安立華，董景峰，馬 超，高 珊

（東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的必要性分析

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是對(duì)傳統(tǒng)的課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，學(xué)生個(gè)體在課前進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，節(jié)省下的課堂教學(xué)時(shí)間學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，指導(dǎo)教師進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，學(xué)生在課堂上完成知識(shí)的內(nèi)化[1-4]。

數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是為物流工程專業(yè)三年級(jí)的學(xué)生開設(shè)的專業(yè)課，根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，通過在線學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等教學(xué)形式，使學(xué)生學(xué)習(xí)本課程后，了解數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘的基本概念及理論，能夠熟練操作常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)進(jìn)行基本的操作，能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)知識(shí)與物流行業(yè)緊密地結(jié)合起來，初步具備使用數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘知識(shí)解決物流領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力，為今后從事物流相關(guān)領(lǐng)域的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。將翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式引入數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程主要是基于以下考慮：

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的課程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)需要翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)理論教學(xué)40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中先講理論知識(shí)再實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要是基于SQL Server2012進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建、查詢、完整性與安全性控制等，學(xué)生總是感覺實(shí)驗(yàn)內(nèi)容虛無縹緲，無從下手，無法跟專業(yè)知識(shí)關(guān)聯(lián)起來。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘理論比較抽象，單純靠課堂教學(xué)難以在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成大量?jī)?nèi)容的學(xué)習(xí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，教學(xué)效果不盡如人意。采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式后，學(xué)生可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)能力先完成網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)，然后帶著問題到課堂上，教師可以節(jié)省出更多的時(shí)間答疑解惑，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，無形中延長(zhǎng)了實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程內(nèi)容適合采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)涉及的知識(shí)點(diǎn)多且雜，實(shí)踐性特別強(qiáng)，特別容易進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)碎片化，課程組根據(jù)學(xué)生螺旋上升接受知識(shí)的特點(diǎn)，重新對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行梳理（如圖1所示），從基本理論與方法、基本技術(shù)與系統(tǒng)、開發(fā)與實(shí)踐等環(huán)節(jié)將知識(shí)點(diǎn)打碎，簡(jiǎn)單易懂的內(nèi)容學(xué)生可以自行在網(wǎng)絡(luò)上學(xué)習(xí)，復(fù)雜抽象的知識(shí)，比如數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容則可以先網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，帶著問題走進(jìn)課堂，由教師或小組同學(xué)答疑解惑，復(fù)雜抽象的知識(shí)點(diǎn)通過課上實(shí)驗(yàn)或演示的方式完成，既鍛煉了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手操作能力，也加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

（3）實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)與培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)習(xí)能力需要翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式[5]。每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和能力是不一樣的，傳統(tǒng)的教學(xué)模式很難兼顧每個(gè)學(xué)生，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式則可以很好地滿足每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣。課堂教學(xué)不是學(xué)習(xí)的終極目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力、分析問題及解決問題的能力才是關(guān)鍵。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式則提供了這種便利。

（4）現(xiàn)有的教學(xué)條件滿足了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的要求。經(jīng)過不斷的建設(shè)，課程組已經(jīng)建設(shè)了功能豐富的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)（如圖2所示），學(xué)生可以隨時(shí)隨地的利用平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，主講教師每天定時(shí)答疑，為學(xué)生提供了更加生動(dòng)的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)教學(xué)內(nèi)容

圖2 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)主界面

2 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 課前任務(wù)設(shè)計(jì)

教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，合理布置學(xué)生的課前學(xué)習(xí)內(nèi)容[6]，學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。

（1）課前，教師搜集、篩選、組織、整理、制作學(xué)習(xí)資源，包括教學(xué)視頻、PPT課件、文檔等，建設(shè)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，如圖3所示。其中最關(guān)鍵的是制作高質(zhì)量的教學(xué)視頻，筆者認(rèn)為學(xué)生利用視頻進(jìn)行課前自主學(xué)習(xí)是最適宜的，在線學(xué)習(xí)克服了傳統(tǒng)教學(xué)過多無關(guān)信息的干擾，使學(xué)生更容易專注的學(xué)習(xí)。

（2）教師布置課前學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，要體現(xiàn)個(gè)性化的要求。學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、自主學(xué)習(xí)能力、自我控制能力各不相同，不能一概而論，設(shè)計(jì)滿足不同學(xué)習(xí)要求的課前學(xué)習(xí)任務(wù)，有必學(xué)、選學(xué)內(nèi)容之分，內(nèi)容安排由易到難，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)內(nèi)容[7]。

圖3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

（3）針對(duì)具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，教師決定是否讓學(xué)生完成課前小測(cè)驗(yàn)。小測(cè)驗(yàn)應(yīng)該以滿足學(xué)生的成就感與自信心為前提進(jìn)行內(nèi)容的設(shè)置，宜易不宜難。學(xué)生提交后，教師要及時(shí)批閱，掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)中存在的問題。

（4）學(xué)生根據(jù)自己的知識(shí)水平、學(xué)習(xí)能力等，選擇最適合、最能接受的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，按要求完成課前學(xué)習(xí)任務(wù)，也可以借助在線平臺(tái)的討論區(qū)、QQ、微信等進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)。

2.2 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

課堂教學(xué)是學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，翻轉(zhuǎn)課堂允許學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)，教師則需要進(jìn)行個(gè)性化的指導(dǎo)。課堂教學(xué)中應(yīng)該注意以下幾方面：

（1）安排的學(xué)習(xí)內(nèi)容要有層次感，分必做題、拔高題、思考題。引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成必做題，對(duì)難度較大的拔高題和擴(kuò)展性的思考題鼓勵(lì)學(xué)生借助各種學(xué)習(xí)手段，集思廣益，教師只進(jìn)行必要性的指導(dǎo)，對(duì)做的比較好的學(xué)生或小組進(jìn)行表揚(yáng)甚至是物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（2）教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對(duì)學(xué)生普遍存在的問題、難點(diǎn)、重點(diǎn)進(jìn)行必要的講解，課前碎片化的學(xué)習(xí)，更需要老師課堂上幫助疏理知識(shí)點(diǎn)之間銜接關(guān)系與總結(jié)課程內(nèi)容，翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)質(zhì)是一種混合式教學(xué)模式[8,9]，教師要依據(jù)實(shí)際情況因地置宜、因材施教，靈活掌握。

（3）不定期地要求學(xué)生隨堂實(shí)驗(yàn)，或在線提交實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)及結(jié)果，這樣做不僅可以督促學(xué)生完成教學(xué)內(nèi)容，杜絕“依賴”情況，也可以作為考核成績(jī)的一部分。

2.3 課后任務(wù)設(shè)計(jì)

這個(gè)階段是學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的鞏固階段，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）學(xué)生自行總結(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，為了減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，課程組調(diào)整了實(shí)驗(yàn)報(bào)告的格式，將報(bào)告設(shè)計(jì)成電子檔，學(xué)生可以通過截圖的形式將完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)過程粘貼到報(bào)告上，實(shí)驗(yàn)問題分析要求學(xué)生總結(jié)并手寫，這樣教師能夠更多地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

（2）教師根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)進(jìn)度安排在線測(cè)試，隨機(jī)從題庫(kù)中抽取一定數(shù)量的題目，主要以單選題、多選題、設(shè)計(jì)題為主，定期發(fā)放給學(xué)生，作為綜合考核的一部分計(jì)入學(xué)生的總成績(jī)。

（3）本門課程的教學(xué)目的是掌握數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用方法，課堂教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生需要按要求完成應(yīng)用設(shè)計(jì)作業(yè)，這樣做既鍛煉了學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘的知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，也培養(yǎng)了學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)的能力和工程實(shí)踐的能力。

（4）充分利用在線平臺(tái)的討論區(qū)開展師生、學(xué)生之間的討論，課程組成員每天按時(shí)解答學(xué)生的疑問。

2.4 數(shù)據(jù)分析與總結(jié)

通過分析與總結(jié)課程實(shí)施中的大數(shù)據(jù)，課程組成員可以不斷地改進(jìn)教學(xué)。

（1）教師要時(shí)刻關(guān)注教學(xué)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，匯總存在的問題，及時(shí)反饋學(xué)生。

（2）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)能夠生成反映學(xué)生自然情況下的自主學(xué)習(xí)軌跡數(shù)據(jù)（如圖4所示），教師可以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、效率和效果，據(jù)此合理調(diào)整教學(xué)活動(dòng)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法。

2.5 考評(píng)成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)

教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的客觀評(píng)價(jià)能夠促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程對(duì)學(xué)生分析問題、解決問題的能力的考評(píng)是學(xué)生學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)效果的最直接、最客觀的體現(xiàn)，借住網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，積極開展在線測(cè)試、線下測(cè)試等多種方式相結(jié)合的考核手段。課程依據(jù)在線測(cè)試、隨堂作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、應(yīng)用設(shè)計(jì)作業(yè)、階段考試、期末考試等綜合評(píng)定學(xué)生成績(jī)?？己藘?nèi)容及要求見表1。

圖4 學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析

表1 學(xué)生綜合成績(jī)組成

3 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施

數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程教學(xué)大綱包括40學(xué)時(shí)的理論學(xué)習(xí)，其中數(shù)據(jù)庫(kù)部分24學(xué)時(shí)，數(shù)據(jù)挖掘部分16學(xué)時(shí)，安排了4個(gè)實(shí)驗(yàn)共計(jì)8學(xué)時(shí)。其翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式如圖5所示。

3.1 課前知識(shí)傳輸階段

教師在課前提供給學(xué)生相關(guān)的學(xué)習(xí)資料，包括最重要的知識(shí)點(diǎn)的課程錄屏視頻43個(gè)（如圖6所示）和實(shí)驗(yàn)操作視頻96個(gè)，為保證學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，將知識(shí)點(diǎn)碎片化，每段教學(xué)視頻的時(shí)間為5～15min，讓學(xué)生盡可能持續(xù)高效地完成課前學(xué)習(xí)任務(wù)。在內(nèi)容安排上有必學(xué)與選學(xué)之分、有延伸與提高之分。

3.2 知識(shí)內(nèi)化階段

針對(duì)物流工程2016級(jí)4個(gè)班的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。對(duì)于學(xué)生能夠自己獨(dú)立完成的學(xué)習(xí)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生自己想辦法完成。對(duì)于課前學(xué)習(xí)中存在的共性難點(diǎn)問題，在課堂教學(xué)中集中解決。在課堂教學(xué)中，采用問題引導(dǎo)式、案例式、基于建構(gòu)主義的拋錨式等多種教學(xué)方法。

以并發(fā)控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)—封鎖為例：通過數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的在線學(xué)習(xí)，學(xué)生了解了封鎖是實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的重要技術(shù)，但是如何利用這項(xiàng)技術(shù)去實(shí)現(xiàn)并發(fā)操作，或者封鎖是如何實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于這個(gè)問題學(xué)生是比較茫然的。這個(gè)時(shí)候教師就可以把這部分的教學(xué)內(nèi)容鑲嵌到實(shí)際生活中，通過創(chuàng)設(shè)情境，讓學(xué)生真實(shí)的去體驗(yàn)并生成學(xué)習(xí)，自己找到問題的解決辦法。因此，首先創(chuàng)設(shè)情境（讓四個(gè)學(xué)生站在門口（教室的門比較窄，最多能保證2人同時(shí)并排進(jìn)出），同時(shí)擠過門），然后確定問題（沒有人能通過，都卡在門口了，怎樣才能通過呢？），接著讓學(xué)生自己想辦法解決，通過交流討論的方式，讓學(xué)生自己得出可行的結(jié)論。最后延伸到數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的封鎖上，讓學(xué)生自己找出封鎖的解決方法。

多次的教學(xué)實(shí)踐充分的證明了這種問題引導(dǎo)式的教學(xué)方式是非常有效的。面對(duì)問題，學(xué)生們特別興奮，強(qiáng)烈的激發(fā)了學(xué)生們的求知欲，上課睡覺、看雜志、看電子產(chǎn)品的現(xiàn)象得到了很好的遏制。而且，組內(nèi)或組間的討論、協(xié)作提供了更好的學(xué)習(xí)氛圍。

3.3 知識(shí)的鞏固階段

要求學(xué)生按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告和在線測(cè)試（如圖7所示）。教師及時(shí)批閱在線測(cè)試試卷和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告中出現(xiàn)的問題及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生改正。課堂教學(xué)完成后，教師布置多個(gè)貼近生產(chǎn)生活實(shí)際的應(yīng)用設(shè)計(jì)題目，學(xué)生自主選擇完成。在學(xué)習(xí)過程中，在線教學(xué)平臺(tái)的討論專區(qū)（如圖8所示）、QQ、微信都是師生、生生互助學(xué)習(xí)的平臺(tái)。

3.4 綜合考評(píng)

線上和線下融合，過程性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)合，這種多元化的考核評(píng)價(jià)模式更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自主性。課程成績(jī)以形成性和終結(jié)性相結(jié)合的方式進(jìn)行考核，通過權(quán)重設(shè)置綜合評(píng)定。學(xué)生綜合成績(jī)組成如圖9所示。

圖5 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式

圖6 教學(xué)視頻

圖7 章節(jié)測(cè)驗(yàn)

4 效果分析

從在線平臺(tái)的訪問情況看，學(xué)生基本上能夠完成課前學(xué)習(xí)任務(wù)，達(dá)到了節(jié)省課堂時(shí)間的目的。課堂上都能夠積極主動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用恰當(dāng)?shù)姆椒ńo出多種多樣的解決方案，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化的學(xué)習(xí)，教師針對(duì)不同學(xué)生的各種不同需求答疑解惑，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化的教學(xué)。數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在線教學(xué)平臺(tái)為翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施提供了必要的保障，教師從平臺(tái)上獲取了更多更好的學(xué)習(xí)軌跡數(shù)據(jù)，對(duì)教學(xué)活動(dòng)的掌控更加準(zhǔn)確，在線測(cè)試與應(yīng)用設(shè)計(jì)起到了鞏固已學(xué)知識(shí)、提高實(shí)踐能力的作用。翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力與實(shí)踐能力的提升也使學(xué)生獲得了更多的成就感與自信心[7]，近兩年越來越多的學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘的知識(shí)積極參加各級(jí)各類比賽，取得了不俗的成績(jī)（見表2）。

圖8 討論區(qū)設(shè)計(jì)

圖9 綜合考評(píng)成績(jī)占比

表2 學(xué)生參加的各級(jí)各類比賽成果

5 結(jié)語

結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的精品在線開放課程平臺(tái)，實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，充分的利用了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，更好地詮釋了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的內(nèi)涵，通過教師掌控全局，學(xué)生積極主動(dòng)地探索學(xué)習(xí)內(nèi)容，體現(xiàn)了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體作用。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式所提倡的自主學(xué)習(xí)與協(xié)作探究，更有利于教師因材施教、開展個(gè)性化教學(xué)。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果，為在非計(jì)算機(jī)專業(yè)開展計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)實(shí)踐提供了新思路，值得進(jìn)一步探索。