新工科背景下數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程的“三合三融”教學(xué)創(chuàng)新實踐

白彥輝 張巍娜 段宏偉 鄒妍

摘要：針對應(yīng)用型本科院校數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程教學(xué)中存在的教學(xué)內(nèi)容與后續(xù)需求關(guān)聯(lián)不緊密、教學(xué)過程與思政育人融合不深入、教學(xué)活動對實踐創(chuàng)新支撐不充分等痛點問題，圍繞數(shù)據(jù)存儲、處理和管理，探索出在數(shù)據(jù)的優(yōu)化和驅(qū)動下，通過線上線下、課內(nèi)課外、校內(nèi)校外三方面緊密結(jié)合的創(chuàng)新舉措，實現(xiàn)將知識融通、思政育人、實踐創(chuàng)新三方面融入本課程人才培養(yǎng)中，賦能學(xué)生對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的綜合能力。經(jīng)過教學(xué)實踐，基于“數(shù)據(jù)賦能”的“三合三融”創(chuàng)新模式已成為推動課程混合式教學(xué)持續(xù)建設(shè)的重要源動力。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用;三合三融;知識融通;思政育人;實踐創(chuàng)新

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）18-0169-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 引言

2017年教育部正式推出新工科建設(shè)計劃，2018 年教育部全面推進(jìn)新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)，其中新工科建設(shè)的基本內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才[1]。2021年是“十四五”開局之年，全面振興本科教育攻堅戰(zhàn)已進(jìn)入了收官階段， 2022年將開啟高質(zhì)量本科教育的“三新”即打造新形態(tài)、深化新教改、提升新質(zhì)量的轉(zhuǎn)型階段。

在當(dāng)前新工科浪潮的推動下，培養(yǎng)計算機(jī)專業(yè)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力成為教育核心，但同時也要加強德育素質(zhì)的培養(yǎng)，為新興產(chǎn)業(yè)輸出德學(xué)兼修、德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)工程人才[2]。本文選擇計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程作為教學(xué)創(chuàng)新與實踐的主戰(zhàn)場，圍繞數(shù)據(jù)存儲、處理和管理，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)工程實踐能力、數(shù)據(jù)計算思維能力，具備數(shù)據(jù)庫綜合應(yīng)用中的優(yōu)化意識，提高大型數(shù)據(jù)庫的綜合應(yīng)用水平。

2 教學(xué)中的“痛點”問題

2.1 教學(xué)內(nèi)容與后續(xù)需求關(guān)聯(lián)不緊密

數(shù)據(jù)庫技術(shù)為軟件開發(fā)提供了后臺數(shù)據(jù)支撐，數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程是后續(xù)Java Web、軟件工程等課程的重要基礎(chǔ)，但原來的課程各自為政，學(xué)生不能充分認(rèn)識各課程之間的緊密關(guān)聯(lián)。如何安排教學(xué)內(nèi)容滿足本專業(yè)后續(xù)課程的需要，構(gòu)建融通的知識體系。

2.2 教學(xué)過程與思政育人融合不深入

傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師注重知識傳授和專業(yè)技能培養(yǎng)，對學(xué)生的價值引領(lǐng)不夠深入，專業(yè)課程育人效果不明顯。如何引導(dǎo)學(xué)生看到技術(shù)背后的深層次內(nèi)涵，圍繞工科專業(yè)的育人特色，挖掘課程中蘊涵的思政元素，發(fā)揮專業(yè)課程育人的主渠道作用？

2.3 教學(xué)活動對實踐創(chuàng)新支撐不充分

傳統(tǒng)教學(xué)活動中學(xué)生緊緊圍繞做題與考試，學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力不足，在就業(yè)時需要較長的“崗前培訓(xùn)”才能適應(yīng)就業(yè)。如何利用線上教學(xué)平臺和校企合作的培養(yǎng)模式組織教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更多地了解工作崗位需求，服務(wù)于實踐創(chuàng)新。

3 課程教學(xué)的創(chuàng)新理念

針對上述在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的痛點問題，本課程秉承以“學(xué)習(xí)為中心，問題導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)”的教學(xué)理念，提升課程的高階性，突出課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度[3]，通過線上線下、課內(nèi)課外、校內(nèi)校外三方面緊密結(jié)合的創(chuàng)新舉措，實現(xiàn)將知識融通、思政育人、實踐創(chuàng)新三方面融入本課程人才培養(yǎng)中，憑借教學(xué)和實踐平臺的數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)教研，通過數(shù)據(jù)優(yōu)化和驅(qū)動實現(xiàn)真正的數(shù)據(jù)賦能教學(xué)?！叭先凇眲?chuàng)新模式已成數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程建設(shè)的重要動力。

3.1 重構(gòu)并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，知識融通形成多維度立體結(jié)構(gòu)

在新工科建設(shè)背景下，根據(jù)社會發(fā)展實際需求及后續(xù)課程所需核心技術(shù)、重點知識、主要技能，構(gòu)建融通的知識體系。知識、技能、情感價值目標(biāo)融合在每一內(nèi)容模塊，并且根據(jù)學(xué)習(xí)的深度和廣度分為理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用四個層次，形成多維度的立體化內(nèi)容魔方。整合后的內(nèi)容魔方保證知識體系的完整性，既考慮到學(xué)生謀職就業(yè)，又面向?qū)W生未來的長久發(fā)展，更有效解決了學(xué)生不能認(rèn)識到數(shù)據(jù)庫課程與其他課程之間的緊密聯(lián)系的教學(xué)痛點。

3.2 構(gòu)建“246”課程思政教學(xué)模式，思政育人深化專業(yè)內(nèi)涵

課程通過課堂教學(xué)理念、模式、內(nèi)容與方法的探索與創(chuàng)新，尋求最優(yōu)的專業(yè)知識德融點。經(jīng)過多年的實踐，逐步凝練出“246”課程思政教學(xué)模式?！?”是指緊抓課內(nèi)和課外兩個教育陣地，實現(xiàn)教師自我成長和學(xué)生參與式課程思政?！?”是指從科學(xué)精神、生態(tài)文明、職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神等四個維度挖掘思政元素?！?”是指通過“確定目標(biāo)-分解知識點-挖掘思政元素-形成思政案例-選擇教學(xué)方法-進(jìn)行評價反思”六個步驟進(jìn)行課程思政教學(xué)設(shè)計[4]，實現(xiàn)思政育人與數(shù)據(jù)庫專業(yè)內(nèi)容緊密關(guān)聯(lián)。

3.3 設(shè)計基于信息技術(shù)教學(xué)流程，多平臺支撐實現(xiàn)實踐創(chuàng)新

通過多平臺支撐重構(gòu)基于信息技術(shù)的教學(xué)流程，課前教師在SPOC平臺上為學(xué)生提供配套的教學(xué)資源;課中教師利用PTA實踐平臺或?qū)W習(xí)通App使學(xué)生深度參與課堂，及時反饋學(xué)習(xí)成效，適時邀請企業(yè)工程師做實訓(xùn)，分享實戰(zhàn)經(jīng)驗，培養(yǎng)學(xué)生基本實戰(zhàn)技能和創(chuàng)新意識;課后通過平臺反饋的學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步評價反思，使課程持續(xù)改進(jìn)。

4 課程教學(xué)的設(shè)計與實施過程

課程全過程設(shè)計思路是，課前教師通過數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的學(xué)情分析，確定教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，準(zhǔn)備線上配套課程資源，學(xué)生根據(jù)線上資源，預(yù)習(xí)后填寫“亮考幫”學(xué)習(xí)記錄單。在課堂組織階段，教師按照BOPPPS教學(xué)模式，充分利用現(xiàn)代信息工具組織豐富多彩的課堂活動，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行參與式學(xué)習(xí)，通過對學(xué)習(xí)成效數(shù)據(jù)分析后及時調(diào)整教和學(xué)，使課程持續(xù)改進(jìn)。將數(shù)據(jù)作為整個教學(xué)過程的重要決策來源，實現(xiàn)真正數(shù)據(jù)賦能教學(xué)。

下面以最近一期授課的班級為例，詳細(xì)介紹教學(xué)實施過程。

4.1 學(xué)情分析，指導(dǎo)課綱

為了進(jìn)行學(xué)情分析，通過問卷星給學(xué)生下發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)和所羅門學(xué)情分析問卷，依據(jù)問卷的數(shù)據(jù)分析以及學(xué)生先修課程的成績分析，來明確學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)穩(wěn)定性等諸多因素，從而有針對性地調(diào)整策略。

4.2 線上預(yù)習(xí)，提升能力

對于線上學(xué)習(xí)部分，學(xué)生要根據(jù)教師下發(fā)的任務(wù)單及留白思考的問題，結(jié)合線上資源進(jìn)行預(yù)習(xí)，填寫“亮考幫”學(xué)習(xí)記錄單和完成課前測試，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、勤于思考、發(fā)現(xiàn)問題、知識歸納和總結(jié)的能力。

4.3 線下教學(xué)，學(xué)生主體

線下教學(xué)采用BOPPPS教學(xué)模式，通過問題導(dǎo)入吸引學(xué)生興趣，在明確目標(biāo)后，通過前測了解學(xué)生預(yù)習(xí)情況，然后進(jìn)入以學(xué)生為主體的參與式學(xué)習(xí)中，接下來進(jìn)行后測鞏固，最后進(jìn)行總結(jié)反思。

4.4 課后拓展，高階探索

實踐平臺設(shè)計具有一定難度的挑戰(zhàn)性任務(wù)，實現(xiàn)課后拓展，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力[5]，實現(xiàn)高階性探索。通過平臺學(xué)生學(xué)習(xí)情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。通過創(chuàng)建不同難度的題目集，可以照顧到學(xué)生的發(fā)展差異，實現(xiàn)分層教學(xué)。

4.5 特色思政，潤物無聲

首先明確含有思政要求的學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后根據(jù)分解的知識點挖掘思政元素制作思政案例，切入適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法保證本節(jié)課思政目標(biāo)的達(dá)成，形成基于遞進(jìn)知識鏈的案例式課程思政共同體。

4.6 多元評價，數(shù)據(jù)賦能

課程整體建成基于多目標(biāo)（知識目標(biāo)，能力目標(biāo)，價值目標(biāo)）、多方式（過程與結(jié)果相結(jié)合，線上與線下相結(jié)合，主觀與客觀相結(jié)合，理論與實踐相結(jié)合）、多主體（學(xué)生自評，生生互評，教師評價，平臺評價）的評價體系。

5 課程教學(xué)創(chuàng)新成果、推廣價值

5.1 學(xué)生學(xué)習(xí)效果全面提升

利用平臺數(shù)據(jù)顯示，絕大多數(shù)學(xué)生積極利用SPOC進(jìn)行學(xué)習(xí)，剛結(jié)束的第四期平臺數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生的學(xué)習(xí)次數(shù)達(dá)到12033次，參與互動人數(shù)1107人次，對章節(jié)平均學(xué)習(xí)次數(shù)432次，學(xué)生的最終學(xué)習(xí)成績跟學(xué)習(xí)次數(shù)和學(xué)習(xí)時長有正相關(guān)性。

根據(jù)問卷統(tǒng)計分析，學(xué)生整體對基于SPOC的三合三融線上線下混合式教學(xué)模式表示滿意。

期末卷面成績對比發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行教學(xué)改革實踐的教學(xué)班及格率、平均分明顯高于傳統(tǒng)教學(xué)班。

5.2 學(xué)生實踐創(chuàng)新能力提升

數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程的教學(xué)創(chuàng)新給學(xué)生在數(shù)據(jù)庫專業(yè)方向發(fā)展帶來了動力，2021年一位同學(xué)憑借扎實的數(shù)據(jù)庫專業(yè)技術(shù)成為某省政務(wù)云開發(fā)和驗收工作的大項目經(jīng)理，帶領(lǐng)團(tuán)隊圓滿完成任務(wù)，并收到該省網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會辦公室的表揚信，成為在讀學(xué)生身邊的榜樣。自2018年以來，學(xué)生以數(shù)據(jù)庫作為技術(shù)支持參與的創(chuàng)新科技活動，獲得省以上獎勵的有30余項，數(shù)據(jù)庫技術(shù)真正成為學(xué)生實踐創(chuàng)新的基石。

5.3 教師教研水平明顯提高

教學(xué)團(tuán)隊成員積極進(jìn)行教學(xué)研究和實踐，近五年發(fā)表相關(guān)教改論文10余篇，教材及著作共3部，主持參與省級教改項目5項，主持參與自治區(qū)科研項目5項。一位教師獲得省級教壇新秀榮譽稱號，一位教師獲得首屆省級課程思政教學(xué)設(shè)計大賽一等獎，團(tuán)隊分別獲得首屆和第二屆全國教師教學(xué)創(chuàng)新大賽省級二等獎和一等獎。

5.4 推廣價值

團(tuán)隊教師多次在校內(nèi)和校外分享教學(xué)經(jīng)驗，受益教師千余名，起到了引領(lǐng)和示范的作用。本課程在PTA實驗輔助教學(xué)平臺上設(shè)計的教學(xué)案例，被國內(nèi)20余所高校所引用。課程思政設(shè)計的“246”教學(xué)模式，也得到很多專家和老師的認(rèn)可，學(xué)校有多個院部都在積極實踐中，具有較大的推廣價值。

6 結(jié)束語

經(jīng)過多年的創(chuàng)新探索和實踐，“三合三融”的教學(xué)模式實現(xiàn)了從傳統(tǒng)課堂向智慧課堂，知識課堂向能力課堂，灌輸課堂向?qū)嵺`課堂，封閉課堂向開放課堂的轉(zhuǎn)變，學(xué)生的綜合能力大幅提升，教師的教學(xué)水平也明顯提高，取得了非常顯著的教學(xué)效果。未來要在大數(shù)據(jù)與人工智能支持下，對教學(xué)策略研究做進(jìn)一步探索。

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[5] 趙磊，彭國軍，劉丹，等.網(wǎng)絡(luò)攻防賽導(dǎo)向的軟件安全課程創(chuàng)新性與實踐性建設(shè)[J].計算機(jī)教育，2019（7）：163-167.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】