基于平行雙實例結構重構應用型數據庫課程

王若賓，宋 威

（北方工業大學 信息學院，北京 100144）

1 課程現狀

數據庫類課程在全國大多數高校均有開設，其中計算機相關專業側重數據庫原理和系統開發的講授和學習，而大量非計算機專業開設數據庫類課程則以應用能力培養為主。數據庫類課程開設歷史長、涉及專業多，相關的教學研究和教學改革也在不斷涌現。既有文獻關注教學方案[1]和實踐設計[2]、慕課建設[3]和翻轉課堂實踐[4]以及對多所世界一流大學數據庫類課程的調研[5]。這些文獻從不同角度豐富和促進了數據庫類課程的教學研究。但數據庫類課程本身也面臨新的挑戰。一方面，課程的培養目標與學生的學習需求之間存在錯位，導致學不能致用的問題比較突出；另一方面，信息技術與教學的深度融合，特別是MOOC、SPOC 的出現，深刻影響了現有的教學形態，新形勢下學生的學習特征和學習偏好也在發生變化，因此傳統的課程內容和教學模式已經難以適應這種變化。具體表現在：

（1）現有課程內容和體系結構或者偏重理論講授，或者過度側重操作技能，而在培養應用能力的數據庫設計部分容量偏低，特別是在應用場景識別、業務邏輯分析方面的訓練嚴重不足，學生缺乏快速實現數據庫應用系統的能力。

（2）創新應用的需求不斷涌現，現有課程中部分應用實例嚴重老化，脫離現實，特別是不能反映互聯網時代的創新需求，如云端開發等，也就難以調動學生的學習興趣和積極性。

（3）移動前端技術融入數據庫課程還遠遠不夠，如果不能夠把創新需求以移動方式傳播擴展，則學習者難以切實體會數據庫的應用價值，也會降低其學習成就感和獲得感。

近年來隨著新工科教育的興起，大量工科專業對于數據管理和應用的需求層次在不斷提高。此外，方興未艾的信息技術賦能教育對于數據庫賦能領域應用也提出了新的要求，而針對數據庫類課程，以學習理論為指導，結合教學新形態的教學設計和實踐仍然缺乏。因此，根據時代發展需要和學生學習特點的變遷，有針對性地對數據庫課程，特別是數據庫應用型課程從體例結構、內容布局到教學模式進行全方位的重構勢在必行。

2 基于學習遷移理論的課程內容結構重構

學習遷移理論的歷史淵源來自于中國，早在兩千多年前，孔子就提出了“舉一反三”“溫故而知新”等教學思想，是學習遷移思想的樸素體現。現代學習遷移理論的核心是“一種學習對另一種學習的影響”[6]。基于學習遷移理論，學習者在一個學習情境中的習得會影響另一個情境下的習得，在教學中設計雙實例平行結構就是為了更好地引導學生在學習過程中實現遷移，以課程講授實例影響和帶動自主設計實例的學習。根據數據庫應用技術的知識結構特點，設計平行雙實例共享知識鏈條的結構，在兩個平行實例中串起來各個知識點，形成平行雙實例線結構，如圖 1所示。

圖1 基于平行雙實例結構的課程內容

對課程體系結構進行重構，首先是對知識鏈條進行重構，突出實踐和設計兩個要素，虛線橢圓區域是數據庫設計和系統集成能力，在傳統的數據庫教學中數據庫設計往往置于基礎操作之前；在沒有具體實踐之前，學生對數據庫建模總是感覺難以下手，本次重構把它放到實踐再認知之后，在掌握基本數據管理技能后再來學習數據庫設計建模。

在實例選擇上，仍以圖書館管理系統的開發過程為第一條主線，這是數據庫應用的經典案例，向學生講解從認識數據庫—使用數據庫—設計數據庫到管理數據庫以及構建數據庫應用系統的完整過程，通過完整的學習，學生可以對數據庫應用有全貌性把握；另一條主線是鐵路購票系統的實施過程，與第一條主線相對應，但其流程分析和模型設計更具挑戰性，同時可以很好地與圖書館實例的典型流程相對應。最近幾年的教學實踐發現，跟學實例在促進學生掌握數據庫的基本技能并形成基本的整體觀上具有明顯效果，而能力提升需要有更具挑戰性但契合度高的實例。因此在平行雙實例結構的第二條主線設計了模仿實例這條主線，相比跟學實例，它的難度提升了，但是與知識鏈條的契合度高，主要知識環節都是一一對應的，并設計為系列習題，有利于學生在模仿探究中學習。

3 面向教學微生態建設的課程教學模式重構

MOOC 自21012 年問世以來，在世界各國的教育界引發了MOOC建設和研究的熱潮。而隨著MOOC建設和應用的演進，如何利用好優質的在線資源帶動線下學習已經漸成共識，在理論和實踐方面也出現了相關的教學實踐和研究[7-8]。應用型數據庫課程尤其適合混合式教學，但不是簡單把MOOC 復制后的本地化。基于MOOC 建設包括SPOC 在內的多種在線資源，并籍此構建教學微生態，它是包含了人、教學資源和教學過程的動態發展系統，圖2顯示了面向教學微生態的四象限教學模式框架。

圖2 基于MOOC+SPOC 的教學微生態模式框架

基于教學微生態全過程學習的特點和規律形成面向實際課堂的一體化解決方案還需要更多的自主資源建設，近年來的教學做了以下資源補充：①基于案例的微課視頻；②與知識鏈條對應的章節習題；③與微課視頻對應的實訓專題；④期末考試電子題庫。

4 實驗設計、教學實施和數據采集

（1）實驗設計。教學對象為北方工業大學本科生，課程為數據庫應用基礎。其中，對照組為2016 級本科生4 個班共118 人，檢驗教學效果的實驗組選擇本校2017 級本科生4 個班共121 人，實驗組使用雙實例結構實施教學，兩組教學內容的知識鏈條相同，教學持續時間均為16 周。

（2）教學實施。對2017 級本科生的數據庫應用基礎課堂實施平行雙實例結構重構后的課程教學，采用課堂講授和上機實踐相結合的模式，加大上機實踐的比例，講授和實踐的課時比例為1∶1。

教學微生態系統的技術構建以本校E-learning 系統為基礎平臺，它作為學生登陸以及第三方資源鏈接發布的統一入口。資源方面除了自制課件外，還適度引入了優質MOOC 課程視頻，以鏈接方式呈現在本校E-learning 系統中；綜合使用課程微信群、B 站自制視頻等提高信息溝通的時效性和視頻學習的交互性。

教學微生態系統并不是靜態的技術系統，技術平臺之上的教學活動才是微生態系統的核心。其中課程講授采用“以我為主，適度翻轉”的策略，即課程主線為重構后的知識鏈條，教師依知識鏈條實施課堂講授，某些具體知識點，根據需要對優質MOOC 資源劃裁使用并以翻轉課堂實施。在實例講解上，采取解析跟學實例，以問題驅動方式引導學生實現模仿實例的方式。實踐方面，根據知識鏈條把實例布置為作業并依序發布。在平行雙實例結構下，作為檢驗學習效果的手段之一，依課程結構順序設置了7 個單元測試，分為基礎性題目和提高性題目，其中提高性題目基于模仿實例的應用背景，用于檢測新模式下的學習成效。

（3）數據采集。E-Learning 系統記錄了學生的課程訪問統計，主要采集學生上機課以及課外學習的行為數據，期末考試采用機考，由系統自動判分，以上3 項是客觀評價數據。此外，還通過調查問卷獲取學生對教學效果的主觀評價，采用Likert-7 量表，各測量項采用文字表述，回答選項為1～7，其中1 表示完全不同意，4 表示中立，7 表示完全同意，數字依次遞增表示態度從負面到正面的評價。問卷針對平行雙實例教學實踐的學習反饋，因此僅對2017 級課堂發放。

5 教學效果檢驗

表1 顯示的是兩組學生成績和登錄次數的對比。

表1 實驗組與對照組的對比

數據顯示，成績和登錄次數均有較大幅度提升，其中“提高成績”的增幅更大，表明平行雙實例方式在培養學生數據庫應用能力方面具有一定效果。

問卷經過了預測試，修改后形成最終問卷，以電子形式發布，于期末前最后一次課完成。本次問卷回收有效記錄112 條，回收率為95.04%，刪除缺失值較多和明顯不認真回答記錄7 條，用作分析的記錄為105 條。各維度所包含測量項數、信效度和均值見表2。

表2 各測量維度的數據

滿足測量標準其測量值才具有較高的信效度，數據顯示各個維度的信效度均符合要求（Cronbach’s α>0.7，C.R.>0.6，AVE>0.5[9]）。數值范圍1～7，越高表示學生對該維度的評價越高。所有測量維度均值都在4 以上，表明學生對該教學模式各個維度的評價均持偏正向的態度。

6 結語

近年的教學實踐表明，基于經典的學習理論以平行雙實例結構重構課程內容，并以教學微生態系統實施新的教學模式，符合學生的學習認知規律，在應用型數據庫課程的教學實踐中取得了比較明顯的提升和改進，獲得較好的學生評價反饋。