高级选线技术研究生学位课程教学案例(库)建设研究

吕希奎 聂良涛

[摘要]案例教学是提高专业学位研究生培养质量的重要保证，该研究在实践创新理念下进行高级选线技术课程案例（库）建设探索。文章针对高级选线技术课程的特点，分析了该课程教学目前存在的问题，提出了案例（库）建设的必要性与意义以及建立原则与流程，并在此基础上，以川藏铁路某段约60km实际工程项目为例，按照铁路勘察设计流程建立了完整铁路设计教学案例。

[关键词]高级选线技术;教学案例;案例库建设;研究生学位课程

[中图分类号]G643 [文献标识码]A [文章编号]2095-3437（2020）07-0168-03

高级选线技术课程设置的目的是通过本课程的学习，使研究生能够掌握铁路选线设计的理论和方法，掌握现代信息技术在铁路选线设计中的应用方法和技术，成为能够在铁路、城市轨道交通领域胜任规划、设计、技术开发和科学研究等工作的高素质复合型人才。通过实际案例，理论与实践相结合，让研究生真正接触和探索实际的铁路项目，以有效提升他们的工程实践能力和水平。针对案例库建设，陈建伟、郑玲、张俐俐、申玲、叶玉玲、谢榕嘲、严贝妮、周雪峰等分别从教学案例库的开发、建库的经验总结、案例教学实践等方面进行了研究，其研究成果也为本文的研究提供了借鉴和参考。

一、高级选线技术课程教学发展现状与存在问题

高级选线技术课程是石家庄铁道大学道路与铁道工程、交通运输工程、土木建筑工程专业研究生的学位课。该课程研究基于现代信息技术的铁路选线设计新理论与新方法，主要介绍遥感、地理信息系统、数字摄影测量、虚拟现实技术、计算机CAD、三维地理环境建模与计算机仿真等现代信息技术在铁路选线设计中的理论、方法和应用，具有学科交叉、理论性强和实践性强的特点。这些特点导致高级选线技术课程内容多、信息技术应用多、课程实用性强，因此需要教学实践来支撑，从而实现对课堂教学内容的补充和完善。在教学中缺少实际案例，导致研究生在选线设计、信息技术应用和实践等方面的学习缺少，这样做教学效果并不好，而高级选线技术课程教学案例（库）建设将为课程的教学实践提供有力的支撑。

二、开展高级选线技术课程教学案例（库）建设的必要性与意义

调查发现，目前交通运输工程和道路与铁道工程专业的高级选线技术研究生课程教学实践在以下几个方面存在不足：一是在课堂上注重选线设计理论和方法的讲解，而实际铁路选线案例却涉及较少。二是关于航测遥感、虚拟现实、无人机等相关学科的前沿性知识，在内容上只注重知识点和应用介绍，但缺少让学生身临其境的实际教学案例和实验设备。三是在课堂讨论中，仅仅引导学生对某些选线设计问题加以认识与理解，但缺少具有工程意义的具体实际案例。因此，有必要根据高级选线技术课程的教学内容来对教学实践、教材编写等方面进行改革，建立能够紧跟学科前沿和信息技术前沿且教学内容丰富的实际工程的教学案例，在此基础上，建立完备的高级选线技术课程教学案例（库）。

三、高级选线技术课程教学案例（库）建设的基础

国家发改委2016年发布的《中长期铁路网规划》指出，到2020年全国铁路运营里程将达到15万公里，其中高速铁路达3万公里，路网布局优化完善，在全面贯通“四纵四横”的基础上，推进“八纵八横”主通道建设。通过多年的教学和科研实践，教学课题组共获得2项国家自然科学基金，15项省市级以及12项铁路设计院、中国铁路工程总公司重大课题项目等科研项目，取得了一批重要学术成果，出版了3部学术著作，获得了中国铁路工程总公司科技进步一等奖2项、二等奖3项，中国铁道学会科学技术二等奖2项、三等奖4项，中国铁道建筑总公司科学技术三等奖1项。上述研究基础为建设高级选线技术课程教学案例（库）奠定了良好的基础。

四、高级选线技术课程教学案例（库）建设的原则与流程

（一）教学案例（库）的建设原则

由于高级选线技术课程涉及很多新信息技术，因此需要遵循以下原则来建设案例（库），以符合研究生培养要求。

（1）案例典型原则。由于我国正大力进行铁路建设，因此本课程的教学案例应选择资料齐全并具有代表性的铁路，如青藏铁路、川藏铁路，以全面反映我国现代铁路的设计水平和建设水平。

（2）反映学术前沿原则。随着现代信息技术的飞速发展，选线技术应用的水平也在不断提高，选线设计知识更新迅速，在选择本课程的教学案例时应当选择那些能够反映当前学术动态与研究热点的案例。

（3）真实可靠原则。所有案例均应选自铁路设计院的实际铁路案例，并进行适当设计和加工修饰。

（4）学科交叉原则。铁路选线设计涉及计算机、测绘、地质、铁路工程、桥梁工程、隧道工程多学科以及地理信息系统、航测遥感、数值计算、三维可视化、虚拟现实等多技术交叉应用和融合，体现对研究生综合能力的培养。

（5）多样性原则。要求选用的选线设计案例既要有普速铁路也要有高速铁路，既要有东部平原地区的铁路也要有西部山区地质条件复杂的铁路案例，以体现案例的多样性。

（二）教学案例（库）建设的基本程序

为保证建设的案例（库）内容丰富、准确、全面，提高高级选线技术课程教学质量，本课程教学案例（库）建设的基本程序如下文所述。

（1）根据原则确定各案例选题（各类铁路线路）。

（2）收集案例素材和资料。

（3）对案例素材和资料进行加工和处理。

（4）构建完整的初始教学案例。

（5）将初始教学案例放到教学实践中进行检验和反馈，完善教学案例（库）。

这个基本程序的流程如图1所示。

五、高级选线技术课程教学案例（库）建设实例

川藏铁路位于我国四川省和西藏自治区境内，跨越长江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江这四大水系，沿线环境多变、地势复杂、地震烈度高、地质条件恶劣。依托正在建设的川藏铁路，选择川藏铁路拉林线（拉萨到林芝）从协荣至扎其段约60km实际工程项目资料开展。按照铁路勘察设计流程建设完整铁路设计案例（库），具体包括收齐和整理川藏铁路和川渝铁路某段设计资料即地形、地质、航空遥感影像、地质解译影像、钻孔柱状图、平与纵设计数据及设计图纸，建立基于真实铁路项目的教学案例，主要收集和提取了以下资料。

（1）1：10000地形平面图（提取了离散点数模，包含629964个点）。

（2）预可研阶段的1：0万遥感解译地质图。

（3）1：10000地质平面图（提取了不良地质区域范围等数据）。

（4）不良地质、矿产分布图（提取了不良地质区域范围、矿产资源数据）。

（5）横1：10000、竖1：1000比例的拉林线协荣至桑日地质剖面（提取了虚拟钻孔743个）。

（6）数字摄影测量获取了实验区4m分辨率DEM。

（7）基于Google地理信息服务下载了纬度范围29°12'44"N～29°24'39"N，经度范围90°5310"E～91°25'21”E区域，分辨率0.4m左右的影像数据，拼接生成了实例区DOM。

（8）協荣至桑日段1764个钻孔柱状图和重大工点区域贡嘎雅鲁藏布江特大桥110个钻孔柱状图（提取了数字化的钻孔数据）。

（9）建模区域的带状边界范围特征线。

（10）建模区域提取的不良地质对象信息包括边界范围、解译影像、属性描述等。

六、结语

开展注重理论联系实际的案例教学，与实际工程项目相结合，引导学生运用课程所学的理论知识对实际工程问题进行分析和解决，有助于提升研究生灵活运用专业知识的能力，激发研究生参与工程实践的兴趣。论文针对高级选线技术课程特点和当前课程教学存在问题，提出了其教学案例（库）建设的必要性与意义。根据我国铁路建设发展的现状，分析了高级选线技术课程教学案例（库）建设的可行性，确立了课程教学案例（库）建设的原则与流程，以川藏铁路拉林线（拉萨到林芝）协荣至扎其段约60km实际工程项目为例，按照铁路勘察设计流程建立了完整的铁路设计教学案例。