结合BOPPPS模型和思维导图的NoSQL数据库课程教学设计

胡瑞娟 李珠峰

摘要：针对目前NoSQL数据库课程教学中存在的教学方法单一、学习主动性难以调动等问题，在阐述分析BOPPPS模型理论基础上，将课堂引入、教学目标、课前测试、参与式学习和课堂评估和课堂总结等六个环节应用于NoSQL数据库课程教学设计和课堂实践中，使用思维导图实现对NoSQL数据库课程知识的记忆、归纳和学习，使得抽象的知识以直观、符合人类思维的方式展现出来。结果表明，BOPPPS模型和思维导图相结合的教学模式能有效提高学生的学习兴趣、提升教学效果。

关键词：教学方法;BOPPPS模型;NoSQL数据库

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）18-0109-03

1 引言

BOPPPS是加拿大诸多学校流行的一种教学模式，它是以建构主义和交际法为理论依据推出的以学员为中心的导学互动模式[1]。思维导图又叫心智图、脑图，是一种运用全脑的可视化思维方法，由英国记忆之父、脑力开发专家Tony Buzan提出，运用各种图文并茂的方式把复杂抽象的知识及其相互关系用隶属或相关的层级图表现出来。将BOPPPS教学模式和思维导图结合并合理有效地应用到NoSQL数据库课程教学中，使学生全方位参与课堂学习，变被动学习为主动学习，同时促进学生发散思维并在学习过程中进行思维整理和学习效果反馈，提升课堂教学效果。

2 NoSQL数据库课程教学中存在的问题

目前NoSQL数据库课程教学大多依然采用传统的教学模式，教学内容由教师使用PPT课件和板书方式讲解，学生被动听，这种方式的教学存在以下特点：

一是教师讲，学生听。

采用传统的教学模式，教师会按照课程教学实施计划分配的学时和提前准备好的教学内容进行授课，这在一定程度上限制了教师的教学，容易造成“满堂灌”，出现以教师为主体，学生充当“听众”的现象，学生始终按着教师讲解的思路去理解问题、记忆知识，难以独立思考、自主解决问题，这种教学模式不易调动学生学习积极性。

二是PPT课件不易于表示课堂内容的逻辑结构。

NoSQL数据库是一门综合了不同种非关系型数据库的专业课程，其理论性和实践性都很强，课程内容不仅涉及NoSQL数据库的基本概念、原理，还涉及各类Shell操作。PPT课件是以线性的方式大部分以文字形式描述和展示授课内容，格式相对单一，不方便学生对授课内容总体的把握。这种方式的授课使学生不能很快很好地理解琐碎知识点和整体知识之间的关系，学习效率不高。

3 BOPPPS模型理论内涵和意义

BOPPPS 模型将课堂教学环节依次分为六个阶段：课堂引入（Bridge-in）、教学目标（Learning-Objective）、课前测试（Pre-test）、 参 与 式 学习（Participatory Learning）、课堂评估（Post-assessment）和课堂总结（Summary）[2]。

BOPPPS模型各阶段的主要任务见表1。

从BOPPPS模型六个阶段的主要任务可以看出，其核心在于以学生为中心，整个课堂需要关注学生的需求，从课前测试学生预习知识的情况到课堂参与式学习再到评估学生对于本堂课知识的掌握以及最后的总结，无不从学生参与课堂的角度出发，培养学生独立思考、分析问题、解决问题的能力。BOPPPS模型提供的基本框架与思维导图结合在课堂的运用，一方面可以帮助教师了解学生的学习情况，更为合理地把握教学环节，调整教学内容和方式方法，设计有效地参与式教学活动;另一方面可以让学生充当“教师”对课堂内容绘制思维导图并总结梳理知识脉络，成为课堂的真正主人，激发学生学习积极性，提升教学效果。

4 结合BOPPPS模型和思维导图的NoSQL课程教学过程设计

关系型数据库如Oracle、MySQL、SQL Server已经在数据存储方面发挥了举足轻重的作用，但面对大数据量的读写操作，其横向扩展困难、读写速度慢、成本高且存储容量有限，而随着大数据、云计算的发展，NoSQL数据库弥补了关系型数据库的缺点，因此各院校的专业课程中也增开了此课程，下面阐述BOPPPS模型结合思维导图教学法在NoSQL数据库课程教学中的运用。

4.1 课堂引入（Bridge-in）

以NoSQL数据库中的“NoSQL概述”一节为例，课堂首先展示一张图片“2018数据库系统排行”，通过该图片展示，可以看出排在前三名的依然是关系型数据库，而MongoDB文档型数据库、Redis键值数据库、HBASE列族数据库应用也十分广泛。结合学员熟悉的关系型数据库，提出“既然有了关系型数据库，为什么还要用NoSQL数据库？”等具有实际应用背景的问题来引出教学内容，同时，播放“超越——图数据库的梦想”视频2分钟让学生了解图数据库是什么，这样既让学生直观认识和了解了NoSQL数据库包括图数据库的发展和应用场景，又大大激发了学员对本堂课的学习兴趣。

4.2 教学目标（Learning-Objective）

教学目标分为课程教学目标和课堂教学目标，针对每堂课来说，教学目标包括知识目标、能力目标和素质目标，教学目标的设定要结合教学要求和学生的实际情况，一定程度上会影响教员课前准备情况和学生学习积极性。以“MongoDB概述”一节的教学为例，其教学目标主要包括以下几点：

4.3 课前测试（Pre-test）

在进行本堂课“MongoDB概述”的学习之前，通过课堂提问的方式進行课前摸底：针对包含文章内容、评论、评论投票等的博客数据进行存储分析，数据简表如下，提问关系型数据库如何设计数据模型？如何查询Ada评论的博文的主题及作者姓名？

4.4 参与式学习（Participatory Learning）

参与式学习这一阶段主要是让学生主动参与到课堂教学过程中，近些年流行的翻转课堂也是参与式学习的体现，强调“以学生为中心”，将传统教学的课堂变为“以学生为主、教师为辅”的课堂，培养学生独立思考和自主学习的能力[3]。

参与式学习方式有三：一是抛出一些简单而又有启发性的问题。结合课前测试的例子，进一步深入启发学员思考：对比关系型数据库对博客数据的存储与查询，如何使用文档型数据库MongoDB存储与查询上述表结构的博客数据？这个问题涉及了本堂课的核心重点内容：文档型数据库MongoDB的数据模型和相关概念以及文档型数据与关系型数据库的区别。这部分内容让学生参与可以加深他们对文档型数据库相关知识的理解和掌握。

二是学生参与构建本堂课的思维导图。课堂上，除了通过提问回答这种师生互动的形式，让学生参与构建相关内容的思维导图也是一种很好的方式。教师把预先准备好的与本堂课知识相关的思维导图展现出来，或者在课堂上现场构建思维导图[4]，同时让学生也参与到构建思维导图中来，不断深入学习课堂知识。如图3是以鱼骨模型构建的“MongoDB概述”一节的思维导图。

三是结合翻转课堂，提前布置好课堂内容或综合实例，让学生提前预习、课下分组设计，课堂上选择每组代表当“教师”来讲解相关内容。NoSQL数据库课程MongoDB部分安排了一次综合实践，学生每三人一组选择一个特定的应用场景进行MongoDB数据模型的建立，包括集合、文档的设计;使用MongoDB Shell操作完成模拟数据CRUD操作;使用JavaAPI连接MongoDB，编程实现CRUD操作。学生课下进行实践，课堂上将各组的实践进行演示和讲解，其他学生可以提问。这样学生成为课堂的主体，学生参与度和积极性很高。

4.5 课堂评估（Post-assessment）

根据本堂课设定的教学目标，设定三到五个涵盖本堂课的基本概念、基本原理、实际应用等的不同层次问题，问题从易到难，综合性逐层递增，从基于课本的记忆性知识到理解性知识至脱离课本综合分析能力，最后到实际应用。例如：MongoDB中什么是集合、文档？包含客户信息、订单信息、商品信息等的电子商务数据使用MongoDB如何存储？大家所熟悉的淘宝网中商品页面的信息包括商品图片、详情、评论等是如何存储的？通过这些问题评估学生对本堂课内容的理解和掌握程度，培养学生独立思考的能力。

4.6 课堂总结（Summary）

本阶段是BOPPPS的最后一个阶段，简要回顾本堂课的主要内容，理清知识脉络，阐明重点和难点内容，此阶段可以适当地插入针对性问题，开拓学生思路。思维导图是理想的复习总结方法，学生可以将参与式学习阶段绘制的思维导图进行保存，也可以在本阶段重新梳理绘制相关思维导图，总结巩固课堂所学知识，为课程复习积累资料。在总结阶段，结合思维导图能够更加清晰梳理部分内容，以图数据库为例。

使用思维导图对图数据库进行复习总结，可以清晰地展示图数据库全局知识和各知识点之间的脉络关系。每小节内容所得的思维导图都是一张分支图，可以单独拿出来复习，也可以放到本章相应的分支上，构建整章的知识网络，通过对每章的思维导图进行汇总来构建本门课程的知识网络。

5 结语

NoSQL数据库课程是一门理论性与实践性结合较强的专业课程，如何调动学生学习积极性和独立思考、分析解决问题的能力，这给教师教学和学生学习提出更高要求。在分析BOPPPS模型各阶段主要任务基础上，将BOPPPS模型和思维导图相结合的方式应用于该课程教学中，并以“MongoDB概述”一堂课为例设计了完整的教学过程。通过在“NoSQL数据库”课程中实践表明，综合运用BOPPPS模型与思维导图相结合的方式进行课程教学，能够有效调动学生学习积极性，取得了良好的学习效果。

参考文献：

[1] Janiee BJ. Instructional skills workshop handbook for participants[EB/OL].[2016-10-20].http：//www.brocku.Ca/print/3354.

[2] King C， Morrison D，Wils C. Instructional skills workshop manual[M]. Vancounver： Vancouver University of British Columbia Press，2006：22-37

[3] 陈卫卫， 鲍爱华， 李清， 等.基于BOPPPS模型和问题驱动教学法培养计算四维的教学设计[J].工业和信息化教育， 2014（6）：8-11.

[4] 游琪.思维导图在Oracle数据库体系结构教学中的应用[J]. 信息技术与信息化， 2016（3）：23-25.

[5] 曹丹平，印兴耀.加拿大BOPPPS教学模式及其对高等教育改革的启示[J]. 实验室研究与探索， 2016，35（2）：196-200.

[6] 付邵静，刘丹，赵文涛，等. BOPPPS模型在信息安全教学基础课堂中的应用[J]. 计算机教育， 2015（6）：22-25.

[7] 储亚伟，叶薇薇，王海坤.基于BOPPPS模型下的高等数学微课教学设计——以“一阶非齐次线性微分方程的解法”为例[J].山东农业工程学院学报，2016（9）：153-156

[8] 杨娜，刘宝华. 混合式BOPPPS教学模式的提出及在实践教学中的应用效果分析[J]. 山西高等学校社会科学学报， 2017，29（4）：65-69.

[9]门葆红，龚有亮，闫晓东. 翻转课堂用于军校教学的实践与探讨[J]. 高等教育研究学报， 2015（4）：53-56.

[10] 袁恩，劉鹏，齐望东，等. 基于BOPPPS模型的计算机网络原理教学改革 [J]. 计算机教育， 2015（6）：26-29.

【通联编辑：王力】