張栗粽,方 峻

(電子科技大學(xué) 信息與軟件工程學(xué)院，成都 610054)

·實驗教學(xué)改革、探索與創(chuàng)新·

英國實驗教學(xué)對培養(yǎng)應(yīng)用型人才的啟示

張栗粽,方 峻

(電子科技大學(xué) 信息與軟件工程學(xué)院，成都 610054)

介紹了英國高校的課程結(jié)構(gòu)及其實驗教學(xué)模式，舉例分析了其計算機學(xué)科課程中實驗教學(xué)的定位及特點：教學(xué)目的是在實驗教學(xué)進行的同時,對課程大部分知識點的進行鞏固和完善，并為學(xué)生提供充足的動手實踐機會。文中在借鑒英國高校實驗教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，對高校實驗教學(xué)的方法的改革進行了探索。

實驗教學(xué)；思考；應(yīng)用型人才培養(yǎng)；計算機科學(xué)

近年來，我國高校的傳統(tǒng)教學(xué)模式正面臨挑戰(zhàn)，國家的指導(dǎo)政策已經(jīng)向著重創(chuàng)新、實踐的方向轉(zhuǎn)變。2005年，教育部發(fā)布了《關(guān)于進一步加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》；2010年，教育部啟動了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”；在2012年，教育部更是明確了高校要注重學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)，發(fā)布了《教育部 財政部 關(guān)于實施高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升計劃的意見》。在此背景下，許多高校已經(jīng)開始著手探索實踐教學(xué)，開展了創(chuàng)新性的課程設(shè)計、試驗項目等[1- 2]，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實踐能力,并且紛紛借鑒和學(xué)些國外的先進教育教學(xué)經(jīng)驗和課程設(shè)計[3-6]。

本文結(jié)合筆者在英國任教經(jīng)歷，對比我國高校目前的教學(xué)方法及評價體系，探討我國高校在課程建設(shè)中試驗教學(xué)的改革以及如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新及應(yīng)用能力。

1 英國高校課程及實驗教學(xué)特點

通過在兩所英國大學(xué)的任職，對比國內(nèi)教學(xué)現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)英國高校在教學(xué)中十分注重實驗教學(xué)及自學(xué)的比重，在課程結(jié)構(gòu)上，也有獨特的理念。而國內(nèi)高校所習(xí)慣的傳統(tǒng)授課教學(xué)在大部分課程中僅僅只占總課時數(shù)的1/2～1/3。

在任職的第一所大學(xué)(Staffordshire University)是一所面向企業(yè)培養(yǎng)工程師的大學(xué)，其校訓(xùn)為Create the difference (創(chuàng)造不同)。學(xué)校與許多國際大型企業(yè)都聯(lián)系密切并簽有培養(yǎng)協(xié)，并且一直受到全球軟件巨頭 Oracle(甲骨文)的支持。

這所大學(xué)在本科教學(xué)中采用了獨特的模組化課程建設(shè)方式。每門“課程”都是單獨的模組，涵蓋了所有的相關(guān)知識點而不僅僅是單一的一門專業(yè)課。例如，計算機軟件學(xué)院的課程Mobile Computer Communications Systems涵蓋了通信原理、無線、有線局域網(wǎng)技術(shù)、面向?qū)ο缶幊?JAVA及 C#)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及Android 手機編程等8門課程的相關(guān)知識點。并且在授課中以建立一套完整的商用系統(tǒng)為案例，將所有的知識點有機地結(jié)合在一起傳授給學(xué)生。這樣培養(yǎng)的學(xué)生在成功完成課程之后能完全熟悉并掌握如何建立相關(guān)的商用應(yīng)用軟件，大幅度減少到企業(yè)之后所需花費的培訓(xùn)時間。同時，其實驗教學(xué)時間也大于傳統(tǒng)授課時間，如圖1所示。

圖1 英國高校計算機類課程的課時分布情況舉例

筆者就職的第二所大學(xué)(Manchester University)是一所研究型大學(xué)。課程建設(shè)上也與國內(nèi)的大學(xué)有明顯的區(qū)別。課時數(shù)設(shè)置分為三個部分：傳統(tǒng)的教學(xué)授課(Lecture)、實驗指導(dǎo)教學(xué)及答疑(即tutorial)和獨立學(xué)習(xí)時間(Independent Study Hours)。在一門總課時數(shù)為120的課程中，其直接授課時間僅僅有18～26課時，而實驗課時通常為32～36課時，剩下的為獨立學(xué)習(xí)時間。在課程教學(xué)中，主講教師一般只針對難點和要點做重點講解，對授課知識點的補充則放在實驗課程中。實驗指導(dǎo)教學(xué)中也以學(xué)生自學(xué)為主，任課教師首先對實驗進行簡單講解并下發(fā)講義，學(xué)生按照講義內(nèi)容直接開始動手，如果遇到問題再由教師進行講解。實驗指導(dǎo)教學(xué)一般由2個部分組成，第一部分的講義會把實驗步驟給出得比較詳細，而第二部分的實驗一般只確定題目及大概步驟，需要學(xué)生自己設(shè)計具體的實驗步驟。這種教學(xué)方式著重在實踐中培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題及解決問題能力。

在本文中，筆者用曾經(jīng)任課的Mobile Computer Communication Systems作為案例來比較英國高校授課與國內(nèi)高校授課的差異，探討學(xué)生創(chuàng)新能力及實踐能力的培養(yǎng)。

2 課程案例及教學(xué)啟發(fā)

2.1 課程概況

按照英國的學(xué)制，大學(xué)本科一共三年，Mobile Computer Communications Systems是一門大三的專業(yè)課。此專業(yè)的課程采用了模組化的課程建設(shè)方式，涵蓋了至少相對于國內(nèi)7門專業(yè)課的知識點，大部分學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中只涉及過少部分相關(guān)知識。其課程總課時為150課時，其中直接授課12課時，實驗課及答疑24課時，獨立學(xué)習(xí)114課時。對比國內(nèi)高校的大部分課程，從課時結(jié)構(gòu)上，可以發(fā)現(xiàn)如下差異：1)實驗課時為授課課時的兩倍，如果只考慮老師和學(xué)生“直接接觸”的課時，直接授課時間也只占1/3，而國內(nèi)正好相反，實驗課所占比例較少；2)強調(diào)學(xué)生獨立學(xué)習(xí)時間，任課教師對課堂內(nèi)容的設(shè)計是建立在考慮獨立學(xué)習(xí)時間的基礎(chǔ)上，授課(Lecture)進度普遍較快，而國內(nèi)高校課程設(shè)計上并沒有包括這類課時。

2.2 評價體系

2.3 實驗設(shè)計案例簡述

以Mobile Computer Communication Systems課程為例。實驗任課教師在學(xué)期開始時給出5～6個待選試驗題目，供學(xué)生選擇，而學(xué)生也可以提出自己想做的題目。每個題目都包含8個獨立但又相互關(guān)聯(lián)的實驗，其組合在一起就是一個完整的移動應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程。此課程的8次實驗教學(xué)為：UML與軟件模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用與編程、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、Android手機編程、二維碼識別技術(shù)應(yīng)用、web service技術(shù)以及人機界面設(shè)計。所有的實驗題目均由以上8個實驗組成，根據(jù)學(xué)生所具體選擇的題目，每個小組實驗的具體細節(jié)都有一定的差異，但實驗的基本步驟、方法以及所考察應(yīng)用的知識點并無任何差異。例如，在“數(shù)據(jù)庫設(shè)計”實驗中，學(xué)生需要用SQL Server 自帶的基本E-R圖設(shè)計工具構(gòu)建所需的表單、字段及約束條件；在“電影購票系統(tǒng)”中，所設(shè)計的表單，應(yīng)至少包括電影信息、放映室信息、座位信息 及 訂票信息等。 而在另外的實驗題目“作業(yè)提交和查詢系統(tǒng)”中，所要求設(shè)計的表單完全不同，但實驗步驟和所使用的工具、軟件完全一致。

上述課程中實驗題目“基于二維碼的手機電影票購票系統(tǒng)”包含下述8次實驗內(nèi)容。

1)UML與軟件模塊設(shè)計：是第一次實驗，學(xué)生需要根據(jù)所選定的題目，在實驗教師的指導(dǎo)下，設(shè)計規(guī)劃出整個系統(tǒng)的功能和模塊，及畫出相應(yīng)的UML圖，并確定構(gòu)建數(shù)據(jù)庫所需要的信息(字段)。

2)數(shù)據(jù)庫設(shè)計：使用SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其自帶的E-R圖工具，根據(jù)提供的樣例及其步驟，結(jié)合所選題目，設(shè)計并完成一個數(shù)據(jù)庫。

3)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用及編程：完成軟件端訪問數(shù)據(jù)庫的程序模塊或類的編寫；并使用存儲過程實現(xiàn)數(shù)據(jù)的插入，提取及更新。

4)人機界面設(shè)計： 實驗要求學(xué)生按照提供的目標用戶群信息及要求，結(jié)合第一節(jié)實驗完成的UML圖，完成手機及windows平臺的用戶界面設(shè)計。

5)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計：完成windows平臺客戶端的設(shè)計及編程，學(xué)生根據(jù)前4個實驗練習(xí)，開始編寫程序。任課教師一般只對學(xué)生提出的疑問答疑。學(xué)生完成的程序要求能實現(xiàn)簡單票務(wù)信息的輸入和查詢，也即后臺管理程序。

6)二維碼識別技術(shù)應(yīng)用： 講解二維碼識別的步驟，提供二維碼開源識別API及接口，學(xué)生編寫少量代碼仿真實現(xiàn)在Android模擬器上的二維碼讀取。

7)Web Service技術(shù)及Android手機編程：講解Android應(yīng)用使用Web Service技術(shù)和soap協(xié)議遠程訪問數(shù)據(jù)庫的方法，實驗室提供一個公用的Web Service IIS 服務(wù)器，并按小組分別提供建立各自的服務(wù)頁面。學(xué)生同時也需要在Android模擬器上實現(xiàn)訪問web server服務(wù)器。

8)系統(tǒng)綜合：結(jié)合實驗6-7的聯(lián)系，在Android模擬器上開發(fā)并運行一個簡單的訂票應(yīng)用。此應(yīng)用讀取二維碼確定電影票價等信息，用戶提交相關(guān)座位信息并確認后通過web service寫入遠程數(shù)據(jù)庫。并使提交的更新能被實驗5設(shè)計的windows 平臺管理程序確認。

不難看出，相對于國內(nèi)高校，英國的實驗教學(xué)更注重培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題，解決問題的能力。而綜合性的考察以小組為單位，也鼓勵和培養(yǎng)的學(xué)生團隊協(xié)作能力。在創(chuàng)新性方面，和國內(nèi)不同，在實驗教課時，只給出大概的實驗步驟，其具體的實驗細節(jié)需要學(xué)生結(jié)合所選的題目進行完善，同時實驗課的選題也接受學(xué)生自己提出的題目，并由指導(dǎo)教師提出修改意見，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.4 啟發(fā)與思考

英國高校中工科專業(yè)在教學(xué)中，十分注重通過實驗教學(xué)的方式，回顧并串聯(lián)所學(xué)知識點，讓學(xué)生以一名軟件工程師的視角去面對實際的問題，在教師的引導(dǎo)和幫助下，尋找解決問題的方法和方案。在某種程度上，這已經(jīng)相當(dāng)于國內(nèi)高校的綜合設(shè)計或畢業(yè)設(shè)計的水平。借鑒英國高校的實驗教學(xué)模式，針對我國的計算機及大部分工科專業(yè)的實驗教學(xué)，本文提出以下幾點建議。

1)實驗教學(xué)定位于鞏固和完善教學(xué)內(nèi)容。目前國內(nèi)的實驗課的定位是對一些難點知識的驗證[1-2]。而英國高校的實驗課定位是鞏固和完善教學(xué)內(nèi)容并讓提供學(xué)生動手實踐的機會，所以實驗課的課時數(shù)所占比例遠遠高于國內(nèi)高校。因此，在提高實驗教學(xué)課時數(shù)的同時，可以將知識點的鞏固和完善放在實驗教學(xué)中。

2)提高學(xué)生實踐與創(chuàng)新能力：建議專業(yè)實驗課的教學(xué)可以圍繞1～2個實際的應(yīng)用組織教學(xué)。目前，國內(nèi)高校的實驗教學(xué)多為驗證性實驗[7]，實驗之間的關(guān)聯(lián)度不大，理論與實踐之間有脫節(jié)的問題。反觀英國高校的計算機課程實驗教學(xué)，不難發(fā)現(xiàn)，其始終有一條主線貫穿整個課程的實驗教學(xué)，即所有的實驗課都是為一個最終的實際應(yīng)用的組成部分。為學(xué)生創(chuàng)造了更多實際的實踐機會，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動性。

3)獨立解決問題的能力與團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)：英國實驗課的考察方式為綜合評分，即綜合考慮個人單次試驗成績以及小組的任務(wù)完成度。建議在專業(yè)實驗課中引入類似的機制，在兼顧對個人能力的考察的同時，也培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神及溝通能力。

3 結(jié)束語

本文介紹了英國課程教學(xué)，特別是計算機學(xué)科教學(xué)的體系結(jié)構(gòu)，并總結(jié)了其注重實驗教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的一些特點，發(fā)現(xiàn)實驗教學(xué)的定位與國內(nèi)高校有一定的差異：其教學(xué)目的是在實驗教學(xué)進行的同時,對課程大部分知識點進行鞏固和完善，并為學(xué)生提供充足的動手實踐機會。本文在借鑒其課程模式的基礎(chǔ)上，探索了高校實驗教學(xué)的方法，希望能對國內(nèi)高校的應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供一種新的思路。

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Enlightenment of Experimental Teaching Method of British Universities on Training of Applied Talents

ZHANG Lizong, FANG Jun

(School of Information and Software Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China)

This paper introduces the course structures of computing-related courses at British universities, and analyzes their experimental teaching method, in order to sketch their teaching orientation and characteristics.The paper outlines their purpose of experimental teaching is to enhance the knowledge delivered in lectures with providing enough practise opportunity for students.New cultivation modes are explored and discussed based on the reflections of the experimental teaching method at British universities.

experimental teaching; reflection; training of application-oriented talents; computing science

2014-07-02

張栗粽(1981-)，男，博士，講師，主要從事專家系統(tǒng)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)方面的研究。

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.019