基于“SPOC+PTA”的数据库原理及应用课程教学创新研究与实践

白彦辉 段宏伟 张巍娜 邹妍

摘要：数据库原理及应用课程是计算机专业的核心课程，针对传统教学中存在的痛点问题，教学团队经过多年的迭代实践和反思，采取教学手段信息化、教学策略靶向化、教学内容体系化、课程评价立体化等措施，突出校企合作的办学特色，课堂采用“智慧教学五步法”，真正实现以学生为中心，在课程的持续改进中，收到了非常好的教学效果。

关键词：数据库原理及应用;师生角色;教学互动;课程评价

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）01-0015-03

1 背景

我国自2016年起逐步建立了国际实质等效的工程教育专业认证体系，提出的《中国工程教育认证协会工程教育认证标准》已逐渐成为我国各高校工程类专业建设的基准[1]。“以学生为中心，以成果为导向，持续改进”是工程教育专业认证的核心理念，工程教育理念在整个教育过程中起到了导向、改进和管理等至关重要的作用[2]。近几年智慧教学工具如雨后春笋般出现，雨课堂、学习通、慕课堂等很快走进课堂，成了老师和学生沟通的桥梁，智慧教学工具的出现潜移默化地引领了教学方法方式的改革[3]。智慧教学工具的出现、智能手机的普及，为高校教学提供了新的技术手段和硬件支持，我们在教学过程中把在线课程的优势与传统课堂相结合，学生既要有线上的学习部分，又有线下学习的内容，并且在教学设计、教学过程、教学内容和课程评价等环节中充分体现“以学生为中心”的教学理念，配合创新的教学方法，不仅体现了课程革命，也体现了教与学过程的革新。

2 教学中存在的“痛点”

数据库原理及应用课程作为高校计算机类专业的核心课程，其实践性很强，对高层次应用型、技术型人才的培养意义重大。在产业转型升级的新型人才需求下，本门课程在传统教学模式下，凸显出很多亟待解决的问题。

2.1 教师单向传授知识，学生学习缺乏主动性

使用传统的教师单向讲授方式，教师对教学课件过于依赖，缺少教师与学生的互动，课堂沉闷，不能引起学生的学习兴趣。学生对疑难问题可能随着课件播放和教师的演示一扫而过，难求甚解。传统教学模式教学手段单一，缺乏对学生自主学习的引导，导致学生学习主动性差，总是盲目、消极、被动地学习，无法体现以学生为中心的教学理念。

2.2 忽视学生学情分析，未能真正实现分层教学

在持续的教学改革中发现，无论教师如何努力工作，也很难实现学生成绩的普遍提升，分析原因发现传统的教学模式忽视了学生学情分析，包括学生学习风格的分析、学生学习动机的分析以及先修课成绩的分析，生搬硬套一些教学模式，不能符合我校学生的实际情况，未能实现分层教学和因材施教。

2.3 学生综合实践能力不足，与市场实际需求有差距

传统教学中，实践教学通常以模仿性、验证性实验为主，创新性、综合性实验不足;没有运用实验教学平台，学生不能很好地理解理论知识在实践工作环境中的应用，很难真正培养学生的动手操作能力、项目实施能力以及运用数据库系统解决实际问题的能力，与市场的实际需求有差距。

2.4 课程评价重形式轻改进，没有全面反映育人目标

原有的课程总评成绩虽然采用了多阶段测试，但是不能体现对学生的学习过程和学习动态的综合评价。学生养成了应付课堂教学、考前集中突击的不良学习习惯，这样的评价体系不能支撑对学生的知识、能力、素质综合考核的目标，更重要的是，这些评价结果并没有被深度分析并用于改进教学，导致未能充分發挥教学评价的诊断和改进作用。

3 教学改革的设计与实施

为了解决教学中存在的上述问题，本课程从我校学生实际情况出发，进行求真务实地探索，秉承以“学习中心，成果导向，持续改进”的教学理念，提升课程的高阶性，突出课程的创新性，增加课程的挑战度，重新构造教学内容，实现教师和学生多方位互动，加强对学生学习行为的研究和个性化指导服务，总结出“以学生发展为根本，以学习产出为导向，以教学资源为基础，以信息技术为支撑，以教学方法为保障，以多元评价为改进”的教学模式，教学设计思路如图1所示。

3.1 明确课程目标

依据工程教育专业认证标准以及本专业毕业要求指标点的要求，对照“两性一度”的标准，制定了本课程的知识目标、能力目标和素质目标。

1）知识目标

能描述数据管理相关概念;使用数据库标准语言SQL语言;运用关系数据库的规范化理论以进行数据库系统设计;能说明数据库系统安全的保护措施。

2）技能目标

根据软件开发的需要，使用数据库设计和开发工具，进一步搭建和维护复杂业务的关系型数据库系统，培养学生团队沟通协作能力、解决复杂问题的综合能力，提高大型数据库的综合应用水平。

3）情感价值观目标

培养学生综合分析问题能力、实践与创新能力、深度学习与自主学习的能力。通过学生对数据库相关技术的研究和学习，培养学生追求卓越的精神、刻苦钻研的品质、强烈的责任心、严谨规范的职业素养，具备较强的就业能力。

3.2 学生学情分析

学情分析是“以学生为中心、因材施教”的基础，也是教学策略选择和教学活动设计的落脚点。本文以我最近一次授课的班级为例，对学生的学情进行分析。

1）学习风格分析

通过问卷星下放所罗门学习风格问卷，对于问卷结果进行科学的分析，最终确定学生的学习风格。通过分析，这个班学生喜欢集体工作，喜欢学习事实，擅长记住他们看到的，喜欢图片、图表和流程图，喜欢按部就班地学习。

2）学习动机分析

通过问卷星下放学习动机量表问卷，调查结果显示该班级11人学习动机较强，15人动机中等，2人动机较弱。

3）预备知识和能力分析

课前分析学生先修课的成绩分布，计算机基础平均83.8分，高级语言程序设计平均分74.1分，成绩折线图如图2所示，通过成绩折线图可以分析出掌握哪些学生学习基础较好，哪些学生学习基础尚可，哪些学生学习基础较差。通过调查和成绩分析发现，该班学生学习能力稳定性一般，部分学生两科成绩差距大，说明学生学习状态不稳定。经过调查，分析出学生学习的主要问题是学习自制力不高，容易受到外界环境的影响，尤其是学习基础较差的学生是关注的重点。

3.3 教与学的创新设计

本课程采用线上线下混合式教学模式，在教学内容、教学手段、教学策略和课程评价等方面，进行了创新实践探索。

1）教学内容体系化

根据社会需求，用人单位走访以及对优秀毕业生调查，定期更新教学内容，打破从前以知识为中心，重新整理碎片化的知识点，结合本校学生的学习特点，以产出为导向形成适合我校学生学习的知识体系[4-5]。

2）教学手段信息化

结合现代化信息技术，重构了师生角色，教师变成学生学习的设计者、指导者和学习伙伴，学生变成学习过程中的主宰者，引导学生从被动学习转变为主动学习，由知识学习提升到问题解决。

本课程主要依托泛雅网络教学平台（SPOC）组织教学。为了最大程度上做到因材施教，在SPOC上准备了针对不同层次学生的学习任务和学习资料，以满足不同层次学生的需要。课程组录制了43个通俗易懂的微课视频，以案例导入并配合客户端运行效果，供学生预习和后期巩固知识点时使用。另外精心设计制作了46个教学课件，题库中有1475道不同难易程度的习题，58份课外拓展资料，47份图书内页和5本电子书。

超星学习通是线下课堂活动开展的主要支撑工具，利用课堂测试、抢答、选人和分组任务等，调动学生学习积极性，并通过平台数据可以动态记录和评价学生的学习效果。

采用PTA实验辅助教学平台，提高了学生的实践操作能力，对学生的综合分析能力和编程能力都提出了更高的要求，让课程达到高阶性。

另外，还融入中国大学MOOC网、微信公众号、问卷星、百科园考试系统等，使先进的信息化工具与教学深度融合。

3）教学策略靶向化

针对不同的教学目标，结合不同的学情，采用不同的教学策略。对于知识目标主要采用以教师讲授为主（线上教师教学视频和线下教师精讲），并配合记笔记、讨论、小测试等教学活动，实现学生对教学内容的理解、提炼;对于能力目标主要通过线下完成，学生在PTA上完成教师根据实际需求设计的随堂案例，并采用分组任务完成数据库设计，使理论联系实际，做到学以致用;对于素质目标一方面教师布置一些高阶性的复杂问题让学生通过查阅资料进行探究、思考，培养学生的信息素养;另一方面教师不断挖掘课程中的思政元素，在教学过程中润物无声地思政育人，培养学生优秀的职业素养。

4）课程评价立体化

为了检验学生学习的真实性和有效性，构建了将过程与结果、线上与线下、理论与实践、主观与客观相结合的多元立体的评价体系，科学地评价学生学习效果，提高实践操作能力的考核，体现挑战性和高阶性。总成绩中包含了学生线上学习的表现（如出勤、音视频、作业、访问数、讨论、任务点等）、PTA实验辅助教学平台日常的练习和测试、数据库设计开发并撰写数据库设计说明书和答辩、综合知识的无纸化考核。将过程化考核跟结果性考核相结合，激励了学生的创作热情，更真切全面地反映学生的知识、实践能力和素养的水平，最终较好地达成本课程的知识、能力和素质目标。

4 教学特色与创新

4.1 教学特色

1）亦师亦友的师生关系

培养良好的师生关系，是开展教學活动的感情基础，全身心地投入，关爱学生，会让学生因为爱上老师而爱上这门课，正所谓“亲其师而信其道”，教学活动安排特别顺畅。

2）边讲边练的教学手段

由于计算机类课程具有很强的实操性，所以上课地点全部选择在专业机房，教师精讲，学生多练，结合现代信息技术，教学效果显著。

3）校企合作的培养模式

校企合作的人才培养模式改革在学校起到了引领和示范作用，本门课在授课中嵌入项目经理带来的实训项目，使学生了解社会需求，提高实践技能，把知识真正做到学以致用。

4）线上线下的混合模式

基于“SPOC+MOOC+PTA”的线上线下混合教学模式，真正做到以学生为中心，丰富的教学资源满足了不同层次学生的需求。

4.2 教学创新

1）实施“智慧教学五步法[6]”和学生做助教的助学方法，激发学生学习热情

教学过程中实施“智慧教学五步法”，融入课程思政元素，实现线上、线下混合教学。学生线上做好充分的预习，课堂上采用 “说一说、考一考、讲一讲、练一练、想一想”的教学方法，既发挥了教师引导、监控教学过程的主导作用，又充分体现了学生作为学习主体的主动性、 积极性与创造性，使课堂变得轻松活跃。

课后选学生做助教帮助教师评阅作业，一方面学生为了胜任助教工作，自己会主动把知识弄懂，变被动学习为主动;另一方也增强了师生关系，学生觉得被选做助教是老师对自己的信任，让学生有获得感和幸福感，增强了学好这门课的信念，同时也培养了学生认真对待工作的责任感。

这两种方法，可以改变传统教学中教师单向传授知识的不足，弥补 MOOC 教学对教学过程监管弱化的缺陷，实现教学过程的全程掌控，有利于学生个性化学习，提高教学效率。教学形式具有创新性，有推广价值。

2）充分利用信息技术，根据学生的学习特征，实现分层教学

本课程基于我校泛雅网络教学平台的SPOC配套教学资源，融合中国人民大学《数据库系统概论》MOOC中的部分理论教学内容，实现分层教学，满足不同层次学生的不同需求。让能力强的学生可以走得更远，学习到更多内容，让我校学生享受和一流高校学生同样的教学资源。让基础弱的学生可以走得更扎实，不受时间空间的限制，可以随时随地、利用碎片化时间完成学习，做到因材施教，提高学习效率。

3）产出为导向，与社会实际需求接轨，强化学生实践能力和综合素质的培养

为了强化学生的实践能力，在教学中引入实践教学平台PTA，把SQL基础语言在平台上进行测试和提交，对学生的实践能力提出了更高一层次的要求。同时考虑产出导向的教学理念，结合社会实际需求，要求学生分组完成数据库设计工作，同时嵌入两次合作企业工程师的综合实训，做到学以致用，与社会实际需求接轨，提高了学生分析问题、沟通表达的能力，增强了学生的社会责任感、民族认同感、自豪感和使命感，让教学实现高阶性。

4）构建多元立体的教学评价体系，全面反映学生学习成果，利用数据分析持续改进

充分利用信息化工具，更加注重学生的过程性评价，关注学生动态的学习情况，改变学生应付课堂教学、考前集中突击的不良学习习惯。同时，注重考核的多样性，实时记录学生的实践情况，极大地提高了学生实践动手能力和分析解决问题的能力，尤其是分组完成数据库设计工作，培养了学生团队协作能力，激发了学生的创新意识和实践的积极性，更是让学生体会到了成就感，撰写设计说明书培养了学生文字表达能力，答辩过程锻炼了学生的语言表达能力。在学期末对学生的成绩进行总结性评价，结果用于评价教学目标达成度分析及下轮课程改进的参考。

5 教学效果与反思

课程开设20年来，从未停止改革和创新的脚步，已完成三轮完整的线上线下的混合式教学，下面针对上学期2019级云计算班的教学效果进行全面分析，其结果对改进今后课程教学具有重要参考价值。

5.1 学生线上學习情况分析

数据显示绝大多数学生积极利用SPOC进行学习，学生对章节平均学习次数432次，最高学习次数1059次，最低访问次数213次。观看视频平均时长385分钟，最长673分钟，最短14.8分钟。本门课程学习成绩最高的学生，是学习次数和学习时长最多的学生，还有一名学生学习次数为852次，学习时长是606分钟，他的先修课成绩并不高，只有61分，但是数据库的成绩为83分，说明学习能力低的学生是可以通过增加学习时间提高学习效果。最终学习成绩最低的两名学生，都是学习次数较少的学生，今后要更多关注。

本学期共完成签到24次，全勤20次，无旷课情况，病假7人次，事假2人次，出勤情况良好。课堂活动包括课堂测试（24次）、分组任务（3次）、抢答（20次）、选人（72次）、学生评价（1次）。

5.2 学生期末成绩分析

本课程的线上线下混合教学模式，取得了很好的教学效果，得到了广大学生和同行教师的一致认可。下面列出的是相同教师所授相同专业学生的成绩数据进行分析，2019级学生在考核更全面难度更大的情况下，相较于传统教学模式，采用混合式教学模式学生平均成绩高出4.06分。

5.3 学生评教结果

通过问卷调查反馈，学生中有87.5%表示对线上线下混合式教学模式非常满意;83.9%的学生对本课程的师资队伍非常好，能满足专业教学;91.1%的学生认为任课教师的工作态度表示非常好;82.1%的学生认为本门课程在教学过程中师生信息反馈渠道非常好;76.8%的学生认为该门课程的网上教学资源丰富，可以满足不同层次学生学习的要求;82.1%的学生对该门课程对实践能力培养的效果非常满意;80.3%的学生认为采用SPOC+PTA等信息技术有助于加强对所学知识的巩固;75% 的学生认为混合式教学有助于激发学习积极性与自主性。

5.4 督导评教结果

学校督导对数据库教学团队教师的教学水平都给予了较高的评价，认为本门课程采用线上线下混合式教学模式，突出以学生为中心的教学理念，结合现代化信息工具如学习通、PTA等辅助教学，以产出为导向设计教学目标，课后注重总结和反思，能够保证课程持续改进，建议主讲教师在校内上公开课，并将教学模式推广。

6 结束语

经过多年实践，教师团队取得了一些成绩，如获得首届全国高校教师教学创新大赛省级二等奖，校级在线教学设计大赛一等奖，校级课程思政教学设计大赛一等奖，同时指导学生参加计算机设计大赛获得国家级二等奖，中国高校计算机大赛-团体程序设计天梯赛省级二等奖，大学生程序设计竞赛省级三等奖等荣誉。

教学团队针对本门课程改革不断迭代更新，对教学过程进行分析、反思和改进，根据不同学生，选择匹配的教学策略，分层教学，多元评价，让所有学生在原有基础上都得到发展，培养学生创新性思维，真正实现以学生为中心，培养出具有使命担当，爱国情怀的优秀学生。

参考文献：

[1] 孙桓五，张琤.基于工程教育专业认证理念的地方高校工科专业建设实践[J].中国大学教学，2017（11）：39-42，53.

[2] 屠菁.工程教育专业认证背景下的“金课”建设——以数据库原理与应用课程为例[J].计算机教育，2020（6）：47-53.

[3] 高有涛.智慧教学工具在高等教育课堂教学改革中的作用[J].科教导刊，2021（21）：4-6，79.

[4] 李辉.数据库系统原理及MySQL应用教程[M].2版.北京：机械工业出版社，2019.

[5] 王珊，萨师煊.数据库系统概论[M].5版.北京：高等教育出版社，2019.

[6] 于洪涛.基于雨课堂的高校智慧教学五步法探究——以“网络教育应用”课程为例[J].现代教育技术，2018，28（9）：54-58.

【通联编辑：谢媛媛】

收稿日期：2021-09-16

基金项目：2021年赤峰学院教育教学研究项目：工程教育专业认证背景下基于“SPOC+PTA”的线上线下混合式教学模式构建研究（项目编号：JYXMY202137）

作者简介：白彦辉（1978—），女，天津人，副教授，硕士，研究方向为数据库技术、非经典数理逻辑与模糊集应用;段宏伟（1972—），女，内蒙古赤峰人，副教授，硕士，研究方向为计算机应用技术、计算机教育;张巍娜（1980—），女，河北人，副教授，硕士，研究方向为数据库技术、计算机教育;邹妍（1983—），女，内蒙古赤峰人，副教授，硕士，研究方向为数据挖掘、文本分析及知识图谱领域。

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