基于OBE 理念的數(shù)據(jù)庫原理課程混合式教學(xué)模式

林穎賢，浦云明，李傳目，曾勇進(jìn)，王智謹(jǐn)

（集美大學(xué) 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，福建 廈門 361000）

0 引 言

信息時代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展使計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，必然帶動這一學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容不斷更新。因此，講授數(shù)據(jù)庫原理必須密切關(guān)注這個瞬息萬變的時代。數(shù)據(jù)庫新應(yīng)用、新技術(shù)、新體系架構(gòu)層出不窮。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，數(shù)據(jù)庫原理課程也必須改革跟進(jìn)，以反映當(dāng)前計(jì)算機(jī)發(fā)展的最新成果和技術(shù)。

當(dāng)前數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教學(xué)存在的問題主要體現(xiàn)在：知識點(diǎn)分散，缺乏連貫；過于側(cè)重理論，知識實(shí)際應(yīng)用場景缺失；教學(xué)方法不夠靈活多樣；實(shí)驗(yàn)教學(xué)單一；考核評價手段較為陳舊等?；诔晒麑?dǎo)向教育（OBE）理念和混合式教學(xué)方法，在目前高校教學(xué)改革中都有助于應(yīng)用型本科工程類學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。通過探索OBE 理念和混合式教學(xué)的結(jié)合，以學(xué)習(xí)成果為主導(dǎo)，利用網(wǎng)絡(luò)平臺，增加課堂、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)中師生間的互動，完善學(xué)習(xí)過程評價，有利于推進(jìn)數(shù)據(jù)庫原理課程教學(xué)模式改革。

1 OBE理念與混合式教學(xué)

自從2013 年我國成為《華盛頓協(xié)議》簽約成員，具有國際實(shí)質(zhì)等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證逐步展開。工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循3 個基本理念：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)。成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，簡稱OBE），是以預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出為中心組織、實(shí)施和評價教育的結(jié)構(gòu)模式[1]。在OBE 教育系統(tǒng)中，教育者必須對學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)達(dá)到的能力及水平有清楚的構(gòu)想，然后設(shè)計(jì)適宜的教育結(jié)構(gòu)，保證學(xué)生達(dá)到這些預(yù)期目標(biāo)[2]。

混合式教學(xué)，即將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)勢結(jié)合起來的一種“線上+線下”教學(xué)。通過兩種教學(xué)組織形式的有機(jī)結(jié)合，可以把學(xué)習(xí)者由淺到深地引向深度學(xué)習(xí)。開展混合式教學(xué)的最終目的不是使用在線平臺，不是建設(shè)數(shù)字化教學(xué)資源，也不是開展花樣翻新的教學(xué)活動，而是有效提升絕大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)深度。其核心思想在于強(qiáng)調(diào)學(xué)生對知識的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)、交互學(xué)習(xí)以及對所學(xué)知識意義的主動建構(gòu)[3]。

2 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會對數(shù)據(jù)庫原理的教學(xué)目標(biāo)做出了具體要求：“數(shù)據(jù)庫原理課程以關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為核心，完整地講授數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、基本理論和應(yīng)用技術(shù)，并介紹主流數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的使用方法，使學(xué)生對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有一個全面的了解，為進(jìn)一步從事數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究、開發(fā)和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)[4]”。針對上述教學(xué)目標(biāo)要求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫原理的教學(xué)內(nèi)容。例如，在講解數(shù)據(jù)庫概述時，如果一開始就給學(xué)生講很多概念，學(xué)生很難了解這門課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。然而，通過一個案例“學(xué)生選課系統(tǒng)”，可以讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的目的、數(shù)據(jù)庫原理的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法。

（1）如果要開發(fā)一個學(xué)生選課系統(tǒng)，如何考慮？從這問題引申需求分析：現(xiàn)實(shí)世界→信息世界（E-R 圖）→計(jì)算機(jī)世界（關(guān)系模式）。在后面的課程要學(xué)習(xí)如何畫數(shù)據(jù)流圖、E-R 圖；如何將E-R 圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式。

（2）建好的各種關(guān)系模式（表）如何存儲？如何對它進(jìn)行操作？從這問題可以引申出什么是數(shù)據(jù)庫（DB）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）。數(shù)據(jù)庫管理員（DBA），解釋它們之間相互關(guān)系。

（3）給出一張選課表，先讓學(xué)生找出該表存在什么問題？從中引申出關(guān)系數(shù)據(jù)理論問題，數(shù)據(jù)庫完整性問題、數(shù)據(jù)庫安全性問題。

（4）較優(yōu)的關(guān)系模式已設(shè)計(jì)好，如何查找、統(tǒng)計(jì)所需要的內(nèi)容？

從這些問題中引申什么是SQL 語言？SQL語言能做哪些事？

通過上述教學(xué)設(shè)計(jì)，學(xué)生明白這門課學(xué)什么，把課本理論知識根據(jù)實(shí)際案例串連起來，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。根據(jù)專業(yè)需求，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，并設(shè)計(jì)課程總體教學(xué)，以適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。例如，在講解第1 章關(guān)系模型時，要求小組學(xué)生進(jìn)入學(xué)校圖書管理網(wǎng)站和12306 火車訂票網(wǎng)站，學(xué)會采集數(shù)據(jù)，并分析需求，找出哪些可以作為實(shí)體和屬性，畫出E-R 圖；講解第3 章SQL 語言時，要求將采集到的數(shù)據(jù)存入到Execl 文件中，并利用這章所學(xué)知識建立數(shù)據(jù)庫、建立表并保證數(shù)據(jù)庫的完整性，學(xué)生自命題完成查詢、匯總、插入和刪除等功能；講解第5 章數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)新知識，找出自己設(shè)計(jì)的E-R 圖存在的問題；講解第6 章關(guān)系理論時，要求學(xué)生分析自己設(shè)計(jì)的關(guān)系模式是不是一個好的關(guān)系模式，如果不是該如何解決？這樣，在教師引導(dǎo)下，通過任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、思考能力以及追蹤新技術(shù)的能力。作者經(jīng)過多年數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)實(shí)踐，形成了一套行之有效的課程教學(xué)設(shè)計(jì)方案和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。以本科生48 學(xué)時授課為例，選用教材是《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念》（第5 版），詳見表1。

表1 數(shù)據(jù)庫原理教學(xué)設(shè)計(jì)（48 學(xué)時）

3 優(yōu)化課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

數(shù)據(jù)庫原理是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮如何培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力、解決問題能力和創(chuàng)新能力。除常規(guī)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還增加了設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，由簡單到復(fù)雜，由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，最后通過課程設(shè)計(jì)完成小型信息管理系統(tǒng)的開發(fā)。

由于一般數(shù)據(jù)庫教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新較慢，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書采用自編教材，每年都更新補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課從第8 周開始，實(shí)驗(yàn)給出的案例數(shù)據(jù)是一個完整銷售管理系統(tǒng)。根據(jù)該系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫整體的創(chuàng)建、運(yùn)行、維護(hù)、應(yīng)用的角度深入掌握SQL 語言。每一個實(shí)驗(yàn)都相互關(guān)聯(lián)，前一個實(shí)驗(yàn)沒做，就無法做下一個實(shí)驗(yàn)。將理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課有機(jī)穿插安排，體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，達(dá)到課堂教學(xué)收益最大化。每周完成一個實(shí)驗(yàn)，每周2 學(xué)時的實(shí)驗(yàn)主要由教師總結(jié)上一實(shí)驗(yàn)存在的問題，解答學(xué)生提出的問題。實(shí)驗(yàn)大部分內(nèi)容必須通過課外時間完成。以本科生16 學(xué)時實(shí)驗(yàn)為例，詳見表2。

表2 數(shù)據(jù)庫原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)（16 學(xué)時）

4 優(yōu)化課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

課程設(shè)計(jì)是為數(shù)據(jù)庫原理課程獨(dú)立開設(shè)的實(shí)踐性課程，其目標(biāo)是加深對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語言理論知識的理解和應(yīng)用水平。通過設(shè)計(jì)實(shí)際的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用課題，進(jìn)一步熟悉數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的操作技術(shù)，提高動手能力。OBE 強(qiáng)調(diào)合作式學(xué)習(xí)，通過團(tuán)隊(duì)合作、協(xié)同學(xué)習(xí)等方式，使學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)者變得更強(qiáng)，使學(xué)習(xí)能力較弱者得到提升。

大多數(shù)學(xué)校一般都在期末用一周時間完成課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生通過前面實(shí)驗(yàn)和課程學(xué)習(xí)，自已獨(dú)立開發(fā)一個小型系統(tǒng)（如火車訂票系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)、在線考試系統(tǒng)等）。從以往經(jīng)驗(yàn)來看，學(xué)生一周時間很難完成一個小型系統(tǒng)的開發(fā)。因此，把課程設(shè)計(jì)提前到第13 周，每周安排要完成的任務(wù)，到第19 周集中輔導(dǎo)，檢查學(xué)生做的情況，教學(xué)設(shè)計(jì)詳見表3。

5 建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

借助互動課堂管理工具——課堂派網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)“線上+線下”的混合式教學(xué)，將課前預(yù)習(xí)、課堂互動、課后復(fù)習(xí)有機(jī)串聯(lián)起來。該網(wǎng)站可以實(shí)現(xiàn)對課程介紹、公告信息發(fā)布、平時小測、作業(yè)批改、發(fā)布話題討論等功能。課前以課堂派和MOOC 平臺為學(xué)習(xí)載體，PPT 課件及學(xué)習(xí)資料上傳到課堂派平臺。通過公告發(fā)布預(yù)習(xí)要求，明確教學(xué)任務(wù)的知識要點(diǎn)及關(guān)鍵問題，并布置課前小測題，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生自查自主學(xué)習(xí)成效，教師可以及時了解學(xué)生預(yù)習(xí)的情況，總結(jié)學(xué)生的共性問題與個性問題，以便確定在課中知識交流階段需要重點(diǎn)準(zhǔn)備的教學(xué)內(nèi)容，從而提高課堂教學(xué)效果。在上課過程中也事先準(zhǔn)備了一些綜合性題目，要求學(xué)生課堂完成，并通過手機(jī)拍照上傳到課堂派網(wǎng)站，教師可以隨機(jī)打開學(xué)生作業(yè)進(jìn)行講評。課后的拓展題目讓學(xué)生獨(dú)自或以團(tuán)隊(duì)形式完成，達(dá)到知識鞏固以及檢驗(yàn)知識掌握程度的目的。把“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的原則貫穿整個教學(xué)過程，合理設(shè)計(jì)課前、課中和課后教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

表3 數(shù)據(jù)庫原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)

6 改進(jìn)教學(xué)評價

課程考試是教學(xué)的必要環(huán)節(jié)，是評價、導(dǎo)向和激勵學(xué)生的重要手段。OBE 強(qiáng)調(diào)自我評價，預(yù)期成果和評價之間要達(dá)到一致性，并設(shè)定一系列的評價項(xiàng)目。目前，大多數(shù)高校專業(yè)課程考試以期末閉卷考試為主，重結(jié)果、輕過程，存在“一考定成敗”的問題，忽略對學(xué)生平時學(xué)習(xí)過程的考核[5]。有些課程雖引入平時成績，但沒有配套的成績構(gòu)成評價標(biāo)準(zhǔn)，有些教師根據(jù)期末成績主觀評定，造成一些學(xué)生平時不認(rèn)真，只要期末突擊一下就能通過。在評價教學(xué)效果階段，對學(xué)生的考核使用“過程評價+期末評價”的方式，過程評價的比重占整個評價的40%。近3 年，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺改進(jìn)教學(xué)評價，采取課前學(xué)習(xí)、課中交流、課后小測以及實(shí)驗(yàn)成績的評價，突出了OBE 中成果導(dǎo)向的理念。在過程性評價中增加一項(xiàng)加分內(nèi)容，對網(wǎng)站平臺上的話題部分和上課積極回答問題的學(xué)生加分。

7 結(jié) 語

數(shù)據(jù)庫原理課程教學(xué)中結(jié)合OBE 理念和混合式教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與自覺性、學(xué)生探究問題與解決問題的能力、動手的操作技能等都有很大提升，也滿足不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)的各種需求。因而，線上線下混合式教學(xué)將成為未來大學(xué)教學(xué)模式改革的主要方向。目前難點(diǎn)是如何根據(jù)不同對象設(shè)計(jì)好每一堂課的教學(xué)設(shè)計(jì)，這需要教師投入更多時間和精力參與改革，學(xué)校也應(yīng)多出臺鼓勵與激勵政策，讓教師有動力參與改革，更愿意將精力投入教學(xué)。這樣才能收到較好的效果，形成良性循環(huán)。