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摘 要：通过建设城市轨道交通受电弓试验平台，将形象化教学法在城市轨道交通车辆专业职业教育中进行应用。该平台能够真实地展示地铁车辆受电弓装置的机械结构、传动原理。通过将受电弓机械结构、控制器、计算机交互平台相互结合，实现通过人机交互界面远程控制受电弓动作。建设受电弓试验平台，可以实现受电弓上电受控运行、检测检修等功能，具备试验及教学条件。结果表明，受电弓试验平台建设能够通过电气控制完成机构运动状态，并且通过人机交互界面检测工作状态过程中运动数据，具备试验、培训、教学等多个应用功能，并利用形象化教学法在职业教育教学过程中起到重要作用。
关键词：形象化教学法;实训平台;受电弓;城市轨道交通车辆
根据《国家职业教育改革实施方案》，推动校企合作、打造高水平实训基地、开展高质量的职业教育已经成为各职业院校的首要任务。在工科类职业教育中，根据学科特点，形象化教学法在教学中占有举足轻重的地位。
受电弓与接触网是城市轨道交通车辆检修专业学生在专业课程中的必学内容，也是未来从事车辆检修工作的日常作业内容。搭建受电弓实训平台，可真实地反映接触网与受电弓结构，同时，利用形象化教学方法替代传统的单一理论式讲授教学，更便于培养职业院校学生构建真实情境，在提高学生的动手能力，促进学生思维发展等方面具有重要意义。
1 研究背景与意义
在职业教育的实际教学实践中，发现学生的学习更容易受到自身兴趣的引导，因此，吸引学生的注意力，加强学生的学习兴趣是教学重点，也将直接影响教学效果和教学质量。与抽象理论的知识相比，职业院校学生更喜欢形象化实物教学，呈现的学习态度也较好，并能切实地感受到知识的实用性。城市轨道交通车辆检修专业属于工科类专业，在专业课程学习中，需要具备较好的数学物理基础知识、较强的逻辑思考能力以及空间想象能力，对学生的理科综合思维有较高的要求。在教学实践中，没有实训基地的设施设备作为教学辅助手段，学生的学习兴趣和学习效果都将大打折扣。反之，若在实际的教学中采用实际设备，采用形象化的教学方法，将极大地丰富教学内容，加强学生学习兴趣，也将抽象的书本知识变得具体，易于学生理解和掌握。
受电弓装置是地铁列车将外部电源平稳地引入车辆电源系统，为列车的牵引设备提供电能的重要电气设备[1]。受电弓试验平台的建设满足了受电弓系统基本设备原理结构认知、零部件拆装、升降弓过程模拟、受电弓故障模拟、设备检修作业教学、刚性接触网设备结构及主要零部件教学等各个教学项目的需要。
2 受电弓试验平台建设
受电弓试验平台可分为五个基础部分：教学平台（人机交互平台）、驱动箱、可编程逻辑控制器、受电弓、刚性接触网。其系统结构原理图，如图1所示：
受电弓试验平台是人机交互的主体，是进行教学演示操作的主要平台，是整个培训系统的控制操作中心。受电弓主要的两个动作过程是升弓与降弓过程，其动力来源由外部压缩空气提供，并由控制装置控制升弓装置而完成。在整个工作过程中，可编程逻辑控制器接收由教学平台发出的指令信号，并进行信号处理传递给驱动箱。受电弓及刚性接触网为机械部分的基础装置，是整个试验平台的核心骨架，如图2所示。
3 形象化教学的设计与方法
3.1 基于岗位前期调研
受电弓装置属于车顶电气，在城市轨道交通车辆检修工作业中属于车顶作业，车顶作业属于具备一定风险的登高作业，需要持证上岗，对员工安全素养、专业素质及技能具有较高的要求。调研过程中，根据登顶检修作业内容，了解学生所需掌握内容模块，确定教学内容。
3.2 基于調研教学内容设计
（1）明确教学目的。教学目的是整个教学过程的导向，没有教学目的作为导向，教学过程则可能偏离方向，不可能培育出企业或者社会所需要的人才。根据城市轨道交通车辆检修工岗位调研，梳理该岗位所具备的核心工作技能，根据岗位所需技能进行对应的模块化设计，形成教学内容。目的使学生通过该课程的学习，树立安全生产意识，掌握车顶受电弓装置部分的结构及原理，掌握城市轨道交通车辆检修工在日常生产作业中的工作技能，了解并掌握检修工在关于车顶检修时的注意事项，让学生具有知识、技能、素养三方位的储备，缩短用人单位的员工培养周期，争取做到毕业即上岗。以此为目标，培养出来的学生才是合格的工匠型的全方位技能人才。
（2）安全意识及职业素养教学环节。以车辆检修工登顶检修作业为例，在检修工开始作业之前，需要确认断电并且挂接好地线，并且能够正确穿戴安全衣。针对该环节在课程中设计安全教育环节，进行安全思想教育、安全技能教育、事故应急处理教育。目的使学生掌握安全生产的方针政策，掌握必要的安全生产知识及自我保护和车顶检修中相关的应急处理方法。
（3）理论知识教学环节。在地铁车顶作业的检修过程中，存在较多项目的目视检查各个零部件是否处于正常工作状态，这就使得学生应该掌握车顶部分所有的电气零部件，以及其工作原理。能够识别各个结构则是最基本的工作技能，也是最基础的知识。在传统的课堂教学中，结构的认识性教学是较为抽象的，学生很难理解。随着信息技术的发展，较多课堂采用多媒体图片或者视频的形式向学生进行展示，降低学生的理解难度。但对于这种特殊的复杂电气装置在传统教学中的教学效果仍然不太理想，学生学习后也很难将书本知识和现场实际联系起来，在工作现场容易出现知识与实物对应不上的情况。因此采用真实设备，利用形象化教学方法就显得尤为重要。
基于专业课程需要，建设实验实训平台，作为形象化教学的最主要方法。在课堂上利用受电弓试验平台，进行实物展示，并结合相关结构和原理知识进行讲解。比如受电弓结构原理如图3所示，在课堂教学中让学生将结构原理图与实物进行一一对照进行培训学习。
受电弓试验平台实物装置如图4所示：
（4）技能教学环节。技能有动作技能和智力技能两大类，而在车辆检修生产作业中的技能基本属于智力技能。智力技能的学习则要求能够使学生建立起活动程序计划，教师的示范要标准正确，讲解清晰，动作指令明确，采用形象化教学法可以较好地达到技能教学目的，主要教学内容包括几个方面：①零部件的形态检查，注意零部件中紧固件的松动、零件裂纹或缺口的检查。②铰链关节部分的运动性能检查，主要包括运行性能是否良好，观察铰链处轴承润滑情况。③关键零部件的检查流程，如碳滑板的腐蚀、氧化、裂损的检查方法，厚度参数的测量方法，以及碳滑板的更换标准及更换方法。④其他零部件的检查方法流程，如：受电弓弓头、支撑绝缘子、升弓装置气囊、各个阀体、ADD装置、钢丝绳、气路软管、铝托架等等。⑤关键技术参数或指标，如：碳滑板厚度指标、划痕宽度、弓角磨耗值、软连线断股百分比、绝缘子表面灼伤面积等等。 学生通过技能学习，能够具备零部件故障排查能力，掌握各个零部件的正常工作参数，关键零部件的更换操作方法，初步具备能够胜任车顶电气检查工作基本能力。同时在教学过程注意课程思政元素的渗入，注意培养学生遵守企业规定，积极主动发现问题、思考问题、解决问题，培养正确的职业价值观，吃苦耐劳、精益求精，力求达到精湛的技艺水平。
（5）实训教学环节。模拟实际工作岗位进行受电弓检修作业，包括里程检、均衡修等修程中的车顶电气检修部分，熟悉和掌握对应岗位实际工作内容和技能。部分实训项目见表1所示。
通过教学实训环节，目的是使学生能够将所学的知识、技能与实际工作进行联系。同时，在该环节时，学生对于受电弓装置的结构已经较为清晰，要求学生各个零部件之间的工作原理的进行深入理解，包括：受电弓的升弓气路原理、降弓气路原理，以及受电弓的典型技术参数。
受电弓教学设备还不同于生产设备，受电弓教学设备还利用了计算机软件，让学生可以通过人机界面直观的查看诸如静态拉力试验、时间试验、气密性试验，以及受电弓试验记录等检测数据，使学生能够更加形象的认识各项数据的作用。通过调节相应的阀，使受电弓试验数据达到修程规定公差范围，满足使用要求，其界面展示如下：
3.3 课程考核评价环节
结合形象化教学，形成多方位的课程评价体系。个人认为形象化教学法的课程考核应该贯穿到形象化教学的各个环节中去，形成综合的评价标准。而形象化教学法的教学场地更多在实训场所，学生处于开放的场地，在教学过程中多采用学生分小组自评与互评，技能流程展示的考核，在实训环节填写检修作业验收表等作为评价指标，期末采用设备现场检修、及开卷考试等方式进行，重在考查学生对本门课程的掌握情况，及真实设备的检修情况。其中，检修作业验收表可参考实际工作中的登頂检作业手册进行设计，并采用手指口呼的形式做出评价，部分展示如表2所示：
4 作用与效果
采用形象化教学法，重在学生的直观体会感受式学习，重视与岗位所需技能对应的教学环节设置、及教学内容改革，极大地激发了学生学习的兴趣，在课程教学中呈现出较高的积极性，以学生为中心，学生的被动式学习转变为主动式学习过程，使学生学习效果明显得到提升。
4.1 激发学生兴趣
学生在学习过程中，能够接触到真实工作场景，明确自己所学即为具体岗位工作技能所需，清晰自己的学习目标，让学生产生自身学习内驱力，从而促使学生在学习过程中保持较好的积极态度。
4.2 培养自主学习能力
形象化教学的开放型模式，为学生的自主性学习提供了良好的环境，在各个教学环节过程中，学生在学习和解决问题的过程中拥有极大的自主学习的权利，能够将理论联系实际，提高自己解决问题、分析问题的能力。
4.3 培养学生团队协作能力
在形象化教学环境中，学生可以分组进行实训环节，学生之间则可以进行良好的相互配合与学习，促进其形成团队通过讨论学习的形式去完成实训项目，让学生明白团队协作的重要性。
5 结语
通过搭建受电弓试验平台，将形象化教学法应用于城市轨道交通车辆检修专业教学，利用实际设备展示、计算机模拟仿真教学、故障设置情景模拟、岗位实际工作内容模拟等具体方法使抽象的理论知识形象化，有效提升学生对专业知识的认知程度，提升了学生参与学习的兴趣，丰富了教学形式，促进了教学效果的提升。以学生为中心，围绕真实工作设备，将形象化教学融入整个教学过程，基于对应岗位基本技能，建立理—实—训一体化教学模式，有目的地提高学生学习效率，促进学生培养质量。
参考文献：
[1]刘柱军.城市轨道交通车辆构造[M].北京：人民交通出版社，2018：221.
[2]关金发.受电弓与刚性接触网动力相互作用研究[D].成都：西南交通大学，2016-9.
[3]阮杰.电气化高速铁路接触网与受电弓动态性能研究[D].武汉：武汉理工大学，2013-4.
[4]习军强.车辆电子控制虚拟实验教学平台研究[J].实验室研究与探索，2015，1，34：79-83.
[5]孙国良.高等职业教育实训课程评价体系的研究[D].浙江工业大学，2008-10.
[6]郑淑芬.案例教学法的作用、实施环节及需要注意的问题[J].教育探索，2008，4，202：56-57.
[7]杨迪.城市轨道交通杂散电流实验系统设计与仿真[D].成都：西南交通大学，2010.
[8]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，12，32：5-8.
作者简介：冉洋冰（1989— ），男，硕士，从事城市轨道交通车辆技术教育。
关键词：形象化教学法;实训平台;受电弓;城市轨道交通车辆
根据《国家职业教育改革实施方案》，推动校企合作、打造高水平实训基地、开展高质量的职业教育已经成为各职业院校的首要任务。在工科类职业教育中，根据学科特点，形象化教学法在教学中占有举足轻重的地位。
受电弓与接触网是城市轨道交通车辆检修专业学生在专业课程中的必学内容，也是未来从事车辆检修工作的日常作业内容。搭建受电弓实训平台，可真实地反映接触网与受电弓结构，同时，利用形象化教学方法替代传统的单一理论式讲授教学，更便于培养职业院校学生构建真实情境，在提高学生的动手能力，促进学生思维发展等方面具有重要意义。
1 研究背景与意义
在职业教育的实际教学实践中，发现学生的学习更容易受到自身兴趣的引导，因此，吸引学生的注意力，加强学生的学习兴趣是教学重点，也将直接影响教学效果和教学质量。与抽象理论的知识相比，职业院校学生更喜欢形象化实物教学，呈现的学习态度也较好，并能切实地感受到知识的实用性。城市轨道交通车辆检修专业属于工科类专业，在专业课程学习中，需要具备较好的数学物理基础知识、较强的逻辑思考能力以及空间想象能力，对学生的理科综合思维有较高的要求。在教学实践中，没有实训基地的设施设备作为教学辅助手段，学生的学习兴趣和学习效果都将大打折扣。反之，若在实际的教学中采用实际设备，采用形象化的教学方法，将极大地丰富教学内容，加强学生学习兴趣，也将抽象的书本知识变得具体，易于学生理解和掌握。
受电弓装置是地铁列车将外部电源平稳地引入车辆电源系统，为列车的牵引设备提供电能的重要电气设备[1]。受电弓试验平台的建设满足了受电弓系统基本设备原理结构认知、零部件拆装、升降弓过程模拟、受电弓故障模拟、设备检修作业教学、刚性接触网设备结构及主要零部件教学等各个教学项目的需要。
2 受电弓试验平台建设
受电弓试验平台可分为五个基础部分：教学平台（人机交互平台）、驱动箱、可编程逻辑控制器、受电弓、刚性接触网。其系统结构原理图，如图1所示：
受电弓试验平台是人机交互的主体，是进行教学演示操作的主要平台，是整个培训系统的控制操作中心。受电弓主要的两个动作过程是升弓与降弓过程，其动力来源由外部压缩空气提供，并由控制装置控制升弓装置而完成。在整个工作过程中，可编程逻辑控制器接收由教学平台发出的指令信号，并进行信号处理传递给驱动箱。受电弓及刚性接触网为机械部分的基础装置，是整个试验平台的核心骨架，如图2所示。
3 形象化教学的设计与方法
3.1 基于岗位前期调研
受电弓装置属于车顶电气，在城市轨道交通车辆检修工作业中属于车顶作业，车顶作业属于具备一定风险的登高作业，需要持证上岗，对员工安全素养、专业素质及技能具有较高的要求。调研过程中，根据登顶检修作业内容，了解学生所需掌握内容模块，确定教学内容。
3.2 基于調研教学内容设计
（1）明确教学目的。教学目的是整个教学过程的导向，没有教学目的作为导向，教学过程则可能偏离方向，不可能培育出企业或者社会所需要的人才。根据城市轨道交通车辆检修工岗位调研，梳理该岗位所具备的核心工作技能，根据岗位所需技能进行对应的模块化设计，形成教学内容。目的使学生通过该课程的学习，树立安全生产意识，掌握车顶受电弓装置部分的结构及原理，掌握城市轨道交通车辆检修工在日常生产作业中的工作技能，了解并掌握检修工在关于车顶检修时的注意事项，让学生具有知识、技能、素养三方位的储备，缩短用人单位的员工培养周期，争取做到毕业即上岗。以此为目标，培养出来的学生才是合格的工匠型的全方位技能人才。
（2）安全意识及职业素养教学环节。以车辆检修工登顶检修作业为例，在检修工开始作业之前，需要确认断电并且挂接好地线，并且能够正确穿戴安全衣。针对该环节在课程中设计安全教育环节，进行安全思想教育、安全技能教育、事故应急处理教育。目的使学生掌握安全生产的方针政策，掌握必要的安全生产知识及自我保护和车顶检修中相关的应急处理方法。
（3）理论知识教学环节。在地铁车顶作业的检修过程中，存在较多项目的目视检查各个零部件是否处于正常工作状态，这就使得学生应该掌握车顶部分所有的电气零部件，以及其工作原理。能够识别各个结构则是最基本的工作技能，也是最基础的知识。在传统的课堂教学中，结构的认识性教学是较为抽象的，学生很难理解。随着信息技术的发展，较多课堂采用多媒体图片或者视频的形式向学生进行展示，降低学生的理解难度。但对于这种特殊的复杂电气装置在传统教学中的教学效果仍然不太理想，学生学习后也很难将书本知识和现场实际联系起来，在工作现场容易出现知识与实物对应不上的情况。因此采用真实设备，利用形象化教学方法就显得尤为重要。
基于专业课程需要，建设实验实训平台，作为形象化教学的最主要方法。在课堂上利用受电弓试验平台，进行实物展示，并结合相关结构和原理知识进行讲解。比如受电弓结构原理如图3所示，在课堂教学中让学生将结构原理图与实物进行一一对照进行培训学习。
受电弓试验平台实物装置如图4所示：
（4）技能教学环节。技能有动作技能和智力技能两大类，而在车辆检修生产作业中的技能基本属于智力技能。智力技能的学习则要求能够使学生建立起活动程序计划，教师的示范要标准正确，讲解清晰，动作指令明确，采用形象化教学法可以较好地达到技能教学目的，主要教学内容包括几个方面：①零部件的形态检查，注意零部件中紧固件的松动、零件裂纹或缺口的检查。②铰链关节部分的运动性能检查，主要包括运行性能是否良好，观察铰链处轴承润滑情况。③关键零部件的检查流程，如碳滑板的腐蚀、氧化、裂损的检查方法，厚度参数的测量方法，以及碳滑板的更换标准及更换方法。④其他零部件的检查方法流程，如：受电弓弓头、支撑绝缘子、升弓装置气囊、各个阀体、ADD装置、钢丝绳、气路软管、铝托架等等。⑤关键技术参数或指标，如：碳滑板厚度指标、划痕宽度、弓角磨耗值、软连线断股百分比、绝缘子表面灼伤面积等等。 学生通过技能学习，能够具备零部件故障排查能力，掌握各个零部件的正常工作参数，关键零部件的更换操作方法，初步具备能够胜任车顶电气检查工作基本能力。同时在教学过程注意课程思政元素的渗入，注意培养学生遵守企业规定，积极主动发现问题、思考问题、解决问题，培养正确的职业价值观，吃苦耐劳、精益求精，力求达到精湛的技艺水平。
（5）实训教学环节。模拟实际工作岗位进行受电弓检修作业，包括里程检、均衡修等修程中的车顶电气检修部分，熟悉和掌握对应岗位实际工作内容和技能。部分实训项目见表1所示。
通过教学实训环节，目的是使学生能够将所学的知识、技能与实际工作进行联系。同时，在该环节时，学生对于受电弓装置的结构已经较为清晰，要求学生各个零部件之间的工作原理的进行深入理解，包括：受电弓的升弓气路原理、降弓气路原理，以及受电弓的典型技术参数。
受电弓教学设备还不同于生产设备，受电弓教学设备还利用了计算机软件，让学生可以通过人机界面直观的查看诸如静态拉力试验、时间试验、气密性试验，以及受电弓试验记录等检测数据，使学生能够更加形象的认识各项数据的作用。通过调节相应的阀，使受电弓试验数据达到修程规定公差范围，满足使用要求，其界面展示如下：
3.3 课程考核评价环节
结合形象化教学，形成多方位的课程评价体系。个人认为形象化教学法的课程考核应该贯穿到形象化教学的各个环节中去，形成综合的评价标准。而形象化教学法的教学场地更多在实训场所，学生处于开放的场地，在教学过程中多采用学生分小组自评与互评，技能流程展示的考核，在实训环节填写检修作业验收表等作为评价指标，期末采用设备现场检修、及开卷考试等方式进行，重在考查学生对本门课程的掌握情况，及真实设备的检修情况。其中，检修作业验收表可参考实际工作中的登頂检作业手册进行设计，并采用手指口呼的形式做出评价，部分展示如表2所示：
4 作用与效果
采用形象化教学法，重在学生的直观体会感受式学习，重视与岗位所需技能对应的教学环节设置、及教学内容改革，极大地激发了学生学习的兴趣，在课程教学中呈现出较高的积极性，以学生为中心，学生的被动式学习转变为主动式学习过程，使学生学习效果明显得到提升。
4.1 激发学生兴趣
学生在学习过程中，能够接触到真实工作场景，明确自己所学即为具体岗位工作技能所需，清晰自己的学习目标，让学生产生自身学习内驱力，从而促使学生在学习过程中保持较好的积极态度。
4.2 培养自主学习能力
形象化教学的开放型模式，为学生的自主性学习提供了良好的环境，在各个教学环节过程中，学生在学习和解决问题的过程中拥有极大的自主学习的权利，能够将理论联系实际，提高自己解决问题、分析问题的能力。
4.3 培养学生团队协作能力
在形象化教学环境中，学生可以分组进行实训环节，学生之间则可以进行良好的相互配合与学习，促进其形成团队通过讨论学习的形式去完成实训项目，让学生明白团队协作的重要性。
5 结语
通过搭建受电弓试验平台，将形象化教学法应用于城市轨道交通车辆检修专业教学，利用实际设备展示、计算机模拟仿真教学、故障设置情景模拟、岗位实际工作内容模拟等具体方法使抽象的理论知识形象化，有效提升学生对专业知识的认知程度，提升了学生参与学习的兴趣，丰富了教学形式，促进了教学效果的提升。以学生为中心，围绕真实工作设备，将形象化教学融入整个教学过程，基于对应岗位基本技能，建立理—实—训一体化教学模式，有目的地提高学生学习效率，促进学生培养质量。
参考文献：
[1]刘柱军.城市轨道交通车辆构造[M].北京：人民交通出版社，2018：221.
[2]关金发.受电弓与刚性接触网动力相互作用研究[D].成都：西南交通大学，2016-9.
[3]阮杰.电气化高速铁路接触网与受电弓动态性能研究[D].武汉：武汉理工大学，2013-4.
[4]习军强.车辆电子控制虚拟实验教学平台研究[J].实验室研究与探索，2015，1，34：79-83.
[5]孙国良.高等职业教育实训课程评价体系的研究[D].浙江工业大学，2008-10.
[6]郑淑芬.案例教学法的作用、实施环节及需要注意的问题[J].教育探索，2008，4，202：56-57.
[7]杨迪.城市轨道交通杂散电流实验系统设计与仿真[D].成都：西南交通大学，2010.
[8]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，12，32：5-8.
作者简介：冉洋冰（1989— ），男，硕士，从事城市轨道交通车辆技术教育。