“车站信号自动控制”混合式教学设计与实践

［摘 要］ 为优化教学设计和教学方法，培养学生的创新精神，提高学生的工程实践能力，以满足工程教育专业认证标准，深入分析轨道交通信号与控制本科专业特色，以OBE教育理念为指导、ADDIE模型为教学方法进行教学设计与实践，构建了工程教育认证背景下的混合式课程教学模式，并建立多元化的考核机制和评价方式。结果表明，提出的混合教学模式能够提高学生自主学习的积极性和学习效率，增强课堂的互动性和学生的参与度，对课程的教学效果提升具有显著作用。

［关键词］ 工程教育认证；OBE；ADDIE模型；混合式教学

［基金项目］ 2022年度江西省高等学校教学改革研究省级课题重点项目“工程教育认证背景下基于‘OBE+ADDIE’理念的‘车站信号自动控制’混合式课程教学改革与实践”（JXJG-22-5-6）；2022年度江西省高等学校教学改革研究省级课题“地方高校国家重点实验室特色专业紧缺资源配置与创新人才培养改革”（JXJG-22-5-12）

［作者简介］ 罗 微（1988—），女，江西南昌人，硕士，华东交通大学电气与自动化工程学院副教授，主要从事智能控制研究；屈志坚（1978—），男，江西南昌人，博士，华东交通大学电气与自动化工程学院教授（通信作者），主要从事电力大数据技术研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2025）09-0064-04 ［收稿日期］ 2024-03-28

引言

工程教育专业认证是指专业认证机构针对高等教育机构开设的工程类专业教育实施的专门性认证，是国际通行的工程教育质量保证制度，也是实现工程教育国际互认的重要基础［1］。我国于2016年6月成为《华盛顿协议》正式成员，这意味着通过工程教育专业认证的学生能够在相关的国家或地区按照职业工程师的要求，取得工程师执业资格，将为工程类专业学生走向世界提供具有国际互认质量标准的通行证［2］。工程教育专业认证工作的开展对于促进相关专业工程教育改革、推动工程素质教育与国际接轨及提高工程技术人才教育质量具有非常重要的意义。

教育部要求各高校贯彻落实“学生中心、产出导向、持续改进”的教育理念［3］，深入推进高等教育“质量革命”。截至2021年12月，全国已有288所普通高等学校1977个专业通过了工程教育专业认证。轨道交通信号与控制专业作为江西省一流本科专业和国家一流本科专业建设点，已开展了工程教育专业认证筹备工作。如何优化教学设计和教学方法，培养学生的创新精神，提高学生的工程实践能力，以满足工程教育专业认证标准，已成为本专业发展的迫切需求。

一、OBE理念与ADDIE模型

工程教育专业认证的核心是以产出为导向的OBE教育理念，OBE理念由美国学者Spady.W.G于1981年提出［4］。一些学者就OBE理念的核心内涵——以学生为中心、以成果为导向、持续改进进行了研究和探讨。例如，尹芳等［5］通过分析工程教育专业认证和OBE的关系和内涵，提出基于工程教育专业认证和OBE理念的教学方法；谭文发等［6］基于OBE教育模式在培养目标分解、理论课程体系和实践教学改革、学生创新能力培养、评估体系完善和高素质教师队伍建设等方面进行了一系列的改革与尝试，取得了良好效果。总体而言，OBE模式的教学设计和课程内容具有“回溯式”设计，与“以学生为中心，以成果为导向”引导我国工程教育可持续改进的教育理念相吻合。

ADDIE是源于美国的教学设计模型，将教学活动置于分析、设计、开发、实施、评估五个环节之中，其中，分析环节是前提，设计环节是基础，开发环节与实施环节是核心，评价环节是保障，每个教学环节彼此相辅相成。近年来，国内高校学者将ADDIE模型引入课程教学中。与传统教学模式相比，ADDIE教学模型的优点在于整个教学过程反复地进行实践、评价、反馈和持续改进，实现“以学生为中心”的教育理念，这也是秉承了OBE的教育理念，使学生在学习专业知识的过程中提高自主学习能力和实践能力。因此，将OBE教学理念与ADDIE模型进行融合以指导轨道交通信号专业课程教学设计和改革并应用于实践是可行的。

二、基于“OBE+ADDIE”理念的混合式教学设计与实施

（一）具体研究内容和对象

本文围绕工程教育专业认证标准，拟定研究对象为华东交通大学2021级轨道交通信号与控制本科专业学生，深入分析专业特色，以OBE教育理念为指导，以ADDIE模型为教学方法进行教学设计与实践，构建了工程教育认证背景下的混合式课程教学模式。

基于OBE教学理念的分析阶段是构建ADDIE模型的第一个环节，也是后续设计的基础，主要包括职业岗位需求分析、学情分析和教学内容分析。（1）职业岗位需求分析。面向现代轨道交通领域，培养具备坚定政治立场、职业道德操守、严谨工作作风、创新意识和人文素养、解决轨道交通信号控制领域复杂工程问题的能力，能在专业相关领域从事科学研究、设计开发、技术集成和运营管理等工作的高素质工程技术人才。（2）学情分析。授课对象为2021级轨道交通信号与控制本科专业大三下学期的学生。经分析，学生具有以下特点：首先，已经学过“交通概论”“电路原理”“铁路信号设备”等基础课程，学生具备一定的理论基础；其次，大部分学生具有一定的自学能力，每天能自主学习2小时以上；再次，学生不喜欢被动的教学方式，愿意尝试新的教学模式；最后，学校依托网上教学平台和工具，积累了丰富的线上教学经验，现在采用线上+线下的混合式授课方式。（3）教学内容分析。“车站信号自动控制”是轨道交通信号与控制专业重要的核心必修课程，具有很强的理论性和实践性。课程内容主要包括电气集中联锁系统、进路控制原理和联锁技术。主要内容包括车站信号控制系统有关的基本概念介绍，介绍继电气集中联锁系统的组成和控制原理，讲授选择组电路工作原理和动作时序、执行组电路工作原理和动作时序，实操实验等。重点内容是掌握选择组电路和执行组电路的工作原理及电路分析方法、能够熟练操作6502电气集中联锁系统。

（二）基于OBE教学理念的设计阶段

1.教学目标设计。依据工程教育专业认证标准，结合轨道交通信号与控制专业人才培养目标，研究基于OBE理念的“车站信号自动控制”课程教学目标，同时通过对思政要素的挖掘，增加与课程内容相关联的思政目标，实现在知识传授、能力培养过程中的价值引导。

2.教学内容设计。基于OBE理念确定教学目标，将教学目标分解落实到各个知识单元，教学内容在传统的继电器电路工作原理基础上增加实践和应用研究方面的内容。采用数字化资源配置方式将相关学习内容进行视频化，拟定教学教案，修订教学大纲，形成基于OBE理念的“车站信号自动控制”课程教学内容。在实验教学环节上，设计联锁表的制作、控制台的操作、道岔控制故障查找、选择组电路故障查找、执行组电路故障查找等实操项目，锻炼学生的独立动手能力，形成“以学生为中心、产出为导向”的实践教学模式。

3.课程思政设计。课程的实践性较强，本文探索学生感兴趣的行业现实问题，以此为基础开展课程思政教学。（1）依据车站联锁技术要求制作教学动画，生动形象地揭示联锁电路设计和进路控制过程中的严谨性和逻辑性，结合哲学中的辩证法，培养学生的辩证思维能力。（2）制作有关轨道交通信号发展历程和成就的短视频及丰富的专业领域图片作为课程思政的教学内容，培养学生的爱国主义情怀、民族自信，增强民族自豪感和对专业的热爱。（3）通过安全教育，引入与轨道交通车站信号控制系统相关的安全事故案例，采用分组讨论的模式，引导学生树立强烈的安全管理意识，培养学生规章制度观念、尽职尽责、甘于奉献的职业素养。

（三）基于OBE教学理念的课程开发阶段

1.教学模式选择。目前，超星、大学生慕课、学堂在线等众多在线教学平台的搭建以及学习通、钉钉等辅助工具的运用，在很大程度上方便了教学模式的选择和开展。为更好地实现ADDIE模型的OBE理念，本课程探索以翻转课堂为代表的线上线下混合教学模式，改变原有的教学方式。

2.教学资源的制作和开发。课前完成教学资源的制作和开发，主要包括课程大纲、教案、教学计划、教学PPT、视频、讨论题、作业、试题库、拓展资源等，对于项目实操部分，可采用制作有趣的动画过程、搜集铁路现场作业视频的方法，最后将课程教学资源发布到学习通等在线学习平台。在线上教学资源制作过程中，需要特别注意各类素材的充分合理利用，要以学生为中心，以教学对象的“学习产出”为导向，教学资源的内容和实践要真正能做到有用、有料、有趣和有效，让学生有参与感并积极主动学习。

（四）基于OBE教学理念的教学实施阶段

按照课前、课中和课后三个阶段逐步开展混合式教学。

1.课前预习反馈。通过线上向学生发布课前预习通知，上传课程介绍、课程大纲、课程任务（包含教学重点和教学难点）、教案、课程PPT、制作的教学视频和参考资料等教学资源，并要求学生在设置的时间范围内完成自主学习和预习，产生的疑问和遇到的困惑可发布到平台上，教师与其他学生参与讨论和解答。

2.课中多屏教学与师生互动。教师结合学生的预习反馈和教学难点，选取典型问题和知识点在课堂上重点讲解。创设教学情境，将车站联锁系统常见的电路故障案例导入课堂教学内容，加深学生对知识的理解和运用，培养学生的职业素养和专业技能。开展思政元素拓展，将课程思政中的辩证思维内容与控制电路的逻辑设计、轨道交通信号控制系统相关的安全事故案例分析等教学内容相结合，提高学生辩证思维能力和安全管理意识，深刻理解认真严谨、精益求精的科学精神与职业素养的重要性。项目实操环节在校内实习基地进行，学生组建团队，根据发布的实操任务沟通交流、探寻解决途径、提出方案并与教师论证，培养学生的分析能力、实践能力和团队合作能力。

在课堂教学阶段，教师可采用灵活多样的教学方法，加强与学生的沟通和交流。在课堂中，将讲授知识和内容投影到大屏幕，利用教师端移动设备开展智慧教学，登录钉钉、腾讯会议或者学习通等线上平台发布签到、在线测试和提问等，学生端移动设备同步登录进行互动和响应，利用在线平台进行统计并最终计入平时成绩，方便后续进行建模评价、教学反思和及时改进。

与此同时，对课中的授课过程进行录屏，课程结束后生成录播视频发布到线上平台，学生可在课前课后通过手机移动端进行预习和复习，形成良性循环，真正意义上提高学生获取知识、解决问题的能力。

3.课后总结反思。课后教师线上发布作业和测试，学生按时完成并提交。教师认真评阅后总结学生对知识的掌握情况和存在的问题，适时优化教学设计、调整教学方法。学生通过课后作业进行复习巩固，与教师交流反馈自身学习心得体会，反思在学习中存在的不足并改进学习方法。

在ADDIE模型的实施过程中，贯穿OBE教学理念，混合式教学设计了在线课程资源学习、线上讨论、线上作业发布和完成、线下考勤和课堂发言、线下项目实操等内容。采用积分制量化学生的学习过程，对学习过程的量化数据进行建模和分析，结果可用于教学评价、目标达成度分析与持续改进。

（五）基于OBE教学理念的评价阶段

完善的教学方案需要经过反复实践、以成果为导向的分析评价和持续改进。基于OBE教学理念的评价环节主要包括形成性评价和总结性评价。形成性评价贯穿于分析、设计、开发和实施各个阶段，注重评价学生的日常表现。本课程团队通过线上线下学习积分、作业完成情况、项目实操考核等建立多元化考核机制，结合问卷调研和访谈等形成基于OBE教学理念的多维度评价方式。总结性评估则在教学实施完成后通过期末考试进行评价，是对教学结果的直接评价。

本研究采用积分制的方式量化学生线上+线下的平时学习过程，同时在作业和项目实操完成后会生成对应的考核成绩；利用数据分析软件对学习过程积分和考核成绩进行数学建模和统计分析，依据综合评价结果，如教学效果没有达到预期目标则通过反馈机制对ADDIE模型中每个教学环节进行持续改进，形成精准控制的闭环系统。