竇亞玲

(湖南師范大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410081)

0 引言

2012年“MOOC元年”開始，MOOC得以蓬勃發(fā)展，被評(píng)論為“橫跨IT和教育界的革命性事件”。在互聯(lián)網(wǎng)+教育的新形勢(shì)下，大量?jī)?yōu)質(zhì)課程資源的開放與共享，逐步促進(jìn)了教學(xué)資源的平等分配，激發(fā)了教育理念的變革，進(jìn)一步推進(jìn)了高校教學(xué)模式與方法的改變。教育部、財(cái)政部在“十二五”期間啟動(dòng)實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”，建設(shè)高等教育課程資源共享平臺(tái)——愛課程，并攜手網(wǎng)易云課堂構(gòu)建了中國(guó)大學(xué)MOOC。傳統(tǒng)的大學(xué)課堂以開放的方式迎來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源有助于將老師從重復(fù)的單一的講授知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)工作中解放出來(lái)，將重心放在“以實(shí)踐為基礎(chǔ)，能力培養(yǎng)為目標(biāo)”的多元化的教學(xué)改革實(shí)施中。

《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》是信息大類專業(yè)的核心課程，一般在大三上學(xué)期開設(shè)，為數(shù)不少的先導(dǎo)專業(yè)課程如離散數(shù)學(xué)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)讓學(xué)生具備了一定的專業(yè)認(rèn)知能力。這也是翻轉(zhuǎn)課堂可以在這個(gè)階段實(shí)施的有利條件。結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(Structured Query Language，SQL)，是一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，是課程教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)方法中遵循教師對(duì)語(yǔ)法進(jìn)行分析，學(xué)生對(duì)典型實(shí)例進(jìn)行重復(fù)操作，而對(duì)實(shí)際應(yīng)用程度頗高的高級(jí)SQL、嵌入式SQL往往因?yàn)檎n時(shí)有限而安排在選講或?qū)W生進(jìn)階自學(xué)環(huán)節(jié)。針對(duì)目前教學(xué)中存在的不合理性，我們的解決方案是：一方面要尊重教師的主導(dǎo)作用，合理運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂來(lái)激發(fā)學(xué)生自學(xué)潛力；另一方面要突出學(xué)生的主體地位，高效利用線下課堂，通過多元化的教學(xué)模式重塑知識(shí)體系，讓學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程教學(xué)的總體設(shè)計(jì)思路

傳統(tǒng)課程內(nèi)容通常是以教材的章節(jié)來(lái)組織劃分，具有系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化、循序漸進(jìn)等優(yōu)勢(shì)，而MOOC的課程具有非結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，MOOC的學(xué)習(xí)者通過多種不同路徑完成對(duì)知識(shí)的探究[1]。在數(shù)據(jù)庫(kù)原理的教學(xué)實(shí)踐中將兩者有機(jī)結(jié)合，設(shè)計(jì)主線是MOOC資源+項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，其中，MOOC資源以教師為主導(dǎo)指定，項(xiàng)目以學(xué)生為主體施行，考核以成果為導(dǎo)向評(píng)定成績(jī)。

1.1 以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，項(xiàng)目階段性推進(jìn)

以學(xué)生為中心的教育中，學(xué)生享有豐富的環(huán)境來(lái)追求他們的興趣，只是偶爾向老師尋求建議，處在“我-它”關(guān)系的范圍內(nèi)[2]。而以學(xué)生為主體的教育中，學(xué)生首先自由地組成一個(gè)個(gè)的項(xiàng)目小組，學(xué)生是實(shí)施項(xiàng)目任務(wù)的主體，處在“我-你”關(guān)系范圍內(nèi)。在項(xiàng)目開始階段，每個(gè)小組做什么項(xiàng)目，由學(xué)生自己提議，群策群力，教師通過課間交流以及課后QQ互動(dòng)等方式協(xié)助學(xué)生甄選確定選題。教師作為引導(dǎo)者參與分析項(xiàng)目執(zhí)行的可行性，保障項(xiàng)目的合理性與可實(shí)現(xiàn)性。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，教師需要將知識(shí)點(diǎn)的講解與學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)度動(dòng)態(tài)結(jié)合，做到講授的內(nèi)容是能指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施，解決實(shí)際問題的。教師需要及時(shí)掌握項(xiàng)目進(jìn)程與各種狀況，在教學(xué)設(shè)計(jì)中教師的角色更像引導(dǎo)者。

1.2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下結(jié)構(gòu)化章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的重構(gòu)

采取逆向思考，以完成一個(gè)實(shí)際的小項(xiàng)目為目標(biāo)，需要用到哪些知識(shí)，需要哪些原理指導(dǎo)實(shí)踐？例如，在收集數(shù)據(jù)階段：需要理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)，不同類型的數(shù)據(jù)怎么利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理；在數(shù)據(jù)分析階段：如何構(gòu)建ER圖，需要理解關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的基本原理；在創(chuàng)建表單階段：需要掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，在表單內(nèi)數(shù)據(jù)項(xiàng)的設(shè)計(jì)過程中需要充分理解關(guān)系范式的原則。最后，教師對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的章節(jié)主線進(jìn)行梳理和總結(jié)，突出學(xué)以致用的基本點(diǎn)。

被重構(gòu)的知識(shí)點(diǎn)會(huì)依據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展的情況與知識(shí)特征采用不同的教學(xué)方式，例如，ER圖設(shè)計(jì)是項(xiàng)目進(jìn)展到概念設(shè)計(jì)階段的知識(shí)點(diǎn)。首先，教師會(huì)以問題為導(dǎo)向引出知識(shí)點(diǎn)，以經(jīng)典案例展開設(shè)計(jì)基本原則。然后，學(xué)生隨著項(xiàng)目推進(jìn)分組討論完成自己的ER圖設(shè)計(jì)。最后，教師選取學(xué)生設(shè)計(jì)中共性問題在討論課上深入分析并做出針對(duì)性改進(jìn)。而SQL是從數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)開始貫穿知識(shí)主線的重點(diǎn)與難點(diǎn)。SQL內(nèi)容多、各層次難度呈階梯式上升。本文給出的多元化教學(xué)模式能有效滿足學(xué)生對(duì)SQL理解、掌握和綜合應(yīng)用的要求。

2 多元化模式下數(shù)據(jù)庫(kù)SQL教學(xué)設(shè)計(jì)

多元化模式中的教學(xué)過程是線上與線下、課堂與課外的有機(jī)結(jié)合[3]。

2.1 線上MOOC資源分享設(shè)計(jì)

從MOOC資源中精選了哈爾濱工業(yè)大學(xué)的《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)》系列的模型與語(yǔ)言[4]中的第6～10講。其中，前三講以碎片化的組織形式，通過短視頻(小于20 min)+交互式練習(xí)的方式介紹了SQL各種操作語(yǔ)句；后兩講涉線下利用間隙時(shí)間學(xué)習(xí)，對(duì)應(yīng)的交互式練習(xí)提供了良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，有助于學(xué)生堅(jiān)持自我學(xué)習(xí)。表1中列舉了部分在教學(xué)過程中線上資源與線下項(xiàng)目階段性任務(wù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模型與語(yǔ)言MOOC資源與線下項(xiàng)目實(shí)施過程關(guān)聯(lián)關(guān)系

教師選取的MOOC資源必需是與實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)展相關(guān)聯(lián)的，可以依據(jù)項(xiàng)目教學(xué)的需要，分階段對(duì)資源進(jìn)行分解及重新進(jìn)行順序組合，直接服務(wù)項(xiàng)目需要，進(jìn)一步幫助學(xué)生解決項(xiàng)目中的技術(shù)問題。教師布置的項(xiàng)目相關(guān)階段的任務(wù)，要求學(xué)生線下課外完成。這個(gè)過程也就將MOOC資源轉(zhuǎn)化成實(shí)際學(xué)習(xí)成效。

2.2 線下課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

在翻轉(zhuǎn)課堂模式中，課堂會(huì)被賦予更多的形式。通常依據(jù)不同的課程內(nèi)容、學(xué)生特征、教學(xué)環(huán)境采用不同模式的教學(xué)設(shè)計(jì)。SQL這部分的內(nèi)容對(duì)于具有程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的學(xué)生而言，有很強(qiáng)的自學(xué)性，特別合適采用翻轉(zhuǎn)課堂的模式。通過項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)學(xué)生完成線上學(xué)習(xí)、課余完成數(shù)據(jù)庫(kù)建表、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)基本查詢?nèi)蝿?wù)?；谶@個(gè)環(huán)境，可以將傳統(tǒng)課程計(jì)劃中的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，用于項(xiàng)目的分享與答辯。具體要求與實(shí)施細(xì)則如下:

(1)全班分為10組，每組人數(shù)不超過5人，每組小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，每組項(xiàng)目不同名。

(2)每組分享與答辯的時(shí)間為30min，包括10分鐘的項(xiàng)目報(bào)告，20min的SQL應(yīng)用答辯。

(3)10min的主題報(bào)告由小組長(zhǎng)或小組成員中的一名同學(xué)介紹選題目的與意義以及完成任務(wù)的基本情況。包含項(xiàng)目的幾個(gè)要素(做什么、為什么做、怎么做)。

(4)20min定為SQL的應(yīng)用挑戰(zhàn)，小組所有成員應(yīng)對(duì)來(lái)自其余9組現(xiàn)場(chǎng)提出的9個(gè)以上的綜合查詢提問，要求現(xiàn)場(chǎng)給出準(zhǔn)確的SQL語(yǔ)句，并在投影上顯示結(jié)果。

(5)提問者所提問題必需與小組項(xiàng)目相關(guān)，問題中必需包含SQL基本查詢與復(fù)雜查詢。相關(guān)要點(diǎn)見表2。

表2 SQL提問答辯環(huán)節(jié)考核要點(diǎn)

2.3 問題牽引的漸進(jìn)分層式教學(xué)設(shè)計(jì)

經(jīng)過課堂答辯環(huán)節(jié)，教師歸納總結(jié)在項(xiàng)目中SQL基本查詢和復(fù)雜查詢(包括視圖索引)的應(yīng)用情況。提出兩類新問題：其一是SQL在數(shù)據(jù)庫(kù)完整性和安全性問題上如何作為？其二，其它語(yǔ)言如PHP/ASP/CJHJ/JAVA中如何使用SQL，也就是嵌入式SQL的問題。

在第一類問題驅(qū)動(dòng)下，教師在課堂上講解SQL表/列完整性的含義，以實(shí)例說明斷言、觸發(fā)器是怎樣解決問題的；講解數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的概念，給出SQL如何實(shí)現(xiàn)安全控制的方案。最后，安排學(xué)生課后瀏覽MOOC資源，并記錄線上學(xué)生瀏覽情況[4]。

第二類問題進(jìn)入嵌入式SQL的環(huán)節(jié)，教師會(huì)招募在前面項(xiàng)目階段做得優(yōu)秀的2～3個(gè)項(xiàng)目小組繼續(xù)挑戰(zhàn)，指定兩種不同的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合，完成一個(gè)小型的完整的項(xiàng)目。要點(diǎn)包括嵌入式SQL語(yǔ)言中的動(dòng)態(tài)SQL、ODBC/JDBC技術(shù)，學(xué)生需將程序設(shè)計(jì)課程的知識(shí)與數(shù)據(jù)庫(kù)原理關(guān)聯(lián)起來(lái)。

以2016級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生為例，本課程完成了ASP、CJHJ兩例嵌入式SQL的基本應(yīng)用，一例JAVA+MYSQL的基于Android的應(yīng)用系統(tǒng)。

一方面，我們通過項(xiàng)目的基本任務(wù)提高了全體學(xué)生對(duì)基本教學(xué)內(nèi)容的掌握程度，另一方面，通過分層要求讓有更強(qiáng)主動(dòng)性的學(xué)生的能力得到了進(jìn)一步的拔高，優(yōu)秀學(xué)生的影響力激發(fā)了更多學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

3 教學(xué)總結(jié)

《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)設(shè)計(jì)中采用了多元化的教學(xué)模式。以SQL語(yǔ)言教學(xué)為例，在教學(xué)學(xué)時(shí)有限的情況下，讓實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)效用最大化。在基本和復(fù)雜的SQL階段將MOOC資源前置，要求全體學(xué)生自主學(xué)習(xí)，完成項(xiàng)目基本任務(wù)，教師是引導(dǎo)者、旁觀者和監(jiān)督者。而在高級(jí)SQL階段回歸傳統(tǒng)課堂模式，通過問題引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)，這時(shí)候MOOC資源是后置方式，是對(duì)教師課堂講授的有益補(bǔ)充和擴(kuò)展。嵌入式SQL的應(yīng)用階段對(duì)學(xué)生劃不同層次的教學(xué)要求，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與。對(duì)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)良好，愿意在課余投入更多時(shí)間的學(xué)生，要求完成高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言+嵌入式SQL/MYSQL的完整項(xiàng)目，并給予期末總評(píng)考核獎(jiǎng)勵(lì)。2015～2017三年的教學(xué)實(shí)踐與學(xué)生反饋表明，本文的教學(xué)設(shè)計(jì)收到良好教學(xué)效果。