鄒小群 游芳

摘 要：STEAM教育通過(guò)將獨(dú)立分散的五門(mén)學(xué)科Science、Technology、Engineering、Arts、Mathematics以項(xiàng)目或主題活動(dòng)等形式結(jié)合起來(lái)，促進(jìn)學(xué)生在各學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展和提高，使學(xué)生從應(yīng)試能力型轉(zhuǎn)向面向全面發(fā)展的綜合素養(yǎng)型，從而提升其全球競(jìng)爭(zhēng)力。實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生提升工具使用的能力、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及解決問(wèn)題能力等的途徑之一。本文旨在以《車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制》課程作為研究對(duì)象，進(jìn)行適應(yīng)于STEAM教育的實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;實(shí)踐教學(xué)

1 《車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制》課程簡(jiǎn)介

《車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制》課程是軌道交通信號(hào)與控制專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課程之一，該課程主要圍繞6502電氣集中系統(tǒng)的基本組成、各條網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)的工作原理、每個(gè)繼電器的吸起時(shí)機(jī)、整個(gè)系統(tǒng)的控制邏輯等內(nèi)容展開(kāi)的。是軌道交通信號(hào)基礎(chǔ)的應(yīng)用，是后續(xù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)等課程學(xué)習(xí)的依據(jù)，具有不可或缺的地位。該課程專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，與工程實(shí)踐緊密相關(guān)，僅僅依靠課程教學(xué)并不能達(dá)到培養(yǎng)目的的要求，需要安設(shè)相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)補(bǔ)充和完善課程的教學(xué)。

2 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置

在課程開(kāi)展的過(guò)程中，需要通過(guò)開(kāi)設(shè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)幫助課內(nèi)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，針對(duì)《車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制》課程，本院專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)了六個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容①6502電氣集中系統(tǒng)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn);②列車(chē)進(jìn)路選擇實(shí)驗(yàn);③道岔控制實(shí)驗(yàn);④調(diào)車(chē)進(jìn)路選擇實(shí)驗(yàn);⑤信號(hào)點(diǎn)燈電路;⑥進(jìn)路解鎖實(shí)驗(yàn)。

以ZD6型單動(dòng)四線(xiàn)制道岔控制電路為例，ZD6型單動(dòng)道岔控制電路包括1DQJ電路和2DQJ電路以及電機(jī)工作電路，電路當(dāng)中涉及到的兩個(gè)啟動(dòng)繼電器，四條控制線(xiàn)和表示線(xiàn)（X1道岔定位控制和表示線(xiàn)，X2道岔反位控制和表示線(xiàn)，X3道岔定位和反位表示回線(xiàn)，X4道岔定位和反位控制回線(xiàn)）的作用是什么？這些在課堂上通過(guò)概念性的內(nèi)容講給學(xué)生，學(xué)生只能被動(dòng)式的接受、很難消化。增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之后，在課程教學(xué)之余，把課程內(nèi)容，如X1的作用，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上設(shè)置X1斷線(xiàn)，進(jìn)行道岔定位和反位操作，觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。此時(shí)學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)X1斷線(xiàn)之后，道岔可以從定位狀態(tài)轉(zhuǎn)換到反位狀態(tài)并且給出反位表示信息，但是無(wú)法將道岔由反位轉(zhuǎn)換到定位、道岔定位表示燈滅，且轉(zhuǎn)換時(shí)間超過(guò)13S（通過(guò)發(fā)光二極管的閃爍來(lái)判斷）之后會(huì)發(fā)出報(bào)警。此時(shí)，學(xué)生可以根據(jù)道岔可以由定位轉(zhuǎn)向反位來(lái)判斷道岔反位控制和表示線(xiàn)X2和道岔定位和反位控制回線(xiàn)X4是正常的;反位表示燈亮判斷道岔定位和反位表示回線(xiàn)工作正常的;道岔不能由反位轉(zhuǎn)換到定位且無(wú)法顯示定位信息，判斷道岔定位控制和表示線(xiàn)X1故障。

學(xué)生在課堂當(dāng)中覺(jué)得生澀難懂的內(nèi)容，通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的故障查找及修復(fù)，可以很容易的掌握Z(yǔ)D6型四線(xiàn)制單動(dòng)道岔控制電路的四線(xiàn)是哪四線(xiàn)，通過(guò)觀(guān)察轉(zhuǎn)轍機(jī)、道岔以及繼電器的吸起和落下，可以獲得道岔控制電路中，1DQJ的吸起和落下時(shí)機(jī)，2DQJ的極性變化時(shí)機(jī)，電機(jī)工作時(shí)機(jī)、自動(dòng)開(kāi)閉器的節(jié)點(diǎn)動(dòng)作過(guò)程以及道岔表示表示電路接通時(shí)機(jī)等等，而這些恰恰是道岔控制電路的工作原理和精髓。

3 相關(guān)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)置

除了課內(nèi)實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置外，還可以通過(guò)增設(shè)相關(guān)的課程設(shè)計(jì)和生產(chǎn)見(jiàn)習(xí)來(lái)鞏固和加深課程知識(shí)內(nèi)容。

如設(shè)置《車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)》課程，通過(guò)給予每個(gè)小組一個(gè)車(chē)站站場(chǎng)信息，學(xué)生自行設(shè)計(jì)15條網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)的邏輯控制電路設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)述各條網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)的作用和工作原理，并在此基礎(chǔ)上對(duì)車(chē)站進(jìn)行組合設(shè)計(jì)和聯(lián)鎖表的編制，使學(xué)生在電路設(shè)計(jì)、組合連接以及聯(lián)鎖表的編制過(guò)程中，充分了解邏輯控制電路的設(shè)計(jì)原則、組合連接圖的設(shè)計(jì)原則以及聯(lián)鎖表的編寫(xiě)原則和信號(hào)設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系。

而生產(chǎn)見(jiàn)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察車(chē)站設(shè)備，熟悉各信號(hào)設(shè)備的工作原理。整個(gè)控制系統(tǒng)，從OCC到車(chē)站在到相應(yīng)的信號(hào)設(shè)備，在一層層的參觀(guān)講解過(guò)程中，學(xué)生可以更加全面的了解各個(gè)層級(jí)之間關(guān)系及其作用，并且通過(guò)相關(guān)工程師的介紹，學(xué)生也可以對(duì)自己的就業(yè)方向和工作內(nèi)容大致了解，以便自身可以針對(duì)性的學(xué)習(xí)。

4 實(shí)踐教學(xué)評(píng)價(jià)

采用問(wèn)卷調(diào)查和學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)的形式對(duì)實(shí)踐教學(xué)效果的進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體的形式如圖1所示。通過(guò)教學(xué)效果評(píng)價(jià)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)很高、感興趣。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，有的學(xué)生表示“通過(guò)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展，可以有助于自身消化課堂知識(shí)”;有的同學(xué)表示“查找故障太有意思了，沒(méi)有課程知識(shí)內(nèi)容，完全不知道出現(xiàn)了什么問(wèn)題、怎樣去查找問(wèn)題，但是沒(méi)有課程實(shí)驗(yàn)，對(duì)課本當(dāng)中學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn)完全是懵懂的，這樣理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，可以很好的理解知識(shí)點(diǎn)?！庇械膶W(xué)生甚至表示“對(duì)于理論課程中的某些知識(shí)點(diǎn)，自己還會(huì)去提前想象，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)會(huì)用怎樣的方法來(lái)做實(shí)驗(yàn)?zāi)?！?/p>

5 總結(jié)

實(shí)踐教學(xué)是工科專(zhuān)業(yè)養(yǎng)過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，也是實(shí)踐STEAM教育的有效途徑之一。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，融合STEAM教育理念，將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)通過(guò)問(wèn)題的導(dǎo)入、查找問(wèn)題、設(shè)計(jì)問(wèn)題解決方案到獲得解決問(wèn)題的一套方式方法，讓學(xué)生全程參與實(shí)踐過(guò)程，不僅達(dá)到了解決問(wèn)題的效果，并且能夠使學(xué)生更加熟練的掌握理論知識(shí)的內(nèi)容并熟練運(yùn)用。同時(shí)，通過(guò)這種教-學(xué)-做的方式，使得課堂學(xué)習(xí)和教學(xué)相對(duì)輕松，學(xué)生能夠更好的掌握課堂知識(shí)點(diǎn)，并且有更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)自己感興趣的知識(shí)點(diǎn)。