案例式教学在《交通信息采集与集成》课程中的应用

陈鹏+余贵珍+吴新开+张钊

摘要：目前案例式教学在我国高等教育中得到了广泛的应用。北京航空航天大学交通科学与工程学院近年来对案例式教学应用于《交通信息采集与集成》课程进行了教学实践。本文详细阐述了将科研成果用于课程案例教学，引导学生积极思考问题的讨论式、启发式、参与式的教学模式，并提出对案例式教学的一些思考。

关键词：案例式教学；交通信息采集与集成；教学实践

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）01-0149-03

一、引言

案例式教学（Case-based Teaching，CBT）源于19世纪70年代美国哈佛大学的情境案例教学课。20世纪80年代初，案例式教学被引入我国，应用于高等教育中。它是利用学科的相关典型案例，作为该学科教学媒介的一种新型教学方法[1]。教师根据课程教学目标和教学内容的需要，设置具体的教学案例，组织学生对案例进行调查、思考、分析、讨论和交流等活动，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，让他们在实践操作中加深对基本原理和概念的理解与掌握，提高综合能力。案例式教学对我国高校教学的改革和发展，起到了重要的促进作用，尤其是在注重实际应用的交通运输工程专业教学中，对提高学生理论知识的理解和培养实践操作能力起到积极的推进作用。

二、交通信息采集与集成技术简介

交通系统是一个比较典型的复杂系统，依靠传统的交通管理方式，难以应对当今日益复杂的交通拥堵、事故频发、环境污染等问题[2]。随着计算机技术和信息技术的飞速发展，车路协同技术的出现为缓解交通拥堵，改善交通安全，提供了新的技术手段，并引发了管理理念上的革命性变化[3]。交通信息采集与集成是实现车路协同技术的重要前提，是指安装在车辆和路侧的交通信息收集器对各类动态交通信息进行收集和整合的过程。交通信息收集器可分为固定式和移动式，其中固定式包括传统的环形感应线圈、微波检测器和视频检测器等，虽成本较低、便于安装，但只能采集到固定区域的交通信息。移动式信息收集器包括浮动车和无人机等方式，可以完成大范围的交通状态采集工作，有利于全面反映路网运行状态的变化。交通动态信息的采集方式多种多样，信息类型各不相同，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与集成，是智能交通系统实时处理和发布交通信息的关键基础，为解决交通问题提供了支撑条件。

三、《交通信息采集与集成》的课程教学实践

作为交通运输工程专业的主要课程，《交通信息采集与集成》的教学目的是让学生通过实际案例来熟悉交通信息采集的前沿技术与信息集成的基本方法，同时学习和了解进行科学研究的完整步骤和分析过程。

1.授课内容。本课程的授课内容源于科研课题实践，将科研成果应用于课程案例教学进行讲解。课程内容中包含的教学案例主要有以下七个：（1）营运车辆能耗在线监测系统。本案例中的车辆能耗在线监测系统，能够实时采集车辆的地理位置、行駛速度、里程数、燃油剩余量等信息。（2）基于无人机的交通状态感知技术。本案例主要基于无人机和图像识别技术来对交通状态进行精确感知，特别适用于地面交通瘫痪情况时交通状态的采集工作。（3）主干道交通信息采集与应用SMART-Signal。本案例中采用高密度的环形感应线圈来采集经过车辆的信息，并结合交通信号控制机的信号配时方案，实现SMART-Signal（Systematic Monitoring of Arterial Road Traffic Signals）的采集。（4）交通信号控制在环仿真。本案例在仿真时将电脑与硬件电路连接，电脑向电路发送仿真数据，电路则将仿真得到的结果上传给电脑，然后由软件或人工对数据进行分析，从而判断硬件的运行情况。（5）浮动车信息采集技术实践。本案例详细介绍了浮动车的信息采集技术及手段。（6）电动汽车运行状态采集与应用。本案例中采用的是新型电动汽车，同样能够较全面地采集车辆运行状态等信息。（7）交叉口数据采集与安全性评价仿真软件的开发。本案例先在路侧安装视频检测器等交通信号采集器，再将采集到的车辆及行人的信息进行坐标变换和轨迹还原，最后开发一套安全性评价仿真软件。

2.教学团队。由于《交通信息采集与集成》课程所涉及的实际科研案例较多，研究方向广泛，考虑到教师有限的研究特长、备课时间及授课精力，如果只安排一位教师全程授课可能会有较大的授课压力，且难以将课程的各个案例都剖析得非常透彻，所以这门课程选择采用四名教师联合授课的方式。除课堂教学外，四位教师分别负责完成学生对案例式教学接受程度以及对本课程期望的调查和统计分析工作，完成对案例式教学与传统式教学的对比总结报告，带领学生进入课题组开展科研实践，提交课程实践报告，提出案例式教学的课程改革方案。

3.教学方法。（1）授课形式。本课程基于案例式教学，以“将科研成果用于课程案例教学，引导学生积极思考问题，让学生自己处理数据并做相应报告”为理念，在教学过程中强调“以学生为主体、以教师为主导”，开展讨论式、启发式、参与式教学，建立基于探索和研究的教学模式。课程在讲解的过程中积极引导学生思考问题，在设计的教学案例中对案例教学中的关键技术点不是直接讲授，而是设计成问题，引导学生积极探索、寻找答案，并将探索所得的结果进行互动交流。教学氛围中有浓烈的研究气氛，将学生从课程内容的被动接受者转变为主动学习者乃至研究者和探索者，实现以教为中心到以学为中心的转变。在此过程中，学生对课程所讲解的案例关键技术点的认识会更加深刻。（2）考核标准。课程的考核以“平时大作业+最终汇报”的形式，平时大作业和最终汇报各占最终成绩的50%。在平时的案例教学中，针对相应的案例设计出2—3道课程作业。例如，在“营运车辆能耗在线监测系统”案例教学过程中，公布从研究项目中提取到的交通数据，要求学生对数据进行分析和提炼，让学生动手处理数据并做相应的大作业提交。最后的汇报，可由学生从所讲解的案例中选取一个感兴趣的案例进行分析，通过查阅相关文献，加上自己的理解，整理成小论文的形式，做15分钟左右的PPT成果展示。endprint

通过上述的教学方式，能充分调动学生的学习自主性、积极性和求知欲，培养思辩能力，从而提高学生的培养质量。

四、对案例式教学的一些思考

1.案例式教学的适用对象。对于在校学生而言，我国高等院校工程类专业学生教育教学工作的最重要目标，是使学生对专业知识有较好的理解和掌握，同时具备对工程实践问题的解决能力。以交通运输工程专业为例，专业课程包括交通信息采集与集成、交通管理与控制、交通规划、公交网络规划、城市道路网规划与设计等，这些课程均是理论与实践结合较强的课程。传统的教学模式更多的是培养学生的应试能力，在缺乏案例有效支撑的情况下，学生难以将理论知识应用于解决实际问题中，较难实现培养目标。因此，对于工程类专业的学生，有必要采取案例式教学这种能将理论知识与实践能力有效结合的教育教学方法，以提升本专业学生对实际工程问题的认识能力和解决能力。

2.案例式教学的案例选择。采用案例教学法时，案例的选择至关重要，应根据教学内容和教学对象，精心选择和设计。一般来说，案例的选择应符合以下要求：（1）切合教学内容。作为一种教学方法，其根本目的是更好地将教学内容传授给学生，达到良好的教学效果。如果选择的案例不能全面反映教学内容，那该案例也就失去了存在的意义。（2）有足够的吸引力。案例式教学的核心是让学生积极参与教学，主动思考问题，那么选择的案例就应能调动学员的积极性，吸引学生参与其中，这样才能真正使学生的能力得到锻炼，很好地掌握所学内容。（3）难度适当。由于选择案例的目的是为了让学生能够分析案例并解决案例中的实际问题。如果案例过于简单，可能提不起学生的兴趣；如果过于复杂，学生可能不能完全理解和接受所选案例，达不到训练的目的。

所以，在选择案例时，要充分考虑学生的能力范围，尽量选择和设计出所有学员都可理解、接受，并有一定挑战难度的案例。

3.案例式教学的优势。案例式教学法更加注重引导学生参与课堂，主动思考和交流分享。知识的传递是双向的，教学内容也因学生的参与、讨论而得到丰富。所以，案例式教学在加深学生对重要观点、原理的理解，调动学员积极性，提高学员解决问题的能力等方面，具有明显的优势。具体来讲，学生在案例处理中，将凭借自己的思考和智慧来发现问题，并运用在课程中学到的实用技能来解决问题，在实际操作中熟练技能，通过汇报的形式整理和分享实践成果，锻炼归纳能力和表达能力。教师就学生的成果汇报加以专业点评，使他们能够有针对性地改进分析思路，掌握实践要领。案例式教学中，每个学生在发挥自身智慧的同时，也发现了其他同学的智慧，形成相互学习、共同进步的良好学习交流氛围，达到理想的学习效果。教师可以通过听取学生的汇报，接触学生的创造性和发散思维，可能会激发出灵感，形成教学相长的良好態势。

五、结语

交通信息采集与集成作为实现智能交通系统的重要基础，要求操作人员兼具扎实的理论基础和熟练的实践技能。本文所提出的案例式教学在《交通信息采集与集成》课程教学实践的应用，详细说明了课程的授课内容、教学团队和教学方法。课程以“将科研成果用于课程案例教学，引导学生积极思考问题，让学生自己处理数据并做相应报告”为理念，在教学过程中强调“以学生为主体、以教师为主导”，开展讨论式、启发式、参与式教学，建立基于探索和研究的教学模式，使学生的能力得到更好的培养，让他们对课程所讲解的案例关键技术点的认识更加深刻。文章最后提出了几点对案例式教学的一些思考和建议，为案例式教学在其他学科和课程中的应用提供参考。

参考文献：

[1]夏文颖，顾兵，黄珮珺，等.案例式教学在我国医学教育中的应用进展[J].西北医学教育，2011，19（5）：923-925.

[2]王云鹏.国内外ITS系统发展的历程和现状[J].汽车零部件，2012，（6）：43.

[3]鲁光泉，宋阳.车路协同环境下驾驶行为特性与交通安全综述[J].交通信息与安全，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