新工科背景下數據庫原理實驗混合式教學改革

肖 云,周愛武,王華彬,鄭愛華

(1.安徽大學 人工智能學院,安徽 合肥 230601; 2.安徽大學 計算機科學與技術學院,安徽 合肥 230601)

0 引言

2017年教育部推進新工科建設,發布了一系列研究和實踐項目,開展工程教育改革,助力高等教育。自新工科提出以來,先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”三大綱領性文件[1],為我國新工科建設的實踐提供了具體的指導,提出了具體的要求,即堅持以學生為中心的人才培養模式,以需求為牽引的專業發展目標,以多維度教育教學質量評價為導向的工程教育改革新理念。

實驗教學是工科專業人才培養中十分重要的環節,與學生應用技能與創新發展能力的培養密切相關,受到特別的重視[2]。數據庫技術發展是計算機科學與技術和人工智能發展的基礎,數據庫原理實驗課程為數據庫教學的一個重要組成部分,是計算機科學與技術、人工智能等工科專業的核心必修課程[3]。隨著“互聯網+”不斷發展,網絡資源層出不窮,國內應用領域也在不斷進步,對數據庫操作的需求也在不斷更新,對教師教學也提出了全新的要求和挑戰。因此,充分利用共享資源、創新教學方法、發揮混合式教學優勢、改善教學考核方式、激發學生的學習主動性和創新能力就顯得迫在眉睫。

1 “以學生為中心”的混合式教學設計

混合式教學就是在傳統教學的基礎上,加入在線教學并進行有機融合,通過兩種教學形式的優勢互補,提升學習成效,從而達到以學生為中心、以需求為牽引的新工科人才培養目標[4]。本文提出“以學生為中心”的混合式教學設計過程,如圖1所示,實驗課前進行檢測,通過數據分析,有針對性地確定當次實驗難度,達到因材施教的目標;課上以應用需求為導向,提出具體的應用案例,同時潛移默化地融入思政教育,從而達到價值引領的目標;針對案例需求分析,確認本次實驗目標,構建知識體系;再進行重難點的講解,幫助學生夯實基礎;實踐過程中予以指導,并通過雨課堂提交,進行交流探索;課后提供補充實驗,作為自選任務,幫助學生個性成長。

圖1 “以學生為中心”的混合式教學設計過程

2 改革方法與方向

混合式教學充分利用平臺優勢,加強學生個性化培養;為學生提供優質資源,并積極開展資源建設;日常教學注重及時更新教學內容,開展多樣化教學實踐。通過這一教學改革,可以有效激發學生的學習主動性和創新能力。

2.1 合理利用平臺優勢,加強個性化培養

混合式教學的核心是以學生為中心,首先要充分調動學生的主動參與性。在實踐教學過程中,教師可以利用現有的優秀教學平臺如雨課堂、SPOC等發布教學內容,充分利用平臺數據進行統計與分析,幫助實驗教學開展。首先,在實驗課前可以通過平臺,及時給出本次實驗知識點,并對學生進行自測,學生可根據自測結果進行實驗準備;在課上,教師可以根據課前學生自測及課上實時檢測的情況,及時調整講解深度,有針對性和目的性地進行教學,提高教學效率及效果。學生可以通過教學平臺對本次實驗課程進行教學反饋,并在課后繼續在線鞏固實踐知識點。數據庫新技術及其在新工科、新產業中的應用等相關內容在教學中鮮有體現,可在課后作為拓展知識,供學有余力的學生繼續學習提升。

2.2 擇優選擇教學資源,建設優質教學資源

在教學資源建設方面,網絡上有大量優秀的教師及相關愛好者分享他們精心制作的實驗開展視頻、習題庫等,如MOOC網、學堂在線、嗶哩嗶哩等。教師在進行相關資源建設時,要充分做好調研工作,選擇優秀教學資源,努力做好精品課程資源建設。相關部門應提供充分的條件支持和保障,積極搭建交流平臺,幫助教師開展相關工作。

2.3 及時更新教學內容,開展多樣化教學實踐

目前數據庫原理實驗教學內容陳舊、教學形式較單一。以我校為例,目前在數據庫原理實驗教學過程中,主要以實驗參考書為指導,學生實踐訓練量不足,同時這也讓學生缺乏對整體工程項目的認知,從而導致后期在畢業設計或實際的項目開發中,很難很好地將所學的知識與實際結合起來。對于新工科而言,要以需求為牽引,教學內容要與時俱進,及時加入新技術相關知識介紹;要積極開展以任務為驅動的實踐教學活動,以項目團隊的方式進行相關項目實踐;針對實踐訓練量不足的問題,可以在課后補充更多的實踐訓練內容,供學有余力的同學在課余時間自主學習。

2.4 健全多元考核方式

課程考核方式用于檢驗學生學習水平,合理的課程考核方式能夠更加公平、公正地給出學生成績,同時能夠指導教師下一年教學改革方向,從而幫助達成學生創新能力培養的目標。數據庫原理實驗課程的常規考核方式是平時成績和期末成績各占50%。為促進新工科創新發展,在混合式教學發展模式下,可以采用多元的考核方式?？己朔绞街饕ㄕn前預習、實踐互動及實驗完成情況、實驗報告、課后拓展學習、技能測試等線上線下多個方面,如表1所示。課前預習及課上雨課堂互動講解促進當次課堂的實驗教學優化,每次實驗的完成情況及課后拓展學習幫助后續實驗教學設計改進,期末技能測試情況促進下一年度教學改進。其中課前預習、實踐互動、課后拓展學習以線上平臺記錄為準,實驗完成情況、實驗技能測試以傳統的線下教學評價記錄為準。通過線上線下有機結合,充分考核學生的學習態度,對理論知識點的理解、復習和掌握程度,個人的實踐動手能力,整個學期的課程學習效果等。

表1 課程考核與評價

2.5 積極引入國產數據庫軟件

目前國內大部分高校在數據庫實驗教學中以微軟的SQL Server等國外數據庫產品為主,國產數據庫因為產品穩定性、生態環境、產品技術和亮點等因素的影響,與國外同類產品有一定的差距,一直未能在高校的數據庫課程中得到廣泛的應用。隨著技術的發展和市場的成熟,國產數據庫在各行各業都有了廣泛的應用。為適應新工科以需求為牽引的專業發展目標,將國產數據庫軟件應用到高校的數據庫實驗課程中,結合國產數據庫產品特點,改革高校數據庫課程的教學方案是數據庫教學改革的方向之一。本教學團隊自2021年開始,引入華為公司的openGauss產品,主要涉及教學內容更新、教學方法改革、教學團隊建設等。

3 結束語

為了加快推進新工科創新發展,開展人才培養新模式,提升教育教學新質量,本文以數據庫原理實驗課程為例開展混合式教學改革探索,提出“以學生為中心”的混合式教學設計過程,充分利用現有的優秀教學平臺及網絡共享資源,促進學生自主學習能力的提升,及時更新教學內容并積極開展多樣化教學實踐,不斷提升教師個人教育教學能力,采用多元的考核方式不斷促進教師教學改進,積極引入國產數據庫軟件,潛移默化地培養學生愛黨愛國情感,從而達成素質培養目標。