基于MOOC的“数据库原理与应用”混合式教学改革与实践

叶潮流，李德才，檀 明，郭伟光

（1. 合肥学院 人工智能与大数据学院，安徽 合肥 230601；2. 合肥学院 经济与管理学院，安徽 合肥 230601）

数据库技术是现代信息社会的基石，是人工智能与大数据的底层技术，其使用频度及其规模业已成为国家现代化的重要标志。基于此，教育部对高校计算机基础课程教育提出如下要求：当代大学生应具有使用数据库技术加工、处理和管理信息的意识与能力, 辅之以解决本专业领域中问题的能力[1]。因此，讲述数据库技术内在机制和操作规范的“数据库原理与应用”课程得到高校普遍重视，成为计算机基础教育的重要内容[2]。当前，“数据库原理与应用”是信息管理与信息系统等相关专业的专业基础课程，其教学目标是培养学生在数据库系统方面的工程实践能力和创新思维能力，其教学质量直接影响后续课程的教学效果[3]。

MOOC是由远程教育发展起来的一种在线课堂教学模式，是教育技术学理念与互联网思维的融合和发展，其主要特点，一是教学内容具有凸显科技进步和专业发展前沿[4]的优势；二是传播方式具有开放、共享、汇聚和翻转等特点。MOOC受到许多专家和学者的狂热追捧和广泛关注，是由于其突破了传统课堂教学的时空界限，使课堂教学延伸和扩展到课外，满足了学习者课前预习和课后持续学习的愿望和需求。与此同时，MOOC实现了向“以学生为中心”的教学理念的转变[5-6]，充分尊重学生的学习主体地位及其自主学习的能动性，允许学生自我设定主题、自主探究和自定步调，使学生能够利用“碎片化”时间实现知识的内化，有效弥补传统课堂教学机制固化带来的不足和短板，是提高教学质量的重要途径。以下介绍我校基于MOOC的“数据库原理与应用”混合式教学改革与实践。

1 “数据库原理与应用”课程的教学现状

众所周知，“数据库原理与应用”是一门理论与实践并重的专业基础课程，具有概念晦涩、原理抽象、知识繁杂、实践性强和应用范围广等特点。长期以来的教学改革一直围绕教学内容和教学结构的优化和重组，系统性解决了原理与应用的偏废状况，取得了一些可喜的成绩。然而由于教学模式的教室中心化、教师主导性和教材滞后性等因素限制，教学过程仍然停留在结论性知识点讲解和实践操作流程演练上，未能有效实施创新思维训练、综合实践锤炼方面的教学内容。因而学生对知识体系的理解和掌握是片面的、零散的、孤立的，不能有效构建知识图谱，难以达到融会贯通和举一反三，甚至使后续课程学习乏力。造成这一现状主要由以下方面原因。

1.1 资源管理缺位，课程运维笨拙

教学资源是教材的拓展和补充，是教学得以顺利开展和有效实施的物质基础和前提条件。教学资源的丰富性对于教学效果的影响是不言而喻的，多样化的教学资源能够从不同角度展现教学内容，契合不同个体的认知差异和思维惯性，为因材施教和分层教学提供坚实的物质基础。大多数教师都意识到教学资源的重要性，并养成积累教学资源的良好习惯。然而，受制于资金和技术等因素，教师偏好“电脑+优盘”的集中管理和文件存取模式。在这种传统管理模式下，教学资源存在文件命名随意、不规范，目录结构庞杂凌乱，泛化资源种属界定不清等问题，从中遴选、甄别和切换情境化教案异常困难，存在选择性困惑和协同性检索障碍。由此可见，传统的资源管理方式是垄断性、独占性和封闭性的，使教学资源利用率不高，仅能维持专业教师的备课和授课需要，无法满足大量学生用户的随机访问和并发存取，背离了数字资源开放性、易获取性和共享性的建设目标。与此同时，随着学科的发展，教学内容的迭代更新和优化重组在所难免，教学资源管理需要持续改进和不断完善，但封闭的资源管理模式限制和拖延了学生获取最新信息的快捷途径，无法满足学生自我学习的需要。

1.2 教学理念陈旧，教学模式单一

囿于教学理念的封闭迂腐，有些教师秉持“传递→接受”的传统教学观念，教学模式主要为“理论讲解”和“实践演示”的分段教学模式。课堂教学就好像是教师的快板评书或独白话剧，总是从回顾既往知识开始，逐渐过渡到对新知识的解说，直至最后的总结，中间偶尔穿插师生互动花絮。出于教学进度的考虑，希冀启迪学生提出问题、分析问题和解决问题的思维培养和情感互动只能出现在理论的推演与幻境中。课堂气氛沉闷压抑，处于被动状态的学生走神、错位、茫然时有发生，教学效果可想而知。实践教学基本上是教师的演示和学生的模仿，一般从原理解说开始，逐渐过渡到操作流程演示，直至实践项目验证，中间偶尔穿插个别化指导或共性问题解答。由于实践教学和课堂教学之间存在偏差与脱节，在实践教学中教师不得不花时间再次讲解和演示，无形中挤占了学生的实践学时，使得实践学时被教师“讲”完了，真正用于学生实践的时间所剩无几，不利于学生综合实践能力的提高。

1.3 考核目标错位，过程反馈迟钝

“数据库原理与应用”课程的教学目标是培养学生的工程实践能力和创新思维能力[7]，因此应加大对实践操作能力、系统设计能力、计算思维能力和团队合作能力的考核力度。但目前本课程的考核沿袭传统的考核方式，普遍采用课堂表现（提问与讨论）、学习态度（出勤与笔记）、知识素养（作业和测验）和研究报告（含小论文）等形式。从考核形式和内容上看，评价标准很难整齐划一，评判的主观性依据难免有失公允；注重对知识点的考核，对综合实践能力和计算思维能力的考核不够，容易出现“高分低能”现象；研究报告和小论文等综合性考核方式不适用于基础课程考核。从监控过程和反馈结果来看，无法有效跟踪学生的自主学习，由于缺少自动批阅系统，诊断、反馈功能延时或滞后屡见不鲜，难以发挥过程考核的激励和导向功能。与此同时，在评价过程中学生作为主体的参与缺失，不利于学生自我认知能力的发展。

2 基于MOOC的混合式教学改革

混合式教学是网络化学习模式和课堂教学模式二者之间的过程融合与优势互补，其目的是发挥教师引导、启迪和监控教学过程的主导作用[8]，同时尊重学生在学习过程中展现主动性、积极性和创新性的主体地位，从而达到教学效果的最优化。

2.1 依托网络平台，实现信息化课程运维

MOOC平台是基于B/S架构的数据库应用系统，也是信息资源集成和整合的基础设施，拥有存储空间容量大、数据传递速度快、资源更新便捷等优势。MOOC平台还能够按照设计思想对教学资源进行科学分类、授权访问和网络存储管理，实现教学资源的开放共享、高效传播和有效管理。

2.1.1 教学资源网络化

随着互联网技术和数据库技术的普及与应用，“互联网+教育”得到空前发展，教学资源的网络化运维已是大势所趋。教学资源的网络化打破了传统教学环境的藩篱，提供了教学资源跨边界、跨时空传播的新途径，提高了教学资源的利用率。MOOC平台能够提供课程（教学大纲、课程简介、参考书目和教师团队），课件（视频、PDF文本和PPT附件）和试题（单选、多选、判断、填空和简述）等众多形式教学资源的网络化传播服务。学生在宽松、和谐的网络学习环境下，不仅可以在线学习和在线测验，还可以进行资源检索和资源下载。与此同时，教学资源的分类目录映射为Web页面的导航菜单，结构清晰可见，主题聚焦明确。泛化资源的复杂目录也被简化为网站地图，呈现直观、简单和扁平化特点。在网络化学习环境下，泛化资源的种属界定并不影响页面布局的整体美感和阅读体验。

2.1.2 教学资源立体化

教学资源立体化[9]就是运用现代教育理念将纸质主教材、教辅资源和课程网站等资源进行全方位、多层次、系统性整合，构建一个基于人、物与环境为主体的实时性、网络化和立体化教学空间，从而满足教学内容、教学方法和教学手段的一体化教学设计需求。教学资源立体化是教育资源信息化的根本途径，可以实现教学过程的全程覆盖、各种教学资源的无缝链接以及教学情境的自由切换。经过多年的教学改革，我们出版了多本《数据库原理与应用》教材，并建立了MOOC教学资源，下一步将对二者进行整合和一体化教学设计，将网络化教学资源网址以“二维码”图片形式嵌入到纸质教材中，师生用户通过QQ或微信扫描二维码，即可获取网络化教学资源信息，也可在课程网站阅读电子图书。

2.2 教学理念更新，进行混合式教学设计

基于MOOC的混合教学模式就是以MOOC平台为载体，改造传统课堂教学模式，实现师生角色新解和课堂教学翻转。教学设计中的“先学后讲”体现为课前、课中和课后三个阶段，课前课后采用线上（MOOC）形式，课中采用线下（面对面）形式。课前，学生通过MOOC平台完成课程内容的在线自主预习，形成知识的感性认知；课中，师生共同完成疑难答疑、实践探究和计算思维培养等教学活动，形成知识的理性内化；课后，学生通过MOOC平台对课程内容进行复习巩固，形成知识的迭代升华。教学流程变革与翻转如图1所示。

图1 基于MOOC的混合教学模式

2.2.1 课前在线自主预习

首先，学生要在开课2周前完成MOOC平台的注册、登记和选课等准备工作。然后，需在开课前1周登录MOOC平台，开始进行课前在线自主预习。在线MOOC自主学习内容主要包括教学微视频学习、随堂测验、课后作业及自我评价。互联网的普及应用为MOOC学习提供了宽松的学习环境，学生可以突破时空限制，根据自身情况选择合适的时间、地点进行碎片化学习，学习进程的节奏快慢及重复次数都由学生自主掌控。与此同时，学生可以借助“本节讨论”栏目将疑难问题反馈到“课程互动”社区，寻求师生的互动帮助或自行通过百度查询解答，还可借助“笔记”栏目记录学习过程中的心得体会或者分享看法观点。教师可以全程跟踪、有效监控学生的自主学习过程，必要时可通过学生预留在系统中的手机号、QQ号予以引导、督促与监管。

2.2.2 课中强化思维培养

学生完成在线自主预习进入课堂面授学习阶段时，已经具备了一定的知识体验和感性认知，教师无需再像传统课堂[10]教学那样从头到尾讲解基本概念、基本原理等内容，只需侧重疑难关键点的深度解析、知识脉络的构建和计算思维的启发。在课堂实践教学过程中，教师先用 5~10分钟来概括知识脉络和解读共性问题；再用10~15分钟现场互动答疑或启发学生进行分析问题、解决问题的思维训练；然后再引入综合性的工程案例，用15~25分钟来进行工程案例的解读和实现，重点关注问题求解的思路和算法，探究如何构思、设计、实施和运行工程项目的解决方案，提升学生构建分析问题、解决问题的系统能力和创新实践能力；最后用10~15分钟在学生的参与下进行课程总结和点评。

2.2.3 课后在线巩固复习

课后在线巩固复习是前两个阶段的延伸，是由学生根据自身的学习效果自行决定是否进行的活动，教师一般不做强制要求。学生可以有选择性地重复观看微视频、文档课件或查阅测试题等教学资源，师生可以在线继续针对课程进行交流互动，继续对课程知识进行深入探讨与研究，巩固教学效果。与此同时，教师可以梳理教学过程，进行教学总结和反思，比较学生学习结果，反思教学设计的不足，为以后的教学设计与改革提供实践基础。阶段测验一般安排在章节内容学习结束后进行。试题由填空题、选择题和判断题组成，通过随机函数从章节题库中抽取生成一套试题。阶段测验作为过程考核的重要组成部分，将与随堂练习、课后作业一起构成线上过程考核成绩，并与线下过程考核一起纳入过程考核成绩中。

2.3 考核目标明确，完善多元化过程评价

过程考核是对近期教学状态及其教学效果的阶段性测量，其作用是诊断、反馈近期教学行为是否有效并明确修正方向。诊断的科学性、反馈的时效性有助于引导和促进学生加强自主学习，懂得知识体系的形成是靠学习过程的日积月累和逐步内化，而不是靠考前临时抱佛脚和短期的突击背诵。MOOC集成了Web 2.0技术的交互性、开放性和个性化特点，具备客观试题的自动组题、批阅和记录功能，使教师摆脱了批改工作的重复性劳动。同时把对概念、原理等知识点的考核，以客观试题形式融合到线上 MOOC微视频的“随堂练习”栏目中。当学生学完一段微视频教学内容后，MOOC系统自动弹出“随堂练习”，学生提交答案后才能继续下一段的微视频学习，系统将立即完成自动批阅并反馈解题结果。而对工程实践能力和创新思维能力的考核，则以主观题形式体现为线下作业（综合作业）及实践报告和课程设计（可选），由教师线下人工批阅。线上线下相结合的过程考核机制，不仅兼顾了知识和能力两方面内容，而且对学生的评价也更为全面、科学，能够完整、持续地评价和记录整个教学过程。教师可根据反馈信息快速调整教学设计，学生可根据反馈信息及时调整自主学习进程。多元化过程考核项目如图2所示。

图2 多元化过程考核项目

3 基于MOOC的混合式教学实践

为了验证基于MOOC的混合式教学改革的效果，将第1阶段教学内容（数据库系统概述、关系数据库数学模型、数据库的创建与管理）作为教学实践研究对象。实践过程设置学生数量相当的实验班和普通班。其中实验班为19财管（2）班，共48人，按照混合教学模式进行教学；普通班为 17软工（2）班，共 44人，按照传统课堂模式进行教学。两个专业相比较而言，财管专业对数据技术的能力要求略低，教学总学时略少。阶段性考核采用线上测试方式，测试试题源自题库的随机抽取，题型包括单选题（35题）、填空题（15题）和判断题（10题）三种题型。单选题和判断题由系统自动批阅，填空题由教师手工批阅。

3.1 实践结果分析

在完成阶段性学习任务后的阶段性测试中，两个班的阶段性测验成绩情况如表1所示。

从表1来看，可以得出以下两点结论。

（1）高低分和平均分：实验班的最高分比普通班高14分，最低分比普通班低19分，平均分比普通班高11.54分。尽管实验班有两2位学生（4.17%）考核分数不及格，但是高分段人数占比很高，拉抬了平均分值，充分说明混合式教学明显提升了学习效果。

（2）分段分数分布：从分段分数分布来看，普通班高低分占比基本相当，中间分占比非常高；实验班各分数段所占比例从低到高依次递增。普通班的成绩情况说明，教师的课堂教学水平较高，教学方法得当。但即使是有知识储备的工科大三老生，如果没有合适的学习途径，哪怕学习再努力可能也无济于事。而实验班虽然是毫无认知经验的管理学科大一新生，却通过混合式教学就能大幅度提高成绩，说明混合式教学能够有效促进学生的自主学习，提高学习效果。

表1 实验班和普通班阶段性成绩基本数据

3.2 实践注意事项

通过对实验结果的进一步分析，我们认为混合式教学实施过程特别需要注意如下三个关键因素[11-12]。

（1）学生方面：MOOC课程的线上自主学习并非适合所有学习者[13]。首先，学生必须具有网络和电脑等基础设施；其次，学生必须具有自主学习的自立、自为和自律素养。有些学生正是由于缺乏基础设施或自主学习素养不够，使得学习效果大打折扣。19财管（2）班的两位阶段性测验不及格的学生，究其原因是因为没有电脑和网络而无法进行线上自主学习。

（2）教师方面：混合式教学对任课教师的综合业务素质要求更高。首先，教师必须具有高超的课堂组织能力和丰富的临场应变能力；其次，教师必须具有锐意改革的毅力和直面挑战的勇气。翻转课堂迫使教师转变观念,主动适应角色重构带来的变化[14]，不仅要努力提升教育教学的创新研究能力，还要时刻关注和研究学生的成长困境，引导和辅导学生的个性化持续发展。

（3）教学视频：教学视频的传播效果是翻转课堂成功与否的关键。首先，教学视频必须是教学内容的可视化[15]教学设计；其次，教学视频必须是教学内容的智慧化[16]教学设计。可视化教学设计的出发点是提升教学内容的表现力和吸引力，降低知识构建的认知负荷。视频制作既要避免画风的呆板与花哨，又要避免语言上的啰嗦与晦涩。智慧化教学设计的出发点是创设教学环境的智能感知和情感体验，满足学生持续探究的动机和兴趣。教学视频不应局限于流媒体元素的趣味剪辑，而应是“丰富的网络应用服务”的集成，应具有问题悬疑、解答反馈、交流互动、查询索引等多种功能。

4 结语

互联网技术的日新月异和普及应用，使知识产生、传播和应用不可避免地打上了网络数字化烙印。基于MOOC的混合式教学应运而生，重构了师生角色，优化了教学环境，不仅活跃了课堂气氛，增大了师生情感互动频率，而且拓展了知识分享途径，提高了教学资源利用率。本文提出的混合式教学改革具有灵活易操作性，既能发挥传统课堂教学中教师的个人魅力，又能发挥网络MOOC教学的跨界传播优势，有效解决了学时压缩与知识膨胀的矛盾[17]。可以说，基于MOOC的混合式教学是对传统课堂教学的有益补充，是学生自主化学习的重要途径。