轨道交通牵引供电
一、课程简介
本课程将理论教学与实践环节相结合，主要讲授干线电气化铁路和城市轨道交通牵引供电系统的基本原理与技术，为轨道交通牵引供电系统的规划、设计、施工和运营等提供必备的基本知识和基础理论。线下课程高速铁路牵引供电系统设计与运行虚拟仿真实验，利用虚拟仿真技术通过人机交互模拟牵引供电系统的设计和运行过程，再现工程场景，模拟工程设计中涉及的方案、设备和主要技术参数选择，模拟继电保护整定和高压短路试验，实现理论知识和工程实践之间的有效衔接，使学生能够直接看到设计效果，对设计方案进行校验。
本课程有利于学生掌握工程设计相关概念和知识点，理解关键技术参数对供电性能的影响规律，提升解决复杂工程问题的能力。
图1 实验教学方法框图
二、课程特色
（1）线上线下混合式教学，实现基础理论到工程实践的紧密衔接
系统梳理知识内容板块（系统基本构成、核心设备原理、牵引负荷与供电电压、典型供电方式、电能质量、钢轨电位与地中电流），在线下课堂扎牢学生的基础知识理论体系。开发首套牵引供电虚拟仿真实验平台，在线上课堂引领学生“走进”工程现场，运用所学理论知识“践行”牵引供电设计与运行，将理论与时间紧密衔接。
图2 线上线下课程框架
（2）教学方案科学，增强教学效果
以学生为中心设计教学方案，灵活运用多种教学法（探究式、BOPPPS教学等）和现代信息技术（虚拟仿真、雨课堂等）。在任务驱动下鼓励探究差异化方案，学生可在虚拟平台个性化设计牵引供电系统，完成实验任务，从而掌握关键技术参数对供电能力影响，加深对重要工程概念的理解，提升培养解决复杂工程问题的能力。
图3 高速铁路牵引供电系统示意图
（3）课程资源丰富，保障教学实施
课件包含教师依托科研和工程背景获得的工程现场高质量影音资料，向学生全面开源。虚拟仿真实验平台基于高铁线路现场调研、实地取景，学生可“畅游”高铁牵引变电所，全视角感知高压设备，自主设计和运行牵引供电系统，“身临其境”参与高压试验。将传统教学中的“纸上谈兵”拓展到在实际工程背景下的“沙场练兵”。
图4 牵引变电所整体场景
图5 外部电源设计完成界面
（4）多元思政，培养学生实现积极自我价值
坚持以学生为中心，不仅将教学内容、教学方法、教学资源有机结合，而且在考虑学生不同学习特点的同时，研讨思政元素融入课堂的层次和切入点，更新设计育才育人教学方案，培养德才兼备的轨道交通牵引供电领域复合型人才。
图6 线上课程界面
三、课程讲授效果
（1）本校应用情况
自2008年学院开始建设轨道牵引电气化特色方向后，课程逐渐发展成为支撑特色方向的中坚力量。继2017年教改提出为行业培养复合型人才的教育理念后，于2018年完成了“高速铁路牵引供电系统设计与运行虚拟仿真实验”项目建设，并被评定为北京市级教学示范项目，建成全国首个牵引供电虚拟仿真教学平台。平台在线上投入使用后，课程资源热度持续攀升，截至2020年秋季学期末，完成虚拟仿真全部4个实验模块的人次已超2400，总浏览量已超25600次，与原有线下课堂、MOOC课堂相结合，形成立体化教学体系。
图6 线上课程使用情况
（2）课程评价与改革成效
1）评教结果优良，教学效果增强
课程评价包括学生网评和各学习阶段问卷调查，近5年学生评教结果均为良好。
2）教改成果丰富
课程组集体分析评教结果，制定改进措施，总结教学经验，发表2篇教学研究论文，2018年出版最新版教材，获4项教学奖励。
3）线上线下混合教学示范
完成线上虚拟仿真平台建设后，形成线上线下混合教学模式，课程组在学院、全校、兄弟院校间分享实践经验，促进其他核心课程教学改革，起到示范作用。吴命利教授在2020年做了“高速铁路牵引供电系统设计与运行虚拟仿真实验”专题报告，分享了线上线下混合教学经验，获得了同行高度关注和认可。
四、课程链接
http://ee.bjtu.owvlab.net/virexp/gsdc
