基于翻轉(zhuǎn)課堂的“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”教學(xué)模型研究*

羅智勇　唐遠新　朱維成　齊宏卓

隨著云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的不斷成熟，信息技術(shù)在教育教學(xué)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》[1]的文件精神，各工科院校的計算機專業(yè)紛紛利用最新的信息技術(shù)，建立以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師輔助學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，通過使用啟發(fā)式、討論式、探究式等教學(xué)手段，開展發(fā)展性評價體系，從而提高教學(xué)質(zhì)量的方式方法。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式恰到好處的將信息技術(shù)與傳統(tǒng)授課融合成一體，實現(xiàn)了發(fā)展規(guī)劃的要求。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一門面向?qū)嶋H應(yīng)用的課程，它具有很強的理論性和技術(shù)實踐性。將“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式應(yīng)用到傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教學(xué)過程中，不僅可以提高教學(xué)效率，而且還可以提高學(xué)生的自學(xué)能力。通過這種教學(xué)方式，學(xué)生可在授課前自主學(xué)習(xí)相關(guān)理論，在課中教師的指導(dǎo)下研討并實現(xiàn)真實的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)項目，這將大幅度提高他們的技能水平和創(chuàng)新能力，從而無縫的實現(xiàn)工科院校培養(yǎng)適合社會需求的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫方向人才的目標(biāo)。

一 翻轉(zhuǎn)課堂

1 翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵

翻轉(zhuǎn)課堂（Flipped Classroom）就是教師借助網(wǎng)絡(luò)平臺上傳教學(xué)視頻等學(xué)習(xí)資源，學(xué)生需在課前自行下載并觀看該教學(xué)資源，通過查找相關(guān)資料完成并提交對知識點的理解，在課堂上教師將通過啟發(fā)式、討論式和探究式等教學(xué)活動，完成與學(xué)生的互動交流和協(xié)作探究從而強化知識和技能的訓(xùn)練，部分文獻[2]又將該教學(xué)模式稱為“顛倒課堂”。翻轉(zhuǎn)課堂通過將知識，傳授與知識內(nèi)化的顛倒，將知識傳授移到課前完成，知識內(nèi)化則安排在課堂中完成。[3]

翻轉(zhuǎn)課堂具有學(xué)生自主學(xué)習(xí)且為教學(xué)主體、教師成為導(dǎo)師、師生互動交流、學(xué)生不會因為缺席而導(dǎo)致知識點遺漏、教學(xué)資源及知識點永久保留、學(xué)生全部參與教學(xué)且可獲得活動個性化訓(xùn)練等主要特點[4]。

2 翻轉(zhuǎn)課堂的研究現(xiàn)狀

翻轉(zhuǎn)課堂最早是由美國“林地公園”高中的化學(xué)教師Aaron Sams和Jon Bergmann提出[5]并應(yīng)用的，隨后他們發(fā)現(xiàn)該教學(xué)模式比傳統(tǒng)授課效果要好很多。這種教學(xué)模式很快在美國甚至各發(fā)達國家的教育界中流行起來，并于2011年被加拿大《環(huán)球郵報》雜志評為影響課堂教學(xué)的重大技術(shù)變革[6]。

目前，我國教育界學(xué)者在這種教學(xué)模式方面的研究也越來越多。2012年楊剛等人詳細闡述了十大“翻轉(zhuǎn)課堂”精彩案例[7];張金磊等人在研究國外教學(xué)案例的基礎(chǔ)上，提出了翻轉(zhuǎn)課堂常見的幾種教學(xué)模型[8];曾貞等人討論了翻轉(zhuǎn)課堂的特征和常見的問題，給出了個別教學(xué)成功的典型案例[9];馬秀麟等人將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到大學(xué)信息技術(shù)公共課的教學(xué)過程中，得出該教學(xué)模式對知識點的內(nèi)化和提高學(xué)生技能水平確有幫助的結(jié)論[10];2014年周霞、金鑫、申華等人[11-13]將翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用到各自院校的數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)活動中，初步完成了教學(xué)案例和架構(gòu)的設(shè)計工作，但他們?nèi)源嬖诜D(zhuǎn)課堂進一步應(yīng)用和教學(xué)案例不夠細化等具體問題，需要更為細致的研究。總之，從目前的文獻表明，我國翻轉(zhuǎn)課堂的研究和應(yīng)用主要集中在中小學(xué)教育，而在工科院校尤其是針對計算機專業(yè)具體課程的教育教學(xué)活動中應(yīng)用的成果較少，需要廣大教育工作者的研究和教學(xué)方法的補充。

二傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀

1 教學(xué)方式的問題

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機編程人員所具備的一項基本技能。目前，我國各工科院校的計算機專業(yè)均普遍開設(shè)了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程[14]。通過走訪和問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)“網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”教學(xué)主要存在以下幾方面的問題。

（1）教學(xué)內(nèi)容不夠新穎，缺乏對實際動手能力方面的培養(yǎng)。

（2）教學(xué)手段和形式不夠生動、過于陳舊，不能激發(fā)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)的興趣。

（3）教學(xué)實踐和實驗學(xué)時不夠，無法對每個學(xué)生進行個性化教育。

（4）現(xiàn)有教學(xué)資源的利用不夠徹底，新的信息技術(shù)沒有應(yīng)用到教學(xué)中來。

2 學(xué)生學(xué)習(xí)的特點

由于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是專業(yè)基礎(chǔ)課程，因此選修這門課程的學(xué)生通常為大二學(xué)生。通過問卷調(diào)查及談話等方法發(fā)現(xiàn)，這一時期的學(xué)生在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程時存在如下特點[15]。

（1）計算機專業(yè)技能水平差異巨大。大二的學(xué)生在計算機專業(yè)技能方面有了一定的基礎(chǔ)，但在總體上還存在技能水平的巨大差異。少數(shù)學(xué)生可以熟練使用計算機的辦公軟件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境甚至進行軟件開發(fā);絕大多數(shù)學(xué)生計算機技能水平只局限于網(wǎng)絡(luò)操作，不能進行更深一步的軟件開發(fā);少數(shù)學(xué)生由于家庭等經(jīng)濟方面的原因，很少或從未操作過計算機。

（2）技能知識學(xué)習(xí)興趣參差不齊。與其他專業(yè)的學(xué)生相比，計算機專業(yè)的學(xué)生對計算機技能水平的學(xué)習(xí)興趣差異較為明顯。有些學(xué)生已經(jīng)意識到了計算機技術(shù)尤其是數(shù)據(jù)庫技術(shù)對他們的專業(yè)、生活和未來的就業(yè)所起到的作用。因此，他們具有很濃厚的學(xué)習(xí)興趣，能夠做到積極主動且舉一反三最終達到融會貫通。

三 翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教學(xué)模型

1 模型設(shè)計

當(dāng)前，支持翻轉(zhuǎn)課堂的模型眾多，筆者根據(jù)文獻[15]所提供的模型并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程及本專業(yè)學(xué)生的特點，確定了本門課程改革的教學(xué)模型如圖1所示。

圖1網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教學(xué)模型

圖1將課程的教學(xué)活動分為課前、課中和課后三個部分。課前，師生各自具有不同的教學(xué)任務(wù)，教師主要負責(zé)歸納教學(xué)資料，重點錄制教學(xué)視頻，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上傳至網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，學(xué)生則登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，下載并自學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，總結(jié)匯總問題，及時與教師在線交流，消化理解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的相關(guān)理論知識;課中，教師輔導(dǎo)學(xué)生完成具體網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)案例的創(chuàng)建過程，為每個學(xué)生確定具體問題并創(chuàng)建獨立探究、交流學(xué)習(xí)和程序展示的機會，方便學(xué)生更加深入的理解和掌握網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)的相關(guān)技術(shù);課后，教師利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺完成對學(xué)生的評價點撥，學(xué)生則及時給出意見反饋，教師進一步督促學(xué)生復(fù)習(xí)，鞏固知識點的掌握。

2 網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學(xué)改革所采用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺結(jié)構(gòu)如圖2所示。該結(jié)構(gòu)是一個B/S模式下的三層結(jié)構(gòu)，分別對應(yīng)著表示層、功能層和數(shù)據(jù)層。其中功能層是由教師功能界面和學(xué)生功能界面組成，是教學(xué)平臺的核心，也是翻轉(zhuǎn)課堂得以成功實施的技術(shù)保障，用于完成師生信息傳遞的功能;數(shù)據(jù)層為功能層服務(wù)，是存放翻轉(zhuǎn)課堂所用到各類教學(xué)資源的所在地，包括學(xué)生基本信息、學(xué)生學(xué)習(xí)記錄、師生在線交流記錄、教學(xué)資源視頻信息和習(xí)題答案等;表示層則是師生登錄教學(xué)平臺的方式，主要是通過WEB瀏覽器進行登錄。

圖2網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺結(jié)構(gòu)

3 教學(xué)過程設(shè)計

從圖1可知，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程實施“翻轉(zhuǎn)課堂”的授課方式，其過程設(shè)計主要分成三個方面，分別是課前設(shè)計、課中設(shè)計和課后設(shè)計。

（1）課前設(shè)計。課前設(shè)計是本課程教學(xué)改革實施的前提保障，因此這一階段要求教師和學(xué)生都利用業(yè)余時間進行必要的課前預(yù)備。教師應(yīng)提前歸納下次課所需要的教學(xué)資料，提供一些視頻資料、PPT課件、知識點明細表和必要的參考書等資源，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上傳至網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，并給出必要的自學(xué)說明。教師為學(xué)生提供的教學(xué)資源一般分為兩個級別，分別是基礎(chǔ)類級別和擴展類級別，以滿足不同素質(zhì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。在上傳的教學(xué)資料中，視頻資料為核心，要求教師根據(jù)每次課的教學(xué)目標(biāo)制定1至3個視頻資料，每個視頻資料介紹一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)的知識點或介紹一個數(shù)據(jù)庫開發(fā)案例，并配置一個關(guān)鍵點說明文檔，以方便學(xué)生自學(xué)。筆者使用的視頻資料制作軟件為“屏幕錄制專家”，因為該軟件具有免費、制作簡單、錄制的圖像聲音清晰等優(yōu)點。當(dāng)教學(xué)資源上傳完畢后，教師利用QQ群向?qū)W生發(fā)布通知，讓他們及時登錄網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺下載自學(xué)。學(xué)生根據(jù)視頻資料所配置的關(guān)鍵點說明文檔，結(jié)合教師發(fā)布的其它輔助的學(xué)習(xí)資料進行自學(xué)。學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)到的知識點，記錄發(fā)現(xiàn)的問題，并將這些自學(xué)記錄及時匯總至小組長。小組長于開課前一天將這些記錄反饋給教師，接受教師的考核和分析，以便確定課程講授中的案例和重點。

（2）課中設(shè)計。課中設(shè)計是本課程教學(xué)改革實施的關(guān)鍵，要求學(xué)生和教師密切配合，充分發(fā)揮“學(xué)生主導(dǎo)、教師輔助”的新型教學(xué)思想。因此，該階段分成以下四個步驟進行，本文假設(shè)每次課程進行90分鐘。

教師先用15分鐘歸納總結(jié)本次課程的教學(xué)重點和難點，對學(xué)生自學(xué)情況的考核分進行通報，展示評分細則，布置本次課程的教學(xué)案例，給出案例實現(xiàn)的最終目標(biāo)。

學(xué)生自主完成教師布置好的案例任務(wù)，預(yù)計需要50分鐘。期間，學(xué)生可向教師提出某些數(shù)據(jù)庫開發(fā)的具體問題，由教師指導(dǎo)學(xué)生獨立完成。

學(xué)生展示程序作品，預(yù)計需要15分鐘。由學(xué)生主講，全面展示其開發(fā)的程序作品，介紹關(guān)鍵命令或技術(shù)的實現(xiàn)過程，教師和其他學(xué)生參與評價和討論相關(guān)技術(shù)，確定作品是否可進行優(yōu)化以及如何優(yōu)化等問題，從而更進一步讓學(xué)生理解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術(shù)和其自身所存在的不足，課下加以完善。

教師總結(jié)本次課程的開展情況，預(yù)計需要10分鐘。教師根據(jù)課程的開展和學(xué)生的表現(xiàn)情況對課程進行全面總結(jié)，進一步提升本次課程的授課重點，對優(yōu)秀學(xué)生進行表揚，對怠課學(xué)生進行批評，給出本次課程的考核結(jié)果和下次課程的時間規(guī)劃。

（3）課后設(shè)計

課后設(shè)計階段是學(xué)生在理解和掌握網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)相關(guān)技術(shù)后的一個固化過程，也是十分重要的一個環(huán)節(jié)。因此，該階段的設(shè)計主要分為意見反饋、評價點撥和鞏固練習(xí)三個方面。

意見反饋。由學(xué)生完成對本次課程的意見評價，給出優(yōu)點和不足以及改進建議，將這些意見通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上傳給教師，教師匯總后進行分析，完成對今后課程開展的優(yōu)化工作。

評價點撥。學(xué)生將課中未完成或需優(yōu)化的程序作品課下完成，上傳至網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。教師下載點評，將評價上傳給學(xué)生，學(xué)生在教師的點撥下進一步理解網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)的相關(guān)技術(shù)和知識點。

鞏固練習(xí)。由教師上傳本次課程全部知識點的習(xí)題，由學(xué)生下載練習(xí)，進一步加強和鞏固所理解的知識點。

四 教學(xué)模型實施效果分析

1 實驗過程

本課程的教學(xué)改革是采用傳統(tǒng)班和實驗班同步進行的授課方式，其對象是計算機專業(yè)大二學(xué)生，每班學(xué)生人數(shù)為30人。在授課前分別對學(xué)生進行了問卷調(diào)查，其調(diào)查結(jié)果如表1所示。

表1學(xué)生計算機基本素質(zhì)統(tǒng)計表

表1的內(nèi)容顯示，傳統(tǒng)班和實驗班的學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的相關(guān)理論和技能水平方面基本相同，幾乎都剛剛接觸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。

在近四個月的教學(xué)過程中，筆者對傳統(tǒng)班采用“教師授課為主，學(xué)生練習(xí)為輔”的教學(xué)方法，對實驗班則采用本文所用的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方法。期末考試成績、問卷調(diào)查和教師自身感受等方面顯示，采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的授課方式，其學(xué)生在掌握理論知識、技能技術(shù)及學(xué)習(xí)興趣等方面都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的授課方式。

2 成績對比分析

將傳統(tǒng)班和實驗班的學(xué)生期末考試成績由高至低進行比較，得出成績對比圖如圖3所示。經(jīng)計算，傳統(tǒng)班的平均成績?yōu)?1.6，實驗班的平均成績?yōu)?5.23。實驗班的平均成績比傳統(tǒng)班的平均成績高出3.63分。

圖3 傳統(tǒng)班與實驗班成績對比圖

若將傳統(tǒng)班與實驗班學(xué)生期末成績按分?jǐn)?shù)段人數(shù)百分比進行統(tǒng)計對比，則其對比圖如圖4所示。由圖可知，傳統(tǒng)班五個分?jǐn)?shù)段人數(shù)百分比分別為：0%、36.67%、23.33%、30%、10%;實驗班五個分?jǐn)?shù)段人數(shù)百分比分別為：10%、33.33%、36.67%、10%、10%。實驗班的優(yōu)秀率高于傳統(tǒng)班10%，良好率幾乎相當(dāng)，中等率高于傳統(tǒng)班13.34%，而及格率降低20%，實驗班的總體成績明顯優(yōu)于傳統(tǒng)班。

圖4 成績分?jǐn)?shù)段人數(shù)百分比對比圖

成績對比分析結(jié)果顯示，基于翻轉(zhuǎn)課堂的授課方式更有利于學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的理論知識和提高其解決具體問題的技能水平。

3 問卷調(diào)查分析

期末考試結(jié)束后，筆者分別向傳統(tǒng)班和實驗班發(fā)放了30份問卷調(diào)查，其目的是想通過調(diào)查了解學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的滿意度及意見建議。通過匯總調(diào)查表，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)班的學(xué)生大多數(shù)希望采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的授課方式，而實驗班的學(xué)生則幾乎完全認可了這種授課方式。實驗班的學(xué)生普遍認為，采用這種授課方式可以充分調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性，增加了與教師交流的機會，學(xué)到了許多網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫開發(fā)的實用技術(shù)，增強了開發(fā)程序的信心，體會到了技術(shù)交流的快樂。在調(diào)查問卷中，部分學(xué)生也對“翻轉(zhuǎn)課堂”的授課方式提出了三點建議。其一是希望教師及時上傳教學(xué)資料，以便學(xué)生能更早的安排業(yè)余時間進行自學(xué)。其二是希望教師延長學(xué)生程序作品的展示時間，增加學(xué)生之間的課堂交流，教師多給予學(xué)生程序作品正面的點評和鼓勵。其三是進一步改進網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，增大其帶寬，減少網(wǎng)絡(luò)延長。

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