基于OBE教育理念的數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程教學(xué)探索

王曉妍++張忠平++陳賀敏

摘 要：針對(duì)目前數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程中存在的重理論、輕實(shí)踐、無(wú)興趣、考核方式單一、忽視能力培養(yǎng)等問(wèn)題，將OBE教育理念引入到數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程教學(xué)中，教學(xué)過(guò)程由課堂理論教學(xué)、討論課、實(shí)驗(yàn)和三級(jí)項(xiàng)目4個(gè)環(huán)節(jié)組成，建立以學(xué)生為主體、以產(chǎn)出為導(dǎo)向、可持續(xù)改進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)原理教學(xué)模式。采用問(wèn)卷調(diào)查法，收集的數(shù)據(jù)來(lái)自于燕山大學(xué)2014級(jí)軟件工程專業(yè)4個(gè)班共113名學(xué)生。本研究認(rèn)為：在數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程教學(xué)中采用OBE教育理念有助于加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解、提高學(xué)生能力的達(dá)成、鍛煉學(xué)生將理論知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐中的動(dòng)手能力，能夠充分發(fā)掘?qū)W生的個(gè)人潛質(zhì)，使學(xué)生成為具有創(chuàng)新意識(shí)與能力的新世紀(jì)優(yōu)秀人才。

關(guān)鍵詞：OBE教育理念；數(shù)據(jù)庫(kù)原理；能力培養(yǎng)；持續(xù)改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2017）17-0075-04

一、引言

數(shù)據(jù)庫(kù)是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)組織、存儲(chǔ)、檢索和管理數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)，在信息時(shí)代數(shù)據(jù)處理需要數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行高效的管理和分析。在軟件工程應(yīng)用領(lǐng)域，90%以上的軟件系統(tǒng)都需要數(shù)據(jù)庫(kù)做支持，所以數(shù)據(jù)庫(kù)原理在軟件工程專業(yè)的本科教育中有著非常重要的地位，是核心的專業(yè)基礎(chǔ)課程。[1]這門課程集理論性、操作性和實(shí)用性于一體，具有知識(shí)繁多且實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，要求學(xué)生既能夠理解掌握數(shù)據(jù)庫(kù)中的基本理論，又能夠利用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，數(shù)據(jù)庫(kù)原理中理論和實(shí)踐的完美結(jié)合使學(xué)生大大提高了計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。[2]

二、課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

盡管數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程在軟件工程專業(yè)的地位非常重要，但傳統(tǒng)的教學(xué)模式中仍存在著一定的問(wèn)題。[3]第一，教師講，學(xué)生聽，學(xué)生缺乏興趣。課堂教學(xué)以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)地接受，沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，積極性不高。第二，重理論，輕實(shí)踐。數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，然而由于知識(shí)點(diǎn)非常多，以至于在教學(xué)過(guò)程中著重強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)的講授，實(shí)踐環(huán)節(jié)重視程度不夠，學(xué)生無(wú)法做到理論與實(shí)踐的熟練結(jié)合，動(dòng)手能力差。第三，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的掌握，忽視學(xué)生能力的培養(yǎng)。教學(xué)過(guò)程不僅是傳授知識(shí)的過(guò)程，同時(shí)也應(yīng)是培養(yǎng)學(xué)生能力的過(guò)程，而傳統(tǒng)教學(xué)模式中忽視了這點(diǎn)。第四，考核方式單一，無(wú)法全面檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。不同的考核方式能夠激發(fā)學(xué)生不同的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性，反之，單一的考核方式違反教學(xué)規(guī)律，不利于數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程的發(fā)展。如何改革、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程，使之適應(yīng)軟件工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，促進(jìn)課程的發(fā)展，是一個(gè)需要認(rèn)真研究的問(wèn)題。

三、OBE教育理念在數(shù)據(jù)庫(kù)原理教學(xué)中的應(yīng)用

針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程在教學(xué)中存在的問(wèn)題，為提高教學(xué)質(zhì)量，注重學(xué)生的能力培養(yǎng)，在本課程教學(xué)中引入OBE教育理念。OBE（Outcomes-based Education），基于“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”的教育模式，是以學(xué)生為主體，以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為導(dǎo)向，可持續(xù)改進(jìn)的結(jié)構(gòu)模式。以學(xué)生為主體，有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。以產(chǎn)出為導(dǎo)向，重視理論和實(shí)踐相結(jié)合，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)，并且進(jìn)行多樣化考核，該模式是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種變革。[4]

1.改進(jìn)課程理論教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性

按照OBE教育理念，教學(xué)過(guò)程是為了培養(yǎng)能力的達(dá)成。因此為了更好地在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，理論教學(xué)以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行組織，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的能力，做到教學(xué)內(nèi)容最優(yōu)化。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的思想將課程分為7個(gè)部分進(jìn)行講解。

（1）規(guī)劃階段：進(jìn)行建立數(shù)據(jù)庫(kù)的必要性和可行性研究，確定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在組織中和信息系統(tǒng)中的地位，以及各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的聯(lián)系。

（2）需求分析階段：收集數(shù)據(jù)庫(kù)所有用戶的信息內(nèi)容和處理要求，加以規(guī)格化和分析，在分析用戶要求時(shí)，要確保用戶目標(biāo)的一致性。

（3）概念設(shè)計(jì)階段：將用戶的需求信息統(tǒng)一到一個(gè)整體邏輯結(jié)構(gòu)中，此結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠表達(dá)用戶的需求，且獨(dú)立于DBMS軟件和硬件。

（4）邏輯設(shè)計(jì)階段：包括數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，前者是指DBMS能接受的邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后者是主語(yǔ)言和DML的結(jié)構(gòu)式程序設(shè)計(jì)。

（5）物理設(shè)計(jì)階段：主要確定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)記錄格式、存儲(chǔ)記錄安排和存取方法等，完全依賴于硬件環(huán)境和數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。

（6）數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)階段：將物理設(shè)計(jì)的結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序，并把原始數(shù)據(jù)裝入數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的增刪改查等操作。

（7）數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行與維護(hù)階段：收集和記錄系統(tǒng)運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)，用來(lái)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的性能，進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修正。

在具體授課過(guò)程中采用啟發(fā)式和互動(dòng)式教學(xué)方法（如課堂測(cè)試、隨機(jī)提問(wèn)等），調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與到課堂學(xué)習(xí)中，使學(xué)生能夠直觀快速地理解相關(guān)理論，引導(dǎo)學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高課堂的學(xué)習(xí)效果。此外，由于課程知識(shí)量大且比較煩瑣，為了提高學(xué)生總結(jié)問(wèn)題的能力，引入了思維導(dǎo)圖的教學(xué)方法，該方法簡(jiǎn)潔明了直觀，適合高效的閱讀、復(fù)習(xí)和總結(jié)。

2.增設(shè)討論課環(huán)節(jié)，注重學(xué)生能力的培養(yǎng)

OBE的核心精神是培養(yǎng)學(xué)生的能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)由“教師中心”向“學(xué)生中心”的轉(zhuǎn)移，即學(xué)生真正成為教學(xué)活動(dòng)的中心。此次課程教學(xué)中為增加學(xué)生的主動(dòng)性，以學(xué)生為主體，增加討論課環(huán)節(jié)。此次參與上課的學(xué)生共113人，為了保證討論課的效果，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，討論課實(shí)行分組制，按照班級(jí)平均、性別平均等原則，3～4人一組，共分為29組，每組設(shè)一個(gè)組長(zhǎng)，組名取自秦皇島著名或非著名景點(diǎn)。討論課共有4次，分別是：①通過(guò)實(shí)地調(diào)研，小組協(xié)商確定小組數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的題目，并做需求分析；②建立ER模型，并將ER模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型；③對(duì)關(guān)系模型達(dá)到的范式進(jìn)行分析，通過(guò)分解模式等方法將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)達(dá)到至少第三范式；④設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的增刪改查SQL語(yǔ)句，并保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。endprint

討論課上課前，每組學(xué)生需按照給定的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)資料的參閱整理并制作討論課匯報(bào)用PPT。討論課時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)抽簽決定每一小組的匯報(bào)人，匯報(bào)人必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)（3～5分鐘）完成講解，因此要求學(xué)生在課前要做好練習(xí)以控制時(shí)間。每個(gè)小組匯報(bào)完畢后，教師和其他小組的學(xué)生可以在討論時(shí)間內(nèi)進(jìn)行提問(wèn)交流，提問(wèn)交流時(shí)，匯報(bào)組所有學(xué)生均可參加，最后由教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。討論課結(jié)束后，學(xué)生按分組上交討論課報(bào)告和PPT。通過(guò)團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式完成討論課環(huán)節(jié)有助于充分發(fā)揮每位學(xué)生的個(gè)人潛質(zhì)，不僅鍛煉部分學(xué)生的團(tuán)隊(duì)管理能力，還能提高每位學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生演講能力和PPT制作能力的培養(yǎng)。

3.理論與實(shí)踐相結(jié)合，提高學(xué)生動(dòng)手能力

數(shù)據(jù)庫(kù)原理傳統(tǒng)教學(xué)模式中重理論、輕實(shí)踐，學(xué)生動(dòng)手能力得不到滿足。在OBE教育理念的指導(dǎo)下，以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向，重視理論知識(shí)的講授，更關(guān)注理論知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用。本次教學(xué)過(guò)程中，為加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，不僅保留了原有的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，還增設(shè)了三級(jí)項(xiàng)目環(huán)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的主要內(nèi)容是熟悉SQL Server，并能使用SQL語(yǔ)句進(jìn)行數(shù)據(jù)的增刪改查，使學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有更深入的了解，能夠?qū)⒄n本上的知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。

三級(jí)項(xiàng)目環(huán)節(jié)分組開展，分組方式與討論課一致，目的是將討論課與三級(jí)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合起來(lái)，隨著三級(jí)項(xiàng)目的進(jìn)行，組長(zhǎng)要將任務(wù)平均分配給各組員，組內(nèi)每位學(xué)生通過(guò)查閱資料、組內(nèi)交流等方式完成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。三級(jí)項(xiàng)目?jī)?nèi)容采用數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的思想完成，首先確定整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的總目標(biāo)，收集所需要的信息內(nèi)容和處理需求；其次產(chǎn)生反映用戶信息需求的數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型；再次，將概念模型轉(zhuǎn)換為邏輯模型，并按照數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化的要求判斷所建數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到第幾范式，如果范式較低，則應(yīng)修正模型；最后采用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL建立數(shù)據(jù)庫(kù)、表格以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪改查等工作，并保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過(guò)三級(jí)項(xiàng)目，建立學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的框架，加深對(duì)理論知識(shí)的理解，初步具備運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)，鍛煉和提高學(xué)生的交流、溝通和表達(dá)能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和職業(yè)道德。

4.考核方式多樣化，全面評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果

OBE教育模式下的教學(xué)主要體現(xiàn)在學(xué)生獲得的能力上，單憑一張考卷無(wú)法完成對(duì)學(xué)生的全面衡量，本次教學(xué)改革在OBE理念的支持下，將考核方式由單一化變?yōu)槎鄻踊?，僅僅圍繞學(xué)生是否真正達(dá)到了某些能力，考核分為5部分：平時(shí)成績(jī)、討論課成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、三級(jí)項(xiàng)目成績(jī)以及期末考試成績(jī)。

平時(shí)成績(jī)5分，由課堂理論教學(xué)中隨機(jī)提問(wèn)、隨堂測(cè)試和課后作業(yè)等表現(xiàn)給出，主要考核學(xué)生的自學(xué)能力和學(xué)生對(duì)問(wèn)題的理解能力。討論課成績(jī)5分，由小組成績(jī)和組內(nèi)成績(jī)共同決定，主要考核學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和表達(dá)能力。實(shí)驗(yàn)成績(jī)10分，依據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫情況和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)收情況給出成績(jī)，主要考核學(xué)生的動(dòng)手操作能力。三級(jí)項(xiàng)目成績(jī)10分，由小組成績(jī)和組內(nèi)成績(jī)共同決定，主要考核學(xué)生的動(dòng)手能力、合作能力和交流能力等。期末考試成績(jī)70分，考核學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析和表達(dá)能力。5種考核方式的加權(quán)和即學(xué)生最終的綜合能力評(píng)定，以此來(lái)衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。2016年與2015年數(shù)據(jù)庫(kù)原理成績(jī)分布情況如圖1所示，顯然，引入OBE教育理念后的教學(xué)改革初見成效。

四、實(shí)施效果分析

為了對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行合格評(píng)價(jià)，建立一個(gè)可持續(xù)改進(jìn)的課程評(píng)價(jià)體系，筆者對(duì)燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院軟件工程專業(yè)2014級(jí)1-4班本科生共113名學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，有效答卷102份，有效率90.3%。本次問(wèn)卷調(diào)查主要從學(xué)生對(duì)4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的反饋情況、對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的反饋情況以及學(xué)生能力培養(yǎng)的效果3個(gè)方面進(jìn)行。

從表1中可以看出，課堂教學(xué)中增加了隨機(jī)提問(wèn)和課堂測(cè)試等環(huán)節(jié)，而且相比傳統(tǒng)教學(xué)模式增設(shè)了討論課和三級(jí)項(xiàng)目，大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為這些都是有必要的，并且參與程度較高，通過(guò)課堂講授、討論課、實(shí)驗(yàn)和三級(jí)項(xiàng)目4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，多數(shù)學(xué)生能夠掌握大部分知識(shí)點(diǎn)并能夠應(yīng)用。

由表2對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的問(wèn)題和反饋中可以看出，多數(shù)小組的數(shù)據(jù)庫(kù)題目是小組成員商議確定的，符合實(shí)際生活，對(duì)小組數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)制作的結(jié)果多數(shù)學(xué)生持相當(dāng)滿意或者基本滿意的態(tài)度。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)原理這門課程的講授和實(shí)踐，22.55%的學(xué)生能夠得心應(yīng)手地建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，69.61%的學(xué)生基本會(huì)設(shè)計(jì)，但不知是否合適，只有7.84%的學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仍然一知半解。

表3中的5個(gè)問(wèn)題反映了數(shù)據(jù)庫(kù)原理這門課程對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，其中隨機(jī)提問(wèn)和課堂測(cè)試能夠使學(xué)生嚴(yán)格要求自己、加強(qiáng)自學(xué)能力的培養(yǎng)、鍛煉口語(yǔ)表達(dá)能力以及有助于知識(shí)消化吸收；三級(jí)項(xiàng)目和討論課提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、獨(dú)立思考能力、演講能力以及PPT制作能力；課程中引入了思維導(dǎo)圖的學(xué)習(xí)方法，有助于學(xué)生復(fù)習(xí)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)和三級(jí)項(xiàng)目環(huán)節(jié)，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，多數(shù)學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐中；另外，通過(guò)PPT的制作和匯報(bào)，暴露了學(xué)生的問(wèn)題，比如不會(huì)制作PPT、匯報(bào)時(shí)不善表達(dá)等，使學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身的問(wèn)題以期改正。

五、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)一學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐、調(diào)查和訪問(wèn)，本研究檢驗(yàn)了OBE教育理念在數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程中的實(shí)施效果，探索出“課堂教學(xué)-討論課-實(shí)驗(yàn)-三級(jí)項(xiàng)目”4環(huán)節(jié)相呼應(yīng)的教學(xué)方法。學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程時(shí)由開始的迷惑不解、無(wú)所適從和被動(dòng)學(xué)習(xí)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)明確、積極參與和主動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)中。在問(wèn)卷調(diào)查中，23.83%的學(xué)生表示以新的教學(xué)模式學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程后有了飛躍式的進(jìn)步，64.76%的學(xué)生認(rèn)為自己進(jìn)步較大，剩余14.72%的學(xué)生認(rèn)為自己稍有進(jìn)步。

實(shí)踐結(jié)果的初獲成功說(shuō)明了在OBE教育理念的指導(dǎo)下，堅(jiān)持以學(xué)生為主體、以學(xué)習(xí)效果為導(dǎo)向、以持續(xù)改進(jìn)為動(dòng)力進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)原理教學(xué)改革，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高了學(xué)生能力的達(dá)成，鍛煉了學(xué)生將理論知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)踐中的動(dòng)手能力，能夠充分發(fā)掘?qū)W生的個(gè)人潛質(zhì)，使學(xué)生成為具有創(chuàng)新意識(shí)與能力的新世紀(jì)優(yōu)秀人才。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：王天鵬）endprint