英国实验教学对培养应用型人才的启示

张栗粽,方 峻

(电子科技大学 信息与软件工程学院，成都 610054)

·实验教学改革、探索与创新·

英国实验教学对培养应用型人才的启示

张栗粽,方 峻

(电子科技大学 信息与软件工程学院，成都 610054)

介绍了英国高校的课程结构及其实验教学模式，举例分析了其计算机学科课程中实验教学的定位及特点：教学目的是在实验教学进行的同时,对课程大部分知识点的进行巩固和完善，并为学生提供充足的动手实践机会。文中在借鉴英国高校实验教学模式的基础上，对高校实验教学的方法的改革进行了探索。

实验教学；思考；应用型人才培养；计算机科学

近年来，我国高校的传统教学模式正面临挑战，国家的指导政策已经向着重创新、实践的方向转变。2005年，教育部发布了《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》；2010年，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”；在2012年，教育部更是明确了高校要注重学生创新能力和应用能力的培养，发布了《教育部 财政部 关于实施高等学校创新能力提升计划的意见》。在此背景下，许多高校已经开始着手探索实践教学，开展了创新性的课程设计、试验项目等[1- 2]，着力培养学生的创新与实践能力,并且纷纷借鉴和学些国外的先进教育教学经验和课程设计[3-6]。

本文结合笔者在英国任教经历，对比我国高校目前的教学方法及评价体系，探讨我国高校在课程建设中试验教学的改革以及如何培养学生的创新及应用能力。

1 英国高校课程及实验教学特点

通过在两所英国大学的任职，对比国内教学现状，发现英国高校在教学中十分注重实验教学及自学的比重，在课程结构上，也有独特的理念。而国内高校所习惯的传统授课教学在大部分课程中仅仅只占总课时数的1/2～1/3。

在任职的第一所大学(Staffordshire University)是一所面向企业培养工程师的大学，其校训为Create the difference (创造不同)。学校与许多国际大型企业都联系密切并签有培养协，并且一直受到全球软件巨头 Oracle(甲骨文)的支持。

这所大学在本科教学中采用了独特的模组化课程建设方式。每门“课程”都是单独的模组，涵盖了所有的相关知识点而不仅仅是单一的一门专业课。例如，计算机软件学院的课程Mobile Computer Communications Systems涵盖了通信原理、无线、有线局域网技术、面向对象编程(JAVA及 C#)、数据结构及Android 手机编程等8门课程的相关知识点。并且在授课中以建立一套完整的商用系统为案例，将所有的知识点有机地结合在一起传授给学生。这样培养的学生在成功完成课程之后能完全熟悉并掌握如何建立相关的商用应用软件，大幅度减少到企业之后所需花费的培训时间。同时，其实验教学时间也大于传统授课时间，如图1所示。

图1 英国高校计算机类课程的课时分布情况举例

笔者就职的第二所大学(Manchester University)是一所研究型大学。课程建设上也与国内的大学有明显的区别。课时数设置分为三个部分：传统的教学授课(Lecture)、实验指导教学及答疑(即tutorial)和独立学习时间(Independent Study Hours)。在一门总课时数为120的课程中，其直接授课时间仅仅有18～26课时，而实验课时通常为32～36课时，剩下的为独立学习时间。在课程教学中，主讲教师一般只针对难点和要点做重点讲解，对授课知识点的补充则放在实验课程中。实验指导教学中也以学生自学为主，任课教师首先对实验进行简单讲解并下发讲义，学生按照讲义内容直接开始动手，如果遇到问题再由教师进行讲解。实验指导教学一般由2个部分组成，第一部分的讲义会把实验步骤给出得比较详细，而第二部分的实验一般只确定题目及大概步骤，需要学生自己设计具体的实验步骤。这种教学方式着重在实践中培养学生独立分析问题及解决问题能力。

在本文中，笔者用曾经任课的Mobile Computer Communication Systems作为案例来比较英国高校授课与国内高校授课的差异，探讨学生创新能力及实践能力的培养。

2 课程案例及教学启发

2.1 课程概况

按照英国的学制，大学本科一共三年，Mobile Computer Communications Systems是一门大三的专业课。此专业的课程采用了模组化的课程建设方式，涵盖了至少相对于国内7门专业课的知识点，大部分学生在之前的学习中只涉及过少部分相关知识。其课程总课时为150课时，其中直接授课12课时，实验课及答疑24课时，独立学习114课时。对比国内高校的大部分课程，从课时结构上，可以发现如下差异：1)实验课时为授课课时的两倍，如果只考虑老师和学生“直接接触”的课时，直接授课时间也只占1/3，而国内正好相反，实验课所占比例较少；2)强调学生独立学习时间，任课教师对课堂内容的设计是建立在考虑独立学习时间的基础上，授课(Lecture)进度普遍较快，而国内高校课程设计上并没有包括这类课时。

2.2 评价体系

2.3 实验设计案例简述

以Mobile Computer Communication Systems课程为例。实验任课教师在学期开始时给出5～6个待选试验题目，供学生选择，而学生也可以提出自己想做的题目。每个题目都包含8个独立但又相互关联的实验，其组合在一起就是一个完整的移动应用系统的开发过程。此课程的8次实验教学为：UML与软件模块设计、数据库设计、数据库应用与编程、面向对象程序设计、Android手机编程、二维码识别技术应用、web service技术以及人机界面设计。所有的实验题目均由以上8个实验组成，根据学生所具体选择的题目，每个小组实验的具体细节都有一定的差异，但实验的基本步骤、方法以及所考察应用的知识点并无任何差异。例如，在“数据库设计”实验中，学生需要用SQL Server 自带的基本E-R图设计工具构建所需的表单、字段及约束条件；在“电影购票系统”中，所设计的表单，应至少包括电影信息、放映室信息、座位信息 及 订票信息等。 而在另外的实验题目“作业提交和查询系统”中，所要求设计的表单完全不同，但实验步骤和所使用的工具、软件完全一致。

上述课程中实验题目“基于二维码的手机电影票购票系统”包含下述8次实验内容。

1)UML与软件模块设计：是第一次实验，学生需要根据所选定的题目，在实验教师的指导下，设计规划出整个系统的功能和模块，及画出相应的UML图，并确定构建数据库所需要的信息(字段)。

2)数据库设计：使用SQL Server数据库系统及其自带的E-R图工具，根据提供的样例及其步骤，结合所选题目，设计并完成一个数据库。

3)数据库应用及编程：完成软件端访问数据库的程序模块或类的编写；并使用存储过程实现数据的插入，提取及更新。

4)人机界面设计： 实验要求学生按照提供的目标用户群信息及要求，结合第一节实验完成的UML图，完成手机及windows平台的用户界面设计。

5)面向对象程序设计：完成windows平台客户端的设计及编程，学生根据前4个实验练习，开始编写程序。任课教师一般只对学生提出的疑问答疑。学生完成的程序要求能实现简单票务信息的输入和查询，也即后台管理程序。

6)二维码识别技术应用： 讲解二维码识别的步骤，提供二维码开源识别API及接口，学生编写少量代码仿真实现在Android模拟器上的二维码读取。

7)Web Service技术及Android手机编程：讲解Android应用使用Web Service技术和soap协议远程访问数据库的方法，实验室提供一个公用的Web Service IIS 服务器，并按小组分别提供建立各自的服务页面。学生同时也需要在Android模拟器上实现访问web server服务器。

8)系统综合：结合实验6-7的联系，在Android模拟器上开发并运行一个简单的订票应用。此应用读取二维码确定电影票价等信息，用户提交相关座位信息并确认后通过web service写入远程数据库。并使提交的更新能被实验5设计的windows 平台管理程序确认。

不难看出，相对于国内高校，英国的实验教学更注重培养学生独立分析问题，解决问题的能力。而综合性的考察以小组为单位，也鼓励和培养的学生团队协作能力。在创新性方面，和国内不同，在实验教课时，只给出大概的实验步骤，其具体的实验细节需要学生结合所选的题目进行完善，同时实验课的选题也接受学生自己提出的题目，并由指导教师提出修改意见，培养学生的创新能力。

2.4 启发与思考

英国高校中工科专业在教学中，十分注重通过实验教学的方式，回顾并串联所学知识点，让学生以一名软件工程师的视角去面对实际的问题，在教师的引导和帮助下，寻找解决问题的方法和方案。在某种程度上，这已经相当于国内高校的综合设计或毕业设计的水平。借鉴英国高校的实验教学模式，针对我国的计算机及大部分工科专业的实验教学，本文提出以下几点建议。

1)实验教学定位于巩固和完善教学内容。目前国内的实验课的定位是对一些难点知识的验证[1-2]。而英国高校的实验课定位是巩固和完善教学内容并让提供学生动手实践的机会，所以实验课的课时数所占比例远远高于国内高校。因此，在提高实验教学课时数的同时，可以将知识点的巩固和完善放在实验教学中。

2)提高学生实践与创新能力：建议专业实验课的教学可以围绕1～2个实际的应用组织教学。目前，国内高校的实验教学多为验证性实验[7]，实验之间的关联度不大，理论与实践之间有脱节的问题。反观英国高校的计算机课程实验教学，不难发现，其始终有一条主线贯穿整个课程的实验教学，即所有的实验课都是为一个最终的实际应用的组成部分。为学生创造了更多实际的实践机会，激发了学生的主观能动性。

3)独立解决问题的能力与团队协作能力的培养：英国实验课的考察方式为综合评分，即综合考虑个人单次试验成绩以及小组的任务完成度。建议在专业实验课中引入类似的机制，在兼顾对个人能力的考察的同时，也培养学生的团队协作精神及沟通能力。

3 结束语

本文介绍了英国课程教学，特别是计算机学科教学的体系结构，并总结了其注重实验教学和培养学生实践能力的一些特点，发现实验教学的定位与国内高校有一定的差异：其教学目的是在实验教学进行的同时,对课程大部分知识点进行巩固和完善，并为学生提供充足的动手实践机会。本文在借鉴其课程模式的基础上，探索了高校实验教学的方法，希望能对国内高校的应用型人才培养提供一种新的思路。

[1]王志华, 李志科.工程人才培养模式改革[J].实验科学与技术, 2013,11(4): 137-139.

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[4]呼文亮.法国工程师教育与企业的关系[J].北京航空航天大学学报：社会科学版, 2011(2): 98-100.

[5]黄继英.国外大学的实践教学与其启示[J].清华大学教育研究, 2006,27(4): 95-98.

[6]吴佳, 张翔, 肖堃.以提高大学生实践能力为目的的实验教学探讨[J].实验科学与技术, 2013,11(6): 148-150.

[7]王群, 郑晓齐.法国通用工程师培养模式在中国本土化的研究[J].高等工程教育研究, 2012(1): 28-33.

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

张栗粽(1981-)，男，博士，讲师，主要从事专家系统、人工智能和物联网方面的研究。

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2015.06.019