案例教學(xué)法在工程類創(chuàng)新型研究生實踐教學(xué)中的應(yīng)用研究

邱選兵等

[摘 要]工程類創(chuàng)新性研究生應(yīng)具有扎實的理論基礎(chǔ)、敏捷的思維能力、熟練的動手實踐能力和一定的創(chuàng)新能力。在分析案例教學(xué)基本內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程類創(chuàng)新型研究生培養(yǎng)目標(biāo)，以“LED屏的設(shè)計與制作”為典型案例，對案例教學(xué)法在工程類創(chuàng)新型研究生實踐教學(xué)中的應(yīng)用理論與實踐進行深入的探索，并取得較好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]實踐教學(xué) 案例教學(xué)法 LED案例

[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）18-0135-03

近年來，傳統(tǒng)的應(yīng)試教育已經(jīng)日臻完善并發(fā)展到了鼎盛時期，然而，隨著社會對工科類研究生各種技能需求的增加，其內(nèi)在的弊端日益嚴重和凸顯，以應(yīng)試教育為主要教學(xué)手段的教學(xué)方法形式單一化，將考試分數(shù)和各種證書看做是學(xué)習(xí)成功的主要評價體系成果，實質(zhì)上卻是在培養(yǎng)學(xué)生的一種低層次認知、學(xué)習(xí)和解決問題的能力，難以提高其綜合運用能力。

案例教學(xué)法（Case Study）是一種理論教學(xué)與實踐活動相結(jié)合的教學(xué)方法，自經(jīng)美國哈佛大學(xué)法學(xué)院院長Christopher Columbus Langdell教授1870年創(chuàng)立以來，已經(jīng)在法學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、教育學(xué)、醫(yī)學(xué)、政治學(xué)、計算機技術(shù)等各種教學(xué)中廣泛使用，并取得了良好的教學(xué)效果，對培養(yǎng)學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力起到了積極的推動作用。然而，對處于高速發(fā)展信息化時代中的高校所培養(yǎng)的各類研究生，特別是工程類的研究生來說，思維能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力與社會的需求還是具有一定的距離，導(dǎo)致高校培養(yǎng)的應(yīng)屆畢業(yè)生難以順利的就業(yè)，并掀起來一股考研、考博、考公務(wù)員之類的熱潮。因此，論文針對本校光學(xué)工程專業(yè)開設(shè)的研究生課程“半導(dǎo)體照明技術(shù)”，嘗試以“LED屏的設(shè)計與制作”為典型案例，對案例法在工程類研究生的實踐教學(xué)中的應(yīng)用做一些探索，希望對我國的工程類創(chuàng)新型研究生的培養(yǎng)起到一定的推動作用。

一、案例教學(xué)法基本原理

（一）內(nèi)涵

所謂案例，本質(zhì)上來說就是對一個實際存在情境的描述，是在真實教學(xué)情境中發(fā)生的典型事件。案例教學(xué)法，就是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)課程的教學(xué)目的和大綱，組織學(xué)生對課程的典型案例進行文獻檢索、閱讀、思考、分析、方案的討論和交流、問題的解決與總結(jié)等一系列的思維與動手的實踐活動，傳授和培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的方法和原理，從而提高分析問題和解決問題的能力，加深學(xué)生對課程基本概念、原理的理解和綜合應(yīng)用的一種特定教學(xué)方法。

（二）基本特征

1.真實性。對于工程類創(chuàng)新型研究生的實踐課程，案例教學(xué)法主要是培養(yǎng)學(xué)生對實際工程的動手和實踐能力，加強對實際工程的思考、分析、解決問題的感受力，因此選擇的案例必須來自實際的工程應(yīng)用，是目前工程中較為普遍使用或分析的問題之一，具有真實和時效性，不是抽象的或已經(jīng)陳舊的問題，也不是個人想象或設(shè)想出來的。

2.完整性。案例具有實際工程應(yīng)用的完整的、系統(tǒng)的抽象和概括。被選擇的案例應(yīng)該包括其真實案例的背景、意義，問題的提出，實施方案，解決途徑，策略方法以及對問題的反思、引起的社會意義和價值等方面。

3.典型性。案例應(yīng)該具有一定的代表性、廣泛性、實際性，其代表著解決某一類實際工程問題方法的本質(zhì)屬性。案例既要概括和輻射普識理論，使學(xué)生掌握課程的基本原理和方法，又要考慮學(xué)生已有知識水平和能力，還要考慮到案例在實際工程中的表現(xiàn)形式，使教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生基礎(chǔ)相適應(yīng)。

4.啟發(fā)性。實際的典型案例應(yīng)該能夠引人深思，開拓某一類問題的分析和解決的思路，從而加深理論知識的理解和應(yīng)用，并使得學(xué)生能夠根據(jù)自己的知識對現(xiàn)實問題進行思考，提出一些創(chuàng)新性的方法。

二、案例教學(xué)法應(yīng)用

工程類創(chuàng)新型研究生應(yīng)該具有對一個實際工程問題進行系統(tǒng)的自我探索、分析、思考和解決的能力。目前大多高校的工程類研究生，雖然對于導(dǎo)師分配的獨立任務(wù)都能較好的完成，然而在面對一個實際的工程應(yīng)用時，卻無從下手，其主要原因在于缺乏對問題系統(tǒng)的分析和解決能力。案例教學(xué)法正是基于這個培養(yǎng)目標(biāo)為出發(fā)點，去培養(yǎng)學(xué)生的自主探索、系統(tǒng)分析問題和解決問題的綜合創(chuàng)新型能力。因此，我們在實踐教學(xué)過程中，以“LED屏的設(shè)計與制作”（以下簡稱本案例）為典型案例，來闡述案例教學(xué)法在創(chuàng)新型研究生實踐教學(xué)中的應(yīng)用。

（一）案例教學(xué)法的選擇

案例的選擇是案例教學(xué)法的基礎(chǔ)和前提，是開展案例教學(xué)的關(guān)鍵，一個好的案例可以起到事半功倍的效果，增強實際的教學(xué)效果。因此，應(yīng)根據(jù)實際案例對課程培養(yǎng)的作用，精心選擇案例。案例必須是實際工程中的典型案例，對學(xué)生的就業(yè)有指導(dǎo)意義，能激發(fā)學(xué)生的興趣和愛好，同時還需要與學(xué)生目前的理論知識水平和經(jīng)驗相吻合，適應(yīng)學(xué)生的思維方式、社會活動方式等。作為工科類光學(xué)工程的研究生，其主要的培養(yǎng)目標(biāo)是應(yīng)用基本光學(xué)原理和方法，解決、處理光學(xué)以及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中的工程技術(shù)問題，強調(diào)把光學(xué)、光電子學(xué)、控制、測試測量等基礎(chǔ)理論研究與未來高新技術(shù)課題的探索相結(jié)合。因此我們根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和光學(xué)工程的實際應(yīng)用，選擇了實際工程項目“LED屏的設(shè)計與制作”作為案例，容易被學(xué)生理解和接受。

（二）教學(xué)準(zhǔn)備

案例教學(xué)法需要指導(dǎo)教師和學(xué)生對案例有足夠的準(zhǔn)備：前期的市場分析，實際工程的調(diào)研，問題的分析，案例的功能和延伸。教學(xué)的成功與否取決于教師與學(xué)生的共同努力，需要教學(xué)雙方積極地參與和配合。

1.前期市場分析

對于每一個成功的實際工程案例，其內(nèi)在的潛力、學(xué)科的涵蓋、能力的培養(yǎng)都具有重要的支持意義。因此，我們在選擇案例時，必須做好充分的市場調(diào)研，然后將案例發(fā)放給學(xué)生，由學(xué)生通過查閱圖書、網(wǎng)上檢索、市場調(diào)研等相結(jié)合的方式，對案例進行分析。本案例，學(xué)生應(yīng)該對LED屏的工作原理、LED點陣屏種類、主要生產(chǎn)廠家、目前發(fā)展?fàn)顩r、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、國家和社會發(fā)展戰(zhàn)略等各個方面進行深入的調(diào)研和分析，為實現(xiàn)完整的案例提供一個充分的前期預(yù)案。

2.實際工程的調(diào)研

實際的工程調(diào)研包括各種LED點陣屏的應(yīng)用場合；單色、雙基色、灰度、偽彩色以及全彩色LED；點陣屏的成本、性能、原理、組裝；室內(nèi)屏、半戶外屏、戶外屏的區(qū)別，使用注意事項；施工難度、安裝方式、運輸方式、組裝方式等。學(xué)生在案例的分析中，將案例作為真實的、客觀的、市場需求的和可行的，對其做詳細的工程調(diào)研。

3.設(shè)計教案

一個成功的案例首先必須是能激起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，具有啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生思考和討論的特性，因此我們在設(shè)計案例的時候必須考慮案例討論的核心問題及問題的解決方法、方案。首先應(yīng)該確定和列舉出本次案例教學(xué)法的重點討論問題。在本例中，我們需要引導(dǎo)學(xué)生理解LED顯示屏的組成，每個部分功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程，數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，字庫選擇，點陣數(shù)據(jù)獲取，點陣進入和退出方式等算法和程序設(shè)計。其次需要對典型案例實際分析，如電源的選擇，各個模塊的規(guī)范設(shè)計，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實際工程的使用條件（溫濕度、氣壓、環(huán)境條件、電磁干擾）等方面進行實例化的問題討論。最后我們應(yīng)該對學(xué)生的各種問題進行總結(jié)、歸納，并按照實際問題進行分類討論，以便有效解決。

4.發(fā)放材料

課前將案例的說明資料以及與案例有關(guān)的背景知識、應(yīng)用行業(yè)、參考資料等分發(fā)給學(xué)生，供學(xué)生在前期資料查閱，并做好課前準(zhǔn)備。

（三）組織與實施

當(dāng)案例教學(xué)準(zhǔn)備好后，接下來就是進行實際案例的組織和實施。在本案例的實施中，理論教學(xué)我們安排在多媒體教室，主要講解的知識點包括：LED點陣屏的背景、發(fā)光機理、顯示原理、驅(qū)動原理；LED點陣屏和驅(qū)動主板的焊接；LED顯示屏的組裝、配件的制作；基于單片機的LED驅(qū)動程序編寫；LED屏的顯示、進出花樣程序設(shè)計原理。然后讓學(xué)生自行組織，分成小組，每組人數(shù)一般在2-3人。每組學(xué)生積極討論，根據(jù)調(diào)研結(jié)果，每個同學(xué)相互介紹自己的方案，對比并確定案例的整體方案。

在討論后的方案基礎(chǔ)上，編寫案例的實施步驟和計劃。需要考慮的因素包括：戶外還是戶內(nèi)；單色，雙基色還是彩色；LED顯示屏的大??；安裝方式；驅(qū)動主板的設(shè)計與制作等等。由于實驗室的經(jīng)費和各種條件的限制，故我們要求研究生主要制作雙基色的室內(nèi)屏，而且安裝方式也不需要考慮。有個步驟和計劃后，學(xué)生們就按照計劃，分工開始實施計劃，每周需要兩到三次的討論總結(jié)小會，根據(jù)每一階段出現(xiàn)的問題提出解決方法和計劃。

在硬件實施方面，需要購買必須的耗材：雙基色LED單元板（我們實驗室一般都已經(jīng)提供了）、5V電源、數(shù)據(jù)傳輸線以及控制板所需的電子元件。其中控制板的元件需要在設(shè)計了電原理圖的基礎(chǔ)上才能確定，并根據(jù)原理圖設(shè)計PCB板圖，完成后發(fā)送至PCB廠家制板。在PCB板和電子元件都拿到后，開始焊接電路板，編寫和調(diào)試LED屏的驅(qū)動程序。在硬件和軟件的實施過程中，同學(xué)們會出現(xiàn)各種問題，我們采用的方法有：1.網(wǎng)上查閱資料；2.同學(xué)們相互交流，針對不同的問題采用不同方法，多思考和觀察，再動手解決；3.和指導(dǎo)老師交流，老師在交流的過程中主要充當(dāng)一個指導(dǎo)和引導(dǎo)的角色，引領(lǐng)同學(xué)們自己去發(fā)現(xiàn)問題，并引導(dǎo)他們?nèi)绾谓鉀Q問題，而不是將問題的方法直接告訴他們。

三、結(jié)語

工程類創(chuàng)新型研究生實踐課程的案例教學(xué)，目前還處于探索和試驗階段，隨著時代的進步，技術(shù)的發(fā)展，案例的更新、教學(xué)方法的改進都需要大量的實踐才能日益完善和趨于成熟。在實施過程中，存在著案例標(biāo)準(zhǔn)擴大化、案例教學(xué)實施盲目化、案例教學(xué)作用被夸大等諸多不足。本文在對這些現(xiàn)象進行分析的基礎(chǔ)上，對案例選取、設(shè)計方法、原則進行了討論，并對案例教學(xué)的實施方法進行了分析。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]