以學(xué)生為中心的思維方式在教學(xué)中的應(yīng)用
——以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用課程為例

戴 蓉 李飛洋

信息技術(shù)的發(fā)展如火如荼，萬(wàn)物互聯(lián)正在慢慢成為現(xiàn)實(shí)，這意味著現(xiàn)在直至未來(lái)將會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理中發(fā)揮著重要作用[1]。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用一直是計(jì)算機(jī)專業(yè)重要的必修課，其在學(xué)習(xí)和應(yīng)用中的重要性不言而喻[2]。

從課程內(nèi)容的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用絕不是一門易于學(xué)習(xí)和掌握的課程，其中涉及許多交織的主體理論和應(yīng)用程序，該課程包含相當(dāng)豐富的知識(shí)內(nèi)容，包括數(shù)據(jù)模型的理論知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)、結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言、查詢優(yōu)化的理論方法、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)習(xí)涉及信息系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言的使用和其他相關(guān)內(nèi)容。由于該課程涉及的內(nèi)容廣泛，因此對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣和邏輯思維能力、分析問題和解決問題的能力具有一定要求。

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用絕不是一門能夠引起學(xué)生較大興趣的課程，該課程所包含的理論大多是抽象的，因此對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)，大多數(shù)理論應(yīng)用于實(shí)踐時(shí)不僅具體瑣碎，而且適用性較差，容易造成學(xué)生的厭煩和畏難心理。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)中會(huì)感到無(wú)從下手，尤其是對(duì)一些缺乏扎實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)的學(xué)生來(lái)說(shuō)更是如此。這樣一來(lái)，學(xué)生對(duì)這門課程缺乏學(xué)習(xí)興趣和積極性，對(duì)困難產(chǎn)生恐懼心理。越來(lái)越多的高校開始對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)課程教學(xué)模式進(jìn)行研究[3]，引入了項(xiàng)目式教學(xué)、慕課平臺(tái)、翻轉(zhuǎn)課堂、思維導(dǎo)圖等[4-5]。

在教學(xué)過(guò)程中，需要以學(xué)生為中心，將學(xué)生作為課堂教學(xué)的主體，課堂教學(xué)活動(dòng)要圍繞學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展，讓學(xué)生通過(guò)合理的方法利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提高自己的學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，將知識(shí)系統(tǒng)與思維系統(tǒng)相結(jié)合，考慮知識(shí)系統(tǒng)之間的相關(guān)性，幫助學(xué)生整合孤立的知識(shí)點(diǎn)和分散的思維方式，從而形成有機(jī)整體。通過(guò)這種方式，學(xué)生不僅對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)具有更深層次的理解，而且在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中不斷認(rèn)識(shí)到科研思維在數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)習(xí)中的作用。

一、以學(xué)生為中心

以學(xué)生為中心的思想通過(guò)興趣引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、加強(qiáng)教師引導(dǎo)等方式，突出學(xué)生的學(xué)習(xí)主導(dǎo)地位，提高教學(xué)質(zhì)量和效率，具體內(nèi)容如圖1 所示。

圖1 以學(xué)生為中心的模型

在教學(xué)過(guò)程中，教師可以嘗試通過(guò)多維度的教學(xué)方法來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷確立學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的主體地位。

一是角色交換方式。師生角色互換，學(xué)生成為課堂中的主導(dǎo)者。上課前，學(xué)生對(duì)教師發(fā)布的線上視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后從中選擇一個(gè)內(nèi)容上臺(tái)講課。同時(shí)，還可以讓學(xué)生對(duì)課堂上學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行廣泛的討論，充分發(fā)揮以學(xué)生為中心的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生真正成為課堂的主體。

二是互動(dòng)討論。這種方式可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，不斷提高學(xué)生的自我探索能力。因此，讓學(xué)生在課堂上或課外進(jìn)行討論，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣是非常重要的。本文根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)、強(qiáng)化、拓展三階段討論式教學(xué)方案，如圖2 所示。

圖2 進(jìn)階式討論教學(xué)方法

三是錯(cuò)誤告警方法。教師在課前標(biāo)記學(xué)生容易犯錯(cuò)的地方，在PPT 等教案上進(jìn)行提示和總結(jié)，隨后讓學(xué)生找出錯(cuò)誤點(diǎn)并給出解釋。對(duì)于學(xué)生不能找出來(lái)的錯(cuò)誤，教師可以指出錯(cuò)誤并給出詳細(xì)的解釋。通過(guò)這樣的形式，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)的注意力更加集中，對(duì)于教師的錯(cuò)誤點(diǎn)解釋給予更多的關(guān)注。通過(guò)錯(cuò)誤告警的方法，教師可以在活躍課堂氣氛的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

四是聯(lián)系實(shí)際。教師在課堂上進(jìn)行拓展，將數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)點(diǎn)與現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)例結(jié)合起來(lái)進(jìn)行授課。例如，教師講數(shù)據(jù)庫(kù)安全防護(hù)時(shí)，可以結(jié)合個(gè)人信息泄露、賬號(hào)被盜等與現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)的實(shí)例，然后關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)：通過(guò)阻塞、安全協(xié)議等手段避免數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。這就激發(fā)了學(xué)生的好奇心和興趣，也讓學(xué)生更深入地理解和吸收相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)掌握的數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用。

五是問題引導(dǎo)。學(xué)生要遵循教師引導(dǎo)，積極解決復(fù)雜的問題，提高學(xué)習(xí)的獨(dú)立性和思維能力。

以學(xué)生為中心更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題等能力的培養(yǎng)。因此，教師應(yīng)采取多元化的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)策略，通過(guò)激勵(lì)、探究、合作等教學(xué)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。

教師應(yīng)更多地融入學(xué)生的世界，與學(xué)生進(jìn)行交流。從熟悉學(xué)生、鼓勵(lì)學(xué)生和關(guān)心學(xué)生三方面融入學(xué)生群體，設(shè)計(jì)出個(gè)性化的教學(xué)方案，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。

二、多角度科研思維方式

多角度科研思維方式包含如下方面：?jiǎn)栴}分析、文獻(xiàn)綜述、理論分析、實(shí)踐驗(yàn)證、項(xiàng)目方案完善和線上/線下知識(shí)點(diǎn)講解。多角度科研思維框架圖如圖3 所示。多角度科研思維方式的核心是科研項(xiàng)目實(shí)際案例。目標(biāo)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，通過(guò)與線上線下的數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)方式相結(jié)合，當(dāng)學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目實(shí)踐操作中遇到問題時(shí)，可以培養(yǎng)學(xué)生各方面的思維能力，包括問題分析、文獻(xiàn)綜述、理論分析等方面的能力。

圖3 多角度科研思維框架

學(xué)生通過(guò)線上線下的學(xué)習(xí)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)體系，教師選擇合適的實(shí)踐項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生分析問題和查找資料。通過(guò)問題分析，形成項(xiàng)目的解碼描述；通過(guò)文獻(xiàn)綜述，提高學(xué)生查找項(xiàng)目的研究動(dòng)態(tài)；通過(guò)理論分析和實(shí)踐驗(yàn)證，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握，然后提出完善的項(xiàng)目方案。

三、以學(xué)生為中心的多角度科研思維方式課堂應(yīng)用實(shí)踐

將以學(xué)生為中心的多角度科研思維方式應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用課堂上，分為三個(gè)部分：課前準(zhǔn)備、任務(wù)導(dǎo)向的課堂建設(shè)、實(shí)踐。

對(duì)于課前準(zhǔn)備，教師需要準(zhǔn)備好與課堂知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的項(xiàng)目案例，并在平臺(tái)發(fā)布，學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)理論知識(shí)點(diǎn)，并對(duì)案例進(jìn)行分析，找到關(guān)聯(lián)性。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)將會(huì)加強(qiáng)。

對(duì)于任務(wù)導(dǎo)向的課堂建設(shè)，作為教學(xué)的核心主體，應(yīng)通過(guò)案例進(jìn)行說(shuō)明。案例為：識(shí)別和搜尋特征數(shù)據(jù)。教師對(duì)案例進(jìn)行分析，并對(duì)與其關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)（數(shù)據(jù)集相關(guān)內(nèi)容）進(jìn)行講解；學(xué)生吸收教師講授的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合前期所學(xué)算法，對(duì)問題進(jìn)行分析，給出問題的目標(biāo)、難點(diǎn)和需要用到的算法和技術(shù)等內(nèi)容；學(xué)生對(duì)項(xiàng)目案例的研究動(dòng)態(tài)進(jìn)行查詢，通過(guò)文獻(xiàn)綜述的方式進(jìn)一步了解項(xiàng)目?jī)?nèi)容；通過(guò)前期準(zhǔn)備，學(xué)生可以選擇適合的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)集的測(cè)試，然后完成算法的實(shí)現(xiàn)、分析、評(píng)估。

對(duì)于實(shí)踐部分，通過(guò)豐富的實(shí)踐活動(dòng)（包括教師科研項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)和其他程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽等），進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提升學(xué)生的科研思維能力。

通過(guò)對(duì)學(xué)生在課堂上的積極性（包括到課率、參與度、回答問題正確性、協(xié)作和探索精神）的測(cè)評(píng)，可以得出隨著新教學(xué)方式在數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)中的應(yīng)用，學(xué)生在課上和課下的積極性逐年增長(zhǎng)，說(shuō)明本文以學(xué)生為中心的科研思維方式的有效性，如圖4 所示。

圖4 學(xué)生在課堂上的積極性變化情況

受到研究時(shí)間和研究條件的限制，以學(xué)生為中心的科研思維方式的研究還存在很多不足之處，需要在對(duì)照班級(jí)和教學(xué)方式等方面進(jìn)一步完善。

綜上，對(duì)于以學(xué)生為中心的科研思維教學(xué)方式的研究分為5 個(gè)階段，分別是準(zhǔn)備、理論研究、方式設(shè)計(jì)、方式應(yīng)用和研究總結(jié)階段，如圖5 所示。

圖5 以學(xué)生為中心的科研思維教學(xué)方式的研究思路

本文將興趣引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、加強(qiáng)教師引導(dǎo)等方法融合成以學(xué)生為本的教學(xué)理念，并與多角度科研思維方式相結(jié)合，將其應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用課堂教學(xué)中，以現(xiàn)代思維對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革創(chuàng)新，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)興趣和邏輯思維能力、分析問題和解決問題的能力。