基于OBE理念與同伴教學(xué)的數(shù)據(jù)庫教學(xué)實(shí)踐

童立靖 郭峰

摘要：數(shù)據(jù)庫原理是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本文提出一種結(jié)合OBE（Outcome Based Education）教學(xué)理念與同伴教學(xué)的教學(xué)模式，以O(shè)BE教育理念為指導(dǎo)，注重學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，以同伴教學(xué)為教學(xué)模式，提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果。并在北方工業(yè)大學(xué)數(shù)據(jù)庫原理課程的教學(xué)過程中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：OBE理念;同伴教學(xué);數(shù)據(jù)庫原理

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）10-0155-03

Abstract： Database principle is an important course for computer and related majors. The traditional teacher led teaching mode is difficult to stimulate students' interest in learning. In this paper， a database teaching mode based on OBE （Outcome Based Education） teaching concept and peer tutoring is proposed. Under the guidance of OBE education concept， it pays attention to the cultivation of students' engineering ability， and takes peer teaching as the teaching mode to enhance students' learning interest and learning effect. This teaching method is applied in the teaching process of database principle course in North China University of Technology， and good teaching effect is achieved.

Key words： OBE Concept; Peer Tutoring; Database Principle

1 引言

數(shù)據(jù)庫原理與技術(shù)是目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)必須使用的技術(shù)與原理。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持軟件。特別是在大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)庫的原理與技術(shù)也是大數(shù)據(jù)管理的關(guān)鍵技術(shù)與基石[1]。

《數(shù)據(jù)庫原理》是計(jì)算機(jī)類專業(yè)的核心課程，主要講授關(guān)系數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準(zhǔn)查詢語言SQL、關(guān)系數(shù)據(jù)理論、數(shù)據(jù)庫編程、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)管理等內(nèi)容，是數(shù)據(jù)管理系列課程的起點(diǎn)。由于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的廣泛性，學(xué)生有學(xué)好數(shù)據(jù)庫的潛在動(dòng)力，但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常以“教師為中心”，采用數(shù)據(jù)庫知識(shí)點(diǎn)講解+上機(jī)實(shí)驗(yàn)+軟件演示的授課方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)較為被動(dòng)，難以激發(fā)和維護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生無法感受實(shí)際項(xiàng)目中需要面對(duì)和要解決的問題，不利于能力的培養(yǎng)和解決問題能力的提高[2]。

針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫原理課程教學(xué)模式存在的問題， 我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中引入了OBE的教學(xué)理念，以及采用了同伴教學(xué)法，從教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)手段等方面進(jìn)行了積極的探索，在一定程度上提升了教學(xué)效果。

2 OBE教學(xué)理念與同伴教學(xué)法

OBE是Outcome-based Education的縮寫，中文是成果導(dǎo)向教育[3]。OBE教學(xué)理念是一種新興的工程教育理念，最早由斯帕蒂（Spady）給出[4]，并被國際《華盛頓協(xié)議》所采納，《華盛頓協(xié)議》是一項(xiàng)工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的國際互認(rèn)協(xié)議。只有遵從OBE教學(xué)理念，才能完成國際工程師資格互認(rèn)。OBE教學(xué)理念展開來為：以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，和對(duì)教學(xué)過程要持續(xù)改進(jìn)。OBE教學(xué)重點(diǎn)關(guān)注的是學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，而不是課程教學(xué)的內(nèi)容，能夠使得學(xué)生真正掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)、具備解決此類知識(shí)所涉及的復(fù)雜工程問題的能力。

同伴教學(xué)（Peer Tutoring或Peer Instruction）由哈佛大學(xué)教授Eric Mazur提出，是指在教師的指導(dǎo)和培訓(xùn)下，作為教學(xué)者的學(xué)生對(duì)另外一些學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，幫助與其相同或相似年級(jí)水平的同伴及低年級(jí)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的教學(xué)形式[5]。同伴教學(xué)是學(xué)生之間相互施教、相互促進(jìn)、共同受益的一種教學(xué)組織形式。由于同學(xué)之間更為熟悉，思維方式，認(rèn)知水平，知識(shí)體系等各方面的相似性，使得這種方式受歡迎且有效果。

3 教學(xué)實(shí)踐及效果

在高校的計(jì)算機(jī)類課程教學(xué)實(shí)踐中，不少教師開始探索項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)課堂[6]、體驗(yàn)教學(xué)[7]、混合教學(xué)等教學(xué)方法與教學(xué)模式，而我們則在OBE的教學(xué)理念與同伴教學(xué)的教學(xué)模式上進(jìn)行探索，為培養(yǎng)新工科[8]的應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型人才打下基礎(chǔ)。

3.1基于OBE教學(xué)理念的教學(xué)實(shí)踐

遵從OBE教學(xué)理念，我?！稊?shù)據(jù)庫原理》課程所支持的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分別為12條中的：

問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。

設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案：能夠針對(duì)復(fù)雜工程問題的具體需求，按照計(jì)算機(jī)工程的設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)出滿足特定需求的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。

使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)復(fù)雜工程問題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性。

項(xiàng)目管理：理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。

我們對(duì)OBE的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行各門課的細(xì)化，細(xì)化后<<數(shù)據(jù)庫原理>>課程所支持的細(xì)化后的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分別為：

能認(rèn)識(shí)到解決問題有多種方案可選擇，會(huì)通過文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案;

能對(duì)本專業(yè)的一般性工程問題設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建系統(tǒng)框架，能對(duì)關(guān)鍵問題選擇合理算法或方法;

能掌握常用軟件開發(fā)環(huán)境、數(shù)據(jù)的分析、預(yù)測(cè)與模擬等工具;

能對(duì)一般性工程問題，選擇和應(yīng)用不同開發(fā)環(huán)境和工具進(jìn)行開發(fā)和實(shí)現(xiàn);

能掌握計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的管理及經(jīng)濟(jì)決策方法。

然后，我們針對(duì)數(shù)據(jù)庫原理課程所教授的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)一步細(xì)化了課程目標(biāo)，分別為：

目標(biāo)1：理解與掌握數(shù)據(jù)庫的基本概念及基本原理，能認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)庫相關(guān)工程問題有多種方案可選擇，并會(huì)通過文獻(xiàn)研究尋求可替代的解決方案。

目標(biāo)2：理解并掌握經(jīng)典的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)模型——關(guān)系模型，能從集合論的角度理解關(guān)系的結(jié)構(gòu)及關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的用法。針對(duì)給定的一個(gè)應(yīng)用工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)需求，能夠構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的概念模型、邏輯模型（關(guān)系模型）、物理模型，并運(yùn)用規(guī)范化設(shè)計(jì)理論及關(guān)系模式分解算法或優(yōu)化方法，使得設(shè)計(jì)的關(guān)系模型符合范式要求。

目標(biāo)3：對(duì)于給定的一個(gè)實(shí)際數(shù)據(jù)庫應(yīng)用工程項(xiàng)目的需求，能夠運(yùn)用數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論、數(shù)據(jù)庫管理等方法，并綜合考慮數(shù)據(jù)安全、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)維護(hù)成本等因素，理解并掌握數(shù)據(jù)庫的需求分析、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)載入、數(shù)據(jù)測(cè)試、數(shù)據(jù)庫維護(hù)等過程。

目標(biāo)4：掌握常見的數(shù)據(jù)庫管理軟件如SQL Server、Oracle、My SQL等的應(yīng)用環(huán)境及基本操作，完成數(shù)據(jù)的查詢、修改、分析、統(tǒng)計(jì)等操作。

目標(biāo)5：能對(duì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的一般性工程問題，可選擇和應(yīng)用不同開發(fā)環(huán)境和工具，實(shí)現(xiàn)BS結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫編程及CS結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫編程，初步具備數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)能力。

在實(shí)際教學(xué)的各教學(xué)環(huán)節(jié)中，嚴(yán)格對(duì)照各教學(xué)目標(biāo)與能力培養(yǎng)組織課堂的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以及考核內(nèi)容。在課堂講解與教學(xué)中，更加注重理論和實(shí)際的結(jié)合，更加注重對(duì)所講知識(shí)點(diǎn)的理解與應(yīng)用，而不是記憶，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的各項(xiàng)能力。我們還對(duì)考核后的成績進(jìn)行了分析，給出了各課程目標(biāo)的達(dá)成度評(píng)價(jià)，及下一學(xué)年的持續(xù)改進(jìn)意見。

3.2基于同伴教學(xué)的教學(xué)實(shí)踐

基于同伴教學(xué)模式，在教學(xué)過程中，我們階段性地向?qū)W生拋出一些精心設(shè)計(jì)的概念性問題。這些問題通常與常見的一些困惑與誤解有關(guān)，然后把學(xué)生分組，在組內(nèi)，同學(xué)們先形成和組織自己對(duì)這些問題的答案，然后通過小組的討論合作來達(dá)成共識(shí)。小組的討論通常能夠讓學(xué)生們對(duì)概念進(jìn)行解釋，并幫助那些在一開始沒有得到正確答案的小組同伴理清問題，形成正確的理解。在課堂的最后，我們組織各組學(xué)生進(jìn)行最后的討論，并請(qǐng)各組委派代表進(jìn)行基于PPT的宣講與討論。我們則在討論的過程中會(huì)適當(dāng)?shù)貙?duì)概念以及概念之間的關(guān)系進(jìn)行補(bǔ)充解釋或是拓展延伸。一些小組的演講的PPT如下圖所示：

此外，在上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中， 我們也對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，互為教師與學(xué)生，互相檢查代碼，指出代碼編寫的優(yōu)劣，促進(jìn)了學(xué)生開發(fā)能力與工具運(yùn)用能力的提升。

與傳統(tǒng)班級(jí)教學(xué)相比，在倡導(dǎo)素質(zhì)教育的今天，特別是對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)方面，同伴教學(xué)具有不容忽視的優(yōu)越性，同伴教學(xué)法更容易激發(fā)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同伴式教學(xué)給學(xué)生帶來了新的教學(xué)體驗(yàn)，對(duì)當(dāng)今教育改革尤其是教育教學(xué)實(shí)踐具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

3.3 教學(xué)效果

上一年度的數(shù)據(jù)庫原理的學(xué)生評(píng)教的指標(biāo)數(shù)據(jù)為，總評(píng)分為95.21分，在學(xué)院開設(shè)的86門課中，排名第27名;而在本年度，采用了OBE教學(xué)理念與同伴教學(xué)法后，數(shù)據(jù)庫原理的學(xué)生評(píng)教的指標(biāo)數(shù)據(jù)為，總評(píng)分為97.94分，在學(xué)院開設(shè)的195門課中，排名第15名?？傇u(píng)分上升了2.73個(gè)百分點(diǎn)，排名百分比上升23.7個(gè)百分點(diǎn)，可見同學(xué)們對(duì)本門課程的教學(xué)改進(jìn)較為認(rèn)可。上一年度的教學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)如下圖所示，相關(guān)信息分別為排序、學(xué)期、教師編號(hào)、姓名、課堂分類、課程名稱、課程性質(zhì)、合班、課堂人數(shù)、參評(píng)人數(shù)參評(píng)率、評(píng)價(jià)成績：

本年度的教學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)如下圖所示，相關(guān)信息分別為排序、學(xué)期、教師編號(hào)、姓名、課堂分類、課程名稱、課程性質(zhì)、合班、課堂人數(shù)、參評(píng)人數(shù)參評(píng)率、評(píng)價(jià)成績：

本年度的教學(xué)評(píng)價(jià)分項(xiàng)數(shù)據(jù)截圖如下圖所示，相關(guān)信息分別為排序、學(xué)期、教師編號(hào)、姓名、課堂分類、指標(biāo)名稱、課程名稱、課程性質(zhì)、合班、應(yīng)評(píng)人數(shù)、已評(píng)人數(shù)、參評(píng)率、指標(biāo)得分：? ? ? ? ? ? ?此外，從期末卷面成績分析，圖6為上一年度數(shù)據(jù)庫原理的卷面成績統(tǒng)計(jì)，圖7為本年度的數(shù)據(jù)庫原理的卷面成績統(tǒng)計(jì)，從圖中可以看出，此次教學(xué)改進(jìn)后，班級(jí)期末的整體平均分提高了2個(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)選課同學(xué)中成績出色的學(xué)生，對(duì)于課程學(xué)習(xí)的積極性有很大提高，同時(shí)也帶動(dòng)了周圍同學(xué)們的學(xué)習(xí)?？梢姶舜谓虒W(xué)改進(jìn)有一定的教學(xué)效果。

學(xué)期結(jié)束后，學(xué)生們對(duì)課程教學(xué)理念與模式的改變普遍反映較好，對(duì)教學(xué)效果認(rèn)可度也比較高。很多同學(xué)反映，通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫原理課程，對(duì)于數(shù)據(jù)庫原理有了更加深入的理解，對(duì)于主流的數(shù)據(jù)庫技術(shù)也有了更加深入和準(zhǔn)確的理解，也掌握了很多數(shù)據(jù)庫軟件開發(fā)中需要掌握的能力，通過數(shù)據(jù)庫原理課程的實(shí)驗(yàn)，編程能力有了較大提高。

4 結(jié)論

通過教學(xué)模式的調(diào)整，由知識(shí)點(diǎn)灌輸變?yōu)槟芰ε囵B(yǎng)，由教師為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主導(dǎo)，通過OBE教學(xué)理念的貫徹，提升了學(xué)生的解決復(fù)雜工程問題的能力，通過同伴教學(xué)，起到了很好的示范作用，使得同學(xué)們更容易發(fā)現(xiàn)不足，激發(fā)進(jìn)取心。

本文從OBE教學(xué)理念與同伴式教學(xué)的維度和視角探索數(shù)據(jù)庫原理課程的教學(xué)改革，在教學(xué)過程中綜合運(yùn)用OBE教學(xué)理念與同伴式教學(xué)方法，形成一種適合數(shù)據(jù)庫原理課程的教學(xué)模式，為培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型、復(fù)合型的新工科數(shù)據(jù)庫管理與數(shù)據(jù)庫軟件開發(fā)人才起到一定的促進(jìn)作用。

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