數據庫課程之移動實驗教學實踐研究

黃志成

(廣東女子職業技術學院 信息資源中心, 廣東 廣州 511450)

職業技術教育

數據庫課程之移動實驗教學實踐研究

黃志成

(廣東女子職業技術學院 信息資源中心, 廣東 廣州 511450)

為了在時間和空間上提高實驗教學的可用性,不受或少受硬件設施、場地、開放時間、管理等對實驗教學的限制,提升實驗操作的智能評價水平,基于移動互聯網技術開發了移動實驗教學平臺。該平臺可以對實驗操作進行智能評價,并實時反饋評價結果。平臺投入實際教學以來,收集了完整的實驗教學數據。對數據進行了統計分析和討論。通過對數據庫課程的使用分析表明,該移動實驗教學平臺提高了實驗操作的效率,促進了移動實驗教學的開展。

移動實驗； 實驗分析； 數據庫課程； SQL評測

4G移動網絡的高速發展、大屏高性能手機的流行,激發了人們對移動學習的熱情和關注度。具有便捷性、跨時空性、移動性、泛在性等特點的移動學習正成為未來教育的趨勢之一[1]。截至2016年12月,中國網民使用手機上網的比例為95%,而使用臺式計算機上網的比例只有60%,手機正不斷擠占計算機的使用[2]。據報道,72%的在校學生明確接受移動學習[3],39%的高校具有移動教學的實踐經驗,但學生在移動學習中以看為主[4],缺乏操作性的實驗實訓。

傳統課堂實驗教學存在著硬件設施不足的問題,并受到場地、開放時間和管理等方面的限制,學生不便于在課余時間進行自主、探究式學習。構建網絡虛擬實驗室[5]是一個可行的解決辦法,并且國內外學者已進行很多有關虛擬實驗、網上實驗的研究和平臺開發[6-8]。網絡虛擬實驗環境在一定程度上拓展了學生學習的時間和空間,但仍然受到計算機終端和有線網絡環境的限制。

融合移動互聯網技術的移動實驗教學平臺在時間和空間上極大地拓展了實驗教學,能夠彌補課堂實驗教學的不足。開展基于移動實驗平臺[9]的實驗教學研究具有重要現實意義。本文以計算機專業數據庫課程為例,探索進行移動實驗教學改革,并對實驗教學中的數據作了分析研究。

1 移動實驗教學平臺開發

1.1 平臺開發

移動實驗教學平臺主要包括教學監控、實驗操作評測和互動交流3個功能模塊,如圖1所示。其中,實驗操作、實驗智能評測、實驗數據分析是系統的核心功能模塊。

圖1 平臺功能模塊

移動實驗教學平臺分為前端和后端：前端為移動App,后端為Web服務器、應用系統及數據庫。為了使用的友好性,平臺也支持普通網頁端。用戶登錄App后,選擇實驗題目并按要求提交實驗操作SQL語句,平臺執行SQL語句并對執行結果進行智能評測,即時反饋結果。在實驗過程中,教師起輔導和監控作用。平臺運行過程如圖2所示。

圖2 平臺運行過程示意圖

移動實驗教學平臺設有獨立的實驗環境數據庫。用戶的所有實驗操作均基于實驗環境數據庫,以防止用戶的實驗操作給平臺數據庫造成破壞。平臺支持的SQL實驗操作有查詢、插入、更新、刪除等,涵蓋了常用的數據庫SQL操作知識點。相比傳統的實驗教學網頁,移動App在開發難度、界面設計、安全登錄、認證加密等方面要復雜許多。

1.2 實驗環境及題庫開發

移動實驗教學平臺的運行依賴于實驗題庫。實驗題庫基于實驗環境進行設計。本文開發的移動實驗教學平臺是一個通用的數據庫SQL實驗系統,管理人員可設計不同的實驗環境和實驗題庫。

設計題庫前,要先設計實驗環境。本文設計的實驗環境是一個簡單的學生成績數據庫,包含Student、Teacher、Course和Score數據表。所有數據表的結構及樣例數據在平臺公布,但學生無法得知真實的數據。學生需要自行分析數據及數據表之間的關系。

教師需要把數據庫課程進行重新梳理,根據教學計劃細化為若干個微型、簡短的知識點,一個知識點對應一個實驗。知識點間要松散,便于學習者在碎片化時間內進行實驗學習。目前已為移動實驗教學平臺設計了91個小實驗,包含查詢、插入、更新、刪除等類型,基本涵蓋了常用的數據庫SQL操作,能滿足課程實驗教學需要。

2 移動實驗教學平臺的應用

移動實驗教學平臺經過不斷修正和完善,已建成網上虛擬實驗室并提供全天24小時開放服務。該平臺已應用在2015級計算機應用技術1班(全班53人)的“數據庫高級應用”課程教學上。根據移動學習特點,優化了移動環境下的實驗教學策略[10-11],加強對學生的自主學習引導,并開展教學競賽。

考慮到手機App的持有情況和學生的接受度,同時也為了對比不同終端的使用情況,教師并沒有強制學生使用手機App進行實驗,而是移動端和網頁端并存。經過了完整的學期教學實踐,實驗平臺積累了18 463條實驗記錄數據,為教學分析提供了良好的數據源。

3 移動實驗教學分析

3.1 調查問卷分析

為了解學生對移動實驗教學平臺的使用情況和移動實驗教學的效果,進行了一項匿名調查。調查的問題和調查結果如下。

(1) 實驗平臺接受度。學生對移動實驗教學平臺的接受度為90.91%,絕大多數學生認同移動實驗教學平臺。

(2) 移動端使用情況。學生使用手機App進行實驗的比例為62.49%,使用PC機網頁端進行實驗的比例為37.51%。學生使用手機移動端進行實驗的比例相對較高。學生傾向于使用手機做實驗的最主要的原因是可以隨時做實驗(86.96%)、登錄和實驗方便(69.57%)。學生提出手機做實驗存在的問題包括App有時不穩定(73.91%)、不適合邊做實驗邊上網查閱參考資料(56.52%)、手機屏幕太小和輸入不方便(47.83%)等。手機在屏幕、輸入體驗方面確實不如計算機好,但在移動性、便捷性方面明顯優于計算機,教學平臺的移動化是今后的趨勢。

(3) 移動實驗教學接受度。學生對移動實驗教學的看法是:符合趨勢(56.82%)、喜歡(15.91%)、無所謂(15.91%)、沒必要(11.36%)。大多數學生對數據庫課程開展移動實驗教學表現出積極、認可態度,只有很少部分學生持否定態度。

(4) 移動實驗教學對自身能力提升。學生認為移動實驗教學使自身能力提升:很大(11.36%)、較大(36.36%)、一般(36.36%)、極小(13.64%)、沒有(2.27%)。經過學期的實驗教學后,絕大多數學生認為自己有提高。

3.2 實驗數據分析

根據不同粒度對學生的實驗數據記錄進行統計并繪制圖表,結果如圖3—圖5所示。

(1)每周的實驗情況趨勢和對比見圖3。從圖3可知,周一是課堂實驗教學時間,所以數值較高,其余時間較平穩地在人均提交20～45次之間,全體學生在課堂之外的時間比較平均地進行實驗學習?！坝脩魯抵怠憋@示某學生在全周實驗情況,曲線在“全體平均”之上表明該學生比其他學生更積極進行實驗。

圖3 每周的實驗次數對比曲線

(2) 各教學周的實驗情況趨勢和對比如圖4所示。圖4 表明,學生在2—5周較為積極進行實驗,其他時間有所減少,是由于前期完成了較為容易的實驗,所以提交率較高,而后期較難的實驗提交率較低。在19周時出現實驗提交高峰,與臨近期末考試有關。

圖4 各教學周的實驗次數對比曲線

(3) 全天各時段不同終端的實驗次數趨勢和對比如圖5所示(為突出課外時間的數據,這里隱去了數據量較大的10:00—11:00的課堂實驗教學時段)。圖5顯示,移動端和Web端的趨勢大致相同。學生最集中使用Web端進行實驗的是19:00,最集中使用移動端進行實驗的是23:00。在06:00—09:00,移動端和Web端數值均呈現大幅度上升,然而在20:00以后,Web端和移動端呈現截然相反的趨勢。20:00以后,學生逐漸減少使用傳統計算機進行實驗,而改用更加便捷的移動設備進行實驗。學生在早晨和深夜時段更傾向于使用移動設備進行持續實驗學習,移動端的使用率較Web端高。

圖5 不同終端的各時段實驗次數對比曲線

(4) 教學決策支持。移動實驗平臺的“實驗數據分析”模塊提供按星期、周、月等幾種粒度統計實驗數據,并生成學生個體與全體平均數據的比較曲線走勢圖。教師可通過統計數據掌握學生總體實驗情況,并適時調整實驗教學策略；學生也可以查看自己的統計數據圖,在了解自己的情況的同時,也了解到全體平均情況,適時調整自己的學習計劃。

此外,教師還可應用數據挖掘技術對實驗數據進行深層次的挖掘,以發現數據隱含的信息[12]。

4 結語

在計算機數據庫課程教學中引入移動互聯網技術,取得了較好的實驗教學效果,并得到大多數學生的認可。針對實驗數據的統計分析顯示,移動實驗教學平臺得到充分應用,提高了實驗操作的效率,促進了移動實驗教學的開展,是對傳統課堂教學的有益補充。

References)

[1] 羅潔.信息技術帶動學習變革:從課堂學習到虛擬學習、移動學習再到泛在學習[J].中國電化教育,2014(1):15-21,34.

[2] 中國互聯網絡信息中心.中國互聯網絡發展狀況統計報告[EB/OL].(2017-01-01).http://www.cnnic.net.cn/hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201701/P020170123364672657408.pdf.

[3] 李小斌.移動互聯網時代高職學生移動學習需求調研及發展策略研究[J].高教探索,2015(2):89-93.

[4] 石雪飛,原艷霞.高等教育移動學習現狀及未來發展[J].中國教育網絡,2015(4):35-38.

[5] 王衛國,胡今鴻,劉宏.國外高校虛擬仿真實驗教學現狀與發展[J].實驗室研究與探索,2015,34(5):214-219.

[6] 郭東偉,于明光,劉淼.數據庫應用實驗在線自動測評環境[J].實驗室研究與探索,2011,30(5):60-63.

[7] 黎孟雄,郭鵬飛.基于SQLite的數據庫原理自主實驗平臺設計[J].實驗技術與管理,2016,33(11):157-160.

[8] 周肆清,楊莉軍,李利明.“數據庫應用基礎”開放式實驗平臺與實驗過程綜合自動評價系統研究[J].計算機教育,2011(22):104-108.

[9] 王紅梅,鄭萍,夏龍,等.基于Android的移動實驗系統設計[J].實驗技術與管理,2015,32(3):118-122.

[10] 張其亮,陳永生.翻轉課堂在操作系統實驗教學中的應用研究[J].實驗技術與管理,2014,31(12):173-176.

[11] 胡紹彬,郭玲玲,趙法軍,等.基于移動網絡的實驗教學模式研究與實踐[J].實驗室科學,2016,19(1):86-88.

[12] 黃志成.基于隱馬爾可夫模型的學習行為評估[J].計算機應用與軟件,2014(6):59-62.

Research on mobile experimental teaching practice of Database course

Huang Zhicheng

(Information Resource Center, Guangdong Women’s Polytechnic College, Guangzhou 511450, China)

In order to improve the usability of the experimental teaching in time and space, not to be limited or less limited by the facilities, the field, the opening time and the management of the experimental teaching, and to raise the intelligent evaluation level of the experimental operation, a mobile experimental teaching platform is developed on the basis of the mobile Internet technology. This platform can intelligently evaluate the experimental operation and feedback the evaluation results in real time. Since the platform is put into practice, the complete experimental teaching data are collected, and these data are statistically analyzed and discussed. The analysis of the Database course shows that the mobile experimental teaching platform improves the efficiency of the experimental operation and promotes the development of the mobile experimental teaching.

mobile experiment； experimental analysis； database course； SQL evaluation

TP311；G642

: A

: 1002-4956(2017)09-0146-04

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.036

2017-02-09

全國教育信息技術研究“十二五”規劃課題(166242869)；廣東女子職業技術學院2016年度教育教學改革項目(JGB201602)

黃志成(1981—),男,廣東廣州,碩士,高級實驗師,主要研究方向為數據挖掘、信息化教學.

E-mail:zchuang@gdfs.edu.cn