案例教學法在工程類創新型研究生實踐教學中的應用研究

邱選兵等

[摘 要]工程類創新性研究生應具有扎實的理論基礎、敏捷的思維能力、熟練的動手實踐能力和一定的創新能力。在分析案例教學基本內涵的基礎上，結合工程類創新型研究生培養目標，以“LED屏的設計與制作”為典型案例，對案例教學法在工程類創新型研究生實踐教學中的應用理論與實踐進行深入的探索，并取得較好的教學效果。

[關鍵詞]實踐教學 案例教學法 LED案例

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

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

案例教學法（Case Study）是一種理論教學與實踐活動相結合的教學方法，自經美國哈佛大學法學院院長Christopher Columbus Langdell教授1870年創立以來，已經在法學、管理學、經濟學、教育學、醫學、政治學、計算機技術等各種教學中廣泛使用，并取得了良好的教學效果，對培養學生的思維和創新能力起到了積極的推動作用。然而，對處于高速發展信息化時代中的高校所培養的各類研究生，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、創新能力與社會的需求還是具有一定的距離，導致高校培養的應屆畢業生難以順利的就業，并掀起來一股考研、考博、考公務員之類的熱潮。因此，論文針對本校光學工程專業開設的研究生課程“半導體照明技術”，嘗試以“LED屏的設計與制作”為典型案例，對案例法在工程類研究生的實踐教學中的應用做一些探索，希望對我國的工程類創新型研究生的培養起到一定的推動作用。

一、案例教學法基本原理

（一）內涵

所謂案例，本質上來說就是對一個實際存在情境的描述，是在真實教學情境中發生的典型事件。案例教學法，就是學生在教師的指導下，根據課程的教學目的和大綱，組織學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、問題的解決與總結等一系列的思維與動手的實踐活動，傳授和培養學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，加深學生對課程基本概念、原理的理解和綜合應用的一種特定教學方法。

（二）基本特征

1.真實性。對于工程類創新型研究生的實踐課程，案例教學法主要是培養學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，不是抽象的或已經陳舊的問題，也不是個人想象或設想出來的。

2.完整性。案例具有實際工程應用的完整的、系統的抽象和概括。被選擇的案例應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屬性。案例既要概括和輻射普識理論，使學生掌握課程的基本原理和方法，又要考慮學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形式，使教學內容和學生基礎相適應。

4.啟發性。實際的典型案例應該能夠引人深思，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用，并使得學生能夠根據自己的知識對現實問題進行思考，提出一些創新性的方法。

二、案例教學法應用

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

（一）案例教學法的選擇

案例的選擇是案例教學法的基礎和前提，是開展案例教學的關鍵，一個好的案例可以起到事半功倍的效果，增強實際的教學效果。因此，應根據實際案例對課程培養的作用，精心選擇案例。案例必須是實際工程中的典型案例，對學生的就業有指導意義，能激發學生的興趣和愛好，同時還需要與學生目前的理論知識水平和經驗相吻合，適應學生的思維方式、社會活動方式等。作為工科類光學工程的研究生，其主要的培養目標是應用基本光學原理和方法，解決、處理光學以及相關技術領域科學研究和生產實踐中的工程技術問題，強調把光學、光電子學、控制、測試測量等基礎理論研究與未來高新技術課題的探索相結合。因此我們根據專業培養目標和光學工程的實際應用，選擇了實際工程項目“LED屏的設計與制作”作為案例，容易被學生理解和接受。

（二）教學準備

案例教學法需要指導教師和學生對案例有足夠的準備：前期的市場分析，實際工程的調研，問題的分析，案例的功能和延伸。教學的成功與否取決于教師與學生的共同努力，需要教學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，其內在的潛力、學科的涵蓋、能力的培養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研，然后將案例發放給學生，由學生通過查閱圖書、網上檢索、市場調研等相結合的方式，對案例進行分析。本案例，學生應該對LED屏的工作原理、LED點陣屏種類、主要生產廠家、目前發展狀況、產業發展、國家和社會發展戰略等各個方面進行深入的調研和分析，為實現完整的案例提供一個充分的前期預案。

2.實際工程的調研

實際的工程調研包括各種LED點陣屏的應用場合；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；室內屏、半戶外屏、戶外屏的區別，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研。

3.設計教案

一個成功的案例首先必須是能激起學生的學習積極性、主動性，具有啟發、引導學生思考和討論的特性，因此我們在設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。首先應該確定和列舉出本次案例教學法的重點討論問題。在本例中，我們需要引導學生理解LED顯示屏的組成，每個部分功能，系統數據流程，數據緩沖區，字庫選擇，點陣數據獲取，點陣進入和退出方式等算法和程序設計。其次需要對典型案例實際分析，如電源的選擇，各個模塊的規范設計，行業標準，實際工程的使用條件（溫濕度、氣壓、環境條件、電磁干擾）等方面進行實例化的問題討論。最后我們應該對學生的各種問題進行總結、歸納，并按照實際問題進行分類討論，以便有效解決。

4.發放材料

課前將案例的說明資料以及與案例有關的背景知識、應用行業、參考資料等分發給學生，供學生在前期資料查閱，并做好課前準備。

（三）組織與實施

當案例教學準備好后，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、發光機理、顯示原理、驅動原理；LED點陣屏和驅動主板的焊接；LED顯示屏的組裝、配件的制作；基于單片機的LED驅動程序編寫；LED屏的顯示、進出花樣程序設計原理。然后讓學生自行組織，分成小組，每組人數一般在2-3人。每組學生積極討論，根據調研結果，每個同學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；單色，雙基色還是彩色；LED顯示屏的大小；安裝方式；驅動主板的設計與制作等等。由于實驗室的經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屏，而且安裝方式也不需要考慮。有個步驟和計劃后，學生們就按照計劃，分工開始實施計劃，每周需要兩到三次的討論總結小會，根據每一階段出現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提供了）、5V電源、數據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計了電原理圖的基礎上才能確定，并根據原理圖設計PCB板圖，完成后發送至PCB廠家制板。在PCB板和電子元件都拿到后，開始焊接電路板，編寫和調試LED屏的驅動程序。在硬件和軟件的實施過程中，同學們會出現各種問題，我們采用的方法有：1.網上查閱資料；2.同學們相互交流，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.和指導老師交流，老師在交流的過程中主要充當一個指導和引導的角色，引領同學們自己去發現問題，并引導他們如何解決問題，而不是將問題的方法直接告訴他們。

三、結語

工程類創新型研究生實踐課程的案例教學，目前還處于探索和試驗階段，隨著時代的進步，技術的發展，案例的更新、教學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，存在著案例標準擴大化、案例教學實施盲目化、案例教學作用被夸大等諸多不足。本文在對這些現象進行分析的基礎上，對案例選取、設計方法、原則進行了討論，并對案例教學的實施方法進行了分析。

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[責任編輯：鐘 嵐]