案例式教學(xué)在《交通信息采集與集成》課程中的應(yīng)用

陳鵬+余貴珍+吳新開+張釗

摘要：目前案例式教學(xué)在我國高等教育中得到了廣泛的應(yīng)用。北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院近年來對案例式教學(xué)應(yīng)用于《交通信息采集與集成》課程進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐。本文詳細(xì)闡述了將科研成果用于課程案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題的討論式、啟發(fā)式、參與式的教學(xué)模式，并提出對案例式教學(xué)的一些思考。

關(guān)鍵詞：案例式教學(xué)；交通信息采集與集成；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）01-0149-03

一、引言

案例式教學(xué)（Case-based Teaching，CBT）源于19世紀(jì)70年代美國哈佛大學(xué)的情境案例教學(xué)課。20世紀(jì)80年代初，案例式教學(xué)被引入我國，應(yīng)用于高等教育中。它是利用學(xué)科的相關(guān)典型案例，作為該學(xué)科教學(xué)媒介的一種新型教學(xué)方法[1]。教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的需要，設(shè)置具體的教學(xué)案例，組織學(xué)生對案例進(jìn)行調(diào)查、思考、分析、討論和交流等活動，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，讓他們在實(shí)踐操作中加深對基本原理和概念的理解與掌握，提高綜合能力。案例式教學(xué)對我國高校教學(xué)的改革和發(fā)展，起到了重要的促進(jìn)作用，尤其是在注重實(shí)際應(yīng)用的交通運(yùn)輸工程專業(yè)教學(xué)中，對提高學(xué)生理論知識的理解和培養(yǎng)實(shí)踐操作能力起到積極的推進(jìn)作用。

二、交通信息采集與集成技術(shù)簡介

交通系統(tǒng)是一個(gè)比較典型的復(fù)雜系統(tǒng)，依靠傳統(tǒng)的交通管理方式，難以應(yīng)對當(dāng)今日益復(fù)雜的交通擁堵、事故頻發(fā)、環(huán)境污染等問題[2]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，車路協(xié)同技術(shù)的出現(xiàn)為緩解交通擁堵，改善交通安全，提供了新的技術(shù)手段，并引發(fā)了管理理念上的革命性變化[3]。交通信息采集與集成是實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同技術(shù)的重要前提，是指安裝在車輛和路側(cè)的交通信息收集器對各類動態(tài)交通信息進(jìn)行收集和整合的過程。交通信息收集器可分為固定式和移動式，其中固定式包括傳統(tǒng)的環(huán)形感應(yīng)線圈、微波檢測器和視頻檢測器等，雖成本較低、便于安裝，但只能采集到固定區(qū)域的交通信息。移動式信息收集器包括浮動車和無人機(jī)等方式，可以完成大范圍的交通狀態(tài)采集工作，有利于全面反映路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的變化。交通動態(tài)信息的采集方式多種多樣，信息類型各不相同，所以交通信息的多源融合和合理集成非常重要。高效的交通信息采集與集成，是智能交通系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理和發(fā)布交通信息的關(guān)鍵基礎(chǔ)，為解決交通問題提供了支撐條件。

三、《交通信息采集與集成》的課程教學(xué)實(shí)踐

作為交通運(yùn)輸工程專業(yè)的主要課程，《交通信息采集與集成》的教學(xué)目的是讓學(xué)生通過實(shí)際案例來熟悉交通信息采集的前沿技術(shù)與信息集成的基本方法，同時(shí)學(xué)習(xí)和了解進(jìn)行科學(xué)研究的完整步驟和分析過程。

1.授課內(nèi)容。本課程的授課內(nèi)容源于科研課題實(shí)踐，將科研成果應(yīng)用于課程案例教學(xué)進(jìn)行講解。課程內(nèi)容中包含的教學(xué)案例主要有以下七個(gè)：（1）營運(yùn)車輛能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)。本案例中的車輛能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集車輛的地理位置、行駛速度、里程數(shù)、燃油剩余量等信息。（2）基于無人機(jī)的交通狀態(tài)感知技術(shù)。本案例主要基于無人機(jī)和圖像識別技術(shù)來對交通狀態(tài)進(jìn)行精確感知，特別適用于地面交通癱瘓情況時(shí)交通狀態(tài)的采集工作。（3）主干道交通信息采集與應(yīng)用SMART-Signal。本案例中采用高密度的環(huán)形感應(yīng)線圈來采集經(jīng)過車輛的信息，并結(jié)合交通信號控制機(jī)的信號配時(shí)方案，實(shí)現(xiàn)SMART-Signal（Systematic Monitoring of Arterial Road Traffic Signals）的采集。（4）交通信號控制在環(huán)仿真。本案例在仿真時(shí)將電腦與硬件電路連接，電腦向電路發(fā)送仿真數(shù)據(jù)，電路則將仿真得到的結(jié)果上傳給電腦，然后由軟件或人工對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而判斷硬件的運(yùn)行情況。（5）浮動車信息采集技術(shù)實(shí)踐。本案例詳細(xì)介紹了浮動車的信息采集技術(shù)及手段。（6）電動汽車運(yùn)行狀態(tài)采集與應(yīng)用。本案例中采用的是新型電動汽車，同樣能夠較全面地采集車輛運(yùn)行狀態(tài)等信息。（7）交叉口數(shù)據(jù)采集與安全性評價(jià)仿真軟件的開發(fā)。本案例先在路側(cè)安裝視頻檢測器等交通信號采集器，再將采集到的車輛及行人的信息進(jìn)行坐標(biāo)變換和軌跡還原，最后開發(fā)一套安全性評價(jià)仿真軟件。

2.教學(xué)團(tuán)隊(duì)。由于《交通信息采集與集成》課程所涉及的實(shí)際科研案例較多，研究方向廣泛，考慮到教師有限的研究特長、備課時(shí)間及授課精力，如果只安排一位教師全程授課可能會有較大的授課壓力，且難以將課程的各個(gè)案例都剖析得非常透徹，所以這門課程選擇采用四名教師聯(lián)合授課的方式。除課堂教學(xué)外，四位教師分別負(fù)責(zé)完成學(xué)生對案例式教學(xué)接受程度以及對本課程期望的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析工作，完成對案例式教學(xué)與傳統(tǒng)式教學(xué)的對比總結(jié)報(bào)告，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入課題組開展科研實(shí)踐，提交課程實(shí)踐報(bào)告，提出案例式教學(xué)的課程改革方案。

3.教學(xué)方法。（1）授課形式。本課程基于案例式教學(xué)，以“將科研成果用于課程案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題，讓學(xué)生自己處理數(shù)據(jù)并做相應(yīng)報(bào)告”為理念，在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”，開展討論式、啟發(fā)式、參與式教學(xué)，建立基于探索和研究的教學(xué)模式。課程在講解的過程中積極引導(dǎo)學(xué)生思考問題，在設(shè)計(jì)的教學(xué)案例中對案例教學(xué)中的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)不是直接講授，而是設(shè)計(jì)成問題，引導(dǎo)學(xué)生積極探索、尋找答案，并將探索所得的結(jié)果進(jìn)行互動交流。教學(xué)氛圍中有濃烈的研究氣氛，將學(xué)生從課程內(nèi)容的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)者乃至研究者和探索者，實(shí)現(xiàn)以教為中心到以學(xué)為中心的轉(zhuǎn)變。在此過程中，學(xué)生對課程所講解的案例關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的認(rèn)識會更加深刻。（2）考核標(biāo)準(zhǔn)。課程的考核以“平時(shí)大作業(yè)+最終匯報(bào)”的形式，平時(shí)大作業(yè)和最終匯報(bào)各占最終成績的50%。在平時(shí)的案例教學(xué)中，針對相應(yīng)的案例設(shè)計(jì)出2—3道課程作業(yè)。例如，在“營運(yùn)車輛能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)”案例教學(xué)過程中，公布從研究項(xiàng)目中提取到的交通數(shù)據(jù)，要求學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和提煉，讓學(xué)生動手處理數(shù)據(jù)并做相應(yīng)的大作業(yè)提交。最后的匯報(bào)，可由學(xué)生從所講解的案例中選取一個(gè)感興趣的案例進(jìn)行分析，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，加上自己的理解，整理成小論文的形式，做15分鐘左右的PPT成果展示。endprint

通過上述的教學(xué)方式，能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性、積極性和求知欲，培養(yǎng)思辯能力，從而提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

四、對案例式教學(xué)的一些思考

1.案例式教學(xué)的適用對象。對于在校學(xué)生而言，我國高等院校工程類專業(yè)學(xué)生教育教學(xué)工作的最重要目標(biāo)，是使學(xué)生對專業(yè)知識有較好的理解和掌握，同時(shí)具備對工程實(shí)踐問題的解決能力。以交通運(yùn)輸工程專業(yè)為例，專業(yè)課程包括交通信息采集與集成、交通管理與控制、交通規(guī)劃、公交網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、城市道路網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)等，這些課程均是理論與實(shí)踐結(jié)合較強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的教學(xué)模式更多的是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)試能力，在缺乏案例有效支撐的情況下，學(xué)生難以將理論知識應(yīng)用于解決實(shí)際問題中，較難實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)。因此，對于工程類專業(yè)的學(xué)生，有必要采取案例式教學(xué)這種能將理論知識與實(shí)踐能力有效結(jié)合的教育教學(xué)方法，以提升本專業(yè)學(xué)生對實(shí)際工程問題的認(rèn)識能力和解決能力。

2.案例式教學(xué)的案例選擇。采用案例教學(xué)法時(shí)，案例的選擇至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對象，精心選擇和設(shè)計(jì)。一般來說，案例的選擇應(yīng)符合以下要求：（1）切合教學(xué)內(nèi)容。作為一種教學(xué)方法，其根本目的是更好地將教學(xué)內(nèi)容傳授給學(xué)生，達(dá)到良好的教學(xué)效果。如果選擇的案例不能全面反映教學(xué)內(nèi)容，那該案例也就失去了存在的意義。（2）有足夠的吸引力。案例式教學(xué)的核心是讓學(xué)生積極參與教學(xué)，主動思考問題，那么選擇的案例就應(yīng)能調(diào)動學(xué)員的積極性，吸引學(xué)生參與其中，這樣才能真正使學(xué)生的能力得到鍛煉，很好地掌握所學(xué)內(nèi)容。（3）難度適當(dāng)。由于選擇案例的目的是為了讓學(xué)生能夠分析案例并解決案例中的實(shí)際問題。如果案例過于簡單，可能提不起學(xué)生的興趣；如果過于復(fù)雜，學(xué)生可能不能完全理解和接受所選案例，達(dá)不到訓(xùn)練的目的。

所以，在選擇案例時(shí)，要充分考慮學(xué)生的能力范圍，盡量選擇和設(shè)計(jì)出所有學(xué)員都可理解、接受，并有一定挑戰(zhàn)難度的案例。

3.案例式教學(xué)的優(yōu)勢。案例式教學(xué)法更加注重引導(dǎo)學(xué)生參與課堂，主動思考和交流分享。知識的傳遞是雙向的，教學(xué)內(nèi)容也因?qū)W生的參與、討論而得到豐富。所以，案例式教學(xué)在加深學(xué)生對重要觀點(diǎn)、原理的理解，調(diào)動學(xué)員積極性，提高學(xué)員解決問題的能力等方面，具有明顯的優(yōu)勢。具體來講，學(xué)生在案例處理中，將憑借自己的思考和智慧來發(fā)現(xiàn)問題，并運(yùn)用在課程中學(xué)到的實(shí)用技能來解決問題，在實(shí)際操作中熟練技能，通過匯報(bào)的形式整理和分享實(shí)踐成果，鍛煉歸納能力和表達(dá)能力。教師就學(xué)生的成果匯報(bào)加以專業(yè)點(diǎn)評，使他們能夠有針對性地改進(jìn)分析思路，掌握實(shí)踐要領(lǐng)。案例式教學(xué)中，每個(gè)學(xué)生在發(fā)揮自身智慧的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了其他同學(xué)的智慧，形成相互學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的良好學(xué)習(xí)交流氛圍，達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。教師可以通過聽取學(xué)生的匯報(bào)，接觸學(xué)生的創(chuàng)造性和發(fā)散思維，可能會激發(fā)出靈感，形成教學(xué)相長的良好態(tài)勢。

五、結(jié)語

交通信息采集與集成作為實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，要求操作人員兼具扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和熟練的實(shí)踐技能。本文所提出的案例式教學(xué)在《交通信息采集與集成》課程教學(xué)實(shí)踐的應(yīng)用，詳細(xì)說明了課程的授課內(nèi)容、教學(xué)團(tuán)隊(duì)和教學(xué)方法。課程以“將科研成果用于課程案例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題，讓學(xué)生自己處理數(shù)據(jù)并做相應(yīng)報(bào)告”為理念，在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”，開展討論式、啟發(fā)式、參與式教學(xué)，建立基于探索和研究的教學(xué)模式，使學(xué)生的能力得到更好的培養(yǎng)，讓他們對課程所講解的案例關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的認(rèn)識更加深刻。文章最后提出了幾點(diǎn)對案例式教學(xué)的一些思考和建議，為案例式教學(xué)在其他學(xué)科和課程中的應(yīng)用提供參考。

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Abstract：Nowadays，case-based teaching has been widely adopted in higher education in China. In recently years，there are some practice applying case-based teachings to traffic information collection and integration course in the School of Transportation Science and Engineering at Beihang University. Based on the achievements of scientific research in practice，this paper illustrates the discussional，heuristic，participatory teaching mode that adopted to guide students to be actively involved in class. Additionally，some thoughts are put forward on case-based teaching.

Key words：case-based teaching；traffic information collection and integration；teaching practiceendprint