人工智能專業(yè)“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究

彭 輝，張群慧

(湖南科技職業(yè)學(xué)院，湖南 長沙 410004)

0 引言

2018年4月，教育部制定了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，對(duì)高校發(fā)展人工智能技術(shù)提出了具體目標(biāo)。在此背景下，各大院校先后開設(shè)了人工智能專業(yè)，拉開了人工智能人才培養(yǎng)的序幕。為更好地服務(wù)于人工智能專業(yè)的教學(xué)，有必要對(duì)人工智能專業(yè)課的教學(xué)進(jìn)行探討。文章以人工智能專業(yè)的專業(yè)平臺(tái)課——“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”為例，介紹一種應(yīng)用多平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方案。

1 數(shù)據(jù)庫課程簡介

人工智能專業(yè)屬于計(jì)算機(jī)大類專業(yè)，課程由人工智能專業(yè)平臺(tái)課和專業(yè)核心課程組成。在人工智能的核心專業(yè)課程中，許多都以“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”為課程基礎(chǔ)來開展教學(xué)，例如：“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”涉及數(shù)據(jù)庫編程，需要學(xué)習(xí)者掌握數(shù)據(jù)庫的查詢SQL語句、存儲(chǔ)過程、存儲(chǔ)函數(shù)功能；“數(shù)據(jù)分析與特征工程”中的數(shù)據(jù)預(yù)處理，需要學(xué)習(xí)者掌握多表查詢中內(nèi)連接、外連接等相關(guān)知識(shí)。由此可見，數(shù)據(jù)庫課程是許多專業(yè)課的前導(dǎo)課程，數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)效果直接影響學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。

根據(jù)人工智能專業(yè)的課程規(guī)劃，選取當(dāng)前被廣泛使用的MySQL數(shù)據(jù)庫作為教學(xué)數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為8個(gè)部分：數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)及開發(fā)環(huán)境搭建、數(shù)據(jù)庫及表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)的增刪改操作、數(shù)據(jù)查詢SQL語句、視圖及索引、關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫編程及數(shù)據(jù)庫管理等內(nèi)容，具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)知識(shí)結(jié)構(gòu)

在實(shí)際的教學(xué)過程中，需按照從簡單到復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程，確定授課計(jì)劃。首先，從安裝數(shù)據(jù)庫管理軟件開始，讓學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)有個(gè)基本認(rèn)識(shí)；其次，按照數(shù)據(jù)庫及表結(jié)構(gòu)創(chuàng)建→數(shù)據(jù)的插入、修改、刪除→表數(shù)據(jù)查詢→虛擬表(視圖)操作的流程來介紹數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)知識(shí)、掌握SQL語句的編寫與應(yīng)用；再次，從軟件開發(fā)流程的角度，給學(xué)生講授數(shù)據(jù)庫模型的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，讓學(xué)生掌握如何設(shè)計(jì)一個(gè)合理的數(shù)據(jù)庫模型，并對(duì)數(shù)據(jù)庫模型進(jìn)行規(guī)范化處理；從次，介紹數(shù)據(jù)庫編程基礎(chǔ)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生掌握存儲(chǔ)過程、存儲(chǔ)函數(shù)及觸發(fā)器的工作原理及定義方式；最后，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫的管理進(jìn)行介紹，旨在讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫的用戶管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)庫備份與還原等相關(guān)知識(shí)。

2 翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂也叫“逆序教學(xué)”，是一種起源于美國的新型教學(xué)模式[1]，對(duì)教師和學(xué)生有如下要求：(1)教師需要掌握先進(jìn)的信息技術(shù)，并在課程開始前要預(yù)先錄制好教學(xué)視頻并上傳到在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，并配備相關(guān)的討論、問題及作業(yè)。(2)學(xué)生帶著老師的提問，自主學(xué)習(xí)教材、觀看在線課程視頻，并根據(jù)線上課程內(nèi)容完成相關(guān)作業(yè)及討論。(3)課堂上，以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，充分發(fā)揮老師答疑和解惑的作用，并通過項(xiàng)目案例實(shí)戰(zhàn)，讓學(xué)生自己動(dòng)手，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到問題解決場(chǎng)景中，提高學(xué)生的問題解決能力[2]。翻轉(zhuǎn)課堂整合了線上平臺(tái)和線下教育資源，將學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán)交給學(xué)習(xí)者，有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性[3]。

3 數(shù)據(jù)庫課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方案

3.1 超星學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)平臺(tái)

超星學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)平臺(tái)是集泛在學(xué)習(xí)和混合式教學(xué)為一體的新一代網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)及教學(xué)平臺(tái)。該平臺(tái)提供豐富的慕課、精品課程建設(shè)資源，并可以提供教學(xué)資源的在線展示(包括文字展示、圖片展示、電子書籍閱讀窗口、PPT播放、視頻播放等)。同時(shí)，為教師提供學(xué)生的學(xué)情管理(任務(wù)點(diǎn)的學(xué)習(xí)情況)、課堂管理(簽到、白板、投票和搶答等功能)、作業(yè)管理、考試管理等多方面功能。基于此平臺(tái)，教師的教學(xué)突破了傳統(tǒng)教學(xué)的限制，可以跨時(shí)空地為學(xué)生提供24 h在線教學(xué)服務(wù)。

3.2 EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是國內(nèi)新型開放的在線實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，也是國家、省級(jí)精品課程建設(shè)平臺(tái)。該平臺(tái)將開源的項(xiàng)目資源、課程知識(shí)點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行整合，學(xué)生直接登錄系統(tǒng)后即可進(jìn)行學(xué)習(xí)和做實(shí)驗(yàn)。該平臺(tái)與超星學(xué)習(xí)通的區(qū)別在于：EduCoder平臺(tái)以實(shí)踐案例為依托，以完成實(shí)踐案例為目標(biāo)將知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行組織分解。學(xué)生在完成知識(shí)的學(xué)習(xí)后，可以在該平臺(tái)上進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐，通過實(shí)踐，能快速地檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，并通過闖關(guān)練習(xí)的方式，引導(dǎo)學(xué)生按知識(shí)脈絡(luò)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和練習(xí)。

更重要的是，教師可以根據(jù)課程的特點(diǎn)定制開發(fā)自己的實(shí)訓(xùn)案例。學(xué)生通過教師提供的課程邀請(qǐng)碼，即可加入該實(shí)訓(xùn)課程。學(xué)生完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)后，所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都記錄在平臺(tái)上，教師可以通過查看實(shí)驗(yàn)報(bào)告了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，進(jìn)行有針對(duì)性的輔導(dǎo)。

3.3 基于多平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)方案

要實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，可以利用學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)平臺(tái)和EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)作為線上教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合課堂教學(xué)共同建立該課程的翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施方案，具體方案如表1所示。該方案將傳統(tǒng)課堂和線上學(xué)習(xí)資源進(jìn)行整合為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的教學(xué)服務(wù)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性。

4 結(jié)語

教學(xué)實(shí)踐表明，基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)，既能解決傳統(tǒng)教學(xué)不能解決的問題，又能最大化激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，教學(xué)效果良好。但由于預(yù)留給課堂上講解的時(shí)間有限，會(huì)存在部分同學(xué)因未及時(shí)預(yù)習(xí)課程而導(dǎo)致學(xué)習(xí)滯后的問題?；诜D(zhuǎn)課堂的教學(xué)思路，其仍然存在改進(jìn)空間。