列车牵引计算课程教学改革研究与实践

摘要：本文针对AI赋能列车牵引计算课程尚未总结出成熟的建设路径的问题，结合AI技术在列车运行设计与计算研究中的实际应用，提出了列车牵引计算课程建设的实践思路，详细阐述了课程建设实施路径，并介绍了满足个性化培养需求的AI+列车运行设计计算教学/仿真实践软件的应用效果。

关键词：列车牵引计算；产教融合；AI赋能；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

人工智能方法在提升铁路运营组织效率、优化列车操纵方案等方面具有广泛的应用前景[1-2]。产教融合作为教育改革的重要方向，提供了更多将人工智能技术应用于教育教学改革的可能性[3-5]。本文以列车牵引计算课程为载体，深入研究了如何通过产教融合+AI赋能课程建设，实现以学生为中心的教学改革。

列车牵引计算是研究轨道列车在外力作用下有关行车问题的一门专业技术课。依托上海应用技术大学智能技术学部轨道交通学院的学科交叉优势和轨道交通全专业交叉特色，课程组以培养轨道交通智能运维技术人才为目标，在产教融合视域下，紧跟行业企业发展和人才需求，以AI赋能教学资源的扩充优化为着力点进行课程建设与教学改革探索与实践。

一 课程建设需要解决的问题分析

现阶段列车牵引计算课程仍然以传统的教学方式（学校专任教师讲授）为主，虽有从教师科研提炼而来的部分实践项目，但却未引入企业教师授课环节，缺少企业资源融入途径；此外，可满足学生个性化学习的教学/仿真实践软件还有待完善。因此，从产教融合的视域来看，本课程建设需要解决三个问题：缺少企业资源融入途径的问题、缺乏人工智能方法应用实践的问题、无个性化学习评价环节的问题。

二 AI赋能课程建设目标及教学改革思路

课程组践行以学生为中心的教学改革理念，在产教融合视域下，预期实现以下目标：

（一）教学资源层面：引入企业教师授课资源，优化多媒体课件；依托企业工程案例，拓展教学辅助资料；融合人工智能等数字技术，完成AI+列车运行设计计算教学/仿真实践软件。

（二）教与学过程层面：通过拓展学习空间、创新学习形式实现教与学过程的再设计与实践，包括课内+课外与线下+线上相结合的分组探究互动学习，以及根据学习目标与学习内容掌握情况规划个性化学习任务，实现教学资源与学生学习需求的契合与管理。

（三）个性化培养考核层面：将知识评测与育德评估相融合，探索增值评价环节，采用多维度、过程化考核方式，通过线下/线上考核与问卷反馈等方式使教师与学生共同掌握学情，直观感知学习进度，全方位评估学习效果，实现个性化培养考核。

三 课程建设实施方案

（一）教学资源扩充优化方案

结合本课程当前可选教材及教学辅助资料的实际情况，课程组通过三条路径优化重构线下线上教学资源。

1、梳理课程知识内在层进关系，挖掘理论知识蕴含的育德元素，设计思政教学触点，对课程的部分理论教学内容进行重塑与融合更新；将课程组专任教师的科研成果和企业教师的工程案例转化为线上授课视频。

2、依托课程组科研成果及企业实际案例，提高实践教学内容的新颖性，并依据知识点掌握时的循序渐进特点，将实践项目通过理论知识点链接起来，扩充线上实践演示/练习项目。

3、以课程团队开发的“轨道列车模拟操作系统”为基础，融合人工智能等数字技术，完成AI+列车运行设计计算教学/仿真实践软件，作为可视化演示/分析/仿真工具。

（二）教与学过程改革实施方案

本课程教学过程采用问题前导、任务驱动展开，以思政案例贯穿，打造两个学习空间（即课内学习空间和课外学习空间）、融合线下+线上的两种学习形式（即探究互动学习：小组竞赛、小组展示、互动讨论，个性化自主学习：根据学习目标与学习内容掌握情况规划个性化学习任务，实现教学资源与学生学习需求的契合与管理）。教师全时段、全方位服务整个教学过程。

（三）个性化培养考核方案

为了实现课程教学改革效果的闭环询证，在课程考核中探索增值评价环节，采用多维度、过程化考核方式，建立评价-反思-再评价的课程教学改革循证路径[6]，侧重对学生学习过程和思想品德成长的考查与评估，具体则从学生平时和期末两方面设置课程考核评价标准：学生平时表现的动态变化情况（包括课堂表现、作业、课外学习情况、实践任务参与及完成度等）；学生的期末成绩（理论知识点的理解掌握程度考量、调查问卷反馈情况）。

四 初步建设成效

目前课程组已完成阶段性建设任务，并完成了一次反馈式闭环教学实践。结课后通过调查问卷，学生反馈通过探究互动学习和个性化自主学习，对列车牵引计算有了更深入的理解，对人工智能与轨道交通相关研究的结合有了初步了解，并得到了在今后相关工作过程中如何利用团队协作来提高效率的初步经验。这对未来职业规划与选择、以及未来可能的科研可以提供更多帮助。

五 结语

在以学生为中心的教学改革理念指引下，课程组完成课程建设及教学改革任务包括：（1）找准并探索实践了产教融合视域下契合行业企业人才培养需求的AI赋能教学资源扩充优化的切入途径——人工智能方法在列车运行计算与设计中的应用；（2）探索实践了以学生为中心的教学过程实施路径、以及体现学习目标和学习任务与课程资源个性化匹配的考核方式；（3）开发AI+列车运行设计计算教学/仿真实践软件。

本课程建设及教学改革对于促进教学资源升级拓展，提高个性化有效培养具有相应的参考价值。

参考文献：

[1] 刘海东，毛保华，丁勇，等. 列车自动驾驶仿真系统算法及其实施研究[J]. 系统仿真学报，2005（3）：577-580.

[2] 冯晓云，黄德青，王青元，等. 轨道交通列车综合节能研究综述[J]. 铁道学报，2023，45（2）：22-34.

[3] 樊莲花，邓悦，潘静. 人工智能赋能思政“金课”建设的价值、 困境和出路[J]. 现代教育科学，2024（4）：52-57.

[4] 杨森，张洁慧. 产教融合视域下智能财务人才培养的实践与探索——以宿迁学院财务管理专业为例[J]. 黑龙江教育（高教研究与评估），2024（9）：39-42.

[5] 孙晓坤，胡粲彬 ，项德良. 人工智能及应用项目式实验课程建设与教学改革探索[J]. 高教学刊，2024（13）：130-134.

[6] 李宁洲，卫晓娟，李文举. “轨道交通的发展及挑战”课程思政教学设计与研究[J]. 黑龙江教育（高教研究与评估），2022（5）：80-81.

基金项目：上海高校市级重点课程建设项目“列车牵引计算”（10110M250022-A22）；上海应用技术大学重点课程建设项目（10110M230034-A22、10110M240026-A22）；上海应用技术大学课程群建设项目“轨道交通产教融合课程群”（1021ZK240011003050-A22）。