石家庄铁道大学肩负着“交通强国、铁路先行”的历史使命,培养能吃苦、敢吃苦,具有较强实践创新能力的高素质人才。电气与电子工程学院依托行业特色积淀,构建“厚基础、宽视野、强能力、懂铁路”人才培养方案,积极探索数字化赋能实践教学之路,创新新时代轨道交通人才培养实践教学模式,形成了一支优势与特色鲜明的教学团队。
数字化赋能思政教育
构建校院两级“铁道兵精神砥砺”育人理念
在人才培养过程中,学院始终把立德树人放在首位,强化学生逢山凿路、遇水架桥的铁道兵精神。
学校层面以铁道兵精神为引领,形成“二建三融”思政育人模式,建立铁道兵纪念馆等思政课实践教学基地,建立“西柏坡+”思政实践教学虚拟仿真系统及红色文化数字化资源库,将铁道兵精神案例融入到思政教学和课程思政、融入到第二课堂、融入到校园文化建设中,现场教学与虚拟仿真相结合,构建“育新时代艰苦创业人”“大思政”格局。
学院层面积极探索面向轨道交通的专业思政数字化新途径,和北华航天工业学院合作研发了“京张铁路”和“智慧京张”虚拟仿真系统,开展思政教育,让学生通过切身体验,感受从京张铁路到京张高速铁路的历史变迁,见证中国人坚持走自己的路的坚毅与执着,树立交通强国意识。
数字化赋能实践教学模式改革
创新“知·行”一体人才培养模式
针对轨道交通领域真场景下学生解决实际工程问题和实践创新能力不足的问题,将理论知识与实践教学有机结合,形成“理论知识夯基础—虚拟仿真强实践—创新创业竞赛育创新”的两阶段“知·行”一体人才培养模式。
第一阶段:理论知识,即“知”,是人才培养的基础。目前,学院形成了以数理知识、计算机知识和人工智能知识为基础,以电类专业知识为核心的理论知识体系,强化学生工程思维,奠定交通强国基础。作为轨道交通特色高校,传统专业课程体系无法满足当前行业需求,学院将传统课程进行升级改造,打造系列轨道交通特色课程。
第二阶段:实践创新两部分,即“行”。实践创新是理论知识的检验者和推动者,学院曾在人才培养过程中存在“重知识,轻实践”的问题,影响了学生实践创新能力的培养,导致人才培养供给侧不能较好匹配行业需求。针对这一问题,学院形成“虚拟仿真强实践—创新创业竞赛育创新”的人才培养模式。
一是产教融合,构建虚拟仿真案例库,强化学生实践能力。依托国家和省级项目、企事业横向课题,利用虚拟仿真技术,自主开发了具有轨道交通特色的虚拟仿真案例库,应用于实践教学中,实现“虚拟操作,实体感觉”的数字化实践教学。目前已经建立10个轨道交通特色虚拟仿真案例库。两门实验课程获批国家虚拟仿真实验教学一流课程。
二是教赛融合,构建全过程创新培养体系,培育学生创新能力。为满足学生差异化需求,根据学生自身兴趣,参加“国家—省—校”三级学科竞赛或创新创业项目,通过实践创新训练找准自身定位,将创新创业竞赛与培养体系深度融合,实现全过程创新培养。例如,电子信息工程专业规定学生大学4年完成创新实践2学分,实现创新教育全覆盖。近3年,学生获国家竞赛奖项60余项,省级竞赛奖项240余项。
数字赋能开放式远程实验教学模式
一是构建开放式远程实验教学系统。将“互联网+”技术与实践教学相结合,研发了具有自主知识产权的开放式远程实验教学系统,满足学生由易到难、循序渐进学习数字处理器的需求,探索了一条适合于实际应用的开放式远程实践教学体系。《远程实验方法、装置及终端设备》获国家发明专利1件。
二是以知识图谱为核心的创新型应用人才培养实验教学模式和评价机制建设。通过全面梳理专业知识及实验教学内容,构建专业课程知识图谱,帮助学生形成专业知识框架,针对学生学习过程进行记录和分析,评估实验达成情况及课程目标完成情况,形成实验过程“数字画像”。
学院将人工智能与虚拟现实技术与教育教学深度融合,为教育现代化装上了“智慧引擎”,在数字化实验资源建设、人才培养模式和开放式远程实验教学模式等方面取得了丰硕成果。经过10年的实践,形成了可复制、可推广的服务轨道交通数字赋能高校实践教学经验。(王明明)