基于OBE教育理念的數據庫原理課程教學探索

王曉妍++張忠平++陳賀敏

摘 要：針對目前數據庫原理課程中存在的重理論、輕實踐、無興趣、考核方式單一、忽視能力培養等問題，將OBE教育理念引入到數據庫原理課程教學中，教學過程由課堂理論教學、討論課、實驗和三級項目4個環節組成，建立以學生為主體、以產出為導向、可持續改進的數據庫原理教學模式。采用問卷調查法，收集的數據來自于燕山大學2014級軟件工程專業4個班共113名學生。本研究認為：在數據庫原理課程教學中采用OBE教育理念有助于加深學生對理論知識的理解、提高學生能力的達成、鍛煉學生將理論知識靈活運用到實踐中的動手能力，能夠充分發掘學生的個人潛質，使學生成為具有創新意識與能力的新世紀優秀人才。

關鍵詞：OBE教育理念；數據庫原理；能力培養；持續改進

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）17-0075-04

一、引言

數據庫是按照數據結構來組織、存儲、檢索和管理數據的倉庫，在信息時代數據處理需要數據庫進行高效的管理和分析。在軟件工程應用領域，90%以上的軟件系統都需要數據庫做支持，所以數據庫原理在軟件工程專業的本科教育中有著非常重要的地位，是核心的專業基礎課程。[1]這門課程集理論性、操作性和實用性于一體，具有知識繁多且實用性強的特點，要求學生既能夠理解掌握數據庫中的基本理論，又能夠利用理論知識解決實際問題，數據庫原理中理論和實踐的完美結合使學生大大提高了計算機應用能力。[2]

二、課程教學中存在的問題

盡管數據庫原理課程在軟件工程專業的地位非常重要，但傳統的教學模式中仍存在著一定的問題。[3]第一，教師講，學生聽，學生缺乏興趣。課堂教學以教師講授為主，學生被動地接受，沒有充分發揮學生的主動性，積極性不高。第二，重理論，輕實踐。數據庫原理課程是一門理論性和實踐性都很強的課程，然而由于知識點非常多，以至于在教學過程中著重強調知識點的講授，實踐環節重視程度不夠，學生無法做到理論與實踐的熟練結合，動手能力差。第三，強調對知識的掌握，忽視學生能力的培養。教學過程不僅是傳授知識的過程，同時也應是培養學生能力的過程，而傳統教學模式中忽視了這點。第四，考核方式單一，無法全面檢驗學習效果。不同的考核方式能夠激發學生不同的學習動機，有利于培養學生的主動性，反之，單一的考核方式違反教學規律，不利于數據庫原理課程的發展。如何改革、設計數據庫原理課程，使之適應軟件工程專業的培養目標，促進課程的發展，是一個需要認真研究的問題。

三、OBE教育理念在數據庫原理教學中的應用

針對數據庫原理課程在教學中存在的問題，為提高教學質量，注重學生的能力培養，在本課程教學中引入OBE教育理念。OBE（Outcomes-based Education），基于“學習產出”的教育模式，是以學生為主體，以學習產出為導向，可持續改進的結構模式。以學生為主體，有助于激發學習興趣，提高主動學習的積極性。以產出為導向，重視理論和實踐相結合，注重學生能力的培養，并且進行多樣化考核，該模式是對傳統教學模式的一種變革。[4]

1.改進課程理論教學方式，培養學生的主動性

按照OBE教育理念，教學過程是為了培養能力的達成。因此為了更好地在教學過程中培養學生的能力，激發學生的學習興趣，理論教學以項目驅動的方式進行組織，培養學生數據庫設計的能力，做到教學內容最優化。根據數據庫設計的思想將課程分為7個部分進行講解。

（1）規劃階段：進行建立數據庫的必要性和可行性研究，確定數據庫系統在組織中和信息系統中的地位，以及各個數據庫之間的聯系。

（2）需求分析階段：收集數據庫所有用戶的信息內容和處理要求，加以規格化和分析，在分析用戶要求時，要確保用戶目標的一致性。

（3）概念設計階段：將用戶的需求信息統一到一個整體邏輯結構中，此結構應能夠表達用戶的需求，且獨立于DBMS軟件和硬件。

（4）邏輯設計階段：包括數據庫結構設計和應用程序設計，前者是指DBMS能接受的邏輯數據庫結構設計，后者是主語言和DML的結構式程序設計。

（5）物理設計階段：主要確定數據庫的存儲記錄格式、存儲記錄安排和存取方法等，完全依賴于硬件環境和數據庫產品。

（6）數據庫的實現階段：將物理設計的結果產生一個具體的數據庫和應用程序，并把原始數據裝入數據庫，進行數據的增刪改查等操作。

（7）數據庫的運行與維護階段：收集和記錄系統運行狀況的數據，用來評價數據庫系統的性能，進一步對系統進行修正。

在具體授課過程中采用啟發式和互動式教學方法（如課堂測試、隨機提問等），調動學生積極參與到課堂學習中，使學生能夠直觀快速地理解相關理論，引導學生變被動學習為主動學習，提高課堂的學習效果。此外，由于課程知識量大且比較煩瑣，為了提高學生總結問題的能力，引入了思維導圖的教學方法，該方法簡潔明了直觀，適合高效的閱讀、復習和總結。

2.增設討論課環節，注重學生能力的培養

OBE的核心精神是培養學生的能力，實現教學活動由“教師中心”向“學生中心”的轉移，即學生真正成為教學活動的中心。此次課程教學中為增加學生的主動性，以學生為主體，增加討論課環節。此次參與上課的學生共113人，為了保證討論課的效果，鍛煉學生的團隊協作能力，討論課實行分組制，按照班級平均、性別平均等原則，3～4人一組，共分為29組，每組設一個組長，組名取自秦皇島著名或非著名景點。討論課共有4次，分別是：①通過實地調研，小組協商確定小組數據庫系統的題目，并做需求分析；②建立ER模型，并將ER模型轉換為關系模型；③對關系模型達到的范式進行分析，通過分解模式等方法將數據庫系統達到至少第三范式；④設計數據庫系統的增刪改查SQL語句，并保證數據庫系統的正常運行。endprint

討論課上課前，每組學生需按照給定的內容進行相關文獻資料的參閱整理并制作討論課匯報用PPT。討論課時，由現場抽簽決定每一小組的匯報人，匯報人必須在規定的時間內（3～5分鐘）完成講解，因此要求學生在課前要做好練習以控制時間。每個小組匯報完畢后，教師和其他小組的學生可以在討論時間內進行提問交流，提問交流時，匯報組所有學生均可參加，最后由教師進行點評。討論課結束后，學生按分組上交討論課報告和PPT。通過團隊協作方式完成討論課環節有助于充分發揮每位學生的個人潛質，不僅鍛煉部分學生的團隊管理能力，還能提高每位學生的團隊協作能力，同時促進學生演講能力和PPT制作能力的培養。

3.理論與實踐相結合，提高學生動手能力

數據庫原理傳統教學模式中重理論、輕實踐，學生動手能力得不到滿足。在OBE教育理念的指導下，以學生學習效果為導向，重視理論知識的講授，更關注理論知識在實踐中的應用。本次教學過程中，為加強學生的動手能力，不僅保留了原有的實驗環節，還增設了三級項目環節。

實驗環節的主要內容是熟悉SQL Server，并能使用SQL語句進行數據的增刪改查，使學生對數據庫管理系統有更深入的了解，能夠將課本上的知識轉化為實際應用。

三級項目環節分組開展，分組方式與討論課一致，目的是將討論課與三級項目有機結合起來，隨著三級項目的進行，組長要將任務平均分配給各組員，組內每位學生通過查閱資料、組內交流等方式完成數據庫系統的設計。三級項目內容采用數據庫設計的思想完成，首先確定整個數據庫設計的總目標，收集所需要的信息內容和處理需求；其次產生反映用戶信息需求的數據庫概念模型；再次，將概念模型轉換為邏輯模型，并按照數據庫規范化的要求判斷所建數據庫達到第幾范式，如果范式較低，則應修正模型；最后采用結構化查詢語言SQL建立數據庫、表格以及對數據進行增刪改查等工作，并保證數據庫系統的正常運行。通過三級項目，建立學生對數據庫設計的框架，加深對理論知識的理解，初步具備運用所學知識解決實際問題的能力，引導學生積極思考、主動學習，鍛煉和提高學生的交流、溝通和表達能力以及團隊合作能力，培養學生的責任感和職業道德。

4.考核方式多樣化，全面評價學習效果

OBE教育模式下的教學主要體現在學生獲得的能力上，單憑一張考卷無法完成對學生的全面衡量，本次教學改革在OBE理念的支持下，將考核方式由單一化變為多樣化，僅僅圍繞學生是否真正達到了某些能力，考核分為5部分：平時成績、討論課成績、實驗成績、三級項目成績以及期末考試成績。

平時成績5分，由課堂理論教學中隨機提問、隨堂測試和課后作業等表現給出，主要考核學生的自學能力和學生對問題的理解能力。討論課成績5分，由小組成績和組內成績共同決定，主要考核學生的團隊協作能力和表達能力。實驗成績10分，依據實驗報告的撰寫情況和實驗的驗收情況給出成績，主要考核學生的動手操作能力。三級項目成績10分，由小組成績和組內成績共同決定，主要考核學生的動手能力、合作能力和交流能力等。期末考試成績70分，考核學生對問題的分析和表達能力。5種考核方式的加權和即學生最終的綜合能力評定，以此來衡量學生的學習效果。2016年與2015年數據庫原理成績分布情況如圖1所示，顯然，引入OBE教育理念后的教學改革初見成效。

四、實施效果分析

為了對教學效果進行合格評價，建立一個可持續改進的課程評價體系，筆者對燕山大學信息科學與工程學院軟件工程專業2014級1-4班本科生共113名學生進行了問卷調查，有效答卷102份，有效率90.3%。本次問卷調查主要從學生對4個教學環節的反饋情況、對數據庫系統設計的反饋情況以及學生能力培養的效果3個方面進行。

從表1中可以看出，課堂教學中增加了隨機提問和課堂測試等環節，而且相比傳統教學模式增設了討論課和三級項目，大多數學生認為這些都是有必要的，并且參與程度較高，通過課堂講授、討論課、實驗和三級項目4個教學環節，多數學生能夠掌握大部分知識點并能夠應用。

由表2對數據庫系統設計的問題和反饋中可以看出，多數小組的數據庫題目是小組成員商議確定的，符合實際生活，對小組數據庫系統制作的結果多數學生持相當滿意或者基本滿意的態度。通過數據庫原理這門課程的講授和實踐，22.55%的學生能夠得心應手地建立數據庫系統，69.61%的學生基本會設計，但不知是否合適，只有7.84%的學生對數據庫系統的設計仍然一知半解。

表3中的5個問題反映了數據庫原理這門課程對學生能力的培養，其中隨機提問和課堂測試能夠使學生嚴格要求自己、加強自學能力的培養、鍛煉口語表達能力以及有助于知識消化吸收；三級項目和討論課提高了學生的團隊協作能力、獨立思考能力、演講能力以及PPT制作能力；課程中引入了思維導圖的學習方法，有助于學生復習總結知識點；通過實驗和三級項目環節，鍛煉了學生的動手實踐能力，多數學生能夠將理論知識靈活運用到實踐中；另外，通過PPT的制作和匯報，暴露了學生的問題，比如不會制作PPT、匯報時不善表達等，使學生發現自身的問題以期改正。

五、結束語

經過一學期的教學實踐、調查和訪問，本研究檢驗了OBE教育理念在數據庫原理課程中的實施效果，探索出“課堂教學-討論課-實驗-三級項目”4環節相呼應的教學方法。學生學習數據庫原理課程時由開始的迷惑不解、無所適從和被動學習逐漸轉變為目標明確、積極參與和主動學習的狀態中。在問卷調查中，23.83%的學生表示以新的教學模式學習數據庫原理課程后有了飛躍式的進步，64.76%的學生認為自己進步較大，剩余14.72%的學生認為自己稍有進步。

實踐結果的初獲成功說明了在OBE教育理念的指導下，堅持以學生為主體、以學習效果為導向、以持續改進為動力進行數據庫原理教學改革，加深了學生對理論知識的理解，提高了學生能力的達成，鍛煉了學生將理論知識靈活運用到實踐中的動手能力，能夠充分發掘學生的個人潛質，使學生成為具有創新意識與能力的新世紀優秀人才。

參考文獻：

[1]杜金蓮.數據庫原理課程教學改革探索[J].計算機教育，2011（13）：1-4.

[2]趙慧敏，李雪梅，徐克圣.基于CDIO模式的數據庫原理與應用課程教學改革方法研究[J].高教學刊，2016（23）：132-133.

[3]袁玫，商新娜.面向應用性教育的數據庫課程改革設想[J].計算機教育，2010（3）：66-69.

[4]顧佩華，胡文龍，林鵬等.基于“學習產出”（OBE）的工程教育模式——汕頭大學的實踐與探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

（編輯：王天鵬）endprint