数据库课程之移动实验教学实践研究

黄志成

(广东女子职业技术学院 信息资源中心, 广东 广州 511450)

职业技术教育

数据库课程之移动实验教学实践研究

黄志成

(广东女子职业技术学院 信息资源中心, 广东 广州 511450)

为了在时间和空间上提高实验教学的可用性,不受或少受硬件设施、场地、开放时间、管理等对实验教学的限制,提升实验操作的智能评价水平,基于移动互联网技术开发了移动实验教学平台。该平台可以对实验操作进行智能评价,并实时反馈评价结果。平台投入实际教学以来,收集了完整的实验教学数据。对数据进行了统计分析和讨论。通过对数据库课程的使用分析表明,该移动实验教学平台提高了实验操作的效率,促进了移动实验教学的开展。

移动实验； 实验分析； 数据库课程； SQL评测

4G移动网络的高速发展、大屏高性能手机的流行,激发了人们对移动学习的热情和关注度。具有便捷性、跨时空性、移动性、泛在性等特点的移动学习正成为未来教育的趋势之一[1]。截至2016年12月,中国网民使用手机上网的比例为95%,而使用台式计算机上网的比例只有60%,手机正不断挤占计算机的使用[2]。据报道,72%的在校学生明确接受移动学习[3],39%的高校具有移动教学的实践经验,但学生在移动学习中以看为主[4],缺乏操作性的实验实训。

传统课堂实验教学存在着硬件设施不足的问题,并受到场地、开放时间和管理等方面的限制,学生不便于在课余时间进行自主、探究式学习。构建网络虚拟实验室[5]是一个可行的解决办法,并且国内外学者已进行很多有关虚拟实验、网上实验的研究和平台开发[6-8]。网络虚拟实验环境在一定程度上拓展了学生学习的时间和空间,但仍然受到计算机终端和有线网络环境的限制。

融合移动互联网技术的移动实验教学平台在时间和空间上极大地拓展了实验教学,能够弥补课堂实验教学的不足。开展基于移动实验平台[9]的实验教学研究具有重要现实意义。本文以计算机专业数据库课程为例,探索进行移动实验教学改革,并对实验教学中的数据作了分析研究。

1 移动实验教学平台开发

1.1 平台开发

移动实验教学平台主要包括教学监控、实验操作评测和互动交流3个功能模块,如图1所示。其中,实验操作、实验智能评测、实验数据分析是系统的核心功能模块。

图1 平台功能模块

移动实验教学平台分为前端和后端：前端为移动App,后端为Web服务器、应用系统及数据库。为了使用的友好性,平台也支持普通网页端。用户登录App后,选择实验题目并按要求提交实验操作SQL语句,平台执行SQL语句并对执行结果进行智能评测,即时反馈结果。在实验过程中,教师起辅导和监控作用。平台运行过程如图2所示。

图2 平台运行过程示意图

移动实验教学平台设有独立的实验环境数据库。用户的所有实验操作均基于实验环境数据库,以防止用户的实验操作给平台数据库造成破坏。平台支持的SQL实验操作有查询、插入、更新、删除等,涵盖了常用的数据库SQL操作知识点。相比传统的实验教学网页,移动App在开发难度、界面设计、安全登录、认证加密等方面要复杂许多。

1.2 实验环境及题库开发

移动实验教学平台的运行依赖于实验题库。实验题库基于实验环境进行设计。本文开发的移动实验教学平台是一个通用的数据库SQL实验系统,管理人员可设计不同的实验环境和实验题库。

设计题库前,要先设计实验环境。本文设计的实验环境是一个简单的学生成绩数据库,包含Student、Teacher、Course和Score数据表。所有数据表的结构及样例数据在平台公布,但学生无法得知真实的数据。学生需要自行分析数据及数据表之间的关系。

教师需要把数据库课程进行重新梳理,根据教学计划细化为若干个微型、简短的知识点,一个知识点对应一个实验。知识点间要松散,便于学习者在碎片化时间内进行实验学习。目前已为移动实验教学平台设计了91个小实验,包含查询、插入、更新、删除等类型,基本涵盖了常用的数据库SQL操作,能满足课程实验教学需要。

2 移动实验教学平台的应用

移动实验教学平台经过不断修正和完善,已建成网上虚拟实验室并提供全天24小时开放服务。该平台已应用在2015级计算机应用技术1班(全班53人)的“数据库高级应用”课程教学上。根据移动学习特点,优化了移动环境下的实验教学策略[10-11],加强对学生的自主学习引导,并开展教学竞赛。

考虑到手机App的持有情况和学生的接受度,同时也为了对比不同终端的使用情况,教师并没有强制学生使用手机App进行实验,而是移动端和网页端并存。经过了完整的学期教学实践,实验平台积累了18 463条实验记录数据,为教学分析提供了良好的数据源。

3 移动实验教学分析

3.1 调查问卷分析

为了解学生对移动实验教学平台的使用情况和移动实验教学的效果,进行了一项匿名调查。调查的问题和调查结果如下。

(1) 实验平台接受度。学生对移动实验教学平台的接受度为90.91%,绝大多数学生认同移动实验教学平台。

(2) 移动端使用情况。学生使用手机App进行实验的比例为62.49%,使用PC机网页端进行实验的比例为37.51%。学生使用手机移动端进行实验的比例相对较高。学生倾向于使用手机做实验的最主要的原因是可以随时做实验(86.96%)、登录和实验方便(69.57%)。学生提出手机做实验存在的问题包括App有时不稳定(73.91%)、不适合边做实验边上网查阅参考资料(56.52%)、手机屏幕太小和输入不方便(47.83%)等。手机在屏幕、输入体验方面确实不如计算机好,但在移动性、便捷性方面明显优于计算机,教学平台的移动化是今后的趋势。

(3) 移动实验教学接受度。学生对移动实验教学的看法是:符合趋势(56.82%)、喜欢(15.91%)、无所谓(15.91%)、没必要(11.36%)。大多数学生对数据库课程开展移动实验教学表现出积极、认可态度,只有很少部分学生持否定态度。

(4) 移动实验教学对自身能力提升。学生认为移动实验教学使自身能力提升:很大(11.36%)、较大(36.36%)、一般(36.36%)、极小(13.64%)、没有(2.27%)。经过学期的实验教学后,绝大多数学生认为自己有提高。

3.2 实验数据分析

根据不同粒度对学生的实验数据记录进行统计并绘制图表,结果如图3—图5所示。

(1)每周的实验情况趋势和对比见图3。从图3可知,周一是课堂实验教学时间,所以数值较高,其余时间较平稳地在人均提交20～45次之间,全体学生在课堂之外的时间比较平均地进行实验学习。“用户数值”显示某学生在全周实验情况,曲线在“全体平均”之上表明该学生比其他学生更积极进行实验。

图3 每周的实验次数对比曲线

(2) 各教学周的实验情况趋势和对比如图4所示。图4 表明,学生在2—5周较为积极进行实验,其他时间有所减少,是由于前期完成了较为容易的实验,所以提交率较高,而后期较难的实验提交率较低。在19周时出现实验提交高峰,与临近期末考试有关。

图4 各教学周的实验次数对比曲线

(3) 全天各时段不同终端的实验次数趋势和对比如图5所示(为突出课外时间的数据,这里隐去了数据量较大的10:00—11:00的课堂实验教学时段)。图5显示,移动端和Web端的趋势大致相同。学生最集中使用Web端进行实验的是19:00,最集中使用移动端进行实验的是23:00。在06:00—09:00,移动端和Web端数值均呈现大幅度上升,然而在20:00以后,Web端和移动端呈现截然相反的趋势。20:00以后,学生逐渐减少使用传统计算机进行实验,而改用更加便捷的移动设备进行实验。学生在早晨和深夜时段更倾向于使用移动设备进行持续实验学习,移动端的使用率较Web端高。

图5 不同终端的各时段实验次数对比曲线

(4) 教学决策支持。移动实验平台的“实验数据分析”模块提供按星期、周、月等几种粒度统计实验数据,并生成学生个体与全体平均数据的比较曲线走势图。教师可通过统计数据掌握学生总体实验情况,并适时调整实验教学策略；学生也可以查看自己的统计数据图,在了解自己的情况的同时,也了解到全体平均情况,适时调整自己的学习计划。

此外,教师还可应用数据挖掘技术对实验数据进行深层次的挖掘,以发现数据隐含的信息[12]。

4 结语

在计算机数据库课程教学中引入移动互联网技术,取得了较好的实验教学效果,并得到大多数学生的认可。针对实验数据的统计分析显示,移动实验教学平台得到充分应用,提高了实验操作的效率,促进了移动实验教学的开展,是对传统课堂教学的有益补充。

References)

[1] 罗洁.信息技术带动学习变革:从课堂学习到虚拟学习、移动学习再到泛在学习[J].中国电化教育,2014(1):15-21,34.

[2] 中国互联网络信息中心.中国互联网络发展状况统计报告[EB/OL].(2017-01-01).http://www.cnnic.net.cn/hlwfzyj/hlwxzbg/hlwtjbg/201701/P020170123364672657408.pdf.

[3] 李小斌.移动互联网时代高职学生移动学习需求调研及发展策略研究[J].高教探索,2015(2):89-93.

[4] 石雪飞,原艳霞.高等教育移动学习现状及未来发展[J].中国教育网络,2015(4):35-38.

[5] 王卫国,胡今鸿,刘宏.国外高校虚拟仿真实验教学现状与发展[J].实验室研究与探索,2015,34(5):214-219.

[6] 郭东伟,于明光,刘淼.数据库应用实验在线自动测评环境[J].实验室研究与探索,2011,30(5):60-63.

[7] 黎孟雄,郭鹏飞.基于SQLite的数据库原理自主实验平台设计[J].实验技术与管理,2016,33(11):157-160.

[8] 周肆清,杨莉军,李利明.“数据库应用基础”开放式实验平台与实验过程综合自动评价系统研究[J].计算机教育,2011(22):104-108.

[9] 王红梅,郑萍,夏龙,等.基于Android的移动实验系统设计[J].实验技术与管理,2015,32(3):118-122.

[10] 张其亮,陈永生.翻转课堂在操作系统实验教学中的应用研究[J].实验技术与管理,2014,31(12):173-176.

[11] 胡绍彬,郭玲玲,赵法军,等.基于移动网络的实验教学模式研究与实践[J].实验室科学,2016,19(1):86-88.

[12] 黄志成.基于隐马尔可夫模型的学习行为评估[J].计算机应用与软件,2014(6):59-62.

Research on mobile experimental teaching practice of Database course

Huang Zhicheng

(Information Resource Center, Guangdong Women’s Polytechnic College, Guangzhou 511450, China)

In order to improve the usability of the experimental teaching in time and space, not to be limited or less limited by the facilities, the field, the opening time and the management of the experimental teaching, and to raise the intelligent evaluation level of the experimental operation, a mobile experimental teaching platform is developed on the basis of the mobile Internet technology. This platform can intelligently evaluate the experimental operation and feedback the evaluation results in real time. Since the platform is put into practice, the complete experimental teaching data are collected, and these data are statistically analyzed and discussed. The analysis of the Database course shows that the mobile experimental teaching platform improves the efficiency of the experimental operation and promotes the development of the mobile experimental teaching.

mobile experiment； experimental analysis； database course； SQL evaluation

TP311；G642

: A

: 1002-4956(2017)09-0146-04

10.16791/j.cnki.sjg.2017.09.036

2017-02-09

全国教育信息技术研究“十二五”规划课题(166242869)；广东女子职业技术学院2016年度教育教学改革项目(JGB201602)

黄志成(1981—),男,广东广州,硕士,高级实验师,主要研究方向为数据挖掘、信息化教学.

E-mail:zchuang@gdfs.edu.cn