結合思維導圖和項目驅動的教學模式的探索

羅志宏，毛明志，阮文江

(中山大學計算機學院，廣州 510006)

0 引言

我校為非計算機專業的學生開設了《數據庫技術及應用》的核心通識課，課程的教學內容是介紹數據庫的基礎理論、基本技術，包括數據庫系統的組成和發展趨勢、數據庫管理系統的實現技術、數據庫設計方法和規范化理論、SQL數據庫操作語言，面向對象編程等。通過本課程的學習，使學生了解關系型數據庫系統的原理知識，初步具備運用理論知識對專業中的數據庫系統進行分析和設計，以及通過實際的上機操作，理解并掌握數據庫應用程序開發的一般方法，能夠選擇和使用恰當的技術和工具針對數據庫應用系統進行開發的工程實踐能力。

計算機類的必修課和通識課相比，有很多差別。筆者首先分析了本課程原來存在的不足，本著“培養能力，強化應用，提高素質”的原則，積極探索有效的教學方法和措施，提出了思維導圖和項目式驅動相結合的教學模式。

在思維導圖和項目驅動相結合的教學模式中，我們首先精選了教材，優化了知識點的教學順序，在融合了多本教材的內容的基礎上，基于Access數據庫管理系統為中心，講授數據庫相關的原理和技術。其次，在教學中，選取幾個完整的項目，采取“項目驅動”教學法，將知識點融入到項目中，利用所學的知識來不斷完善改進一個具體的項目。

1 該課程原有的不足

首先我們分析了課程教學的基本情況。

(1)對學生情況的分析。我校的《數據庫技術及應用》是面向非計算機專業的核心通識課，一半以上的學生來自于各年級的非計算機專業的學生，由于沒有經過系統的計算機理論的學習，知識結構與計算機專業存在較大差別，學生之間也存在著計算機水平參差不齊。

(2)課程情況的分析。原來數據庫課程教學以教師課堂講授為主，并采用學生實驗驗證的方法，這種教學方法比較注重學生對課程基礎知識的掌握，對數據庫技術在項目開發過程中的綜合應用缺乏系統訓練，學生雖能理解基本概念，但很難在具體項目實踐中完整應用所學知識進行綜合設計及開發。另外通識課的課時有限。

國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)中指出：“堅持能力為重。優化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養”。基于此方向，提出了將思維導圖和項目驅動教學法相結合的教學模式。

2 教學改革的方案

2.1 項目驅動教學

項目驅動教學模式是一種建構主義學習理論基礎上的教學方法。該教學模式的內容是以項目為核心，按項目的工作進度整合教學內容，在此過程中，學生不斷地學習各個知識點，并利用所學的理論知識參與到項目的開發中，從而培養計算機的應用能力[1-4]。

基于上述的原則，我們選擇了一個完整的項目——教務管理系統作為案例來組織相關的教學。將這個項目分為若干個子項目，對應教學內容相關的知識點。

2.2 思維導圖及其作用

思維導圖是英國心理學家托尼·博贊發明的一種將發散性思維具體化的方法，通過信息表征工具，包括圖片、圖形、詞語等，加以組合運用，通過呈現概念之間的層次關系和思維順序關系，實現概念表征的可視化[5]。思維導圖通過一個中心主題發散出去，用分層級的線條將各關鍵點連接起來，形成清晰的結構圖。正像Lewis和Landale所言，思維導圖將信息加以歸納和綜合，輔助人們思考復雜問題和表征信息，增強記憶力，進而有助于提高教學和學習的效率[6]。

目前，思維導圖作為一種可視化的教學輔助工具，應用在教學領域里，例如C程序設計，計算機科學技術導論，環境工程專業等課程的教學已有報道[7-9]。

3 該教學模式在《數據庫技術及應用》課的實踐

3.1 明確教學目標

課程開始時，軟件工程思想的引導很重要，讓學生了解這門課是理論和實踐相結合的教學目標。我們首先展示了以前的學生作品，通過多個優秀的案例幫助學生了解數據庫知識可以完成實際生活中的哪些項目，項目的開發流程，所用到的關鍵技術。

3.2 優化教學內容

目前的教材大多數有兩類，一類教材重點偏向理論教學，課程的理論性強、概念抽象，對于非計算機專業的學生來說，不易理解這些理論，降低了學生的學習興趣。另外一類教材，主要講解工程實踐中流行的數據庫開發工具軟件或平臺的操作，對于數據庫基本原理的知識偏少，造成學生知識體系缺乏，對知識的綜合應用、遷移能力欠缺。我們首先精選了幾本教材的知識點和主要案例，梳理了各章的知識點，以項目開發的案例為基礎，將各章節所包含的知識點在案例中體現，并根據實際情況優化了知識點的先后順序。

3.3 以思維導圖呈現每章的知識框架

在講解每一章的開篇中，首先利用思維導圖向學生展現這一章知識點的主體框架，圍繞圖中的關鍵詞展開本章的教學內容，例如，第一章是關于數據庫的基本原理，知識點較多，我們圍繞思維導圖展開教學。最后本章結束時，通過思維導圖進行總結，引導學生把零散的知識點聯系起來，形成知識網絡圖，加深理解。

圖1 第一章的“思維導圖”

3.4 以項目為核心完成教學

我們使用項目教學法的目的：通過自己操作和團隊協作，分析、設計和實現具體的基于Access系統的應用數據庫開發實例，讓學生從理論和應用上掌握知識點

在教學中，我們提出要建立一個“教務管理系統”項目，我們首先啟發學生，如果要完成這個教務管理數據庫系統，需要考慮包含哪些信息，這些信息采用的數據類型，設計哪些表來存放，每張表要有哪些字段？在建立了學生信息、教師信息、課程、成績等數據表后，建立表與表之間的關系。這時結合實際的數據表，再進一步講解數據庫基本原理中的關系模式規范化的問題。學生通過實例，加深了對數據庫基礎理論中的概念設計、邏輯設計、關系模型的規范化理解。

接下來讓學生思考，如何利用表，實現一系列的查詢，在教學中，我們先使用可視化的查詢，然后引入SQL的知識點。

為了給用戶提供友好的操作界面，直觀方便地對數據庫進行編輯、顯示、查詢，引導學生采用窗體對象。此外將數據庫的各種對象整合成一個信息系統，制作登錄界面和導航菜單，需要進一步使用宏、面向對象編程的知識。

上述過程是將教學的內容拆解為一個個的“子項目”，逐步地展示給學生。通過貫穿于整個課程教學的項目，體現各知識點的聯系和實際應用系統的構成。讓學生產生感性認識，知道這些功能或子任務是可以通過學習完成的。一個子任務完成了，學生就會獲得滿足感，從中學生就學到了很多的知識與技能，鍛煉了分析問題、解決問題的能力。

3.5 實驗內容的設計

上機實驗是整個教學中比較重要的一環，實驗設計分為兩個層次：

(1)基礎的實驗題。這一層次是采用課本的操作題，主要是為了鞏固課堂上講授的知識點。

(2)自主選題制作信息系統。教師在班上提出多個數據庫應用方向，學生自愿組成2-3人的團隊，運用數據庫的知識來構建數據庫應用的關系數據庫模型，設計出相應的數據庫應用所需的文檔、關系結構、查詢等產品，最終解決實際問題。

3.6 考核方式

根據課程特點，采用綜合性考核方式，評價學生所有的學習結果。即：課程的總評成績由學習期間的各項過程成績組成，包括平時作業和上機成績、作品設計成績和期末考試成績，從而體現了對學生的設計能力、創新能力的考查。

4 結語

在該課程的教學改革中，采用思維導圖向學生展現每一章知識點的主體框架，圍繞關鍵詞來展開教學內容，幫助學生形成完整的知識圖譜。在內容上，應用項目教學法，把知識點蘊含于項目內部，通過以項目驅動的形式激發學生們解決問題的興趣，有效地避免了傳統教學方式中重理論輕實踐的現象，從而提高操作技能和解決實際問題的能力。