基于平行双实例结构重构应用型数据库课程

王若宾，宋 威

（北方工业大学 信息学院，北京 100144）

1 课程现状

数据库类课程在全国大多数高校均有开设，其中计算机相关专业侧重数据库原理和系统开发的讲授和学习，而大量非计算机专业开设数据库类课程则以应用能力培养为主。数据库类课程开设历史长、涉及专业多，相关的教学研究和教学改革也在不断涌现。既有文献关注教学方案[1]和实践设计[2]、慕课建设[3]和翻转课堂实践[4]以及对多所世界一流大学数据库类课程的调研[5]。这些文献从不同角度丰富和促进了数据库类课程的教学研究。但数据库类课程本身也面临新的挑战。一方面，课程的培养目标与学生的学习需求之间存在错位，导致学不能致用的问题比较突出；另一方面，信息技术与教学的深度融合，特别是MOOC、SPOC 的出现，深刻影响了现有的教学形态，新形势下学生的学习特征和学习偏好也在发生变化，因此传统的课程内容和教学模式已经难以适应这种变化。具体表现在：

（1）现有课程内容和体系结构或者偏重理论讲授，或者过度侧重操作技能，而在培养应用能力的数据库设计部分容量偏低，特别是在应用场景识别、业务逻辑分析方面的训练严重不足，学生缺乏快速实现数据库应用系统的能力。

（2）创新应用的需求不断涌现，现有课程中部分应用实例严重老化，脱离现实，特别是不能反映互联网时代的创新需求，如云端开发等，也就难以调动学生的学习兴趣和积极性。

（3）移动前端技术融入数据库课程还远远不够，如果不能够把创新需求以移动方式传播扩展，则学习者难以切实体会数据库的应用价值，也会降低其学习成就感和获得感。

近年来随着新工科教育的兴起，大量工科专业对于数据管理和应用的需求层次在不断提高。此外，方兴未艾的信息技术赋能教育对于数据库赋能领域应用也提出了新的要求，而针对数据库类课程，以学习理论为指导，结合教学新形态的教学设计和实践仍然缺乏。因此，根据时代发展需要和学生学习特点的变迁，有针对性地对数据库课程，特别是数据库应用型课程从体例结构、内容布局到教学模式进行全方位的重构势在必行。

2 基于学习迁移理论的课程内容结构重构

学习迁移理论的历史渊源来自于中国，早在两千多年前，孔子就提出了“举一反三”“温故而知新”等教学思想，是学习迁移思想的朴素体现。现代学习迁移理论的核心是“一种学习对另一种学习的影响”[6]。基于学习迁移理论，学习者在一个学习情境中的习得会影响另一个情境下的习得，在教学中设计双实例平行结构就是为了更好地引导学生在学习过程中实现迁移，以课程讲授实例影响和带动自主设计实例的学习。根据数据库应用技术的知识结构特点，设计平行双实例共享知识链条的结构，在两个平行实例中串起来各个知识点，形成平行双实例线结构，如图 1所示。

图1 基于平行双实例结构的课程内容

对课程体系结构进行重构，首先是对知识链条进行重构，突出实践和设计两个要素，虚线椭圆区域是数据库设计和系统集成能力，在传统的数据库教学中数据库设计往往置于基础操作之前；在没有具体实践之前，学生对数据库建模总是感觉难以下手，本次重构把它放到实践再认知之后，在掌握基本数据管理技能后再来学习数据库设计建模。

在实例选择上，仍以图书馆管理系统的开发过程为第一条主线，这是数据库应用的经典案例，向学生讲解从认识数据库—使用数据库—设计数据库到管理数据库以及构建数据库应用系统的完整过程，通过完整的学习，学生可以对数据库应用有全貌性把握；另一条主线是铁路购票系统的实施过程，与第一条主线相对应，但其流程分析和模型设计更具挑战性，同时可以很好地与图书馆实例的典型流程相对应。最近几年的教学实践发现，跟学实例在促进学生掌握数据库的基本技能并形成基本的整体观上具有明显效果，而能力提升需要有更具挑战性但契合度高的实例。因此在平行双实例结构的第二条主线设计了模仿实例这条主线，相比跟学实例，它的难度提升了，但是与知识链条的契合度高，主要知识环节都是一一对应的，并设计为系列习题，有利于学生在模仿探究中学习。

3 面向教学微生态建设的课程教学模式重构

MOOC 自21012 年问世以来，在世界各国的教育界引发了MOOC建设和研究的热潮。而随着MOOC建设和应用的演进，如何利用好优质的在线资源带动线下学习已经渐成共识，在理论和实践方面也出现了相关的教学实践和研究[7-8]。应用型数据库课程尤其适合混合式教学，但不是简单把MOOC 复制后的本地化。基于MOOC 建设包括SPOC 在内的多种在线资源，并籍此构建教学微生态，它是包含了人、教学资源和教学过程的动态发展系统，图2显示了面向教学微生态的四象限教学模式框架。

图2 基于MOOC+SPOC 的教学微生态模式框架

基于教学微生态全过程学习的特点和规律形成面向实际课堂的一体化解决方案还需要更多的自主资源建设，近年来的教学做了以下资源补充：①基于案例的微课视频；②与知识链条对应的章节习题；③与微课视频对应的实训专题；④期末考试电子题库。

4 实验设计、教学实施和数据采集

（1）实验设计。教学对象为北方工业大学本科生，课程为数据库应用基础。其中，对照组为2016 级本科生4 个班共118 人，检验教学效果的实验组选择本校2017 级本科生4 个班共121 人，实验组使用双实例结构实施教学，两组教学内容的知识链条相同，教学持续时间均为16 周。

（2）教学实施。对2017 级本科生的数据库应用基础课堂实施平行双实例结构重构后的课程教学，采用课堂讲授和上机实践相结合的模式，加大上机实践的比例，讲授和实践的课时比例为1∶1。

教学微生态系统的技术构建以本校E-learning 系统为基础平台，它作为学生登陆以及第三方资源链接发布的统一入口。资源方面除了自制课件外，还适度引入了优质MOOC 课程视频，以链接方式呈现在本校E-learning 系统中；综合使用课程微信群、B 站自制视频等提高信息沟通的时效性和视频学习的交互性。

教学微生态系统并不是静态的技术系统，技术平台之上的教学活动才是微生态系统的核心。其中课程讲授采用“以我为主，适度翻转”的策略，即课程主线为重构后的知识链条，教师依知识链条实施课堂讲授，某些具体知识点，根据需要对优质MOOC 资源划裁使用并以翻转课堂实施。在实例讲解上，采取解析跟学实例，以问题驱动方式引导学生实现模仿实例的方式。实践方面，根据知识链条把实例布置为作业并依序发布。在平行双实例结构下，作为检验学习效果的手段之一，依课程结构顺序设置了7 个单元测试，分为基础性题目和提高性题目，其中提高性题目基于模仿实例的应用背景，用于检测新模式下的学习成效。

（3）数据采集。E-Learning 系统记录了学生的课程访问统计，主要采集学生上机课以及课外学习的行为数据，期末考试采用机考，由系统自动判分，以上3 项是客观评价数据。此外，还通过调查问卷获取学生对教学效果的主观评价，采用Likert-7 量表，各测量项采用文字表述，回答选项为1～7，其中1 表示完全不同意，4 表示中立，7 表示完全同意，数字依次递增表示态度从负面到正面的评价。问卷针对平行双实例教学实践的学习反馈，因此仅对2017 级课堂发放。

5 教学效果检验

表1 显示的是两组学生成绩和登录次数的对比。

表1 实验组与对照组的对比

数据显示，成绩和登录次数均有较大幅度提升，其中“提高成绩”的增幅更大，表明平行双实例方式在培养学生数据库应用能力方面具有一定效果。

问卷经过了预测试，修改后形成最终问卷，以电子形式发布，于期末前最后一次课完成。本次问卷回收有效记录112 条，回收率为95.04%，删除缺失值较多和明显不认真回答记录7 条，用作分析的记录为105 条。各维度所包含测量项数、信效度和均值见表2。

表2 各测量维度的数据

满足测量标准其测量值才具有较高的信效度，数据显示各个维度的信效度均符合要求（Cronbach’s α>0.7，C.R.>0.6，AVE>0.5[9]）。数值范围1～7，越高表示学生对该维度的评价越高。所有测量维度均值都在4 以上，表明学生对该教学模式各个维度的评价均持偏正向的态度。

6 结语

近年的教学实践表明，基于经典的学习理论以平行双实例结构重构课程内容，并以教学微生态系统实施新的教学模式，符合学生的学习认知规律，在应用型数据库课程的教学实践中取得了比较明显的提升和改进，获得较好的学生评价反馈。