新工科背景下数据库原理实验混合式教学改革

肖 云,周爱武,王华彬,郑爱华

(1.安徽大学 人工智能学院,安徽 合肥 230601; 2.安徽大学 计算机科学与技术学院,安徽 合肥 230601)

0 引言

2017年教育部推进新工科建设,发布了一系列研究和实践项目,开展工程教育改革,助力高等教育。自新工科提出以来,先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”三大纲领性文件[1],为我国新工科建设的实践提供了具体的指导,提出了具体的要求,即坚持以学生为中心的人才培养模式,以需求为牵引的专业发展目标,以多维度教育教学质量评价为导向的工程教育改革新理念。

实验教学是工科专业人才培养中十分重要的环节,与学生应用技能与创新发展能力的培养密切相关,受到特别的重视[2]。数据库技术发展是计算机科学与技术和人工智能发展的基础,数据库原理实验课程为数据库教学的一个重要组成部分,是计算机科学与技术、人工智能等工科专业的核心必修课程[3]。随着“互联网+”不断发展,网络资源层出不穷,国内应用领域也在不断进步,对数据库操作的需求也在不断更新,对教师教学也提出了全新的要求和挑战。因此,充分利用共享资源、创新教学方法、发挥混合式教学优势、改善教学考核方式、激发学生的学习主动性和创新能力就显得迫在眉睫。

1 “以学生为中心”的混合式教学设计

混合式教学就是在传统教学的基础上,加入在线教学并进行有机融合,通过两种教学形式的优势互补,提升学习成效,从而达到以学生为中心、以需求为牵引的新工科人才培养目标[4]。本文提出“以学生为中心”的混合式教学设计过程,如图1所示,实验课前进行检测,通过数据分析,有针对性地确定当次实验难度,达到因材施教的目标;课上以应用需求为导向,提出具体的应用案例,同时潜移默化地融入思政教育,从而达到价值引领的目标;针对案例需求分析,确认本次实验目标,构建知识体系;再进行重难点的讲解,帮助学生夯实基础;实践过程中予以指导,并通过雨课堂提交,进行交流探索;课后提供补充实验,作为自选任务,帮助学生个性成长。

图1 “以学生为中心”的混合式教学设计过程

2 改革方法与方向

混合式教学充分利用平台优势,加强学生个性化培养;为学生提供优质资源,并积极开展资源建设;日常教学注重及时更新教学内容,开展多样化教学实践。通过这一教学改革,可以有效激发学生的学习主动性和创新能力。

2.1 合理利用平台优势,加强个性化培养

混合式教学的核心是以学生为中心,首先要充分调动学生的主动参与性。在实践教学过程中,教师可以利用现有的优秀教学平台如雨课堂、SPOC等发布教学内容,充分利用平台数据进行统计与分析,帮助实验教学开展。首先,在实验课前可以通过平台,及时给出本次实验知识点,并对学生进行自测,学生可根据自测结果进行实验准备;在课上,教师可以根据课前学生自测及课上实时检测的情况,及时调整讲解深度,有针对性和目的性地进行教学,提高教学效率及效果。学生可以通过教学平台对本次实验课程进行教学反馈,并在课后继续在线巩固实践知识点。数据库新技术及其在新工科、新产业中的应用等相关内容在教学中鲜有体现,可在课后作为拓展知识,供学有余力的学生继续学习提升。

2.2 择优选择教学资源,建设优质教学资源

在教学资源建设方面,网络上有大量优秀的教师及相关爱好者分享他们精心制作的实验开展视频、习题库等,如MOOC网、学堂在线、哔哩哔哩等。教师在进行相关资源建设时,要充分做好调研工作,选择优秀教学资源,努力做好精品课程资源建设。相关部门应提供充分的条件支持和保障,积极搭建交流平台,帮助教师开展相关工作。

2.3 及时更新教学内容,开展多样化教学实践

目前数据库原理实验教学内容陈旧、教学形式较单一。以我校为例,目前在数据库原理实验教学过程中,主要以实验参考书为指导,学生实践训练量不足,同时这也让学生缺乏对整体工程项目的认知,从而导致后期在毕业设计或实际的项目开发中,很难很好地将所学的知识与实际结合起来。对于新工科而言,要以需求为牵引,教学内容要与时俱进,及时加入新技术相关知识介绍;要积极开展以任务为驱动的实践教学活动,以项目团队的方式进行相关项目实践;针对实践训练量不足的问题,可以在课后补充更多的实践训练内容,供学有余力的同学在课余时间自主学习。

2.4 健全多元考核方式

课程考核方式用于检验学生学习水平,合理的课程考核方式能够更加公平、公正地给出学生成绩,同时能够指导教师下一年教学改革方向,从而帮助达成学生创新能力培养的目标。数据库原理实验课程的常规考核方式是平时成绩和期末成绩各占50%。为促进新工科创新发展,在混合式教学发展模式下,可以采用多元的考核方式。考核方式主要包括课前预习、实践互动及实验完成情况、实验报告、课后拓展学习、技能测试等线上线下多个方面,如表1所示。课前预习及课上雨课堂互动讲解促进当次课堂的实验教学优化,每次实验的完成情况及课后拓展学习帮助后续实验教学设计改进,期末技能测试情况促进下一年度教学改进。其中课前预习、实践互动、课后拓展学习以线上平台记录为准,实验完成情况、实验技能测试以传统的线下教学评价记录为准。通过线上线下有机结合,充分考核学生的学习态度,对理论知识点的理解、复习和掌握程度,个人的实践动手能力,整个学期的课程学习效果等。

表1 课程考核与评价

2.5 积极引入国产数据库软件

目前国内大部分高校在数据库实验教学中以微软的SQL Server等国外数据库产品为主,国产数据库因为产品稳定性、生态环境、产品技术和亮点等因素的影响,与国外同类产品有一定的差距,一直未能在高校的数据库课程中得到广泛的应用。随着技术的发展和市场的成熟,国产数据库在各行各业都有了广泛的应用。为适应新工科以需求为牵引的专业发展目标,将国产数据库软件应用到高校的数据库实验课程中,结合国产数据库产品特点,改革高校数据库课程的教学方案是数据库教学改革的方向之一。本教学团队自2021年开始,引入华为公司的openGauss产品,主要涉及教学内容更新、教学方法改革、教学团队建设等。

3 结束语

为了加快推进新工科创新发展,开展人才培养新模式,提升教育教学新质量,本文以数据库原理实验课程为例开展混合式教学改革探索,提出“以学生为中心”的混合式教学设计过程,充分利用现有的优秀教学平台及网络共享资源,促进学生自主学习能力的提升,及时更新教学内容并积极开展多样化教学实践,不断提升教师个人教育教学能力,采用多元的考核方式不断促进教师教学改进,积极引入国产数据库软件,潜移默化地培养学生爱党爱国情感,从而达成素质培养目标。