基于OBE理念的数据库课程研讨式教学研究与实践

刘爱华，陈 钧

（南京工程学院 计算机工程学院，江苏 南京 210067）

0 引言

数据库课程对学生的理论和实践综合能力要求高，可以帮助学生建立初步的软件工程概念，具有大型软件系统开发的启蒙作用。随着近年来高等教育改革的推进，数据库课程在提高课堂教学质量、完善课程体系、丰富教学内容等方面已经做了很多卓有成效的改进，但是教学模式总体比较落后。

目前的教学现状是课堂上教师讲解理论知识，实验统一按照指导书要求进行，课程设计是学生在规定的若干个课题中进行选择，最后答辩验收。这种教学模式以教师完成教学内容为目标，所有学生按规定进度和统一要求进行课程学习，存在3个问题：①师生之间缺少互动和讨论环节，教师需要了解学生的学习需求，根据课堂理论方面的测试和实验环节的反馈及时调整对学生的要求，适当鼓励，激发学生的学习潜能；②学生学习方式单一，缺少信息搜索、网络学习等自主学习方式，学生积极性不高、主动性不强，课下学习时间投入不足， 影响教学效果；③评价体系单一片面，缺少完整的对整个学习过程的反馈系统。

OBE理念和研讨式教学方法在目前高校教学改革中都有助于应用型本科工程类学生综合素质和能力的培养。基于OBE理念对数据库课程教学进行研讨式教学改革，可以利用网络平台，增加课堂、实验、课程设计等教学环节中师生间的讨论、答疑、评价、督促等互动，调查学生预期目标，完善学习过程的评价层次，综合利用教学中的硬软件资源提高数据库课程的教学质量。

1 OBE理念与研讨式教学

自从2013年我国成为《华盛顿协议》签约成员，具有国际实质等效的工程教育专业认证逐步展开。工程教育专业认证遵循3个基本理念：成果导向、以学生为中心、持续改进。成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE，或称目标导向教育或需求导向教育），是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育的结构模式[1]。在OBE教育系统中，教育者必须对学生毕业时应达到的能力及水平有清楚的构想，然后设计适宜的教育结构保证学生达到这些预期目标。各个学校采用的 OBE 教学法，虽然由于学科和专业特色存在一定差异，具体实施过程可能有所不同，但基本过程可以分为学生学习需求的确定、教学的实施、学习成效的评估这3个阶段[2]。

研讨式教学是教师和学生并重的教学方法，教师和学生都最大限度地参与教学活动，形成一种相互学习、相互提高的良性格局[3]。教师在讲授中应当不断引导学生思考，激发学生建立起与先前知识的联系，不断产生认知冲突并在冲突中产生新的认知结构，因此研讨式教学需要采用有效的策略促进学生感知学习的意义，感受学习能力的提高，从而产生持续学习的动力。

2 OBE理念的数据库课程研讨教学模式

2.1 调研学生对数据库课程的目标需求

在课程教学实施的第一周进行前期分析，通过问卷调查学生的专业要求、基础能力和发展方向，明确学生对数据库课程的主要目标需求。以网络专业2014级两个班学生为调研目标，48%的学生表达了希望掌握数据库相关专业知识用于后续课程，争取顺利毕业的基本需求；37%的学生表达了希望能够提升自己的开发、设计能力，为将来工作奠定基础的开发需求；15%的学生表达了希望在学习技术的同时，培养思考能力、表达能力等综合素质的创新需求。调研数据显示，编程基础较强的软件专业学生开发需求比例会更高，基本需求会略低；编程基础较弱的数媒专业会比网络专业开发需求比例更低；不同专业学生的创新需求一般在10%左右，反映了自主学习能力较强的学生比例不太高。

调研学生学习数据库前期课程如Java语言、数据结构的学习障碍，主要是理论知识与实践应用的脱节，畏惧困难容易放弃，学习热情难以持久，课外学习时间不足，希望有团队的帮助和相互分享。

分析学生对数据库课程学习目标需求和学习障碍的量化数据，教学活动中应采取相应措施鼓励学生克服学习过程中的惰性和困难，尽量保障学生达到预期的课程学习目标。

2.2 根据目标需求反向设计教学内容

这是教学过程的关键阶段，根据学生课程学习的目标需求，教师需基于 OBE 理念反向设计教学过程中相关环节的教学内容。

在理论课中每一章设计核心问题，结合学生之前学习的内容，铺垫之后开展的学习内容，避免学生产生“只见树木不见森林”的问题，引导学生明确本章学习在整个教学活动中的作用和意义。在重点知识讲解过程中，如关系代数和SQL语言的学习，根据学生目标需求设计有难度层次的问题，鼓励学生积极思考，激发学生建立起与先前知识的联系，让学生意识到问题可以一步步解决，从而主动参与课堂中[4]。

重点介绍实验课的教学内容设计，针对3种目标需求在每个实验环节设计出对应难度系数的任务，分为课堂和课外完成两部分，实验内容分为必做题和选做题。课堂实验任务一般安排在相关的理论知识讲解之后的两三天或者一周以后进行，实验课上通过实验互动平台系统发布给学生，互动平台可以设置上传报告的截止时间为下课时间，这样可以了解学生的预习情况和课堂学习效果，总体难度不要大，有利于学生克服“理论知识与实践应用的脱节，畏惧困难容易放弃”这样的障碍；课外实验任务是课后针对课堂内容的复习、拓展和后续章节的学习需要而设计，一般安排在实验完成之后发布，3天内完成报告上传，总体难度有层次性，有利于学生克服“学习热情难以持久，课外学习时间不足”这样的障碍。

（1）课堂实验主要内容是以实验指导书中的人事管理系统案例为主，大部分问题达到基本目标的难度，设计部分问题达到开发目标的难度，基本都是必做题。要求学生实验课结束就上传课堂实验调研报告，调研报告中要有主要的实验结果截图、遇到的问题和解决过程，主要是鼓励学生积极预习，主动用课堂的理论进行实践，激发学生的学习兴趣，培养学生解决问题的思考能力和总结能力。

以SQL查询语言实验为例，大部分实验内容是单表查询、连接查询和简单的嵌套查询，部分综合了连接和嵌套的题目。关键问题是学生不观察实验结果，明明是错误的数据，只要显示结果就当做实验做完。针对这个普遍现象，设计课堂思考题如“请观察连接查询如果缺少where语句，数据是怎样的？请问是做了什么运算导致这样的结果”，学生通过观察，发现连接查询缺少连接条件是做了笛卡尔乘积，数据有大量冗余。虽然课堂强调多次，但是经过简单的实践和分析，不仅教会学生避免类似错误，更重要的是引导学生注意观察实验数据，分析结果数据是否正确。学会提问和思考才是提高学习能力的催化剂。有了这样的引导，有学生就会发现“查询市场部所有员工姓名和2005年1月工资明细”这一题如果用自然连接，市场部一名员工由于在2005年1月没有发工资就不会出现在查询结果中，不符合市场部所有员工的查询要求。根据课堂的理论学习，要用左外连接才能实现。当然也可以设置思考题“请观察结果中是否包含市场部所有员工”，这样比直接提示学生用左外连接效果要好。

（2）课外实验主要内容是对课堂讲解的教学管理系统案例进行解析，把重点和难点内容安排到各个实验环节，最后可以实现一个完整的数据库开发软件。部分问题达到基本目标的难度，方便学生对课堂实验进行复习和巩固，称为一星题（必做题）；设计部分问题提升课堂实验内容，达到开发目标的难度，帮助学生进行拓展，提高他们的应用水平，称为二星题（选做题）；少量达到创新目标的难度，鼓励学生深度思考，激发学生探求更好的解决方案，称为三星题（选做题）。

以SQL查询语言实验为例，要在连接和嵌套连接的基础上添加将来开发系统中需要的更实用的技术，培养学生善于实践、勇于思考、敢于质疑的能力。为进一步理解自身连接，设计一星题“查询每门课程的间接先修课，注意观察结果和教材上的结果是否相同”延续课堂问题，激发学生动手的兴趣，感受“实践出真知”的道理；设计二星题“查询选修人数大于等于2人的课程的课程号、课程名、选修人数”，学生会发现分组后输出的查询结果是受限的，可以采用多列分组或者派生表查询来解决；设计三星题“查询2号课程考试成绩排名为4～7名的学生的学号和成绩”，为应用系统中奖学金功能做好铺垫；设计三星题“针对书上的习题‘找出每个学生超过他自己选修课程平均成绩的课程号’，分析比较相关子查询和派生表查询两种方法，还有其他方法吗”，引导学生应用视图简化查询。

（3）课堂实验和课外实验的调研报告中都会有实验反思部分，请学生将遇到的问题和解决的过程表达出来。如果问题是在实验中出现的，并且具有代表性，那么教师尽量引导学生注意总结和整理，这是课堂教学研讨环节的延伸，是教师设计问题的翻转，学生学会提问和分享。

（4）课程设计采用团队合作制度，课题选择相同的5～7人为一组，从需求分析、设计用例图和ER图开始进行小组讨论，每组给出1份以上的数据库设计图。项目进行中根据最终讨论确认后的关系模式，每人按照目标需求分别完成自己的系统，既能方便学生讨论，又能凸显个性，实现学生“有团队的帮助和相互分享”的希望。

2.3 根据目标需求形成层次化的评价结果

有了好的设计内容，还需要教师对实验调研报告中的成果进行中肯的评价，对学生提出的问题和遇到的困难进行及时回复和引导，才能鼓励学生继续努力或者督促有所懈怠的学生调整学习节奏。

根据学生的目标需求，结合课程的考核要求，可设计3个评价等级，分别对应优秀、良好、中等。完成所有必做题，满足基础目标需求，成绩为中等；完成所有必做题和二星题，满足开发目标需求，成绩为良好；完成所有必做题和选做题，满足创新目标需求，成绩为优秀。如果有学生不能及时完成必做题，补做或完成效果不好，那么成绩为及格。

实验给出评价其实比较容易，工作量最大的部分在于回复学生的问题，特别是要指出代码中的问题。实验互动平台可以直接发送成绩和教师给出的图文回复，对于个性问题就直接回复，可以用截图工具标识出错误，并用文字给出提示；对于共性问题，首次遇到就直接回复，然后汇总成一个实验问题整理文件发到学生群，类似的问题可参考该文件，一般会有60%左右的下载量。

课程设计的评价也是根据目标需求进行问题答辩。项目验收时每组学生一起参加，小组中选择最佳的作品进行展示，组员既能观摩学习，又能通过答辩了解其他同学的设计理念和实践水平。教师提出难度系数从高到低的问题，学生可以抢答，或对答案进行补充和评价。学生认为小组合作和答辩模式能够促进同学间的相互交流和学习，提高数据库开发的技术能力和口头表达能力。

2.4 分析OBE理念研讨教学模式的实践效果

网络131班没有采用OBE理念研讨教学模式，网络141班是采用该模式的班级中Java成绩和网络131差不多的班。网络131和网络141两个班都是在大三上学期学习的数据库课程，试卷分析见表1，课程设计成绩分析见表2。

从试卷分析可以发现采用OBE理念研讨式教学模式以后的优良人数占比明显提高，60分以下的比例明显降低。课程设计成绩中，网络141班优良比例也明显提高，完成的数据库应用系统质量好很多。

再回顾一下课程初期调研的学习目标需求比例：48%的基本需求、37%的开发需求、15%的创新需求，发现大部分有基本需求的学生成绩为60～70分，有开发需求的学生成绩为70～80分，有创新需求的学生成绩为80～90分。成绩和目标需求比例大致符合，再次说明学生个性目标需求对学生过程的影响，因材施教在高等教育中尤其重要。

最后调研学生对自己目标完成度和对OBE理念研讨式教学模式的评价。学生的目标完成度平均为80%左右，没有完成的原因主要是没能按照教师的要求改变学习习惯，在课程学习中期产生懈怠情绪，通过教师反馈的评价和督促、课程设计团队合作的帮助等方式，最终虽然能完成学习任务，但是已不能实现前期的目标。90%的学生表示能够积极思考课外实验的拓展内容，采用查阅资料、同学交流等自主学习方式解决问题，能更好地巩固课上理论知识。80%的学生认为教师将问题整理出来，学生在自己的问题得到解决的同时，也注意到其他同学的问题或者其他的解决方案，开阔了眼界。80%的学生认为采用研讨教学模式，对他们来说是新奇的，大学与高中最大的不同就是要有很强的自学能力，这样的学习模式能更好地培养自觉性，促使他们积极思考、主动学习。60%的学生反映如果没有报告的硬性要求，不一定会每个星期及时复习，一般会积压到期末再复习，没有很好地巩固知识点，自然掌握不好。课外作业有3天缓冲时间，可以梳理知识点。30%的学生认为由于教师能评价实验报告，及时督促或者鼓励的认真态度能提高他们持续完成实验报告的热情。

3 结语

在数据库课程教学中结合OBE理念和研讨式教学，调研学生对数据库课程的学习目标需求，根据教学大纲的基本要求综合学生的目标需求反向设计能促进师生研讨的理论和实践教学内容，教学过程中利用互动平台发布任务、及时评价学生的调研报告、反馈学生目标完成情况、鼓励督促学生努力完成目标需求，实现了基于OBE理念研讨教学模式的基本框架。