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摘要：针对城市轨道交通运营管理课程实践教学中的现存问题，以能力本位教育为出发点，将CDIO工程教育模式应用于实践教学中，开展“教、学、做”一体的实践教学体系建设，利用可视化仿真软件搭建实践教学案例平台，探讨CDIO工程教育模式下“实现”和“运作”的教学方法，为城市轨道交通运营管理课程实践教学提供新的教学模式和教学思路，促进学生工程实践能力的全面发展。
关键词：CDIO；城市轨道交通运营管理；实践教学；虚拟仿真
近年来，随着我国交通强国建设战略的不断推进，国家对铁路等八项智慧交通基础设施的规划建设、调度指挥和运营服务提出了更高的要求，以期全面提升交通运输的精细化管理和高质量服务[1]。在新型基础设施建设的推动下，城市轨道交通建设已成为构建城市群一体化交通网的重要举措。培养从事城市轨道交通系统规划设计、熟悉列车运行组织、精于轨道交通运营管理方面的人才，对提升我国城市轨道交通系统的高效调度指挥和运输管理智能化水平至关重要。目前，城市轨道交通运输专业人才培养体系在理论联系实践方面还有待完善，学生走向工作岗位后往往会出现理论基础知识与实际操作技能脱节的情况，难以利用所学知识解决现实问题。城市轨道交通运营管理作为轨道交通运输专业的核心课程，其课程内容涵盖城市轨道交通运行组织的各个方面，而在当前的课程教学过程中存在以教师理论讲解为主、学生主观能动性不高、案例实践体系薄弱等问题。因此，有必要在基本理论和方法教学的基础上有针对性地安排实践教学环节，使其对理论教学内容进行补充、解释、验证和延伸[2]，构建灵活运用理论知识解决实际问题的新型实践教学模式，促使学生将理论知识融会贯通地应用于实践过程。
1CDIO模式下的城市轨道交通运营管理课程实践教学
1.1CDIO工程教育模式
CDIO工程教育模式最早由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学共同研究创立，是近年来国际工程教育改革的先进成果[3]。CDIO是指构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate)。该模式从必备的工程基础知识、个人能力、团队能力和工程系统能力方面，提出让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程知识，改变填鸭式和学生被动接受的教学现状，倡导以“教、学、做”为一体的原则实施教学活动，让学生成为整个教学活动的积极参与者，注重培养学生的系统工程技术知识、素质和能力，从而大幅度提升教学质量和学习效果，它是一种能够充分实现以能力本位教育为出发点进行教学过程设计和教学效果评估的教育手段。
1.2城市轨道交通运营管理课程的CDIO模式实践教学体系
我院针对目前城市轨道交通运营管理课程教学中出现的问题以及CDIO教育模式在实践能力培养方面的优势，结合课程培养目标和实践教学特点，在课程实践中融入“构思、设计、实现和运作”的教育理念，进行“产品研发周期式”的实践教学体系构建。通过完成一个完整的工程实践项目，使学生在理论学习的基础上进行应用实践，加深其对城市轨道交通运行组织、行车调度、车站作业和应急指挥等基本知识的理解，培养并强化学生的实践创新能力、实际项目操作能力和团队协作能力等综合素质，改善城市轨道交通相关专业重理论学习、轻课程实践的培养模式。为此，我院引入CDIO工程教育模式，建立了一套适用于城市轨道交通运营管理课程的实践教学体系，如图1所示。结合开展工程项目所需的思路和步骤，以技能认知、目标导向、综合应用和能力评估为核心，构建实践教学活动四维度推进框架，同时将城市轨道交通运营管理课程的理论内容提炼为六种岗位实践技能，并针对六种技能模块的特点逐级深化设计实践教学过程，形成“四维度六技能”的城市轨道交通运营管理课程实践教学体系。
1.3城市轨道交通运营管理课程“四维度六技能”实践教学的内涵
结合CDIO工程教育模式，城市轨道交通运营管理的“四维度六技能”实践教学过程包含实践构思、实践设计、实践实现和实践运作四个阶段。通过分析城市轨道交通运营管理人员所需的岗位能力，将原本平行化的专业理论纵向关联为工程项目实施进程，实现了理论知识与实践操作的融会贯通。在实践构思阶段，将城市轨道交通运行过程涉及的重要环节提炼为列车开行方案、行车组织调度、列车运行控制、车站作业组织、票务服务管理和应急演练与评价六个需求模块，使学生了解并掌握相关模块的专业理论知识，为后续实践项目的实现提供模块化、铺垫式的技能认知准备。在实践设计阶段，整合本学科专业的教学资源，为各个需求模块设计实践教学案例，形成多个实践项目课题供学生选择。通过下达项目任务书、安排实践教学进度和制订考核评价机制，设计出以需求目标为导向的系统化实践教学方式，使学生逐渐从被动接受理论知识过渡到主动求知。在实践实现阶段，以自由选题的方式进行协作型实践分组，任课教师借助多媒体课件讲解项目的课题内容和仿真软件的操作流程，指导学生应用仿真技术解决现实问题，帮助学生明确实践教学任务、自主设计项目实施方案、构建仿真运行场景，并进行仿真模型调试，使学生加强对理论知识的直观感受，提升学生解决问题、团队协作和实际应用等综合素质水平。在实践运作阶段，通过在虚拟环境中对各需求模块进行实践操作，模拟不同运行方式下的仿真实验场景，发掘各种运行扰动或设备故障对城市轨道交通正常运行的影响。在此过程中教师要对实验运行结果进行分析和完善，及时总结实践项目完成情况和实践教学效果，给出实践教学改进建议，实现“教、学、做”一体化的实践教学模式，促进学生工程实践能力的全面发展。
2城市轨道交通运营管理实践教学平台
2.1基于AnyLogic仿真软件的车站作业组织模块实践教学案例平台搭建
AnyLogic仿真软件是一款支持多方法混合系统建模的仿真工具，其专业的虚拟原型环境可为城市轨道交通运营管理实践教学平台提供流程建模库、轨道库、行人库等多种专业化模型库[4]，使学生能够以模块化的方式进行复杂交互式动态仿真，有效提升“教、学、做”一体化实践教学的实施效果。利用AnyLogic仿真软件，以车站作业组织模块为例搭建实践教学案例平台，探讨CDIO工程教育模式下城市轨道交通运营管理实践课程的“实现”和“运作”的教学方法。为准确模拟城市轨道交通车站的行车作业和客运作业场景[5]，根据乘客进出站流线和列车运行方案，将某上下两层地铁站的站层布局图导入AnyLogic仿真软件中。车站作业组织空间场景主要使用AnyLogic的空间标记和演示模块进行环境建模[6]，按照车站真实情况添加围墙、护栏、自助和人工售票机等；车站作业组织行为特征主要使用AnyLogic行人库、轨道库和流程建模库进行行为建模[6]，按照真实人员流动规律和列车行车方案建立乘客和列车进出站逻辑流程。车站作业组织模块实践教学案例平台2D和3D场景分别如图2和图3所示。
2.2车站作业组织模块实践教学案例平台应用场景分析
车站作业组织模块实践教学案例平台实现了在虚拟环境中对真实场景的模拟，通过对关键系统进行测试和评估，管理人员能够迅速发现和掌握系统运营问题，具有安全、可控、经济和可重复等特点。针对客运作业，该平台可模拟人员行为、安全疏散和乘客组织等场景；针对行车作业，该平台可实现对城市轨道交通运营和列车编组、交路、停站[7]等方案的制订和模拟，相比实际演练大大节省了人力、物力和财力[8]，能够有效提升城市轨道交通运营管理系统的运营与服务效率，为城市轨道交通列车指挥调度、车站乘客组织、突发事件应对、通行能力分析的预判和设计提供了可靠和可操作性手段，充分发挥了实践教学在知识转为能力、能力融成素质过程中的重要作用[9]。
3结语
本文以CDIO工程教育模式为指导设计城市轨道交通运营管理课程实践教学模式，改变了原有课堂教学中填鸭式、被动式的教育弊端，基于“教、学、做”一体化原则构建了实践教学活动四维度推进框架，形成“四维度六技能”的城市轨道交通运营管理课程实践教学体系。在此基础上，利用AnyLogic动态交互式仿真软件，借助可视化仿真技术探讨了CDIO工程教育模式下实践课程的“实现”和“运作”的教学方法，通过搭建车站作业组织模块实践教学案例平台，模拟了城市轨道交通车站行车作业和客运作业场景。这种基于可视化仿真的CDIO工程教育模式实践教学方法，实现了在虚拟环境中对真实城市轨道交通运营场景的模拟，促使学生将理论知识融会贯通地运用于实践过程，是一种以能力本位教育为核心的新型实践教学模式，对城市轨道交通运营管理课程知识的巩固强化和应用型人才培养具有重要意义。
作者：贾萌 洪磊 王俭朴 刘钊 单位：南京工程学院汽车与轨道交通学院
