实验;实验教学资源;轨道交通信号与控制

　　根据“一带一路”“中国高铁走出去”等国家战略需求及“智慧交通”世界一流学科建设的需要，国家和社会急需高素质轨道交通通信与控制类专业人才。轨道交通信号与控制专业是2013年教育部对自动化专业调整后的特设专业方向之一，目前国内大多数本科院校的轨道类专业为新建专业，师资队伍和实验室建设相对滞后。

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　　由于建设费用高昂，这类专业实验室建设缓慢，实验教学和实践培训环节较为薄弱，实验教学形式单一、多为验证性实验，创新性、设计性实验较少，在一定程度上影响了专业人才的培养质量。相比之下，北京交通大学、西南交通大学等交通类传统强校，其专业底子雄厚、实验资源丰富，若能将行业院校的优质资源通过共建共享为其他院校提供教学支持，将缓解普通院校教学资源匮乏的问题[1-6]。

　　1虚拟仿真教学资源的共建共享存在的问题

　　目前，虚拟仿真实验教学资源的共建共享具有一定的局限性。一方面，虚拟仿真实验教学资源的建设标准不够明晰，一流高校的培养目标和体系与普通高校有较大差异，导致很多优质的教学资源在普通院校出现“水土不服”的现象;另一方面，对于虚拟仿真实验教学资源的共享大多限制在某个城市内，其针对异地共建共享尚未开展。针对以上问题，在完善优质实验教学资源建设的同时，有必要探索省际高校间的共建共享新模式，探讨可持续发展的虚拟仿真实验教学共建共享的新体系，实现更大范围的共建共享[7]。

　　2虚拟仿真实验省际共建共享

　　依照“技术紧跟前沿、平台力求原创、科研融入教学、原理工程并重、资源高效开放”的建设理念，依托行业院校轨道交通通信与控制虚拟仿真实验平台优势资源，并根据我校轨道交通信号与控制专业的实际情况，探索了操作性强的虚拟仿真实验教学资源省际高校间共建共享途径。为解决我校轨道交通信号与控制专业实验设备紧张等实验教学问题，为“智慧交通”一流学科建设和提升轨道交通类专业水平提供有力支持[8-10]，我校通过利用行业院校的优势资源，形成了以课程为终端项目进行共建、针对课内实验及课外实践活动进行共享的虚拟仿真类实验教学资源省际共建共享体系。

　　2.1虚拟仿真实验项目合作共建“金课”的“两性一度”

　　(高阶性、创新性与挑战度)标准，对课程建设提出了新要求。要想达到这一标准，需要行业院校教师立足本校实际情况直接参与课程建设，以便能够更合理地利用教学资源。我校电力学院轨道交通信号与控制专业是2013年在教育部备案立项，经过两年的筹备，于2015年秋季开始招生，师资队伍建设相对滞后。其主要原因是我校轨道专业的部分教师来自其他专业，他们的轨道专业背景相对较弱，另外，由于轨道交通专业优秀人才紧缺，引进这一专业人才存在一定困难。除了专业师资队伍外，硬件建设也相对迟缓。

　　我校自专业建设以来，截至2020年初，仅建立了一间铁路信号基础实验室，配备转辙机、继电器、信号灯等设备，仅够支撑铁路信号基础课程实验。而对车站信号自动控制、区间信号自动控制等课程，无法向学生提供正常的课内实验，因此，在课程教学过程中存在较大困难。为了提高新建专业的课程教学质量，最有效的方式是与其他行业院校的专业教师合作进行课程共建。

　　为此，我校轨道交通专业依托北京交通大学虚拟仿真平台，根据培养目标，进行了专业课程实验教学资源的建设。通过与行业院校专业教师合作，我校教师建设了与课程相关的虚拟仿真项目，如针对区间信号自动控制课程，利用VisualStudio等软件搭建了64D继电半自动闭塞仿真平台、站内电码化仿真平台等。通过在64D继电半自动闭塞实验中设置闭塞、复原和事故复原等操作按钮，使学生能够利用逻辑关系仿真区间半自动闭塞办理过程，设置轨道电路故障、停电恢复等，让学生判断故障类型、说明故障原因并在操作界面上进行故障解除。此外，在仿真界面上添加两站13个继电器的状态表示，以此作为64D继电半自动闭塞课内实践教学环节。

　　2.2实验实践项目建设与共享

　　课内实验、实践环节以及课外实践活动是本科教育过程中培养学生实际动手能力的重要环节。在实验资源不足的情况下，利用虚拟仿真实验资源有助于提高学生的实践动手能力。

　　1)课内实验。作为实践性较强的工程应用专业，课内实验学时应不少于总课时的20%。但轨道交通专业实验室建设费用高昂，作为新建专业，从专业规划到实验平台完整搭建需要较长时间。此外，专业建设初期所采购的设备也只能进行验证性实验，无法满足创新性、设计性实验的要求，影响了专业人才的培养质量。因此，需要通过利用现有的虚拟仿真平台提供实验教学资源，完善实验课程资源配置，发挥其应有的效率[11]。北京交通大学、西南交通大学等行业院校拥有专业化的实验平台及虚拟仿真实验系统。

　　通过省际高校间的合作，我校充分利用行业院校已有的优质资源，较好地解决了专业建设初期由于实验设备缺乏所造成的学生无法进行课内实验的问题。如利用北京交通大学的轨道交通信号与控制专业虚拟教学资源共享平台，开设了城市轨道交通控制、车站信号自动控制等实验课程，完善和丰富了我校的实验教学内容。同时，利用该虚拟仿真实验平台、仿真软件、大学慕课资源等解决了由于实验设备短缺造成专业课实验无法正常开设的问题。

　　(1)在线实验。利用北京交通大学的轨道交通信号与控制专业虚拟教学资源共享平台，设置了列车运行控制技术、区间信号自动控制等专业课程实验项目。如利用平台资源针对区间信号自动控制课程，开设了ZPW-2000轨道电路实验;针对列车运行控制技术课程，开设了LKD2-T2列控中心系统实验等;针对铁道调度指挥系统课程，设计了运行图编制和绘制实验等。这些在线开放实验项目能够帮助学生很好地了解实际工作的需要，提高其应用能力。

　　(2)仿真项目。利用虚拟仿真平台的城轨CBTC虚拟仿真系统、列车通信控制等国家虚拟仿真实验项目，设置我校城市轨道交通控制、高速铁路通信系统等专业选修课程的课内实验内容，如针对城市轨道交通控制课程，开设城轨CBTC系统列控模式仿真实验和轨道设备故障分析应对实验。

　　(3)仿真软件。利用计算机联锁虚拟仿真软件和6502虚拟仿真软件开展了我校车站信号自动控制课程的课内实验。依据6502电气集中联锁车务培训系统和JD-1A型计算机联锁系统，设置了进路选择实验、进路解锁实验、进路模拟行车实验等，使学生能够借助虚拟仿真平台进行各种情况的进路办理、取消进路和人工解锁，并验证联锁逻辑关系，观察各种进路在模拟行车正常解锁时的轨道电路区段和信号机变化情况，完成车站信号自动控制课程的实验。

　　3结语

　　为解决轨道交通信号与控制专业实验教学资源匮乏的问题，推进虚拟仿真教学资源更大范围地实现共建共享，探讨了轨道交通通信与控制虚拟仿真实验教学资源跨省共建共享途径，确立了以课程为终端项目进行虚拟仿真平台资源共建方式，建立了以课内实验课程、实践环节以及课外实践活动相结合的应用方法，缓解了作为新专业设备不足导致学生无法进行实验的情况，并通过建设基于仿真实验平台的实践基地，从实践教学环节和课外实践角度进行虚拟仿真实验教学资源省际高校间共建共享，促进轨道交通信号与控制专业实现快速、全面发展。

　　参考文献(References)

　　[1]于敏，黄喆区域内高校虚拟仿真实验教学资源开放共享机制研究[J]江汉大学学报(社会科学版)，2017(6):111115,122

　　[2]柳洪洁，宋月鹏，马兰婷，等国内外虚拟仿真教学的发展现状[J]教育教学论坛，2020(17):124126

　　[3]王海山虚拟仿真教学在高校实训培训中的探索[J]教育教学论坛，2019(5):161162

　　[4]林琎，赵春青，刘会香，等虚拟仿真技术在高校实验和实践教学中的应用[J]中国现代教育装备，2019(5):68

　　[5]肖娟，王嵩，于芳，等高校虚拟实验平台资源共建共享机制研究[J]教育现代化，2018(5):199201

　　[6]教育部关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知：教高司函〔2013〕94号[Z]2013

　　[7]陈静应用型高校虚拟仿真实践教学模式的研究[J]农村经济与科技，2020(10):342343

　　作者：张红涛，陈露露，谭联，李正交