基于OBE教育理念的数据库原理课程教学探索

王晓妍++张忠平++陈贺敏

摘 要：针对目前数据库原理课程中存在的重理论、轻实践、无兴趣、考核方式单一、忽视能力培养等问题，将OBE教育理念引入到数据库原理课程教学中，教学过程由课堂理论教学、讨论课、实验和三级项目4个环节组成，建立以学生为主体、以产出为导向、可持续改进的数据库原理教学模式。采用问卷调查法，收集的数据来自于燕山大学2014级软件工程专业4个班共113名学生。本研究认为：在数据库原理课程教学中采用OBE教育理念有助于加深学生对理论知识的理解、提高学生能力的达成、锻炼学生将理论知识灵活运用到实践中的动手能力，能够充分发掘学生的个人潜质，使学生成为具有创新意识与能力的新世纪优秀人才。

关键词：OBE教育理念；数据库原理；能力培养；持续改进

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2017）17-0075-04

一、引言

数据库是按照数据结构来组织、存储、检索和管理数据的仓库，在信息时代数据处理需要数据库进行高效的管理和分析。在软件工程应用领域，90%以上的软件系统都需要数据库做支持，所以数据库原理在软件工程专业的本科教育中有着非常重要的地位，是核心的专业基础课程。[1]这门课程集理论性、操作性和实用性于一体，具有知识繁多且实用性强的特点，要求学生既能够理解掌握数据库中的基本理论，又能够利用理论知识解决实际问题，数据库原理中理论和实践的完美结合使学生大大提高了计算机应用能力。[2]

二、课程教学中存在的问题

尽管数据库原理课程在软件工程专业的地位非常重要，但传统的教学模式中仍存在着一定的问题。[3]第一，教师讲，学生听，学生缺乏兴趣。课堂教学以教师讲授为主，学生被动地接受，没有充分发挥学生的主动性，积极性不高。第二，重理论，轻实践。数据库原理课程是一门理论性和实践性都很强的课程，然而由于知识点非常多，以至于在教学过程中着重强调知识点的讲授，实践环节重视程度不够，学生无法做到理论与实践的熟练结合，动手能力差。第三，强调对知识的掌握，忽视学生能力的培养。教学过程不仅是传授知识的过程，同时也应是培养学生能力的过程，而传统教学模式中忽视了这点。第四，考核方式单一，无法全面检验学习效果。不同的考核方式能夠激发学生不同的学习动机，有利于培养学生的主动性，反之，单一的考核方式违反教学规律，不利于数据库原理课程的发展。如何改革、设计数据库原理课程，使之适应软件工程专业的培养目标，促进课程的发展，是一个需要认真研究的问题。

三、OBE教育理念在数据库原理教学中的应用

针对数据库原理课程在教学中存在的问题，为提高教学质量，注重学生的能力培养，在本课程教学中引入OBE教育理念。OBE（Outcomes-based Education），基于“学习产出”的教育模式，是以学生为主体，以学习产出为导向，可持续改进的结构模式。以学生为主体，有助于激发学习兴趣，提高主动学习的积极性。以产出为导向，重视理论和实践相结合，注重学生能力的培养，并且进行多样化考核，该模式是对传统教学模式的一种变革。[4]

1.改进课程理论教学方式，培养学生的主动性

按照OBE教育理念，教学过程是为了培养能力的达成。因此为了更好地在教学过程中培养学生的能力，激发学生的学习兴趣，理论教学以项目驱动的方式进行组织，培养学生数据库设计的能力，做到教学内容最优化。根据数据库设计的思想将课程分为7个部分进行讲解。

（1）规划阶段：进行建立数据库的必要性和可行性研究，确定数据库系统在组织中和信息系统中的地位，以及各个数据库之间的联系。

（2）需求分析阶段：收集数据库所有用户的信息内容和处理要求，加以规格化和分析，在分析用户要求时，要确保用户目标的一致性。

（3）概念设计阶段：将用户的需求信息统一到一个整体逻辑结构中，此结构应能够表达用户的需求，且独立于DBMS软件和硬件。

（4）逻辑设计阶段：包括数据库结构设计和应用程序设计，前者是指DBMS能接受的逻辑数据库结构设计，后者是主语言和DML的结构式程序设计。

（5）物理设计阶段：主要确定数据库的存储记录格式、存储记录安排和存取方法等，完全依赖于硬件环境和数据库产品。

（6）数据库的实现阶段：将物理设计的结果产生一个具体的数据库和应用程序，并把原始数据装入数据库，进行数据的增删改查等操作。

（7）数据库的运行与维护阶段：收集和记录系统运行状况的数据，用来评价数据库系统的性能，进一步对系统进行修正。

在具体授课过程中采用启发式和互动式教学方法（如课堂测试、随机提问等），调动学生积极参与到课堂学习中，使学生能够直观快速地理解相关理论，引导学生变被动学习为主动学习，提高课堂的学习效果。此外，由于课程知识量大且比较烦琐，为了提高学生总结问题的能力，引入了思维导图的教学方法，该方法简洁明了直观，适合高效的阅读、复习和总结。

2.增设讨论课环节，注重学生能力的培养

OBE的核心精神是培养学生的能力，实现教学活动由“教师中心”向“学生中心”的转移，即学生真正成为教学活动的中心。此次课程教学中为增加学生的主动性，以学生为主体，增加讨论课环节。此次参与上课的学生共113人，为了保证讨论课的效果，锻炼学生的团队协作能力，讨论课实行分组制，按照班级平均、性别平均等原则，3～4人一组，共分为29组，每组设一个组长，组名取自秦皇岛著名或非著名景点。讨论课共有4次，分别是：①通过实地调研，小组协商确定小组数据库系统的题目，并做需求分析；②建立ER模型，并将ER模型转换为关系模型；③对关系模型达到的范式进行分析，通过分解模式等方法将数据库系统达到至少第三范式；④设计数据库系统的增删改查SQL语句，并保证数据库系统的正常运行。endprint

讨论课上课前，每组学生需按照给定的内容进行相关文献资料的参阅整理并制作讨论课汇报用PPT。讨论课时，由现场抽签决定每一小组的汇报人，汇报人必须在规定的时间内（3～5分钟）完成讲解，因此要求学生在课前要做好练习以控制时间。每个小组汇报完毕后，教师和其他小组的学生可以在讨论时间内进行提问交流，提问交流时，汇报组所有学生均可参加，最后由教师进行点评。讨论课结束后，学生按分组上交讨论课报告和PPT。通过团队协作方式完成讨论课环节有助于充分发挥每位学生的个人潜质，不仅锻炼部分学生的团队管理能力，还能提高每位学生的团队协作能力，同时促进学生演讲能力和PPT制作能力的培养。

3.理论与实践相结合，提高学生动手能力

数据库原理传统教学模式中重理论、轻实践，学生动手能力得不到满足。在OBE教育理念的指导下，以学生学习效果为导向，重视理论知识的讲授，更关注理论知识在实践中的应用。本次教学过程中，为加强学生的动手能力，不仅保留了原有的实验环节，还增设了三级项目环节。

实验环节的主要内容是熟悉SQL Server，并能使用SQL语句进行数据的增删改查，使学生对数据库管理系统有更深入的了解，能够将课本上的知识转化为实际应用。

三级项目环节分组开展，分组方式与讨论课一致，目的是将讨论课与三级项目有机结合起来，随着三级项目的进行，组长要将任务平均分配给各组员，组内每位学生通过查阅资料、组内交流等方式完成数据库系统的设计。三级项目内容采用数据库设计的思想完成，首先确定整个数据库设计的总目标，收集所需要的信息内容和处理需求；其次产生反映用户信息需求的数据库概念模型；再次，将概念模型转换为逻辑模型，并按照数据库规范化的要求判断所建数据库达到第几范式，如果范式较低，则应修正模型；最后采用结构化查询语言SQL建立数据库、表格以及对数据进行增删改查等工作，并保证数据库系统的正常运行。通过三级项目，建立学生对数据库设计的框架，加深对理论知识的理解，初步具备运用所学知识解决实际问题的能力，引导学生积极思考、主动学习，锻炼和提高学生的交流、沟通和表达能力以及团队合作能力，培养学生的责任感和职业道德。

4.考核方式多样化，全面评价学习效果

OBE教育模式下的教学主要体现在学生获得的能力上，单凭一张考卷无法完成对学生的全面衡量，本次教学改革在OBE理念的支持下，将考核方式由单一化变为多样化，仅仅围绕学生是否真正达到了某些能力，考核分为5部分：平时成绩、讨论课成绩、实验成绩、三级项目成绩以及期末考试成绩。

平时成绩5分，由課堂理论教学中随机提问、随堂测试和课后作业等表现给出，主要考核学生的自学能力和学生对问题的理解能力。讨论课成绩5分，由小组成绩和组内成绩共同决定，主要考核学生的团队协作能力和表达能力。实验成绩10分，依据实验报告的撰写情况和实验的验收情况给出成绩，主要考核学生的动手操作能力。三级项目成绩10分，由小组成绩和组内成绩共同决定，主要考核学生的动手能力、合作能力和交流能力等。期末考试成绩70分，考核学生对问题的分析和表达能力。5种考核方式的加权和即学生最终的综合能力评定，以此来衡量学生的学习效果。2016年与2015年数据库原理成绩分布情况如图1所示，显然，引入OBE教育理念后的教学改革初见成效。

四、实施效果分析

为了对教学效果进行合格评价，建立一个可持续改进的课程评价体系，笔者对燕山大学信息科学与工程学院软件工程专业2014级1-4班本科生共113名学生进行了问卷调查，有效答卷102份，有效率90.3%。本次问卷调查主要从学生对4个教学环节的反馈情况、对数据库系统设计的反馈情况以及学生能力培养的效果3个方面进行。

从表1中可以看出，课堂教学中增加了随机提问和课堂测试等环节，而且相比传统教学模式增设了讨论课和三级项目，大多数学生认为这些都是有必要的，并且参与程度较高，通过课堂讲授、讨论课、实验和三级项目4个教学环节，多数学生能够掌握大部分知识点并能够应用。

由表2对数据库系统设计的问题和反馈中可以看出，多数小组的数据库题目是小组成员商议确定的，符合实际生活，对小组数据库系统制作的结果多数学生持相当满意或者基本满意的态度。通过数据库原理这门课程的讲授和实践，22.55%的学生能够得心应手地建立数据库系统，69.61%的学生基本会设计，但不知是否合适，只有7.84%的学生对数据库系统的设计仍然一知半解。

表3中的5个问题反映了数据库原理这门课程对学生能力的培养，其中随机提问和课堂测试能够使学生严格要求自己、加强自学能力的培养、锻炼口语表达能力以及有助于知识消化吸收；三级项目和讨论课提高了学生的团队协作能力、独立思考能力、演讲能力以及PPT制作能力；课程中引入了思维导图的学习方法，有助于学生复习总结知识点；通过实验和三级项目环节，锻炼了学生的动手实践能力，多数学生能够将理论知识灵活运用到实践中；另外，通过PPT的制作和汇报，暴露了学生的问题，比如不会制作PPT、汇报时不善表达等，使学生发现自身的问题以期改正。

五、结束语

经过一学期的教学实践、调查和访问，本研究检验了OBE教育理念在数据库原理课程中的实施效果，探索出“课堂教学-讨论课-实验-三级项目”4环节相呼应的教学方法。学生学习数据库原理课程时由开始的迷惑不解、无所适从和被动学习逐渐转变为目标明确、积极参与和主动学习的状态中。在问卷调查中，23.83%的学生表示以新的教学模式学习数据库原理课程后有了飞跃式的进步，64.76%的学生认为自己进步较大，剩余14.72%的学生认为自己稍有进步。

实践结果的初获成功说明了在OBE教育理念的指导下，坚持以学生为主体、以学习效果为导向、以持续改进为动力进行数据库原理教学改革，加深了学生对理论知识的理解，提高了学生能力的达成，锻炼了学生将理论知识灵活运用到实践中的动手能力，能够充分发掘学生的个人潜质，使学生成为具有创新意识与能力的新世纪优秀人才。

参考文献：

[1]杜金莲.数据库原理课程教学改革探索[J].计算机教育，2011（13）：1-4.

[2]赵慧敏，李雪梅，徐克圣.基于CDIO模式的数据库原理与应用课程教学改革方法研究[J].高教学刊，2016（23）：132-133.

[3]袁玫，商新娜.面向应用性教育的数据库课程改革设想[J].计算机教育，2010（3）：66-69.

[4]顾佩华，胡文龙，林鹏等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

（编辑：王天鹏）endprint