基于MOOC的“數據庫原理與應用”混合式教學改革與實踐

葉潮流，李德才，檀 明，郭偉光

（1. 合肥學院 人工智能與大數據學院，安徽 合肥 230601；2. 合肥學院 經濟與管理學院，安徽 合肥 230601）

數據庫技術是現代信息社會的基石，是人工智能與大數據的底層技術，其使用頻度及其規模業已成為國家現代化的重要標志?；诖?，教育部對高校計算機基礎課程教育提出如下要求：當代大學生應具有使用數據庫技術加工、處理和管理信息的意識與能力, 輔之以解決本專業領域中問題的能力[1]。因此，講述數據庫技術內在機制和操作規范的“數據庫原理與應用”課程得到高校普遍重視，成為計算機基礎教育的重要內容[2]。當前，“數據庫原理與應用”是信息管理與信息系統等相關專業的專業基礎課程，其教學目標是培養學生在數據庫系統方面的工程實踐能力和創新思維能力，其教學質量直接影響后續課程的教學效果[3]。

MOOC是由遠程教育發展起來的一種在線課堂教學模式，是教育技術學理念與互聯網思維的融合和發展，其主要特點，一是教學內容具有凸顯科技進步和專業發展前沿[4]的優勢；二是傳播方式具有開放、共享、匯聚和翻轉等特點。MOOC受到許多專家和學者的狂熱追捧和廣泛關注，是由于其突破了傳統課堂教學的時空界限，使課堂教學延伸和擴展到課外，滿足了學習者課前預習和課后持續學習的愿望和需求。與此同時，MOOC實現了向“以學生為中心”的教學理念的轉變[5-6]，充分尊重學生的學習主體地位及其自主學習的能動性，允許學生自我設定主題、自主探究和自定步調，使學生能夠利用“碎片化”時間實現知識的內化，有效彌補傳統課堂教學機制固化帶來的不足和短板，是提高教學質量的重要途徑。以下介紹我校基于MOOC的“數據庫原理與應用”混合式教學改革與實踐。

1 “數據庫原理與應用”課程的教學現狀

眾所周知，“數據庫原理與應用”是一門理論與實踐并重的專業基礎課程，具有概念晦澀、原理抽象、知識繁雜、實踐性強和應用范圍廣等特點。長期以來的教學改革一直圍繞教學內容和教學結構的優化和重組，系統性解決了原理與應用的偏廢狀況，取得了一些可喜的成績。然而由于教學模式的教室中心化、教師主導性和教材滯后性等因素限制，教學過程仍然停留在結論性知識點講解和實踐操作流程演練上，未能有效實施創新思維訓練、綜合實踐錘煉方面的教學內容。因而學生對知識體系的理解和掌握是片面的、零散的、孤立的，不能有效構建知識圖譜，難以達到融會貫通和舉一反三，甚至使后續課程學習乏力。造成這一現狀主要由以下方面原因。

1.1 資源管理缺位，課程運維笨拙

教學資源是教材的拓展和補充，是教學得以順利開展和有效實施的物質基礎和前提條件。教學資源的豐富性對于教學效果的影響是不言而喻的，多樣化的教學資源能夠從不同角度展現教學內容，契合不同個體的認知差異和思維慣性，為因材施教和分層教學提供堅實的物質基礎。大多數教師都意識到教學資源的重要性，并養成積累教學資源的良好習慣。然而，受制于資金和技術等因素，教師偏好“電腦+優盤”的集中管理和文件存取模式。在這種傳統管理模式下，教學資源存在文件命名隨意、不規范，目錄結構龐雜凌亂，泛化資源種屬界定不清等問題，從中遴選、甄別和切換情境化教案異常困難，存在選擇性困惑和協同性檢索障礙。由此可見，傳統的資源管理方式是壟斷性、獨占性和封閉性的，使教學資源利用率不高，僅能維持專業教師的備課和授課需要，無法滿足大量學生用戶的隨機訪問和并發存取，背離了數字資源開放性、易獲取性和共享性的建設目標。與此同時，隨著學科的發展，教學內容的迭代更新和優化重組在所難免，教學資源管理需要持續改進和不斷完善，但封閉的資源管理模式限制和拖延了學生獲取最新信息的快捷途徑，無法滿足學生自我學習的需要。

1.2 教學理念陳舊，教學模式單一

囿于教學理念的封閉迂腐，有些教師秉持“傳遞→接受”的傳統教學觀念，教學模式主要為“理論講解”和“實踐演示”的分段教學模式。課堂教學就好像是教師的快板評書或獨白話劇，總是從回顧既往知識開始，逐漸過渡到對新知識的解說，直至最后的總結，中間偶爾穿插師生互動花絮。出于教學進度的考慮，希冀啟迪學生提出問題、分析問題和解決問題的思維培養和情感互動只能出現在理論的推演與幻境中。課堂氣氛沉悶壓抑，處于被動狀態的學生走神、錯位、茫然時有發生，教學效果可想而知。實踐教學基本上是教師的演示和學生的模仿，一般從原理解說開始，逐漸過渡到操作流程演示，直至實踐項目驗證，中間偶爾穿插個別化指導或共性問題解答。由于實踐教學和課堂教學之間存在偏差與脫節，在實踐教學中教師不得不花時間再次講解和演示，無形中擠占了學生的實踐學時，使得實踐學時被教師“講”完了，真正用于學生實踐的時間所剩無幾，不利于學生綜合實踐能力的提高。

1.3 考核目標錯位，過程反饋遲鈍

“數據庫原理與應用”課程的教學目標是培養學生的工程實踐能力和創新思維能力[7]，因此應加大對實踐操作能力、系統設計能力、計算思維能力和團隊合作能力的考核力度。但目前本課程的考核沿襲傳統的考核方式，普遍采用課堂表現（提問與討論）、學習態度（出勤與筆記）、知識素養（作業和測驗）和研究報告（含小論文）等形式。從考核形式和內容上看，評價標準很難整齊劃一，評判的主觀性依據難免有失公允；注重對知識點的考核，對綜合實踐能力和計算思維能力的考核不夠，容易出現“高分低能”現象；研究報告和小論文等綜合性考核方式不適用于基礎課程考核。從監控過程和反饋結果來看，無法有效跟蹤學生的自主學習，由于缺少自動批閱系統，診斷、反饋功能延時或滯后屢見不鮮，難以發揮過程考核的激勵和導向功能。與此同時，在評價過程中學生作為主體的參與缺失，不利于學生自我認知能力的發展。

2 基于MOOC的混合式教學改革

混合式教學是網絡化學習模式和課堂教學模式二者之間的過程融合與優勢互補，其目的是發揮教師引導、啟迪和監控教學過程的主導作用[8]，同時尊重學生在學習過程中展現主動性、積極性和創新性的主體地位，從而達到教學效果的最優化。

2.1 依托網絡平臺，實現信息化課程運維

MOOC平臺是基于B/S架構的數據庫應用系統，也是信息資源集成和整合的基礎設施，擁有存儲空間容量大、數據傳遞速度快、資源更新便捷等優勢。MOOC平臺還能夠按照設計思想對教學資源進行科學分類、授權訪問和網絡存儲管理，實現教學資源的開放共享、高效傳播和有效管理。

2.1.1 教學資源網絡化

隨著互聯網技術和數據庫技術的普及與應用，“互聯網+教育”得到空前發展，教學資源的網絡化運維已是大勢所趨。教學資源的網絡化打破了傳統教學環境的藩籬，提供了教學資源跨邊界、跨時空傳播的新途徑，提高了教學資源的利用率。MOOC平臺能夠提供課程（教學大綱、課程簡介、參考書目和教師團隊），課件（視頻、PDF文本和PPT附件）和試題（單選、多選、判斷、填空和簡述）等眾多形式教學資源的網絡化傳播服務。學生在寬松、和諧的網絡學習環境下，不僅可以在線學習和在線測驗，還可以進行資源檢索和資源下載。與此同時，教學資源的分類目錄映射為Web頁面的導航菜單，結構清晰可見，主題聚焦明確。泛化資源的復雜目錄也被簡化為網站地圖，呈現直觀、簡單和扁平化特點。在網絡化學習環境下，泛化資源的種屬界定并不影響頁面布局的整體美感和閱讀體驗。

2.1.2 教學資源立體化

教學資源立體化[9]就是運用現代教育理念將紙質主教材、教輔資源和課程網站等資源進行全方位、多層次、系統性整合，構建一個基于人、物與環境為主體的實時性、網絡化和立體化教學空間，從而滿足教學內容、教學方法和教學手段的一體化教學設計需求。教學資源立體化是教育資源信息化的根本途徑，可以實現教學過程的全程覆蓋、各種教學資源的無縫鏈接以及教學情境的自由切換。經過多年的教學改革，我們出版了多本《數據庫原理與應用》教材，并建立了MOOC教學資源，下一步將對二者進行整合和一體化教學設計，將網絡化教學資源網址以“二維碼”圖片形式嵌入到紙質教材中，師生用戶通過QQ或微信掃描二維碼，即可獲取網絡化教學資源信息，也可在課程網站閱讀電子圖書。

2.2 教學理念更新，進行混合式教學設計

基于MOOC的混合教學模式就是以MOOC平臺為載體，改造傳統課堂教學模式，實現師生角色新解和課堂教學翻轉。教學設計中的“先學后講”體現為課前、課中和課后三個階段，課前課后采用線上（MOOC）形式，課中采用線下（面對面）形式。課前，學生通過MOOC平臺完成課程內容的在線自主預習，形成知識的感性認知；課中，師生共同完成疑難答疑、實踐探究和計算思維培養等教學活動，形成知識的理性內化；課后，學生通過MOOC平臺對課程內容進行復習鞏固，形成知識的迭代升華。教學流程變革與翻轉如圖1所示。

圖1 基于MOOC的混合教學模式

2.2.1 課前在線自主預習

首先，學生要在開課2周前完成MOOC平臺的注冊、登記和選課等準備工作。然后，需在開課前1周登錄MOOC平臺，開始進行課前在線自主預習。在線MOOC自主學習內容主要包括教學微視頻學習、隨堂測驗、課后作業及自我評價。互聯網的普及應用為MOOC學習提供了寬松的學習環境，學生可以突破時空限制，根據自身情況選擇合適的時間、地點進行碎片化學習，學習進程的節奏快慢及重復次數都由學生自主掌控。與此同時，學生可以借助“本節討論”欄目將疑難問題反饋到“課程互動”社區，尋求師生的互動幫助或自行通過百度查詢解答，還可借助“筆記”欄目記錄學習過程中的心得體會或者分享看法觀點。教師可以全程跟蹤、有效監控學生的自主學習過程，必要時可通過學生預留在系統中的手機號、QQ號予以引導、督促與監管。

2.2.2 課中強化思維培養

學生完成在線自主預習進入課堂面授學習階段時，已經具備了一定的知識體驗和感性認知，教師無需再像傳統課堂[10]教學那樣從頭到尾講解基本概念、基本原理等內容，只需側重疑難關鍵點的深度解析、知識脈絡的構建和計算思維的啟發。在課堂實踐教學過程中，教師先用 5~10分鐘來概括知識脈絡和解讀共性問題；再用10~15分鐘現場互動答疑或啟發學生進行分析問題、解決問題的思維訓練；然后再引入綜合性的工程案例，用15~25分鐘來進行工程案例的解讀和實現，重點關注問題求解的思路和算法，探究如何構思、設計、實施和運行工程項目的解決方案，提升學生構建分析問題、解決問題的系統能力和創新實踐能力；最后用10~15分鐘在學生的參與下進行課程總結和點評。

2.2.3 課后在線鞏固復習

課后在線鞏固復習是前兩個階段的延伸，是由學生根據自身的學習效果自行決定是否進行的活動，教師一般不做強制要求。學生可以有選擇性地重復觀看微視頻、文檔課件或查閱測試題等教學資源，師生可以在線繼續針對課程進行交流互動，繼續對課程知識進行深入探討與研究，鞏固教學效果。與此同時，教師可以梳理教學過程，進行教學總結和反思，比較學生學習結果，反思教學設計的不足，為以后的教學設計與改革提供實踐基礎。階段測驗一般安排在章節內容學習結束后進行。試題由填空題、選擇題和判斷題組成，通過隨機函數從章節題庫中抽取生成一套試題。階段測驗作為過程考核的重要組成部分，將與隨堂練習、課后作業一起構成線上過程考核成績，并與線下過程考核一起納入過程考核成績中。

2.3 考核目標明確，完善多元化過程評價

過程考核是對近期教學狀態及其教學效果的階段性測量，其作用是診斷、反饋近期教學行為是否有效并明確修正方向。診斷的科學性、反饋的時效性有助于引導和促進學生加強自主學習，懂得知識體系的形成是靠學習過程的日積月累和逐步內化，而不是靠考前臨時抱佛腳和短期的突擊背誦。MOOC集成了Web 2.0技術的交互性、開放性和個性化特點，具備客觀試題的自動組題、批閱和記錄功能，使教師擺脫了批改工作的重復性勞動。同時把對概念、原理等知識點的考核，以客觀試題形式融合到線上 MOOC微視頻的“隨堂練習”欄目中。當學生學完一段微視頻教學內容后，MOOC系統自動彈出“隨堂練習”，學生提交答案后才能繼續下一段的微視頻學習，系統將立即完成自動批閱并反饋解題結果。而對工程實踐能力和創新思維能力的考核，則以主觀題形式體現為線下作業（綜合作業）及實踐報告和課程設計（可選），由教師線下人工批閱。線上線下相結合的過程考核機制，不僅兼顧了知識和能力兩方面內容，而且對學生的評價也更為全面、科學，能夠完整、持續地評價和記錄整個教學過程。教師可根據反饋信息快速調整教學設計，學生可根據反饋信息及時調整自主學習進程。多元化過程考核項目如圖2所示。

圖2 多元化過程考核項目

3 基于MOOC的混合式教學實踐

為了驗證基于MOOC的混合式教學改革的效果，將第1階段教學內容（數據庫系統概述、關系數據庫數學模型、數據庫的創建與管理）作為教學實踐研究對象。實踐過程設置學生數量相當的實驗班和普通班。其中實驗班為19財管（2）班，共48人，按照混合教學模式進行教學；普通班為 17軟工（2）班，共 44人，按照傳統課堂模式進行教學。兩個專業相比較而言，財管專業對數據技術的能力要求略低，教學總學時略少。階段性考核采用線上測試方式，測試試題源自題庫的隨機抽取，題型包括單選題（35題）、填空題（15題）和判斷題（10題）三種題型。單選題和判斷題由系統自動批閱，填空題由教師手工批閱。

3.1 實踐結果分析

在完成階段性學習任務后的階段性測試中，兩個班的階段性測驗成績情況如表1所示。

從表1來看，可以得出以下兩點結論。

（1）高低分和平均分：實驗班的最高分比普通班高14分，最低分比普通班低19分，平均分比普通班高11.54分。盡管實驗班有兩2位學生（4.17%）考核分數不及格，但是高分段人數占比很高，拉抬了平均分值，充分說明混合式教學明顯提升了學習效果。

（2）分段分數分布：從分段分數分布來看，普通班高低分占比基本相當，中間分占比非常高；實驗班各分數段所占比例從低到高依次遞增。普通班的成績情況說明，教師的課堂教學水平較高，教學方法得當。但即使是有知識儲備的工科大三老生，如果沒有合適的學習途徑，哪怕學習再努力可能也無濟于事。而實驗班雖然是毫無認知經驗的管理學科大一新生，卻通過混合式教學就能大幅度提高成績，說明混合式教學能夠有效促進學生的自主學習，提高學習效果。

表1 實驗班和普通班階段性成績基本數據

3.2 實踐注意事項

通過對實驗結果的進一步分析，我們認為混合式教學實施過程特別需要注意如下三個關鍵因素[11-12]。

（1）學生方面：MOOC課程的線上自主學習并非適合所有學習者[13]。首先，學生必須具有網絡和電腦等基礎設施；其次，學生必須具有自主學習的自立、自為和自律素養。有些學生正是由于缺乏基礎設施或自主學習素養不夠，使得學習效果大打折扣。19財管（2）班的兩位階段性測驗不及格的學生，究其原因是因為沒有電腦和網絡而無法進行線上自主學習。

（2）教師方面：混合式教學對任課教師的綜合業務素質要求更高。首先，教師必須具有高超的課堂組織能力和豐富的臨場應變能力；其次，教師必須具有銳意改革的毅力和直面挑戰的勇氣。翻轉課堂迫使教師轉變觀念,主動適應角色重構帶來的變化[14]，不僅要努力提升教育教學的創新研究能力，還要時刻關注和研究學生的成長困境，引導和輔導學生的個性化持續發展。

（3）教學視頻：教學視頻的傳播效果是翻轉課堂成功與否的關鍵。首先，教學視頻必須是教學內容的可視化[15]教學設計；其次，教學視頻必須是教學內容的智慧化[16]教學設計?？梢暬虒W設計的出發點是提升教學內容的表現力和吸引力，降低知識構建的認知負荷。視頻制作既要避免畫風的呆板與花哨，又要避免語言上的啰嗦與晦澀。智慧化教學設計的出發點是創設教學環境的智能感知和情感體驗，滿足學生持續探究的動機和興趣。教學視頻不應局限于流媒體元素的趣味剪輯，而應是“豐富的網絡應用服務”的集成，應具有問題懸疑、解答反饋、交流互動、查詢索引等多種功能。

4 結語

互聯網技術的日新月異和普及應用，使知識產生、傳播和應用不可避免地打上了網絡數字化烙印。基于MOOC的混合式教學應運而生，重構了師生角色，優化了教學環境，不僅活躍了課堂氣氛，增大了師生情感互動頻率，而且拓展了知識分享途徑，提高了教學資源利用率。本文提出的混合式教學改革具有靈活易操作性，既能發揮傳統課堂教學中教師的個人魅力，又能發揮網絡MOOC教學的跨界傳播優勢，有效解決了學時壓縮與知識膨脹的矛盾[17]?？梢哉f，基于MOOC的混合式教學是對傳統課堂教學的有益補充，是學生自主化學習的重要途徑。