基于多工程案例的數(shù)據(jù)庫課程混合教學模式的改革研究

嚴曉龍　王秀友　馮瑩瑩　趙莎莎

摘 要：基于前沿軟件項目開發(fā)模式，細化工程化案例環(huán)節(jié)，采用多案例并行驅(qū)動“線上+線下”課程混合式教學創(chuàng)新。優(yōu)化教學互動形式，落實以學生為中心，重構(gòu)學生小組結(jié)構(gòu)，提高學生解決問題的效率；豐富教師和學生的多元評價角色，加強評價后的跟蹤反饋機制，縮小層次性差異；思政元素隱式融入課程案例，實現(xiàn)知識技能培養(yǎng)和育人育德高度統(tǒng)一。基于該模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫課程的有效整合和重構(gòu)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域復合型人才。

關(guān)鍵詞：混合教學；多案例驅(qū)動；課程思政；數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：G642? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）04-0115-04

當下數(shù)據(jù)庫技術(shù)更新速度迅猛，人工智能、辦公信息系統(tǒng)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展[1]。由于數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域中所發(fā)揮的重要作用，所以一直以來作為我國本科高校軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程等專業(yè)的核心課程。而如何確保計算機類專業(yè)課程的與時俱進，為國家培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化社會發(fā)展的高專業(yè)素質(zhì)數(shù)據(jù)庫人才，是當下本科教學的重要課題[2]。

此外，數(shù)據(jù)庫課程的專業(yè)技能集成度高，因此需要結(jié)合計算機學科的前沿發(fā)展，直擊傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程教學痛點，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫教學新模式[3]。

1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程教學現(xiàn)狀和痛點

數(shù)據(jù)庫課程具有典型的跨學科特點，技能綜合應(yīng)用要求高，學習難度大[4]。而我國本科高校受限于學期課時短、授課內(nèi)容滯后等因素，導致傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程授課痛點明顯。

（1）實際工程項目開發(fā)經(jīng)驗匱乏，學生綜合實踐能力較弱。數(shù)據(jù)庫課程的理論課時（54課時）明顯多于上機實踐課時（18課時），過分重視理論類知識傳授，導致學生缺乏實踐實訓的能力鍛煉。即使在上機實踐環(huán)節(jié)，學生也通常以單兵作戰(zhàn)的形式進行實操練習，結(jié)對式和團隊式項目開發(fā)參與機會較少，導致團隊協(xié)作開發(fā)意識不足。

（2）授課內(nèi)容滯后于當前專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展，學生成果轉(zhuǎn)化率低。傳統(tǒng)授課內(nèi)容和前沿軟件開發(fā)割裂性高，課程案例設(shè)計較為陳舊，且各個案例之間相互獨立，導致學生無法對數(shù)據(jù)庫開發(fā)流程形成系統(tǒng)性認識，學習思維缺乏連貫性，難以應(yīng)對實際大中型項目中遇到的各種問題，學習成果的轉(zhuǎn)化率較低。

（3）評價反饋機制不健全，無法通過評價真正衡量學生專業(yè)水平。評價標準忽視參評全面性，通常以教師為主體來決定學生的過程性評價和終結(jié)性評價，學生無法真正投入評價角色，導致評價結(jié)果存在教師主觀性較強的問題。此外，忽視評價結(jié)果對學生的反饋跟進。傳統(tǒng)的評價結(jié)果主要作為學生成績優(yōu)劣的依據(jù)，缺少后續(xù)對不同層次學生的針對性補強和跟蹤，導致學生個體間差異難以縮小。

（4）思政元素與實際生活結(jié)合度低，學生缺少學習主動性和專業(yè)認同。傳統(tǒng)課程教學側(cè)重于專業(yè)知識講解，課程案例和思政元素的結(jié)合方式較為生硬，存在刻意拔高、脫離實際的現(xiàn)象，導致學生無法切實提升專業(yè)認同感，樹立科學的價值觀。

2 基于多工程案例的混合教學模式構(gòu)建策略

結(jié)合當前實際軟件公司項目開發(fā)流程，對課程內(nèi)容進行重構(gòu)，構(gòu)建多工程仿真項目案例混合式課程教學策略。針對目前教材案例較為陳舊割裂的缺點，結(jié)合實際設(shè)計工程案例，使學生在學習過程中可以全局性理解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全貌，提高學生的實戰(zhàn)應(yīng)用水平和高階創(chuàng)新思維。在教學過程中，以工程化案例為主線、教師為主導、學生為主體為原則，并在基礎(chǔ)實踐環(huán)節(jié)之外增設(shè)開放性問題，學生以5-7人的現(xiàn)代程序員組進行團隊協(xié)作，激發(fā)學生的協(xié)同合作和解決問題的能力；在過程性評價上，采用教師為主、學生為輔的評價原則，從功能效果、項目完成度、開發(fā)用時等多方面對學生成績予以評定，細化形成性評價和終結(jié)性評價；通過對課程目標、內(nèi)容和模式等方面深化改革，充分體現(xiàn)立德樹人的教育本質(zhì)，加強課程中的思想政治教育，構(gòu)建“思政+專業(yè)”的課程教學案例。

2.1 多工程化案例并行提升學生項目開發(fā)能力

由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫教學上機課時少，導致學生存在知識轉(zhuǎn)化率低等問題[5，6]。本課程合理調(diào)整教學順序，基于當前主流項目開發(fā)流程，設(shè)計多套工程化案例，將其貫穿整個學期的理論教學、上機實踐和線上拓展學習。本學期授課案例如圖1所示。

在理論教學環(huán)節(jié)，緊跟數(shù)據(jù)庫發(fā)展趨勢并結(jié)合抗疫大環(huán)境，提出一套實用的醫(yī)院信息管理系統(tǒng)工程案例用于課程講解。從用戶調(diào)研和需求分析，到軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計，直至最終的運行驗收，細化設(shè)計多層次任務(wù)節(jié)點使得學生可以從軟件開發(fā)角度，掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從無到有的構(gòu)建流程。

在上機實踐環(huán)節(jié)，結(jié)合當前脫貧攻堅大形式，提出一套貧困農(nóng)戶信息管理系統(tǒng)用于實踐練習。學生通過實戰(zhàn)操練，實現(xiàn)知識轉(zhuǎn)化。其中，上機授課和自主實踐按照1：1分配，將教師對項目任務(wù)的解析和框架梳理，與學生自主實踐有機融合。此外在自主實踐環(huán)節(jié)中，以“從實戰(zhàn)出發(fā)，教師主導，學生主體”為原則，模擬用戶需求和實際項目需求，基于當下軟件開發(fā)主流的現(xiàn)代程序員組，學生以5-7人組成現(xiàn)代程序員組，每組按照學生能力和意愿進行職能分工，每組分級設(shè)置項目經(jīng)理、組長和程序員，模擬真實開發(fā)流程，激發(fā)學生協(xié)同合作意識，鼓勵成員分散決策，提升團隊協(xié)作能力。

在線上拓展環(huán)節(jié)，針對網(wǎng)購行業(yè)發(fā)展規(guī)模日益壯大的趨勢，設(shè)置物流數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā)項目，供學生在課后進行獨立開發(fā)以自主思考和動手能力。對不同層級模塊根據(jù)教學進度、工作量和技術(shù)難度等因素實行任務(wù)分組，保證大部分項目任務(wù)開發(fā)難度適中的同時，部分模塊任務(wù)具備高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性，增強學生創(chuàng)新思維。

2.2 圍繞學生“線上+線下”分級調(diào)整教學任務(wù)

針對數(shù)據(jù)庫邏輯性和抽象性較強的特點，在課前、課中和課后進行線上線下多方面教學手段的豐富，強化學生主體地位。教學模式如圖2所示。

在課前，學生在超星學習通、MOOC等線上平臺實現(xiàn)知識預習和互動討論；在課中，利用多媒體授課和超星學習通等線上軟件，實時收集學生提出的知識難點和問題，采用“分組討論+組間辯論+師生互動”方式，突出課堂教學中問題發(fā)現(xiàn)的及時性，主張第一時間遇到問題，第一時間解決問題；在課后，將課堂講解的工程案例和重難點通過超星學習通上傳，實現(xiàn)資源共享，使學生在課中沒有消化的內(nèi)容通過課后的線上學習進行二次鞏固。

在設(shè)計課程結(jié)構(gòu)時，將課程知識和項目案例實踐任務(wù)劃分為基礎(chǔ)篇、強化篇、綜合篇和系統(tǒng)優(yōu)化篇。學生可以結(jié)合自身知識掌握情況，在線上選擇不同難度的階段任務(wù)。其中系統(tǒng)優(yōu)化階段是面向大型數(shù)據(jù)庫開發(fā)項目的系統(tǒng)級進階拓展，該階段充分體現(xiàn)教學內(nèi)容的階段性和挑戰(zhàn)性。通過自主選擇項目案例實踐，學生可以以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為中心，對多門相關(guān)開發(fā)技術(shù)（網(wǎng)頁設(shè)計、ASP等）進行串并聯(lián)，提升綜合開發(fā)水平。

2.3 合理豐富教師和學生的評價角色，構(gòu)建過程性評價體系

本課程的過程性評價體系采用“現(xiàn)場測評+線上互評+跟蹤反饋”相結(jié)合的方式，以教師團隊和學生小組實現(xiàn)評價構(gòu)成。

首先，學生的定位從“被動參與”向“主動投入”轉(zhuǎn)化。學生在所屬小組內(nèi)實行成員互評，從學生角度對成員的實操能力、溝通合作能力、創(chuàng)新能力、知識掌握程度等多方面予以評價，使形成性評價結(jié)果更加全面、客觀；學生對自身以自評報告的形式完成自評總結(jié)，促進學生養(yǎng)成自主反思。由于數(shù)據(jù)庫課程理論和實踐并重的特點，增加實踐環(huán)節(jié)所占課程終結(jié)性評價的比重，保證綜合評價結(jié)果的平衡性。

其次，教師的角色從“單一授課者”向“多角色”轉(zhuǎn)化。評價教師從傳統(tǒng)的單一主講教師評定，轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙灾髦v教師為主、教學團隊為輔”的多教師參評模式。作為“用戶代表”，教師對學生提交的線下和線上任務(wù)和作業(yè)，進行產(chǎn)品使用感受、問題反饋、回歸修改完成度等多方面評價；作為“項目負責人”，對學生實際項目開發(fā)中的諸多因素，比如開發(fā)用時、任務(wù)點覆蓋數(shù)、模塊質(zhì)量等進行量化打分；作為“授課者”，對學生的三維目標進行測評與量化，重視過程性評價的科學性。

在評價權(quán)重上，過程性評價體系以教師評價為主，學生評價為輔。其中，學生評價部分基于組內(nèi)學生溝通合作更多的情況，加大組內(nèi)同學互評分數(shù)占比，組間互評次之；利用學生自評報告，培養(yǎng)學生自主反思能力和個人方向規(guī)劃意識，自評部分占比最少。教師評價部分，“用戶”“項目負責人”和“授課者”作為三種觀察視角對學生多角度測評，其中由于“授課者”更多、更近的與學生交流互動，主觀感受更加真實，其對學生的測評量化分數(shù)占比相對更多。過程性評價標準如表1所示。

最后，加強評價后的跟蹤反饋機制。對學生的過程性評價結(jié)果予以量化分層，對于評價結(jié)果較差（第三梯隊）的學生，對其提交項目作品進行針對性返工重改，深層挖掘根本原因，促進其提升專業(yè)能力；對于評價結(jié)果良好（第二梯隊）的學生，分析整體共性特點，升級高階能力；對評價結(jié)果優(yōu)異（第一梯隊）的學生，進行采樣式隨機抽查，分析此類學生對課程高階認知的水準和高度，為后續(xù)進階挑戰(zhàn)項目和企業(yè)實踐提供依據(jù)。對學生按照專業(yè)能力、素質(zhì)水平和個人意愿進行專業(yè)方向規(guī)劃，并開展向?qū)W科競賽和企業(yè)實踐進行輻射，實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化。最后，根據(jù)學科競賽獲獎情況和企業(yè)評價對課程評價機制進行迭代調(diào)整。

2.4 思政元素隱式融入課程案例，培養(yǎng)高素質(zhì)人才

從學生日常學習和生活出發(fā)，緊密結(jié)合當下時代熱點，在教學過程中，將思政先進事跡帶入教學，對課程案例予以重新設(shè)計，形成“思政+專業(yè)”的課程教學案例。使得課程思政具體化、形象化，以培養(yǎng)具有大國工匠精神、肩負時代使命的復合型數(shù)據(jù)庫人才。

例如，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計章節(jié)構(gòu)建了抗疫有“數(shù)”思政案例。課前，通過觀看國家防疫視頻，使學生深刻理解抗擊疫情的時代使命；課中，通過醫(yī)院數(shù)據(jù)庫實戰(zhàn)項目開發(fā)，培養(yǎng)學生規(guī)范設(shè)計素養(yǎng)，增強課程感染力與實效性；課后，將項目部分模塊交付學生完成，激發(fā)學生的自我挑戰(zhàn)精神和高階思維，并通過互動討論“顧斐團隊優(yōu)化新冠基因模型”的抗疫事例，塑造學生的工匠精神和服務(wù)社會的使命感，實現(xiàn)全景式思政教育。

“思政+專業(yè)”高度結(jié)合的教學案例重構(gòu)，避免了傳統(tǒng)課程思政說教式灌輸，充分體現(xiàn)立德樹人的教育本質(zhì)，做到教學工作的潤物無聲。使得學生從根本上認同專業(yè)學習的價值所在，產(chǎn)生積極正向的影響，學生在學習專業(yè)知識的同時，傳承和創(chuàng)新中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，提升學生的專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)認同感，并樹立其積極向上的國家觀、民族觀、歷史觀、文化觀，時刻保持對學科研究高度的責任感和使命感。

3 基于多工程案例的數(shù)據(jù)庫課程混合教學模式的教學效果

基于多工程化案例驅(qū)動的數(shù)據(jù)庫混合教學模式已在2個學年中分別對我校計算機專業(yè)的2個班級進行實踐運用，并在實際教學過程中不斷完善和調(diào)整教學思路，以達到良好的教學效果。通過學生線上課程評價以及線下課堂的具體表現(xiàn)，這種基于工程化案例驅(qū)動的教學目標達成度較高。學生普遍反映基于案例、理論實踐并重、模塊化教學的方式，“有效培養(yǎng)項目開發(fā)的宏觀意識”，貼合當下的多套案例教學使得原本晦澀難懂的數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)變得“直觀、易于理解”。實踐環(huán)節(jié)采用現(xiàn)代程序員組的分組開發(fā)模式，提升了學生的高階創(chuàng)新意識和溝通協(xié)作能力。

基于多工程化案例驅(qū)動的線上線下混合教學模式拓寬了學生的學習渠道，對比往年采用傳統(tǒng)教學，學生考試成績有較大幅度提高。以采用了該教學模式的軟件工程班（教改班）和傳統(tǒng)課堂面授方式的計算機科學與技術(shù)班（傳統(tǒng)班）為例：教改班的數(shù)據(jù)庫原理考試平均分和數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計綜合實踐得分，均明顯高于傳統(tǒng)班，如圖3所示。

成績標準差作為反映數(shù)據(jù)集離散程度的重要衡量指標，數(shù)值越小說明班級整體成績的穩(wěn)定性越好。通過兩組專業(yè)班級的成績標準差對比，教改班的成績標準差均明顯小于傳統(tǒng)班，即整體知識掌握能力優(yōu)于后者，如圖4所示。

此外，學生利用超星學習通、長江雨課堂等網(wǎng)絡(luò)教學平臺上的數(shù)據(jù)庫課程資源、實驗任務(wù)及項目代碼，構(gòu)建的計算機設(shè)計作品（網(wǎng)購平臺、手機App等）質(zhì)量有明顯提升，對自主性設(shè)計數(shù)據(jù)庫項目的熱情也顯著提高，項目開發(fā)的多樣性較之往年有所豐富。實踐證明，基于該模式的教學目標達成度較高，且對于該課程也形成了良性的可持續(xù)迭代。

4 結(jié)語

通過實際教學的實踐運用，基于多工程化案例驅(qū)動的數(shù)據(jù)庫線上線下混合式教學獲得了良好的教學收益。該模式始終遵循“兩性一度”標準，重構(gòu)課程內(nèi)容，采用線上線下混合教學真正做到以學生為中心；構(gòu)建多角色評價反饋體系，教師、學生等多方參與評價，重構(gòu)評價標準，豐富評價形式，真正做到評建結(jié)合；“思政+專業(yè)”的課程教學案例設(shè)計與重構(gòu)，可以保證學生在知識與能力得到培育的同時，樹立正確價值觀和專業(yè)認同感。通過學生線上課程評價以及線下課堂的具體表現(xiàn)，該教學模式獲得了良好的教學收益。由于“新工科”對計算機專業(yè)的全新要求，改革傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程結(jié)構(gòu)，加強學生專業(yè)能力和團隊協(xié)作能力，結(jié)合時代熱點培養(yǎng)學生思政意識，將成為未來課程改革的大趨勢。

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收稿日期：2023-01-27

基金項目：教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（220601363062820）；安徽省質(zhì)量工程教學團隊項目（2020jxtd191）；阜陽師范大學信息工程學院質(zhì)量工程校級項目（2021FXJY04）；安徽省產(chǎn)學研橫向項目（2019FXGHK1）；安徽省校企合作實踐教育基地（2019sjjd81）；教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（202002155040）；安徽省質(zhì)量工程教學團隊項目（2021jxtd215）；安徽省高校教學研究項目（2020jyxm1422）