案例式教學在《交通信息采集與集成》課程中的應用

陳鵬+余貴珍+吳新開+張釗

摘要：目前案例式教學在我國高等教育中得到了廣泛的應用。北京航空航天大學交通科學與工程學院近年來對案例式教學應用于《交通信息采集與集成》課程進行了教學實踐。本文詳細闡述了將科研成果用于課程案例教學，引導學生積極思考問題的討論式、啟發式、參與式的教學模式，并提出對案例式教學的一些思考。

關鍵詞：案例式教學；交通信息采集與集成；教學實踐

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

一、引言

案例式教學（Case-based Teaching，CBT）源于19世紀70年代美國哈佛大學的情境案例教學課。20世紀80年代初，案例式教學被引入我國，應用于高等教育中。它是利用學科的相關典型案例，作為該學科教學媒介的一種新型教學方法[1]。教師根據課程教學目標和教學內容的需要，設置具體的教學案例，組織學生對案例進行調查、思考、分析、討論和交流等活動，培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，讓他們在實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。案例式教學對我國高校教學的改革和發展，起到了重要的促進作用，尤其是在注重實際應用的交通運輸工程專業教學中，對提高學生理論知識的理解和培養實踐操作能力起到積極的推進作用。

二、交通信息采集與集成技術簡介

交通系統是一個比較典型的復雜系統，依靠傳統的交通管理方式，難以應對當今日益復雜的交通擁堵、事故頻發、環境污染等問題[2]。隨著計算機技術和信息技術的飛速發展，車路協同技術的出現為緩解交通擁堵，改善交通安全，提供了新的技術手段，并引發了管理理念上的革命性變化[3]。交通信息采集與集成是實現車路協同技術的重要前提，是指安裝在車輛和路側的交通信息收集器對各類動態交通信息進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的環形感應線圈、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域的交通信息。移動式信息收集器包括浮動車和無人機等方式，可以完成大范圍的交通狀態采集工作，有利于全面反映路網運行狀態的變化。交通動態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，是智能交通系統實時處理和發布交通信息的關鍵基礎，為解決交通問題提供了支撐條件。

三、《交通信息采集與集成》的課程教學實踐

作為交通運輸工程專業的主要課程，《交通信息采集與集成》的教學目的是讓學生通過實際案例來熟悉交通信息采集的前沿技術與信息集成的基本方法，同時學習和了解進行科學研究的完整步驟和分析過程。

1.授課內容。本課程的授課內容源于科研課題實踐，將科研成果應用于課程案例教學進行講解。課程內容中包含的教學案例主要有以下七個：（1）營運車輛能耗在線監測系統。本案例中的車輛能耗在線監測系統，能夠實時采集車輛的地理位置、行駛速度、里程數、燃油剩余量等信息。（2）基于無人機的交通狀態感知技術。本案例主要基于無人機和圖像識別技術來對交通狀態進行精確感知，特別適用于地面交通癱瘓情況時交通狀態的采集工作。（3）主干道交通信息采集與應用SMART-Signal。本案例中采用高密度的環形感應線圈來采集經過車輛的信息，并結合交通信號控制機的信號配時方案，實現SMART-Signal（Systematic Monitoring of Arterial Road Traffic Signals）的采集。（4）交通信號控制在環仿真。本案例在仿真時將電腦與硬件電路連接，電腦向電路發送仿真數據，電路則將仿真得到的結果上傳給電腦，然后由軟件或人工對數據進行分析，從而判斷硬件的運行情況。（5）浮動車信息采集技術實踐。本案例詳細介紹了浮動車的信息采集技術及手段。（6）電動汽車運行狀態采集與應用。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行狀態等信息。（7）交叉口數據采集與安全性評價仿真軟件的開發。本案例先在路側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行坐標變換和軌跡還原，最后開發一套安全性評價仿真軟件。

2.教學團隊。由于《交通信息采集與集成》課程所涉及的實際科研案例較多，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合授課的方式。除課堂教學外，四位教師分別負責完成學生對案例式教學接受程度以及對本課程期望的調查和統計分析工作，完成對案例式教學與傳統式教學的對比總結報告，帶領學生進入課題組開展科研實踐，提交課程實踐報告，提出案例式教學的課程改革方案。

3.教學方法。（1）授課形式。本課程基于案例式教學，以“將科研成果用于課程案例教學，引導學生積極思考問題，讓學生自己處理數據并做相應報告”為理念，在教學過程中強調“以學生為主體、以教師為主導”，開展討論式、啟發式、參與式教學，建立基于探索和研究的教學模式。課程在講解的過程中積極引導學生思考問題，在設計的教學案例中對案例教學中的關鍵技術點不是直接講授，而是設計成問題，引導學生積極探索、尋找答案，并將探索所得的結果進行互動交流。教學氛圍中有濃烈的研究氣氛，將學生從課程內容的被動接受者轉變為主動學習者乃至研究者和探索者，實現以教為中心到以學為中心的轉變。在此過程中，學生對課程所講解的案例關鍵技術點的認識會更加深刻。（2）考核標準。課程的考核以“平時大作業+最終匯報”的形式，平時大作業和最終匯報各占最終成績的50%。在平時的案例教學中，針對相應的案例設計出2—3道課程作業。例如，在“營運車輛能耗在線監測系統”案例教學過程中，公布從研究項目中提取到的交通數據，要求學生對數據進行分析和提煉，讓學生動手處理數據并做相應的大作業提交。最后的匯報，可由學生從所講解的案例中選取一個感興趣的案例進行分析，通過查閱相關文獻，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

通過上述的教學方式，能充分調動學生的學習自主性、積極性和求知欲，培養思辯能力，從而提高學生的培養質量。

四、對案例式教學的一些思考

1.案例式教學的適用對象。對于在校學生而言，我國高等院校工程類專業學生教育教學工作的最重要目標，是使學生對專業知識有較好的理解和掌握，同時具備對工程實踐問題的解決能力。以交通運輸工程專業為例，專業課程包括交通信息采集與集成、交通管理與控制、交通規劃、公交網絡規劃、城市道路網規劃與設計等，這些課程均是理論與實踐結合較強的課程。傳統的教學模式更多的是培養學生的應試能力，在缺乏案例有效支撐的情況下，學生難以將理論知識應用于解決實際問題中，較難實現培養目標。因此，對于工程類專業的學生，有必要采取案例式教學這種能將理論知識與實踐能力有效結合的教育教學方法，以提升本專業學生對實際工程問題的認識能力和解決能力。

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

所以，在選擇案例時，要充分考慮學生的能力范圍，盡量選擇和設計出所有學員都可理解、接受，并有一定挑戰難度的案例。

3.案例式教學的優勢。案例式教學法更加注重引導學生參與課堂，主動思考和交流分享。知識的傳遞是雙向的，教學內容也因學生的參與、討論而得到豐富。所以，案例式教學在加深學生對重要觀點、原理的理解，調動學員積極性，提高學員解決問題的能力等方面，具有明顯的優勢。具體來講，學生在案例處理中，將憑借自己的思考和智慧來發現問題，并運用在課程中學到的實用技能來解決問題，在實際操作中熟練技能，通過匯報的形式整理和分享實踐成果，鍛煉歸納能力和表達能力。教師就學生的成果匯報加以專業點評，使他們能夠有針對性地改進分析思路，掌握實踐要領。案例式教學中，每個學生在發揮自身智慧的同時，也發現了其他同學的智慧，形成相互學習、共同進步的良好學習交流氛圍，達到理想的學習效果。教師可以通過聽取學生的匯報，接觸學生的創造性和發散思維，可能會激發出靈感，形成教學相長的良好態勢。

五、結語

交通信息采集與集成作為實現智能交通系統的重要基礎，要求操作人員兼具扎實的理論基礎和熟練的實踐技能。本文所提出的案例式教學在《交通信息采集與集成》課程教學實踐的應用，詳細說明了課程的授課內容、教學團隊和教學方法。課程以“將科研成果用于課程案例教學，引導學生積極思考問題，讓學生自己處理數據并做相應報告”為理念，在教學過程中強調“以學生為主體、以教師為主導”，開展討論式、啟發式、參與式教學，建立基于探索和研究的教學模式，使學生的能力得到更好的培養，讓他們對課程所講解的案例關鍵技術點的認識更加深刻。文章最后提出了幾點對案例式教學的一些思考和建議，為案例式教學在其他學科和課程中的應用提供參考。

參考文獻：

[1]夏文穎，顧兵，黃珮珺，等.案例式教學在我國醫學教育中的應用進展[J].西北醫學教育，2011，19（5）：923-925.

[2]王云鵬.國內外ITS系統發展的歷程和現狀[J].汽車零部件，2012，（6）：43.

[3]魯光泉，宋陽.車路協同環境下駕駛行為特性與交通安全綜述[J].交通信息與安全，2014，32（5）：13-19.

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