基于OBE 理念的數據庫原理課程混合式教學模式

林穎賢，浦云明，李傳目，曾勇進，王智謹

（集美大學 計算機工程學院，福建 廈門 361000）

0 引 言

信息時代科學技術的高速發展使計算機技術日新月異，必然帶動這一學科的教學內容不斷更新。因此，講授數據庫原理必須密切關注這個瞬息萬變的時代。數據庫新應用、新技術、新體系架構層出不窮。作為計算機科學與技術專業學生知識結構中的重要組成部分，數據庫原理課程也必須改革跟進，以反映當前計算機發展的最新成果和技術。

當前數據庫系統原理教學存在的問題主要體現在：知識點分散，缺乏連貫；過于側重理論，知識實際應用場景缺失；教學方法不夠靈活多樣；實驗教學單一；考核評價手段較為陳舊等。基于成果導向教育（OBE）理念和混合式教學方法，在目前高校教學改革中都有助于應用型本科工程類學生綜合素質和能力的培養。通過探索OBE 理念和混合式教學的結合，以學習成果為主導，利用網絡平臺，增加課堂、實驗、課程設計等教學環節中師生間的互動，完善學習過程評價，有利于推進數據庫原理課程教學模式改革。

1 OBE理念與混合式教學

自從2013 年我國成為《華盛頓協議》簽約成員，具有國際實質等效的工程教育專業認證逐步展開。工程教育專業認證遵循3 個基本理念：成果導向、以學生為中心、持續改進。成果導向教育（Outcome Based Education，簡稱OBE），是以預期學習產出為中心組織、實施和評價教育的結構模式[1]。在OBE 教育系統中，教育者必須對學生畢業時應達到的能力及水平有清楚的構想，然后設計適宜的教育結構，保證學生達到這些預期目標[2]。

混合式教學，即將在線教學和傳統教學的優勢結合起來的一種“線上+線下”教學。通過兩種教學組織形式的有機結合，可以把學習者由淺到深地引向深度學習。開展混合式教學的最終目的不是使用在線平臺，不是建設數字化教學資源，也不是開展花樣翻新的教學活動，而是有效提升絕大部分學生的學習深度。其核心思想在于強調學生對知識的主動探索、主動發現、交互學習以及對所學知識意義的主動建構[3]。

2 優化課程教學內容

教育部高等學校計算機類專業教學指導委員會對數據庫原理的教學目標做出了具體要求：“數據庫原理課程以關系數據庫系統為核心，完整地講授數據庫系統的基本概念、基本理論和應用技術，并介紹主流數據庫管理系統（DBMS）的使用方法，使學生對數據庫系統有一個全面的了解，為進一步從事數據庫系統的研究、開發和應用奠定基礎[4]”。針對上述教學目標要求，設計數據庫原理的教學內容。例如，在講解數據庫概述時，如果一開始就給學生講很多概念，學生很難了解這門課的學習內容。然而，通過一個案例“學生選課系統”，可以讓學生了解學習數據庫的目的、數據庫原理的主要學習內容和學習方法。

（1）如果要開發一個學生選課系統，如何考慮？從這問題引申需求分析：現實世界→信息世界（E-R 圖）→計算機世界（關系模式）。在后面的課程要學習如何畫數據流圖、E-R 圖；如何將E-R 圖轉換為關系模式。

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

（3）給出一張選課表，先讓學生找出該表存在什么問題？從中引申出關系數據理論問題，數據庫完整性問題、數據庫安全性問題。

（4）較優的關系模式已設計好，如何查找、統計所需要的內容？

從這些問題中引申什么是SQL 語言？SQL語言能做哪些事？

通過上述教學設計，學生明白這門課學什么，把課本理論知識根據實際案例串連起來，明確學習目標，提高學生的學習興趣。根據專業需求，優化課程教學內容，并設計課程總體教學，以適應學生的認知規律。例如，在講解第1 章關系模型時，要求小組學生進入學校圖書管理網站和12306 火車訂票網站，學會采集數據，并分析需求，找出哪些可以作為實體和屬性，畫出E-R 圖；講解第3 章SQL 語言時，要求將采集到的數據存入到Execl 文件中，并利用這章所學知識建立數據庫、建立表并保證數據庫的完整性，學生自命題完成查詢、匯總、插入和刪除等功能；講解第5 章數據庫設計，要求學生根據所學新知識，找出自己設計的E-R 圖存在的問題；講解第6 章關系理論時，要求學生分析自己設計的關系模式是不是一個好的關系模式，如果不是該如何解決？這樣，在教師引導下，通過任務驅動教學方法培養學生的自學能力、思考能力以及追蹤新技術的能力。作者經過多年數據庫課程教學實踐，形成了一套行之有效的課程教學設計方案和實驗設計方案。以本科生48 學時授課為例，選用教材是《數據庫系統概念》（第5 版），詳見表1。

表1 數據庫原理教學設計（48 學時）

3 優化課程實驗內容

數據庫原理是一門實踐性很強的課程，在實驗內容設計上應考慮如何培養學生分析問題能力、解決問題能力和創新能力。除常規的驗證性實驗外，還增加了設計性和綜合性實驗。實驗內容以設計性實驗為主，由簡單到復雜，由驗證性實驗到設計性實驗，最后通過課程設計完成小型信息管理系統的開發。

由于一般數據庫教材的實驗內容更新較慢，實驗指導書采用自編教材，每年都更新補充實驗內容。實驗課從第8 周開始，實驗給出的案例數據是一個完整銷售管理系統。根據該系統從數據庫整體的創建、運行、維護、應用的角度深入掌握SQL 語言。每一個實驗都相互關聯，前一個實驗沒做，就無法做下一個實驗。將理論教學與實驗課有機穿插安排，體現學生的認知規律，達到課堂教學收益最大化。每周完成一個實驗，每周2 學時的實驗主要由教師總結上一實驗存在的問題，解答學生提出的問題。實驗大部分內容必須通過課外時間完成。以本科生16 學時實驗為例，詳見表2。

表2 數據庫原理實驗教學設計（16 學時）

4 優化課程設計內容

課程設計是為數據庫原理課程獨立開設的實踐性課程，其目標是加深對數據庫系統、程序設計語言理論知識的理解和應用水平。通過設計實際的數據庫系統應用課題，進一步熟悉數據庫管理系統的操作技術，提高動手能力。OBE 強調合作式學習，通過團隊合作、協同學習等方式，使學習能力較強者變得更強，使學習能力較弱者得到提升。

大多數學校一般都在期末用一周時間完成課程設計，要求學生通過前面實驗和課程學習，自已獨立開發一個小型系統（如火車訂票系統、圖書管理系統、在線考試系統等）。從以往經驗來看，學生一周時間很難完成一個小型系統的開發。因此，把課程設計提前到第13 周，每周安排要完成的任務，到第19 周集中輔導，檢查學生做的情況，教學設計詳見表3。

5 建設網絡教學平臺

借助互動課堂管理工具——課堂派網站，實現“線上+線下”的混合式教學，將課前預習、課堂互動、課后復習有機串聯起來。該網站可以實現對課程介紹、公告信息發布、平時小測、作業批改、發布話題討論等功能。課前以課堂派和MOOC 平臺為學習載體，PPT 課件及學習資料上傳到課堂派平臺。通過公告發布預習要求，明確教學任務的知識要點及關鍵問題，并布置課前小測題，讓學生自主學習。學生自查自主學習成效，教師可以及時了解學生預習的情況，總結學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準備的教學內容，從而提高課堂教學效果。在上課過程中也事先準備了一些綜合性題目，要求學生課堂完成，并通過手機拍照上傳到課堂派網站，教師可以隨機打開學生作業進行講評。課后的拓展題目讓學生獨自或以團隊形式完成，達到知識鞏固以及檢驗知識掌握程度的目的。把“學生為主體，教師為主導”的原則貫穿整個教學過程，合理設計課前、課中和課后教學策略，培養學生的自主學習能力。

表3 數據庫原理課程設計教學設計

6 改進教學評價

課程考試是教學的必要環節，是評價、導向和激勵學生的重要手段。OBE 強調自我評價，預期成果和評價之間要達到一致性，并設定一系列的評價項目。目前，大多數高校專業課程考試以期末閉卷考試為主，重結果、輕過程，存在“一考定成敗”的問題，忽略對學生平時學習過程的考核[5]。有些課程雖引入平時成績，但沒有配套的成績構成評價標準，有些教師根據期末成績主觀評定，造成一些學生平時不認真，只要期末突擊一下就能通過。在評價教學效果階段，對學生的考核使用“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，借助網絡教學平臺改進教學評價，采取課前學習、課中交流、課后小測以及實驗成績的評價，突出了OBE 中成果導向的理念。在過程性評價中增加一項加分內容，對網站平臺上的話題部分和上課積極回答問題的學生加分。

7 結 語

數據庫原理課程教學中結合OBE 理念和混合式教學模式，學生學習的主動性與自覺性、學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，也滿足不同層次學生學習的各種需求。因而，線上線下混合式教學將成為未來大學教學模式改革的主要方向。目前難點是如何根據不同對象設計好每一堂課的教學設計，這需要教師投入更多時間和精力參與改革，學校也應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。這樣才能收到較好的效果，形成良性循環。