基于MOOC的數據庫系統原理課程混合式教學設計與實踐

吳 巖，沈記全，唐朝生，王 巖，趙 珊

（河南理工大學 計算機科學與技術學院，河南 焦作 454000）

0 引言

教育部 2015 年發布的《關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》指出，將加快推進適合我國國情的在線開放課程和平臺建設，促進課程應用，加強組織管理。因此，越來越多的高校加入到在線課程平臺的建設隊伍[1]。近年來，MOOC不斷發展與完善，借助MOOC推進信息技術與課程教學的深度融合，開展混合式課程教學成為高校教育者主要研究和實踐的方向。

所謂混合式教學，是一種將傳統課堂面授與現代網絡云端自主學習相結合的新型綜合教學模式，通過將在線教學和傳統教學兩種教學模式有機融合，把學生從傳統被動接受式的學習環境中引入到自主式的學習氛圍里，繼而促進學生學習能力的提升[2]。混合式教學不僅是形式上的在線學習與面對面講授的混合，還包括不同教學模式、學習環境、學習方法和評價方式等深層次上的混合。在實際的教學過程中，教師應結合專業培養目標的要求和課程知識內容的特點，對混合式教學進行精心設計[3]。

1 課程概況

數據庫技術是計算機科學領域中的一項重要技術，是信息基礎設施建設的重要基礎。數據庫系統原理課程系統完整地講述數據庫系統的基本原理、開發方法及關鍵技術，通過課程的學習，培養學生分析問題及解決問題的綜合能力，培養學生利用數據庫技術解決專業問題的“意識”、利用數據庫技術對信息進行加工利用的“素養”和積極探索新技術、新方法的“理念”。

數據庫系統原理是一門理論聯系實際、應用性很強的課程，一般采用課堂理論授課與上機實踐相結合的教學模式。相對于其他程序設計類課程，該課程知識量大、理論性較強、概念抽象繁多、不易理解，學生課堂聽課積極性不高；而且課程授課學時有限，不利于學生課堂消化吸收。此外，課程理論內容和實踐內容不完全對應，學生在學習過程中較為迷茫，往往導致學習效果不佳。因此，需要利用網絡平臺拓展學生學習環境，探索以“學”為中心、以“學習成效”為導向的混合式教學模式。

2 基于MOOC的混合式教學設計

2.1 教學內容設計與安排

課程遵循“通俗、實用、實踐”教學理念，著眼于應用系統開發，通過案例引入數據庫的基本概念及原理，將各知識點貫穿于系統開發全過程，使學習者明確“存在什么問題”“知識點可以解決什么問題”“如何解決問題”，從而形成完整的數據庫知識學習體系。教學內容設計思路如圖1所示。

圖1 教學內容設計思路

根據數據庫課程知識體系化的特征以及在線開放課程知識內容碎片化學習的要求，將教學內容劃分為48個基本教學知識點（見表1）。教師根據各個知識點的難易程度以及學生專業培養目標，合理進行線上線下的教學安排。

2.2 教學活動過程組織

在混合式教學活動實施過程中，將豐富的在線學習資源和線下資源進行有機結合，合理地融合MOOC平臺、課堂（或機房）、課下3個學習場景，形成全方位互動的學習體驗[4]，最大限度地發揮教師的引導作用、學生的學習自主性和反饋作用，其總體架構如圖2所示。

2.2.1 課前知識傳遞與自主接收

首先，教師在MOOC平臺發布課程教學大綱和學習指南，使學生對課程內容及要求有整體的了解和認識；其次，教師按周發布課程教學視頻、PPT、項目案例、實驗指導書、操作錄屏等資源，圍繞知識點內容發起討論，提出與接下來課程相關的任務要求，讓學生帶著問題進行自主學習；再次，學生對所學內容進行總結，在MOOC平臺討論區參與問題討論，并在教師答疑區提出自學過程中遇到的問題；最后，教師分析參與討論的情況，回答學生問題，并整理學生提出的共性問題，有針對性地準備課堂教學。

2.2.2 課堂知識內化與深度互動

在課堂授課中，教師首先根據本節課知識內容進行提問，檢驗學生自主學習的效果；然后進行知識串講，并根據MOOC平臺中知識點測試的完成情況，對學生掌握薄弱的知識內容進行重點講解，對之前收集到的學生問題進行詳細回答，解決學生自主學習過程中的疑惑，同時使學生進一步梳理知識脈絡，增強對知識的正確理解。另外，教師可邀請部分知識掌握較好的學生上臺講解，向其他學生分享自己對課程內容的理解，對于學生講述不夠準確和完善的部分，教師再進行糾正和補充說明。除此之外，課堂上教師可組織小組進行話題討論，對MOOC平臺討論區中大家意見不一致、認識不清的問題進行現場討論，鼓勵學生發表自己的看法。教師也可根據授課內容的特點，有計劃地做好小組任務安排，在課堂上組織小組匯報學習成果。例如，在講授數據庫設計這部分內容時，可安排學生進行分組設計，要求學生在完成MOOC平臺自主學習后，由小組合作來完成某一應用領域的數據庫系統需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計。教師在課堂上隨機抽取小組進行現場PPT匯報，被抽中的小組展示本組構建的ER模型以及關系模式的設計結果，并接受其他學生的質疑和提問。通過成果匯報展示，學生可相互評判，辨別優劣，在交流中增進對知識的理解，提高邏輯分析與實踐應用能力。

表1 教學知識點

圖2 基于MOOC的混合式教學組織過程

2.2.3 課后知識鞏固與適度拓展

課程結束后，學生需完成MOOC平臺中的單元測試題，以檢驗基礎知識的掌握水平。除此之外，教師可針對重難點知識布置課后作業，課后作業的內容及答題形式與MOOC平臺中單元測試題要有所區別，應側重于對問題分析、解決能力的檢驗。一般來說，對于關系代數、規范化理論、數據模型設計等知識，教師可設置應用題、綜合分析題，對于SQL語言、完整性約束、數據庫安全管理等知識，可布置實踐操作任務。在此階段，教師要充分考慮學生在學習主動性、知識吸收能力等方面的差異，為不同能力層次的學生提供適當的拓展資源，鼓勵學生進行問題探究，指導學生針對數據庫應用領域問題進行綜合分析、方案設計、系統實現。通過多元化、多層次的鞏固訓練，強化學生對知識的理解與掌握，鍛煉學生解決復雜工程問題的綜合能力。

2.3 學習效果評價

結合教學活動的實施，課程采取過程評價與結果評價相結合、教師評價與學生評價相結合的方式，全面評價學生對知識的掌握程度和綜合應用能力。構建學習效果評價體系見表2。

在課前學習環節，教師根據MOOC平臺中學生視頻觀看情況統計、知識點測試成績等數據，對每位學生進行量化打分。在課堂學習環節，對于小組協作完成的學習任務，教師給出評分標準，每個小組根據成果展示情況對其他小組進行評價，并提出書面評價意見，教師收集每組給出的評價成績，求其平均值，作為每組成果展示的成績。為了準確評價每位學生在小組協作中的表現，由小組成員之間進行互評，對互評成績求其平均值，作為小組個體成員的表現成績。在課后學習環節，綜合考慮作業、實驗、單元測試的完成情況進行打分。在課程結束后，教師組織期末結課考試，并要求學生在規定時間內完成MOOC平臺期末測試題（MOOC平臺以單選題、多選題、判斷題為主），主要考核學生對基本概念、基本原理的掌握情況；期末結課考試采用線下閉卷考試形式（以數據庫模型構建、規范化理論應用、SQL語言編程等為主要內容），考查學生對實際問題的綜合分析、設計、實現能力。通過兩種方式的綜合考核，能夠較全面的對學生基礎知識掌握情況與問題解決能力進行綜合評價。

表2 學習效果評價體系

從以上評價體系可以看出，該評價體系與課程教學組織活動緊密結合，涵蓋了學生學習的全過程，體現了對學生能力形成各環節的考核，一方面促使學生提高自主學習意識、激發學習主體能動性，另一方面也使學生的團隊協作、溝通表達能力得到鍛煉。

3 實施效果評估

對混合式教學模式的實施效果主要從學生的考試成績和學生對課程的認可度兩個方面進行評估[5]。

首先，對相同教師所授同專業2015級156人（采用傳統課堂教學）、2016級184人（采用混合式教學）的成績數據進行分析。為避免考核體系中不同成績構成因素的影響，只抽取期末結課考試成績數據進行分析。兩次期末結課考試均采用閉卷考試，題型一致，難度相當。通過分析得出，相較于傳統教學模式，采用混合式教學模式學生平均成績高出11分，最低分高出23分，各階段成績分布情況見表3。由表3可以看出，混合式教學模式下學生整體成績明顯提升。由此可見，結合MOOC平臺采用混合式教學能夠在保障高質量教學水平的同時，有效提升基礎薄弱學生的學習效果，相對于傳統課堂教學具有顯著的優勢。

表3 兩種教學模式學生各階段成績分布統計表 %

其次，從學生對混合式學習方式對其自身能力培養方面的認可度進行評價。學期結束后，對學生進行網絡問卷調查。根據統計分析，80%的學生喜歡線上線下混合式教學模式；86%的學生認為傳統課堂有必要與在線學習相結合；92%的學生認為混合式教學有助于激發學習積極性與自主性；78%的學生認為該課程有助于提高知識歸納和總結能力；84%的學習者認為該平臺有助于加強對所學知識的鞏固。

4 結語

目前，河南理工大學在計算機科學與技術、網絡工程、軟件工程、物聯網工程、信息管理與信息系統專業中開設數據庫系統原理必修課程，每年學習人數達700人左右。為激發學生學習主動性，提高課程學習效果，課程組于2018年進行在線開放課程建設，獲得河南省精品在線開放課程項目支持，并在中國大學MOOC平臺上線運行。課程組利用MOOC平臺，在校內課程授課中開展混合式教學，從教學內容設計、教學過程組織、學習效果評價3個方面進行研究與實踐。

數據庫系統原理課程的混合式教學將傳統課程與MOOC平臺有機結合，通過精心安排教學內容，有效組織線上線下教學活動，合理構建學習效果評價體系，以自主學習、協作學習、探究學習為目標進行課程教學設計，有效激發了學生的學習興趣，提高了學生和教師之間的互動深度，提升了學生對知識的綜合運用能力。同時，混合式教學模式對教師也提出了更高的要求，教師要不斷創新，根據授課對象特點，采用更豐富的課堂教學形式，合理組織教學活動，并充分利用雨課堂、藍墨云等其他輔助教學平臺，進行師生深度互動，進一步提高教學活動效率和課程實施效果。