基于2L1D項(xiàng)目化教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

竇慧敏 劉華敏

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng); 2L1D; 項(xiàng)目化; 教學(xué)模式

1 引言

來自美國的尹利諾易大學(xué)教授凱茲博士和加拿大的阿爾伯特大學(xué)教授查德博士，都是優(yōu)秀的兒童教育家，他們共同創(chuàng)新了一種以學(xué)生為核心的教學(xué)方法——項(xiàng)目化教學(xué)法。該方法的主旨是提供給學(xué)生一個完整的任務(wù)或項(xiàng)目，讓學(xué)生通過自己的能力獨(dú)自完成，包括數(shù)據(jù)搜集、方案設(shè)計(jì)和實(shí)施，任務(wù)完成后學(xué)生也要能夠在過程中學(xué)會總結(jié)；導(dǎo)師在學(xué)生項(xiàng)目實(shí)施過程中需要起到引路人的作用；主要目的是讓學(xué)生通過項(xiàng)目的實(shí)施，能夠理解和掌握完成項(xiàng)目各個環(huán)節(jié)的根本要求和實(shí)踐技能[1]。

基于此項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，安徽信息工程學(xué)院組織多位專家、導(dǎo)師研究分析，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)完善地設(shè)計(jì)了4L（Layers）4D（Dimension）項(xiàng)目化教學(xué)體系。根據(jù)4L4D 層級劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)》課程大綱和培養(yǎng)方案，可以明確該課程項(xiàng)目類型為2L1D。

2L是指工程能力的鞏固和提升。一個完整的實(shí)踐項(xiàng)目的開展，是需要把工程問題作為對象，融入各種專業(yè)知識、技能特別是信息技術(shù)，以提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識處理工程問題的能力。指導(dǎo)學(xué)生完成一個完整的工程項(xiàng)目，包括工作流程和主要工作內(nèi)容，如目標(biāo)與任務(wù)、技術(shù)與方案、實(shí)施與管理、結(jié)論與評價，了解團(tuán)隊(duì)中的分工與合作以及自己作為一員的作用，學(xué)會如何提取、分析和解決項(xiàng)目中的疑難問題。

1D指的是單門課程的設(shè)計(jì)，可以是針對某門課程的某個知識點(diǎn)進(jìn)行課堂設(shè)計(jì)練習(xí)，也可以是針對某門課程進(jìn)行一學(xué)期或一段時間的設(shè)計(jì)和培訓(xùn)。目的是讓學(xué)生在實(shí)踐和摸索中學(xué)到特定課程的概念和知識[2]。

2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 教學(xué)內(nèi)容安排缺乏軟件工程思想

國內(nèi)各本、?？圃盒ｉ_設(shè)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程都比較統(tǒng)一，大多是《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》，使用的教材也大多是王珊和薩師煊教授[3]編寫的《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》[4]。教學(xué)內(nèi)容也基本是數(shù)據(jù)庫技術(shù)介紹、關(guān)系型模型基本概念、結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL、關(guān)系數(shù)據(jù)庫的參照完整性、數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)等課程。當(dāng)導(dǎo)師在對教學(xué)內(nèi)容組織時，絕大都機(jī)械、系統(tǒng)地遵照教材章節(jié)順序來安排理論知識，而缺乏對知識運(yùn)用的講解和理論實(shí)踐。導(dǎo)師上課即使對項(xiàng)目實(shí)踐有所觸及，但是并沒有按照傳統(tǒng)軟件工程的思想對項(xiàng)目案例進(jìn)行層層剖析、分步講解，導(dǎo)致學(xué)生獲得到的知識是零散的，難以吸收消化。

2.2 重理論輕實(shí)踐

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程在教學(xué)中占有重要位置，是理論性與實(shí)踐性相結(jié)合的課程。數(shù)據(jù)庫教學(xué)過程中絕大都存在以下情況。把數(shù)據(jù)庫課程以教材理論知識為核心，當(dāng)作一種純理論課程，教學(xué)過程中對項(xiàng)目案例的引用常常是零散的、碎片化的，學(xué)生沒有實(shí)際操作的機(jī)會。因?yàn)榻虒W(xué)時數(shù)的局限性，理論實(shí)踐學(xué)時較少，所以實(shí)踐內(nèi)容的安排通常是一些課堂案例的驗(yàn)證來作為課堂教學(xué)的延伸。重書本輕實(shí)踐往往使得學(xué)生對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體認(rèn)知出現(xiàn)偏差。

3 研究基礎(chǔ)

3.1 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

數(shù)據(jù)庫作為信息社會不可或缺的一部分，在各個地方、行業(yè)都有著十分重要的應(yīng)用，為現(xiàn)代化、數(shù)字化、信息化建設(shè)保駕護(hù)航[5]。作為一名高等院校的計(jì)算機(jī)人才，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是必修課，它既是軟件工程、數(shù)據(jù)分析、畢設(shè)等課程的基礎(chǔ)，又是為后續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)等課程做好鋪墊，同時還為日后學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)、AI人工智能等新技術(shù)創(chuàng)造條件[6]?？梢哉f它在整個課程框架中起著溝通橋梁的作用，在人才培養(yǎng)中占有重要的位置，乃至對學(xué)生未來的學(xué)習(xí)、工作、科研和事業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響[7]。在理論教學(xué)內(nèi)容上，分為基礎(chǔ)、設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)三個章節(jié)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)有三種類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

3.2 深挖課程中包含的思想政治因素

通過以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程的專業(yè)知識為載體，深入挖掘課程所蘊(yùn)含的思想政治要素，將愛國主義、社會主義核心價值觀、青年的使命責(zé)任、專業(yè)素質(zhì)、團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新意識等有機(jī)植入，要以潤物細(xì)無聲的方式巧妙地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的思政元素。

3.3“以學(xué)生發(fā)展為中心”的線上線下教學(xué)實(shí)施過程

在博思智慧學(xué)習(xí)平臺上傳課程相關(guān)資料，包括課程相關(guān)數(shù)據(jù)庫、教學(xué)大綱、授課計(jì)劃表、授課PPT等；作業(yè)發(fā)布、章節(jié)自考、課程討論、課程答疑活動等；同時，通過博思智慧學(xué)習(xí)平臺還能匯總學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，時刻掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)、情況。

1） 課前

在線上，導(dǎo)師可以使用博思智慧學(xué)習(xí)平臺上傳材料、發(fā)布預(yù)覽、課前點(diǎn)名。學(xué)生可以查看查看上傳的資料，例如：教學(xué)大綱、授課計(jì)劃表、授課PPT等內(nèi)容，方便學(xué)生提前預(yù)習(xí)，學(xué)生可以下載相關(guān)資料。

2） 課中

在線上，導(dǎo)師使用博思智慧學(xué)習(xí)平臺發(fā)布課堂搶答、課堂實(shí)操、知識拓展、課堂檢測，及時獲得學(xué)生預(yù)習(xí)本次課的學(xué)習(xí)情況和掌握情況。

3） 課后

在線上，導(dǎo)師發(fā)布作業(yè)，學(xué)生收到作業(yè)及時運(yùn)用所學(xué)知識完成；學(xué)生在線下完成每個實(shí)驗(yàn)并上傳到學(xué)習(xí)平臺。導(dǎo)師為學(xué)生解答問題、檢查實(shí)驗(yàn)和作業(yè)。

4 項(xiàng)目化教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

4.1 項(xiàng)目考核細(xì)則

根據(jù)4L4D層級劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)》的課程性質(zhì)及定位，可以明確項(xiàng)目類型為2L1D，主要提高學(xué)生對SQL語言的運(yùn)用。下表1為課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目答辯分?jǐn)?shù)考核表。

4.2 項(xiàng)目考核方法

4.2.1 成立項(xiàng)目組

通過整個班級學(xué)生的日常表現(xiàn)水平和能力，同時考慮學(xué)生在發(fā)展過程中可能遇到的困難，可以嘗試著讓學(xué)生互相組成一個小組，但堅(jiān)持一個原則：在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中，選擇一個同學(xué)作為領(lǐng)頭羊擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，該同學(xué)不僅要有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、掌控大局的意識、良好的溝通能力，而且還要把握整個項(xiàng)目進(jìn)度。在自由組隊(duì)的過程中，充分尊重學(xué)生的自主意志。項(xiàng)目組長選定后，確定每個小組的人數(shù)，一般為4-6人，不宜過多或過少，并根據(jù)工程項(xiàng)目化的思路，由組長給每個小組成員分配相應(yīng)的任務(wù)。

4.2.2 項(xiàng)目立項(xiàng)

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成立后，接下來就是開始項(xiàng)目設(shè)計(jì)研發(fā)。導(dǎo)師提供21個課程設(shè)計(jì)參考題目，學(xué)生可以自主選擇，同時也可以根據(jù)自己的特長、能力來自主命題。鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新的同時也要貼合實(shí)際。課程設(shè)計(jì)報(bào)告是重要成果文檔，應(yīng)該能夠反映學(xué)生在數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)中所做的工作收獲，所以應(yīng)盡量做到格式規(guī)范、內(nèi)容充實(shí)、條理清晰、重點(diǎn)突出。系統(tǒng)選定之后，學(xué)生要根據(jù)導(dǎo)師提供的課程設(shè)計(jì)報(bào)告模板，按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)流程首先進(jìn)行需求分析、第二步完成概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、第三步實(shí)現(xiàn)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、其次形成物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、最后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫實(shí)施和維護(hù)，做好各個階段完成的內(nèi)容以及相應(yīng)的代碼，最終以文檔和PPT的形式提交給導(dǎo)師。導(dǎo)師根據(jù)文檔內(nèi)容、PPT匯報(bào)情況及每個小組成員的工作量占比，綜合給每個學(xué)生打分，做到公平公正。

4.2.3 項(xiàng)目實(shí)施階段

需求分析階段：確定系統(tǒng)有哪些功能、哪些角色，用數(shù)據(jù)字典對各個不同的對象用特定的格式進(jìn)行注釋。該階段主要是鍛煉學(xué)生分析、溝通交流、理解能力，從談話中獲得有用的信息。

概念設(shè)計(jì)階段：作為整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，首先用戶通過需求分析得到的信息抽象為信息結(jié)構(gòu)，這就是形成概念模型的過程，也就是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時使用最便捷有效的E-R圖工具來描繪出不同實(shí)體之間的關(guān)系。

邏輯設(shè)計(jì)階段：簡單說就是將概念設(shè)計(jì)階段的產(chǎn)物E-R圖轉(zhuǎn)換成與數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型相似的邏輯結(jié)構(gòu)。在該階段，我們需要使用學(xué)習(xí)到的關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)化理論知識來解決兼容問題以及尋求優(yōu)化的辦法。

物理設(shè)計(jì)階段：即為確定的邏輯數(shù)據(jù)模型挑選一個最匹配的物理結(jié)構(gòu)的過程，物理結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)庫存儲在物理設(shè)備上的結(jié)構(gòu)和方法，綜上就是數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)。

數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段：該階段需要檢驗(yàn)學(xué)生的代碼能力，因?yàn)橐莆誗QL Server不同版本數(shù)據(jù)庫的操作，而且還要SQL語言完成相關(guān)工作。在這個階段，無論使用哪種系統(tǒng)，都要完成最基本的功能如增、刪、改、查，其中查詢包括單表、多表查詢以及復(fù)雜的關(guān)聯(lián)查詢?？梢哉f這個階段是能體現(xiàn)學(xué)生動手能力的階段。

4.2.4 答辯

1） 要求：小組完成一個或兩個項(xiàng)目，編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告、制作匯報(bào)PPT；

2） 答辯方式：現(xiàn)場抽簽選擇答辯人員，各小組為其他小組打分。如果時間不足，未能答辯的組取其他各組平均分；

3） 課程設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)：課程設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)=答辯小組互評分* 40% +導(dǎo)師評分* 60；

4） 分工角色：

班長：班長擔(dān)任答辯主持人，開場主持，安排計(jì)時人員（匯報(bào)5分鐘，提問3分鐘），安排提問人員（借此機(jī)會也復(fù)習(xí)下本課程知識），安排拍照人員，事后制作PPT分享。

學(xué)委：學(xué)委負(fù)責(zé)評分統(tǒng)計(jì)工作，組織每個小組為其他小組評分（0-100分），各組之間分?jǐn)?shù)要有差距，不符合為無效票，無效票為該小組扣10分。學(xué)委事先打印互評表發(fā)給各組長，結(jié)束后收取互評表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)考核規(guī)定刪除一個最高分和一個最低分取平均分，最后將書面的互評分表和統(tǒng)計(jì)結(jié)果電子表一起交給老師。

紀(jì)律委員：紀(jì)律委員負(fù)責(zé)現(xiàn)場抽簽，公開抽簽小組答辯順序，抽簽決定每組匯報(bào)人，一次最多抽五組匯報(bào)人，并監(jiān)督檢查實(shí)際匯報(bào)人是否相符，不符直接扣20分。

回答問題不限人員，小組答辯時，小組成員都到講臺前，方便回答問題。每個階段完成之后，項(xiàng)目組所有成員全部站在講臺，由項(xiàng)目組的組長進(jìn)行講解，模擬現(xiàn)場，同時解答現(xiàn)場提出的問題。在這個時候，老師和其他小組的每個成員都可以進(jìn)行提問，這將促進(jìn)不同小組的相互學(xué)習(xí)。這也是通過不同組別之間的競爭，激發(fā)各組成員的學(xué)習(xí)熱情，互相鼓勵、展示自己，提高整個班集體的能力。答辯結(jié)束后，老師可以針對每個小組進(jìn)行合理的建議和總結(jié)，并指出對下一階段的學(xué)習(xí)任務(wù)和要求。

4.3 推廣完善考核評價體系

高校傳統(tǒng)的階段性考試過于注重理論，缺少實(shí)踐，只看重期末成績，而忽略了實(shí)踐能力的考核。導(dǎo)致學(xué)生不重視平時學(xué)習(xí)內(nèi)容，而進(jìn)行期末突擊學(xué)習(xí)，從而對課程內(nèi)容理解不深入、不牢固，只停留在書本知識。而通過該教學(xué)模型不僅可以讓學(xué)生平時融入?yún)⑴c到課程學(xué)習(xí)中，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，這樣才能夠真正達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)。

5 結(jié)束語

實(shí)踐證明，2L1D項(xiàng)目化教學(xué)模式應(yīng)用于《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)》課程的教學(xué)模式中，能夠使得更多學(xué)生主動融入、參與到課堂，通過老師的互動教學(xué)實(shí)踐，很好地提高了學(xué)生的動手實(shí)踐能力。而且通過該模式的教學(xué)，特別是針對經(jīng)典項(xiàng)目案例實(shí)戰(zhàn)的講解，既能提高學(xué)生對理論知識的掌握，還能潛移默化地提高學(xué)生動手實(shí)踐能力。學(xué)生的積極性提高了，老師就能及時收到課堂反饋，教學(xué)質(zhì)量也從而能得到提高。