城市轨道交通运营管理专业实训数字化平台体系的构建和应用

摘要：随着信息技术的快速发展，数字化教育平台逐渐成为教育领域的核心，为学生提供更加灵活高效的学习方式，同时提升了教师的教学效果。在城市轨道交通运营管理专业教学中，信息化教学平台可以整合数字化资源与实训系统，有效提升课堂教学效果。文章探讨了城市轨道交通运营管理专业实训数字化平台体系的构建与应用，并结合实际教学活动进行分析，以期为该专业教育发展提供参考。

关键词：信息化教学；数字化平台；城市轨道交通；运营管理

中图分类号：U293.3 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）32-0107-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

城市轨道交通行业面临着独特的挑战，学生实地实践学习存在较大困难。产业升级加速了新技术和设备的应用，对从业人员的专业技能和综合素质提出了更高要求。然而，轨道交通实训设施通常成本高昂，教育资源的有限性与日益增长的教学需求之间存在不匹配，导致实践教学活动在时空维度上受限。在数字经济快速发展的当下，高等院校积极推进数字化转型，迫切需要通过信息技术推动教育变革实现高质量发展。全面推进教育教学数字化建设，提升人才培养质量，服务国家经济转型升级和智能制造人才需求至关重要[1]。

1 数字化教育研究现状

1.1 国外数字化教育政策典型

数字化转型理念提出以来，在全球范围内受到广泛关注和研究。随着全球数字化转型加速，许多国家和国际组织制定了教育数字化发展战略，将教育数字化转型作为国家数字化战略的重要组成部分，并视其为国家整体数字化蓝图的发展重点。例如，联合国教科文组织（UNESCO） 在其2021年的报告《一起重新构想我们的未来：为教育打造新的社会契约》中强调，数字技术蕴藏巨大的变革力量，而如何将此潜力转为实践路径成为当前研究的重点。此外，欧盟颁布了《数字教育行动计划（2021—2027） 》，旨在构建高效能的数字教育生态系统与提升相关数字技能，列出了十三项具体行动方案，以助力各成员国教育体系顺利且高效地适应数字时代的革新与发展。韩国作为教育信息化的先驱，自1996年起，每隔五年便会制定教育信息化的基本规划。其《2022年教育信息化实施计划》着重于整合最前沿的智能科技至教育信息化战略中，构建基于AI与ICBM（即物联网、云计算、大数据、移动技术的总称）的信息通信技术（ICT） 教育框架。

1.2 国内数字化教育政策典型

“十四五”期间，我国在推动信息技术与教育融合发展方面迎来新突破，教育的全面数字化转型成为我国教育改革发展的主要方向（祝智庭等，2021） 。2021 年11月，《提升全民数字素养与技能行动纲要》发布，明确提出加快建设完善数字基础设施，全面推进数字校园建设，建成一批智慧教室、智慧教学平台、虚拟实验室、虚拟教研室等，全面提升数字化水平，并把提升全民数字素养与技能作为建设网络强国、数字中国的一项基础性、战略性、先导性工作（中央网络安全和信息化委员会，2021-11-05） 。作为全社会高素质人才输出的基地——高等院校，尤其是与行业企业深度产教融合的高职院校需要深刻的数字化转型，才能满足新时代对高等教育的价值要求。如广东科学技术职业学院与华为深化校企合作，提出云中高职的发展理念和能力体系架构，创新研究和建设机制，实体化运作基于“1+1+N”生态的云中高职研究院，开展“云中广科”数字化转型实践（何磊等，2021） ；长春工业大学工程训练中心“智能制造虚拟仿真实训教学改革与建设”项目，通过数字化实训平台，以虚实结合的教学模式，以典型产品制作和加工为主要案例任务，运用虚拟现实仿真技术，将智能制造生产线在虚拟软件中呈现，使学生对生产线机械结构、电气结构、生产模式产生概念性认知。该项目建立了多学科、模块化的实践教学体系，为不同专业学生工程实训提供有针对性的实践教学内容（庞在祥等，2021） [2]。

2 城市轨道交通运营管理专业课程实施现状

2.1 课程体系和专业操作程序与社会和企业需求脱节

社会和企业对毕业生的能力、素质要求，一直是课程目标设定的基础。当前课程设计实践中，往往缺乏职业导向，不能充分参照学生未来职场角色的需求，致使教学知识体系与职业技能培养的实际需求出现偏差。因此，加强与轨道交通行业的合作尤为重要，须系统梳理并归纳各类型工作职责，以此为基础构建贴近现实工作任务的教育模块，进而对课程内容实施重新整合与配置，确保其与具体工作任务紧密对接[3]。

2.2 理论实用性不突出，工学结合、教学做一体不到位

过分依赖学科体系及知识的平面传授方式，尤其是理论课程仅通过视频、图像与幻灯片等多媒体手段展示，导致学生无法在学习理论之初便通过动手实践来掌握核心职业技能，使理论与实践结合不紧密。在此基础上推进理实一体化课程改革，还需强化课程内容的融合与提炼，积极探索将实训项目与课程知识点深度融合的方法，侧重构建以完成工作任务为导向的教学情境，确保实践教学环节能够贴近真实工作环境，进而提升学生的操作技能与未来就业的竞争力。

2.3 教学考核与评价手段单一，缺乏全过程、多样化

传统的教学辅助管理模式面临着手段单一的问题，教师通常依赖于课后环节发布诸如复习资料、章节练习、调研项目及实践报告等任务来评估学生，这一流程不仅烦琐，而且难以实时追踪学生的学习进展。为弥补这一不足，可以引入网络辅助的教学管理系统，全面覆盖学生学习的各个环节，实现过程化考核与评价。该系统强调对学生的每一次参与、学习态度、团队合作精神及成果产出给予关注，并运用多元化的评价机制确保反馈的即时性和评价的连续性，摒弃单一考试成绩决定学生学习成效的旧模式。

3 城市轨道交通运营管理专业实训数字化平台体系的构思

3.1 城市轨道交通运营管理专业实训数字化平台体系的优势

面向城市轨道交通专业群的实训数字化平台，紧密联结地铁运营领域的核心岗位，包括站务、乘务、车站设备检修、信号与通信维护等，通过“全真模拟”的工作场景，旨在提升学生综合性实践能力，着重破解实训教学中高风险、高成本及操作不可逆等难题。该平台创新性地融入行业导向的人才培养思路，扩充了实训教育资源，并促进了实训设施使用效率的提升[4]。

3.2 城市轨道交通运营管理专业实训数字化平台体系的构建

城市轨道交通运营管理专业的实训数字化平台整合了多岗位信号系统、综合监控系统、模拟驾驶系统、虚拟仿真系统及教师机系统，旨在满足包括行车调度员、环境与电力调度员、车站值班员、站务人员及列车司机等多种运营岗位的需求，实现对其日常操作、运营协同与应急响应技能的全方位培训[5]，如图1所示。

依据专业配置与产业升级的对应原则、课程内容与职业规范的匹配要求，以及教学流程与生产实践的对接需求，深度融合虚拟仿真技术，针对关键岗位集群的核心技能，重新规划专业课程体系。构建了一个从“基础能力—专业能力—多岗位协同—技术创新能力”逐级递进的能力框架，并据此设立“共享基础课程—专业基础课程—专业主干课程—专业延展课程—综合性实践课程”的课程体系。此体系全面融入了站务、乘务、车站设备维护、通信设备修理、信号设备修理等岗位的具体标准、职业技能竞赛的评判规范及“1+X”职业资格的认证标准[6]。

借助“学情预判、演练模拟、装备拆组、运营复现”的虚实交融教学场景，采纳任务导向法，将具体实践项目的教育流程细分为情境引入、任务筹备、任务执行、任务反思、任务延伸的五阶段渐进式程序，实践了“预习自学—课堂任务执行—课后深化探索”的教学策略[7]。在教育实践中，全面考量学生的知识掌握、技能熟练度、综合素质及创新能力等多个层面进行多维评估。同时，积极搜集学生对虚拟仿真技术在实习教学中应用的反馈与建议，以期在数字时代促进高等职业城市轨道交通运营管理专业实习教学的进一步发展与革新。

3.3 城市轨道交通运营管理专业实训数字化平台体系的应用

城轨专业实习数字化系统整合了“三维视觉呈现”“信息数据化操控”及“广泛兼容性”的优势，并采纳了“虚拟模拟搭配实体操作”的城轨实习课程设计理念，使平台能够实现数据的全面兼容、培训资料的三维展示、学习流程的信息管理以及实践评估的量化评分等功能。

数字化平台主要由“资源层”“学习层”“操作层”“考核层”组成，如图2所示。

1） 资源层。资源层涵盖了课程内容的基本录入与编辑功能，通过资源导入模块实现对文字、视频、动画及模型等多种教学素材的整合。该层设计具备灵活性，能够依据行业趋势与技术演进，及时对既有资源实施更新、调整或扩充，确保教学内容的现代性和时效性。

2） 学习层。借助资源层的整合，学习者能于平台上调动课件、视频等资料进行自我引导式学习，涵盖车站环境漫游及虚拟设备操作等内容。例如，利用三维虚拟仿真技术重现的标准换乘车站模型，全面包含了地铁车站的各项构成要素：控制室（站厅车控室、自动售检票系统、客服中心及售票区）；设备方面涉及站台区域的屏蔽门、紧急制动装置（包括IBP盘与紧急停车按钮）；连接站厅与站台的自动扶梯与无障碍电梯；以及分布于站厅与站台的导向标识与灭火器等通用设施的实践操作与应用说明。这种图文并茂与视频辅助的教学方式，极大增强了学习材料的直观性，对培训对象掌握课程核心知识点尤为有利。

3） 操作层。此层级内容涵盖了双重维度：首先是限定于虚拟仿真平台的操作环节，随后是基于该平台的高级阶段，涉及对现有实训设备的交互控制升级。虚拟仿真操作层面旨在复刻真实工作环境，兼具独立操作与联网协作两种模式。在单一系统训练情境下，学习者能够通过指导虚拟站务人员，在三维立体车站环境中自由探索，亲历各类站务职务的专业技能培养过程，并借助辅助教育系统获得联动指令提示、标准用语及动作示范，以便于学员模拟实操。转至联网模式时，系统能够支持以车站主任、调度员、巡查员、票务员等在内的七种职务角色为单位的小组实训，借此促进学员间的协同合作、职责分配及应对紧急情况的能力提升。

4） 考核层。评估层次涵盖了理论知识检验单元与实践技能考核单元。理论知识部分设计了针对轨道交通车站各类职位的试题集，囊括选择题、是非题等形式，旨在学员完成学习与模拟练习后，进行初步的能力测评，从而深化其对必要知识点的理解与掌握。该环节结束后，系统将自动生成评分，而教师权限终端则负责导出学员的考核结果。至于实践技能考核，则要求学员在无具体操作步骤指引的情况下，依据教师权限终端提供的虚拟情境，独立完成先前实践训练模块的学习内容，实施无辅助的操作考核。学员在两项考核中的表现得分均会被系统记录，并据此进行全面性评估，识别每位学员的擅长领域与改进空间，为其精准推荐后续课程学习方向。

城轨专业实训的数字化平台涵盖了四大核心实践板块：“知识学习单元”“综合监控系统（ISCS）模拟”“紧急按钮面板（IBP）操作”以及“应急预案处理模块”。

1） 学习模块。通过在三维实景的车站环境中进行漫游探索，该学习单元旨在让学员全面了解车站的内部空间构造及站厅布局，加深对车站环境的直观认识。此外，该模块细致阐述了车站各关键区域——站厅层、站台层及车控室内设备的相关知识，涵盖设备的性能特点、功能用途及其运作机制等多个维度的信息。

2） ISCS模块。ISCS模块整合了多个仿真单元，涵盖PSCADA、BAS、FAS、PSD、售票系统、PA、CCTV 及PIS 等关键领域。通过此模块，学习者能习得车站ISCS系统的基本操作技巧，实现对各类设备的全面监控与操控，并在模拟异常情境下，锻炼行车值班员迅速应对紧急状况的能力，从而加深对运营管理核心挑战与重点的理解。

3） IBP模块。IBP模块由三个子系统构成，分别是实训模块、演练模块及考核模块。在学员终端的三维车站车控室内，整合了一套车站虚拟IBP面板系统，该系统配置有紧急操控按钮与状态指示灯等装置，旨在对关键设备实施应急监控管理。值得注意的是，此IBP面板的控制权限优先于各系统操作站，赋予学员在紧急状况下通过虚拟界面操纵车站设施的能力。