让学生都学开高铁——探究“高铁动车组列车驾驶操作实验”的课程实施

吕 健

一、课程背景

在学校领导的努力下，笔者和同济大学轨道交通运输学院洪玲教授及其研究生团队对接，借助其先进的“高铁动车CRH380A模拟驾驶器”实验设备和高校的实验教学经验，在我校高一、初一开设高科技特色课程“高铁动车组列车驾驶操作实验”已经5年，旨在培养中学生的科学思维、科学实践操作能力和创新素养，帮助学生掌握自主学习探究的方法，提升其研究能力。

二、课程内容

“高铁动车组列车驾驶操作实验”分为四个阶段。

第一阶段带领学生学习动车组基础专业知识（理论部分），其中包括动车组的发展历史和机车车辆与车站设施设备，涉及物理、数学等多个学科的知识。

第二阶段是模拟驾驶操作，主要让学生学会CRH380A 的驾驶基本流程：运行准备操作→启动动车组操作→牵引手柄操作。每个步骤中教师都要耐心指导学生掌握操作中的注意事项。

第三阶段自主探究，由学生根据以往获得的高铁驾驶操作体验进行一些课题的设计与研究。例如，研究不同天气条件下动车组列车的驾驶对策，如何按图行车等课题。

第四阶段课程评价，主要考核学生对高铁发展历史资料的收集完成度，对高铁模拟驾驶操作的实际操作掌握情况等。此外，由每个小组自主设计方案，完成沪杭高铁“杭州东—余杭”站区间的驾驶，由教员机给出评分，根据能耗、时间给出综合性评价。

三、培养策略

同济大学“高铁动车组列车驾驶操作实验”课程，强调以力学为基础，以科学实验和先进的操控经验为依据，分析列车运行过程中的各种现象和原理，超出了中学阶段的学生的学习能力。在具体教学中，我们根据我校校情和学情对课程进行改进，改进后的课程分为3 个实验探究和1个自主探究。

1.教法转变。

在课程开设之初，学生要自主学习高铁模拟驾驶操作手册，组建一个小团队，分工协作，通过团队内的互助，查找资料，做好PPT 并讲解，在相互协作的过程中逐渐学习到他人之所长，提高团队竞争力。在进行实际操作时，教师先给学生示范操作和讲解各个操作流程，并指导学生进行操作，随后由学生来教学生，让每位学生成为老师，更好激发他们对于这门课的兴趣，培养自主学习的能力。

2.教学的主要内容。

（1）机车车辆和车站设施设备认知实验（理论知识）。通过对模型的认知、设备的使用，掌握车辆的基本构造及各个组成部分的作用，明确车辆走行部的组成，了解空气制动机的作用原理和特点，识别车辆的基本标记。

（2）动车组驾驶操作实验（环境和应急）。利用“CRH380A 模拟驾驶实验教学系统”平台，通过模拟在雨、雪、雾、大风等恶劣天气条件下的动车组列车驾驶，使学生了解不同环境条件对列车运行速度的限制，体验各种天气情况对列车司机驾驶行为和行车安全性的影响，掌握基本的行车安全知识；掌握常见的突发事件类型及其处理原则和方法。

（3）动车组驾驶操作实验（制动和能耗）。要求学生通过实验，了解高速铁路列车运行制动的基本特征，了解列车制动的不同方式及其分类，以模拟驾驶的方式实际体验动车制动的一般过程，认识制动过程的原理及列车动力学原理，掌握列车制动特性曲线的基本含义和作用；了解基于能耗曲线的列车运行能耗测算方法，理解列车运行能耗曲线的基本含义和作用，掌握列车节能运行与再生能量利用的基本概念与基础理论。

（4）自主探究实验。教师给定一个课题，让每组学生通过前几次课学习到的知识，课下设计自己的实施过程，理论分析，实验报告等。旨在培养学生的自主探究、团队协作、创新、实际操作能力等。如某小组的课题解决在列车能耗最少的情况下如何能够准时准点到站的问题。表1是该小组自主设计的实验报告。

表1 实验项目“按图行车”

“高铁动车CRH380A 模拟驾驶器”具有模拟操纵、车辆动力学计算、故障判断和排除培训、视景和声音仿真以及运动仿真、培训效果评估等功能。利用这样的工具，在“高铁动车组列车驾驶操作实验”课程中，学生能够进行动车组列车制动特性、运行能耗、运行过程的应急处置演练等操作型实验，以及动车组列车运行特性分析、牵引计算等综合型和创新型实验。这些实验能起到对学生实施专业基础知识素养、科学思维素养和工程实践操作能力、方法论素养、创新素养的逐层递进培养作用。