基于MOOC的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程混合式教學(xué)設(shè)計與實踐

吳 巖，沈記全，唐朝生，王 巖，趙 珊

（河南理工大學(xué) 計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 焦作 454000）

0 引言

教育部 2015 年發(fā)布的《關(guān)于加強高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見》指出，將加快推進適合我國國情的在線開放課程和平臺建設(shè)，促進課程應(yīng)用，加強組織管理。因此，越來越多的高校加入到在線課程平臺的建設(shè)隊伍[1]。近年來，MOOC不斷發(fā)展與完善，借助MOOC推進信息技術(shù)與課程教學(xué)的深度融合，開展混合式課程教學(xué)成為高校教育者主要研究和實踐的方向。

所謂混合式教學(xué)，是一種將傳統(tǒng)課堂面授與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)云端自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的新型綜合教學(xué)模式，通過將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)兩種教學(xué)模式有機融合，把學(xué)生從傳統(tǒng)被動接受式的學(xué)習(xí)環(huán)境中引入到自主式的學(xué)習(xí)氛圍里，繼而促進學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升[2]?；旌鲜浇虒W(xué)不僅是形式上的在線學(xué)習(xí)與面對面講授的混合，還包括不同教學(xué)模式、學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)方法和評價方式等深層次上的混合。在實際的教學(xué)過程中，教師應(yīng)結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標的要求和課程知識內(nèi)容的特點，對混合式教學(xué)進行精心設(shè)計[3]。

1 課程概況

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機科學(xué)領(lǐng)域中的一項重要技術(shù)，是信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程系統(tǒng)完整地講述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本原理、開發(fā)方法及關(guān)鍵技術(shù)，通過課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題及解決問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決專業(yè)問題的“意識”、利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對信息進行加工利用的“素養(yǎng)”和積極探索新技術(shù)、新方法的“理念”。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理是一門理論聯(lián)系實際、應(yīng)用性很強的課程，一般采用課堂理論授課與上機實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。相對于其他程序設(shè)計類課程，該課程知識量大、理論性較強、概念抽象繁多、不易理解，學(xué)生課堂聽課積極性不高；而且課程授課學(xué)時有限，不利于學(xué)生課堂消化吸收。此外，課程理論內(nèi)容和實踐內(nèi)容不完全對應(yīng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中較為迷茫，往往導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。因此，需要利用網(wǎng)絡(luò)平臺拓展學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境，探索以“學(xué)”為中心、以“學(xué)習(xí)成效”為導(dǎo)向的混合式教學(xué)模式。

2 基于MOOC的混合式教學(xué)設(shè)計

2.1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與安排

課程遵循“通俗、實用、實踐”教學(xué)理念，著眼于應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，通過案例引入數(shù)據(jù)庫的基本概念及原理，將各知識點貫穿于系統(tǒng)開發(fā)全過程，使學(xué)習(xí)者明確“存在什么問題”“知識點可以解決什么問題”“如何解決問題”，從而形成完整的數(shù)據(jù)庫知識學(xué)習(xí)體系。教學(xué)內(nèi)容設(shè)計思路如圖1所示。

圖1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計思路

根據(jù)數(shù)據(jù)庫課程知識體系化的特征以及在線開放課程知識內(nèi)容碎片化學(xué)習(xí)的要求，將教學(xué)內(nèi)容劃分為48個基本教學(xué)知識點（見表1）。教師根據(jù)各個知識點的難易程度以及學(xué)生專業(yè)培養(yǎng)目標，合理進行線上線下的教學(xué)安排。

2.2 教學(xué)活動過程組織

在混合式教學(xué)活動實施過程中，將豐富的在線學(xué)習(xí)資源和線下資源進行有機結(jié)合，合理地融合MOOC平臺、課堂（或機房）、課下3個學(xué)習(xí)場景，形成全方位互動的學(xué)習(xí)體驗[4]，最大限度地發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用、學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和反饋作用，其總體架構(gòu)如圖2所示。

2.2.1 課前知識傳遞與自主接收

首先，教師在MOOC平臺發(fā)布課程教學(xué)大綱和學(xué)習(xí)指南，使學(xué)生對課程內(nèi)容及要求有整體的了解和認識；其次，教師按周發(fā)布課程教學(xué)視頻、PPT、項目案例、實驗指導(dǎo)書、操作錄屏等資源，圍繞知識點內(nèi)容發(fā)起討論，提出與接下來課程相關(guān)的任務(wù)要求，讓學(xué)生帶著問題進行自主學(xué)習(xí)；再次，學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容進行總結(jié)，在MOOC平臺討論區(qū)參與問題討論，并在教師答疑區(qū)提出自學(xué)過程中遇到的問題；最后，教師分析參與討論的情況，回答學(xué)生問題，并整理學(xué)生提出的共性問題，有針對性地準備課堂教學(xué)。

2.2.2 課堂知識內(nèi)化與深度互動

在課堂授課中，教師首先根據(jù)本節(jié)課知識內(nèi)容進行提問，檢驗學(xué)生自主學(xué)習(xí)的效果；然后進行知識串講，并根據(jù)MOOC平臺中知識點測試的完成情況，對學(xué)生掌握薄弱的知識內(nèi)容進行重點講解，對之前收集到的學(xué)生問題進行詳細回答，解決學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中的疑惑，同時使學(xué)生進一步梳理知識脈絡(luò)，增強對知識的正確理解。另外，教師可邀請部分知識掌握較好的學(xué)生上臺講解，向其他學(xué)生分享自己對課程內(nèi)容的理解，對于學(xué)生講述不夠準確和完善的部分，教師再進行糾正和補充說明。除此之外，課堂上教師可組織小組進行話題討論，對MOOC平臺討論區(qū)中大家意見不一致、認識不清的問題進行現(xiàn)場討論，鼓勵學(xué)生發(fā)表自己的看法。教師也可根據(jù)授課內(nèi)容的特點，有計劃地做好小組任務(wù)安排，在課堂上組織小組匯報學(xué)習(xí)成果。例如，在講授數(shù)據(jù)庫設(shè)計這部分內(nèi)容時，可安排學(xué)生進行分組設(shè)計，要求學(xué)生在完成MOOC平臺自主學(xué)習(xí)后，由小組合作來完成某一應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。教師在課堂上隨機抽取小組進行現(xiàn)場PPT匯報，被抽中的小組展示本組構(gòu)建的ER模型以及關(guān)系模式的設(shè)計結(jié)果，并接受其他學(xué)生的質(zhì)疑和提問。通過成果匯報展示，學(xué)生可相互評判，辨別優(yōu)劣，在交流中增進對知識的理解，提高邏輯分析與實踐應(yīng)用能力。

表1 教學(xué)知識點

圖2 基于MOOC的混合式教學(xué)組織過程

2.2.3 課后知識鞏固與適度拓展

課程結(jié)束后，學(xué)生需完成MOOC平臺中的單元測試題，以檢驗基礎(chǔ)知識的掌握水平。除此之外，教師可針對重難點知識布置課后作業(yè)，課后作業(yè)的內(nèi)容及答題形式與MOOC平臺中單元測試題要有所區(qū)別，應(yīng)側(cè)重于對問題分析、解決能力的檢驗。一般來說，對于關(guān)系代數(shù)、規(guī)范化理論、數(shù)據(jù)模型設(shè)計等知識，教師可設(shè)置應(yīng)用題、綜合分析題，對于SQL語言、完整性約束、數(shù)據(jù)庫安全管理等知識，可布置實踐操作任務(wù)。在此階段，教師要充分考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)主動性、知識吸收能力等方面的差異，為不同能力層次的學(xué)生提供適當?shù)耐卣官Y源，鼓勵學(xué)生進行問題探究，指導(dǎo)學(xué)生針對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域問題進行綜合分析、方案設(shè)計、系統(tǒng)實現(xiàn)。通過多元化、多層次的鞏固訓(xùn)練，強化學(xué)生對知識的理解與掌握，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力。

2.3 學(xué)習(xí)效果評價

結(jié)合教學(xué)活動的實施，課程采取過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合、教師評價與學(xué)生評價相結(jié)合的方式，全面評價學(xué)生對知識的掌握程度和綜合應(yīng)用能力。構(gòu)建學(xué)習(xí)效果評價體系見表2。

在課前學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師根據(jù)MOOC平臺中學(xué)生視頻觀看情況統(tǒng)計、知識點測試成績等數(shù)據(jù)，對每位學(xué)生進行量化打分。在課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，對于小組協(xié)作完成的學(xué)習(xí)任務(wù)，教師給出評分標準，每個小組根據(jù)成果展示情況對其他小組進行評價，并提出書面評價意見，教師收集每組給出的評價成績，求其平均值，作為每組成果展示的成績。為了準確評價每位學(xué)生在小組協(xié)作中的表現(xiàn)，由小組成員之間進行互評，對互評成績求其平均值，作為小組個體成員的表現(xiàn)成績。在課后學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，綜合考慮作業(yè)、實驗、單元測試的完成情況進行打分。在課程結(jié)束后，教師組織期末結(jié)課考試，并要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成MOOC平臺期末測試題（MOOC平臺以單選題、多選題、判斷題為主），主要考核學(xué)生對基本概念、基本原理的掌握情況；期末結(jié)課考試采用線下閉卷考試形式（以數(shù)據(jù)庫模型構(gòu)建、規(guī)范化理論應(yīng)用、SQL語言編程等為主要內(nèi)容），考查學(xué)生對實際問題的綜合分析、設(shè)計、實現(xiàn)能力。通過兩種方式的綜合考核，能夠較全面的對學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握情況與問題解決能力進行綜合評價。

表2 學(xué)習(xí)效果評價體系

從以上評價體系可以看出，該評價體系與課程教學(xué)組織活動緊密結(jié)合，涵蓋了學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，體現(xiàn)了對學(xué)生能力形成各環(huán)節(jié)的考核，一方面促使學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)意識、激發(fā)學(xué)習(xí)主體能動性，另一方面也使學(xué)生的團隊協(xié)作、溝通表達能力得到鍛煉。

3 實施效果評估

對混合式教學(xué)模式的實施效果主要從學(xué)生的考試成績和學(xué)生對課程的認可度兩個方面進行評估[5]。

首先，對相同教師所授同專業(yè)2015級156人（采用傳統(tǒng)課堂教學(xué)）、2016級184人（采用混合式教學(xué)）的成績數(shù)據(jù)進行分析。為避免考核體系中不同成績構(gòu)成因素的影響，只抽取期末結(jié)課考試成績數(shù)據(jù)進行分析。兩次期末結(jié)課考試均采用閉卷考試，題型一致，難度相當。通過分析得出，相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，采用混合式教學(xué)模式學(xué)生平均成績高出11分，最低分高出23分，各階段成績分布情況見表3。由表3可以看出，混合式教學(xué)模式下學(xué)生整體成績明顯提升。由此可見，結(jié)合MOOC平臺采用混合式教學(xué)能夠在保障高質(zhì)量教學(xué)水平的同時，有效提升基礎(chǔ)薄弱學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，相對于傳統(tǒng)課堂教學(xué)具有顯著的優(yōu)勢。

表3 兩種教學(xué)模式學(xué)生各階段成績分布統(tǒng)計表 %

其次，從學(xué)生對混合式學(xué)習(xí)方式對其自身能力培養(yǎng)方面的認可度進行評價。學(xué)期結(jié)束后，對學(xué)生進行網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查。根據(jù)統(tǒng)計分析，80%的學(xué)生喜歡線上線下混合式教學(xué)模式；86%的學(xué)生認為傳統(tǒng)課堂有必要與在線學(xué)習(xí)相結(jié)合；92%的學(xué)生認為混合式教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)習(xí)積極性與自主性；78%的學(xué)生認為該課程有助于提高知識歸納和總結(jié)能力；84%的學(xué)習(xí)者認為該平臺有助于加強對所學(xué)知識的鞏固。

4 結(jié)語

目前，河南理工大學(xué)在計算機科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)中開設(shè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理必修課程，每年學(xué)習(xí)人數(shù)達700人左右。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提高課程學(xué)習(xí)效果，課程組于2018年進行在線開放課程建設(shè)，獲得河南省精品在線開放課程項目支持，并在中國大學(xué)MOOC平臺上線運行。課程組利用MOOC平臺，在校內(nèi)課程授課中開展混合式教學(xué)，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)過程組織、學(xué)習(xí)效果評價3個方面進行研究與實踐。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程的混合式教學(xué)將傳統(tǒng)課程與MOOC平臺有機結(jié)合，通過精心安排教學(xué)內(nèi)容，有效組織線上線下教學(xué)活動，合理構(gòu)建學(xué)習(xí)效果評價體系，以自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)為目標進行課程教學(xué)設(shè)計，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生和教師之間的互動深度，提升了學(xué)生對知識的綜合運用能力。同時，混合式教學(xué)模式對教師也提出了更高的要求，教師要不斷創(chuàng)新，根據(jù)授課對象特點，采用更豐富的課堂教學(xué)形式，合理組織教學(xué)活動，并充分利用雨課堂、藍墨云等其他輔助教學(xué)平臺，進行師生深度互動，進一步提高教學(xué)活動效率和課程實施效果。