案例教学法在工程类创新型研究生实践教学中的应用研究

邱选兵等

[摘 要]工程类创新性研究生应具有扎实的理论基础、敏捷的思维能力、熟练的动手实践能力和一定的创新能力。在分析案例教学基本内涵的基础上，结合工程类创新型研究生培养目标，以“LED屏的设计与制作”为典型案例，对案例教学法在工程类创新型研究生实践教学中的应用理论与实践进行深入的探索，并取得较好的教学效果。

[关键词]实践教学 案例教学法 LED案例

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）18-0135-03

近年来，传统的应试教育已经日臻完善并发展到了鼎盛时期，然而，随着社会对工科类研究生各种技能需求的增加，其内在的弊端日益严重和凸显，以应试教育为主要教学手段的教学方法形式单一化，将考试分数和各种证书看做是学习成功的主要评价体系成果，实质上却是在培养学生的一种低层次认知、学习和解决问题的能力，难以提高其综合运用能力。

案例教学法（Case Study）是一种理论教学与实践活动相结合的教学方法，自经美国哈佛大学法学院院长Christopher Columbus Langdell教授1870年创立以来，已经在法学、管理学、经济学、教育学、医学、政治学、计算机技术等各种教学中广泛使用，并取得了良好的教学效果，对培养学生的思维和创新能力起到了积极的推动作用。然而，对处于高速发展信息化时代中的高校所培养的各类研究生，特别是工程类的研究生来说，思维能力、分析和解决问题的能力、创新能力与社会的需求还是具有一定的距离，导致高校培养的应届毕业生难以顺利的就业，并掀起来一股考研、考博、考公务员之类的热潮。因此，论文针对本校光学工程专业开设的研究生课程“半导体照明技术”，尝试以“LED屏的设计与制作”为典型案例，对案例法在工程类研究生的实践教学中的应用做一些探索，希望对我国的工程类创新型研究生的培养起到一定的推动作用。

一、案例教学法基本原理

（一）内涵

所谓案例，本质上来说就是对一个实际存在情境的描述，是在真实教学情境中发生的典型事件。案例教学法，就是学生在教师的指导下，根据课程的教学目的和大纲，组织学生对课程的典型案例进行文献检索、阅读、思考、分析、方案的讨论和交流、问题的解决与总结等一系列的思维与动手的实践活动，传授和培养学生分析问题和解决问题的方法和原理，从而提高分析问题和解决问题的能力，加深学生对课程基本概念、原理的理解和综合应用的一种特定教学方法。

（二）基本特征

1.真实性。对于工程类创新型研究生的实践课程，案例教学法主要是培养学生对实际工程的动手和实践能力，加强对实际工程的思考、分析、解决问题的感受力，因此选择的案例必须来自实际的工程应用，是目前工程中较为普遍使用或分析的问题之一，具有真实和时效性，不是抽象的或已经陈旧的问题，也不是个人想象或设想出来的。

2.完整性。案例具有实际工程应用的完整的、系统的抽象和概括。被选择的案例应该包括其真实案例的背景、意义，问题的提出，实施方案，解决途径，策略方法以及对问题的反思、引起的社会意义和价值等方面。

3.典型性。案例应该具有一定的代表性、广泛性、实际性，其代表着解决某一类实际工程问题方法的本质属性。案例既要概括和辐射普识理论，使学生掌握课程的基本原理和方法，又要考虑学生已有知识水平和能力，还要考虑到案例在实际工程中的表现形式，使教学内容和学生基础相适应。

4.启发性。实际的典型案例应该能够引人深思，开拓某一类问题的分析和解决的思路，从而加深理论知识的理解和应用，并使得学生能够根据自己的知识对现实问题进行思考，提出一些创新性的方法。

二、案例教学法应用

工程类创新型研究生应该具有对一个实际工程问题进行系统的自我探索、分析、思考和解决的能力。目前大多高校的工程类研究生，虽然对于导师分配的独立任务都能较好的完成，然而在面对一个实际的工程应用时，却无从下手，其主要原因在于缺乏对问题系统的分析和解决能力。案例教学法正是基于这个培养目标为出发点，去培养学生的自主探索、系统分析问题和解决问题的综合创新型能力。因此，我们在实践教学过程中，以“LED屏的设计与制作”（以下简称本案例）为典型案例，来阐述案例教学法在创新型研究生实践教学中的应用。

（一）案例教学法的选择

案例的选择是案例教学法的基础和前提，是开展案例教学的关键，一个好的案例可以起到事半功倍的效果，增强实际的教学效果。因此，应根据实际案例对课程培养的作用，精心选择案例。案例必须是实际工程中的典型案例，对学生的就业有指导意义，能激发学生的兴趣和爱好，同时还需要与学生目前的理论知识水平和经验相吻合，适应学生的思维方式、社会活动方式等。作为工科类光学工程的研究生，其主要的培养目标是应用基本光学原理和方法，解决、处理光学以及相关技术领域科学研究和生产实践中的工程技术问题，强调把光学、光电子学、控制、测试测量等基础理论研究与未来高新技术课题的探索相结合。因此我们根据专业培养目标和光学工程的实际应用，选择了实际工程项目“LED屏的设计与制作”作为案例，容易被学生理解和接受。

（二）教学准备

案例教学法需要指导教师和学生对案例有足够的准备：前期的市场分析，实际工程的调研，问题的分析，案例的功能和延伸。教学的成功与否取决于教师与学生的共同努力，需要教学双方积极地参与和配合。

1.前期市场分析

对于每一个成功的实际工程案例，其内在的潜力、学科的涵盖、能力的培养都具有重要的支持意义。因此，我们在选择案例时，必须做好充分的市场调研，然后将案例发放给学生，由学生通过查阅图书、网上检索、市场调研等相结合的方式，对案例进行分析。本案例，学生应该对LED屏的工作原理、LED点阵屏种类、主要生产厂家、目前发展状况、产业发展、国家和社会发展战略等各个方面进行深入的调研和分析，为实现完整的案例提供一个充分的前期预案。

2.实际工程的调研

实际的工程调研包括各种LED点阵屏的应用场合；单色、双基色、灰度、伪彩色以及全彩色LED；点阵屏的成本、性能、原理、组装；室内屏、半户外屏、户外屏的区别，使用注意事项；施工难度、安装方式、运输方式、组装方式等。学生在案例的分析中，将案例作为真实的、客观的、市场需求的和可行的，对其做详细的工程调研。

3.设计教案

一个成功的案例首先必须是能激起学生的学习积极性、主动性，具有启发、引导学生思考和讨论的特性，因此我们在设计案例的时候必须考虑案例讨论的核心问题及问题的解决方法、方案。首先应该确定和列举出本次案例教学法的重点讨论问题。在本例中，我们需要引导学生理解LED显示屏的组成，每个部分功能，系统数据流程，数据缓冲区，字库选择，点阵数据获取，点阵进入和退出方式等算法和程序设计。其次需要对典型案例实际分析，如电源的选择，各个模块的规范设计，行业标准，实际工程的使用条件（温湿度、气压、环境条件、电磁干扰）等方面进行实例化的问题讨论。最后我们应该对学生的各种问题进行总结、归纳，并按照实际问题进行分类讨论，以便有效解决。

4.发放材料

课前将案例的说明资料以及与案例有关的背景知识、应用行业、参考资料等分发给学生，供学生在前期资料查阅，并做好课前准备。

（三）组织与实施

当案例教学准备好后，接下来就是进行实际案例的组织和实施。在本案例的实施中，理论教学我们安排在多媒体教室，主要讲解的知识点包括：LED点阵屏的背景、发光机理、显示原理、驱动原理；LED点阵屏和驱动主板的焊接；LED显示屏的组装、配件的制作；基于单片机的LED驱动程序编写；LED屏的显示、进出花样程序设计原理。然后让学生自行组织，分成小组，每组人数一般在2-3人。每组学生积极讨论，根据调研结果，每个同学相互介绍自己的方案，对比并确定案例的整体方案。

在讨论后的方案基础上，编写案例的实施步骤和计划。需要考虑的因素包括：户外还是户内；单色，双基色还是彩色；LED显示屏的大小；安装方式；驱动主板的设计与制作等等。由于实验室的经费和各种条件的限制，故我们要求研究生主要制作双基色的室内屏，而且安装方式也不需要考虑。有个步骤和计划后，学生们就按照计划，分工开始实施计划，每周需要两到三次的讨论总结小会，根据每一阶段出现的问题提出解决方法和计划。

在硬件实施方面，需要购买必须的耗材：双基色LED单元板（我们实验室一般都已经提供了）、5V电源、数据传输线以及控制板所需的电子元件。其中控制板的元件需要在设计了电原理图的基础上才能确定，并根据原理图设计PCB板图，完成后发送至PCB厂家制板。在PCB板和电子元件都拿到后，开始焊接电路板，编写和调试LED屏的驱动程序。在硬件和软件的实施过程中，同学们会出现各种问题，我们采用的方法有：1.网上查阅资料；2.同学们相互交流，针对不同的问题采用不同方法，多思考和观察，再动手解决；3.和指导老师交流，老师在交流的过程中主要充当一个指导和引导的角色，引领同学们自己去发现问题，并引导他们如何解决问题，而不是将问题的方法直接告诉他们。

三、结语

工程类创新型研究生实践课程的案例教学，目前还处于探索和试验阶段，随着时代的进步，技术的发展，案例的更新、教学方法的改进都需要大量的实践才能日益完善和趋于成熟。在实施过程中，存在着案例标准扩大化、案例教学实施盲目化、案例教学作用被夸大等诸多不足。本文在对这些现象进行分析的基础上，对案例选取、设计方法、原则进行了讨论，并对案例教学的实施方法进行了分析。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王青梅，赵革.国内外案例教学法研究综述[J].宁波大学学报（教育科学版），2009（3）：7-11.

[2] 张润莲，张向利，叶进.案例教学法及其运用[J].桂林电子工业学院学报，2004（4）：102-105.

[3] 张明.案例教学法在法学教学中的作用[J].黑龙江高教研究，2005（10）：114-116.

[4] 周德峰.案例教学法与管理类课程改革[J].广东外语外贸大学学报，2007（1）：106-108.

[5] 杜丽君.案例教学法在《西方经济学》中的应用[J].现代阅读（教育版），2012（21）.

[6] 蒯秀丽.案例教学法在教育学教学中的应用[J].教育探索，2011（12）：50-51.

[7] 杨蓓.案例教学法在学前教育专业教法课中的运用[J].教育探索，2011（9）：62-63.

[8] 王山林.案例教学法在政治课教学中的运用[J].中学政治教学参考，2003（Z2）：42-45.

[9] 龚沛曾，杨志强，陆慰民，许兰兰.案例教学法在“Visual Basic程序设计”课程中的应用[J].计算机教育，2004（5）：62-63.

[责任编辑：钟 岚]