結(jié)合思維導(dǎo)圖和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式的探索

羅志宏，毛明志，阮文江

(中山大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣州 510006)

0 引言

我校為非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)了《數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用》的核心通識(shí)課，課程的教學(xué)內(nèi)容是介紹數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)理論、基本技術(shù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成和發(fā)展趨勢(shì)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法和規(guī)范化理論、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)操作語(yǔ)言，面向?qū)ο缶幊痰取Ｍㄟ^(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的原理知識(shí)，初步具備運(yùn)用理論知識(shí)對(duì)專(zhuān)業(yè)中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，以及通過(guò)實(shí)際的上機(jī)操作，理解并掌握數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的一般方法，能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)和工具針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的工程實(shí)踐能力。

計(jì)算機(jī)類(lèi)的必修課和通識(shí)課相比，有很多差別。筆者首先分析了本課程原來(lái)存在的不足，本著“培養(yǎng)能力，強(qiáng)化應(yīng)用，提高素質(zhì)”的原則，積極探索有效的教學(xué)方法和措施，提出了思維導(dǎo)圖和項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)模式。

在思維導(dǎo)圖和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)模式中，我們首先精選了教材，優(yōu)化了知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)順序，在融合了多本教材的內(nèi)容的基礎(chǔ)上，基于Access數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為中心，講授數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的原理和技術(shù)。其次，在教學(xué)中，選取幾個(gè)完整的項(xiàng)目，采取“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法，將知識(shí)點(diǎn)融入到項(xiàng)目中，利用所學(xué)的知識(shí)來(lái)不斷完善改進(jìn)一個(gè)具體的項(xiàng)目。

1 該課程原有的不足

首先我們分析了課程教學(xué)的基本情況。

(1)對(duì)學(xué)生情況的分析。我校的《數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用》是面向非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的核心通識(shí)課，一半以上的學(xué)生來(lái)自于各年級(jí)的非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)理論的學(xué)習(xí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)存在較大差別，學(xué)生之間也存在著計(jì)算機(jī)水平參差不齊。

(2)課程情況的分析。原來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)課程教學(xué)以教師課堂講授為主，并采用學(xué)生實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，這種教學(xué)方法比較注重學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中的綜合應(yīng)用缺乏系統(tǒng)訓(xùn)練，學(xué)生雖能理解基本概念，但很難在具體項(xiàng)目實(shí)踐中完整應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)。另外通識(shí)課的課時(shí)有限。

國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020)中指出：“堅(jiān)持能力為重。優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，豐富社會(huì)實(shí)踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)”?；诖朔较颍岢隽藢⑺季S導(dǎo)圖和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的教學(xué)模式。

2 教學(xué)改革的方案

2.1 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是一種建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法。該教學(xué)模式的內(nèi)容是以項(xiàng)目為核心，按項(xiàng)目的工作進(jìn)度整合教學(xué)內(nèi)容，在此過(guò)程中，學(xué)生不斷地學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，并利用所學(xué)的理論知識(shí)參與到項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)中，從而培養(yǎng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力[1-4]。

基于上述的原則，我們選擇了一個(gè)完整的項(xiàng)目——教務(wù)管理系統(tǒng)作為案例來(lái)組織相關(guān)的教學(xué)。將這個(gè)項(xiàng)目分為若干個(gè)子項(xiàng)目，對(duì)應(yīng)教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。

2.2 思維導(dǎo)圖及其作用

思維導(dǎo)圖是英國(guó)心理學(xué)家托尼·博贊發(fā)明的一種將發(fā)散性思維具體化的方法，通過(guò)信息表征工具，包括圖片、圖形、詞語(yǔ)等，加以組合運(yùn)用，通過(guò)呈現(xiàn)概念之間的層次關(guān)系和思維順序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)概念表征的可視化[5]。思維導(dǎo)圖通過(guò)一個(gè)中心主題發(fā)散出去，用分層級(jí)的線條將各關(guān)鍵點(diǎn)連接起來(lái)，形成清晰的結(jié)構(gòu)圖。正像Lewis和Landale所言，思維導(dǎo)圖將信息加以歸納和綜合，輔助人們思考復(fù)雜問(wèn)題和表征信息，增強(qiáng)記憶力，進(jìn)而有助于提高教學(xué)和學(xué)習(xí)的效率[6]。

目前，思維導(dǎo)圖作為一種可視化的教學(xué)輔助工具，應(yīng)用在教學(xué)領(lǐng)域里，例如C程序設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論，環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)等課程的教學(xué)已有報(bào)道[7-9]。

3 該教學(xué)模式在《數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用》課的實(shí)踐

3.1 明確教學(xué)目標(biāo)

課程開(kāi)始時(shí)，軟件工程思想的引導(dǎo)很重要，讓學(xué)生了解這門(mén)課是理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)目標(biāo)。我們首先展示了以前的學(xué)生作品，通過(guò)多個(gè)優(yōu)秀的案例幫助學(xué)生了解數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)可以完成實(shí)際生活中的哪些項(xiàng)目，項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)流程，所用到的關(guān)鍵技術(shù)。

3.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

目前的教材大多數(shù)有兩類(lèi)，一類(lèi)教材重點(diǎn)偏向理論教學(xué)，課程的理論性強(qiáng)、概念抽象，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，不易理解這些理論，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外一類(lèi)教材，主要講解工程實(shí)踐中流行的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)工具軟件或平臺(tái)的操作，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)基本原理的知識(shí)偏少，造成學(xué)生知識(shí)體系缺乏，對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用、遷移能力欠缺。我們首先精選了幾本教材的知識(shí)點(diǎn)和主要案例，梳理了各章的知識(shí)點(diǎn)，以項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的案例為基礎(chǔ)，將各章節(jié)所包含的知識(shí)點(diǎn)在案例中體現(xiàn)，并根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化了知識(shí)點(diǎn)的先后順序。

3.3 以思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)每章的知識(shí)框架

在講解每一章的開(kāi)篇中，首先利用思維導(dǎo)圖向?qū)W生展現(xiàn)這一章知識(shí)點(diǎn)的主體框架，圍繞圖中的關(guān)鍵詞展開(kāi)本章的教學(xué)內(nèi)容，例如，第一章是關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理，知識(shí)點(diǎn)較多，我們圍繞思維導(dǎo)圖展開(kāi)教學(xué)。最后本章結(jié)束時(shí)，通過(guò)思維導(dǎo)圖進(jìn)行總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生把零散的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，加深理解。

圖1 第一章的“思維導(dǎo)圖”

3.4 以項(xiàng)目為核心完成教學(xué)

我們使用項(xiàng)目教學(xué)法的目的：通過(guò)自己操作和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)具體的基于Access系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)例，讓學(xué)生從理論和應(yīng)用上掌握知識(shí)點(diǎn)

在教學(xué)中，我們提出要建立一個(gè)“教務(wù)管理系統(tǒng)”項(xiàng)目，我們首先啟發(fā)學(xué)生，如果要完成這個(gè)教務(wù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，需要考慮包含哪些信息，這些信息采用的數(shù)據(jù)類(lèi)型，設(shè)計(jì)哪些表來(lái)存放，每張表要有哪些字段？在建立了學(xué)生信息、教師信息、課程、成績(jī)等數(shù)據(jù)表后，建立表與表之間的關(guān)系。這時(shí)結(jié)合實(shí)際的數(shù)據(jù)表，再進(jìn)一步講解數(shù)據(jù)庫(kù)基本原理中的關(guān)系模式規(guī)范化的問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)實(shí)例，加深了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)理論中的概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、關(guān)系模型的規(guī)范化理解。

接下來(lái)讓學(xué)生思考，如何利用表，實(shí)現(xiàn)一系列的查詢(xún)，在教學(xué)中，我們先使用可視化的查詢(xún)，然后引入SQL的知識(shí)點(diǎn)。

為了給用戶(hù)提供友好的操作界面，直觀方便地對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行編輯、顯示、查詢(xún)，引導(dǎo)學(xué)生采用窗體對(duì)象。此外將數(shù)據(jù)庫(kù)的各種對(duì)象整合成一個(gè)信息系統(tǒng)，制作登錄界面和導(dǎo)航菜單，需要進(jìn)一步使用宏、面向?qū)ο缶幊痰闹R(shí)。

上述過(guò)程是將教學(xué)的內(nèi)容拆解為一個(gè)個(gè)的“子項(xiàng)目”，逐步地展示給學(xué)生。通過(guò)貫穿于整個(gè)課程教學(xué)的項(xiàng)目，體現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系和實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成。讓學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，知道這些功能或子任務(wù)是可以通過(guò)學(xué)習(xí)完成的。一個(gè)子任務(wù)完成了，學(xué)生就會(huì)獲得滿(mǎn)足感，從中學(xué)生就學(xué)到了很多的知識(shí)與技能，鍛煉了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3.5 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

上機(jī)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)教學(xué)中比較重要的一環(huán)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)層次：

(1)基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)題。這一層次是采用課本的操作題，主要是為了鞏固課堂上講授的知識(shí)點(diǎn)。

(2)自主選題制作信息系統(tǒng)。教師在班上提出多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用方向，學(xué)生自愿組成2-3人的團(tuán)隊(duì)，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)來(lái)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用所需的文檔、關(guān)系結(jié)構(gòu)、查詢(xún)等產(chǎn)品，最終解決實(shí)際問(wèn)題。

3.6 考核方式

根據(jù)課程特點(diǎn)，采用綜合性考核方式，評(píng)價(jià)學(xué)生所有的學(xué)習(xí)結(jié)果。即：課程的總評(píng)成績(jī)由學(xué)習(xí)期間的各項(xiàng)過(guò)程成績(jī)組成，包括平時(shí)作業(yè)和上機(jī)成績(jī)、作品設(shè)計(jì)成績(jī)和期末考試成績(jī)，從而體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力的考查。

4 結(jié)語(yǔ)

在該課程的教學(xué)改革中，采用思維導(dǎo)圖向?qū)W生展現(xiàn)每一章知識(shí)點(diǎn)的主體框架，圍繞關(guān)鍵詞來(lái)展開(kāi)教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)圖譜。在內(nèi)容上，應(yīng)用項(xiàng)目教學(xué)法，把知識(shí)點(diǎn)蘊(yùn)含于項(xiàng)目?jī)?nèi)部，通過(guò)以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的形式激發(fā)學(xué)生們解決問(wèn)題的興趣，有效地避免了傳統(tǒng)教學(xué)方式中重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象，從而提高操作技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。