摘 要：針對“數(shù)據(jù)庫”實驗教學中所存在的問題，圍繞應用型人才培養(yǎng)目標，引入成果導向教育理念，通過精心分層設計實驗項目，改進實驗教學模式及方法，優(yōu)化實驗成績評價體系等舉措進行了相應的教學改革和實踐。實踐表明，學生的學習主動性，分析問題和解決問題的應用能力都得到了有效提升，實驗教學效果較好。

關鍵詞：OBE理念；數(shù)據(jù)庫；實驗教學改革

中圖分類號：G642 ""文獻標識碼：A ""文章編號：1673-1794（2024）02-0118-05

作者簡介：程輝，滁州學院計算機與信息工程學院副教授，研究方向：計算機軟件；徐陽，安徽省滁州市紫薇小學一級教師（安徽 滁州 239000）。

基金項目：安徽省質(zhì)量工程項目“線上線下混合式一流課程：數(shù)據(jù)庫原理與應用”（2023xsxx291）；安徽省質(zhì)量工程項目“地方應用型本科高校工科類專業(yè)適配性育人模式構建與探索”（2022jcbs040）

收稿日期：2022-11-17

隨著2013年我國加入《華盛頓協(xié)議》，全國高校為了加快與國際工程人才培養(yǎng)標準接軌，積極推進工程教育認證工作，以成果導向教育（OBE，Outcomes-based Education）為教育理念，不斷推進高等教育教學改革，積極探索工程實踐型人才培養(yǎng)模式，不斷提升工科類專業(yè)的內(nèi)涵建設和學生的綜合應用能力[1-2]。滁州學院是一所地方性應用型高校，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是國家一流本科專業(yè)建設點、省級特色專業(yè)，開展基于OBE理念的教學改革是必然要求。“數(shù)據(jù)庫”課程是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，學生通過課程學習能夠根據(jù)具體的應用需求，運用數(shù)據(jù)庫設計方法正確表達實際應用問題，并使用SQL語言在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上進行數(shù)據(jù)庫操作及數(shù)據(jù)分析，具備面向?qū)嶋H應用的數(shù)據(jù)庫設計和分析能力，因此該課程教學效果對高水平應用型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)具有重要影響[3]。作為一門理論性、實踐性和工程性都比較強的課程，該課程需要做到理論課和實驗課相結合。理論課是學習理論知識和方法，而實驗課則是應用理論知識和方法解決工程實踐問題，進一步加深對理論知識的理解，實現(xiàn)理論和實驗有機結合，從而提升學生分析問題和解決問題的能力，促進課程目標的達成，因此實驗教學顯得尤為重要。在OBE已成為當前的主流教育理念的新形勢下，國內(nèi)外針對計算機及相關專業(yè)的具體專業(yè)課程以“反向設計、正向?qū)嵤钡腛BE改革已不斷展開[4-6]。然而，提升“數(shù)據(jù)庫”實驗教學效果的OBE實驗教學改革尚少。

1 實驗教學現(xiàn)狀及存在的問題

長期以來，滁州學院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的“數(shù)據(jù)庫”課程共48學時，其中理論課和實驗課分別為32和16學時。實驗課堂上，以教師講解示范為主，學生模仿教師的實驗操作過程，照搬照抄，雖完成了實驗任務，但積極性不高，同時缺乏分析問題的能力，對學生解決復雜工程問題能力的培養(yǎng)作用有限，與現(xiàn)今OBE理念的要求有一定的差距。課程團隊對產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因進行梳理分析，主要有以下幾個方面。

1.1 實驗學時不足，以基礎型實驗為主

“數(shù)據(jù)庫”實驗教學多依附于“數(shù)據(jù)庫”理論教學，涉及的知識點包括主流商業(yè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在Windows操作系統(tǒng)上的環(huán)境配置和運行調(diào)試、數(shù)據(jù)庫的定義語言（數(shù)據(jù)庫、表、視圖和索引等的創(chuàng)建修改和刪除）、數(shù)據(jù)庫的查詢語言、數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性控制、數(shù)據(jù)庫的設計、基于數(shù)據(jù)庫的SQL編程等。實驗涉及的知識點多，但實驗學時僅16課時。在項目的設置上，更多追求的是全面而不深入，多以基礎驗證型實驗為主，而缺乏應用分析提高型實驗項目。大多數(shù)實驗項目是圍繞“數(shù)據(jù)庫”課程中的某個知識點進行設計，學生通過實驗可驗證所學的理論知識，雖對理論內(nèi)容的理解加深了，但其分析問題能力及復雜技術應用能力的提升不足。

1.2 實驗教學模式單一

傳統(tǒng)“數(shù)據(jù)庫”實驗教學以教師為中心，學生往往根據(jù)教師的講解、示范以及實驗指導書的相關步驟完成實驗項目。在這種模式下，學生只是機械地重復教師講解的實驗步驟，主觀能動性不足，缺少獨立思考與分析問題能力的訓練，且學生與教師、學生相互之間缺乏交流與討論。另一方面，由于實驗課時有限，實驗內(nèi)容相對固定，對所有學生“一刀切”，要么導致能力弱的學生完成不了實驗項目所規(guī)定的內(nèi)容，要么導致動手能力較強的學生完成實驗后無所事事，能力無法得到有效鍛煉。

1.3 實驗成績評價機制不合理

現(xiàn)有的“數(shù)據(jù)庫”實驗的評價機制較為傳統(tǒng)，教師主要以學生實驗考勤和實驗報告作為實驗成績的評價依據(jù)。一方面，實驗考勤情況無法有效評價學生的數(shù)據(jù)庫應用能力，這與OBE理念嚴重不符。另一方面，由于實驗人數(shù)較多，教師實際上無法關注到每個學生的實驗操作情況作為過程化考核依據(jù)，而學生實驗課上針對實驗內(nèi)容記錄并保存基本的實驗結果，課后將精力主要放在撰寫實驗報告上，并不會深入思考實驗內(nèi)容，也不會考慮在實驗基礎上進行創(chuàng)新拓展設計。這種評價機制忽略了對學生操作能力的考核，難以激發(fā)學生的學習主動性和創(chuàng)造性思維。

2 基于OBE的課程目標

在物聯(lián)網(wǎng)工程應用領域中，基于無線通信協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和存儲，再進一步根據(jù)應用需求完成數(shù)據(jù)的分析處理。以數(shù)據(jù)庫相關的基本概念和原理為基礎，學生能夠使用數(shù)據(jù)庫設計方法正確表達實際應用問題，使用數(shù)據(jù)庫規(guī)范化方法優(yōu)化數(shù)據(jù)庫模式，為物聯(lián)網(wǎng)應用領域復雜工程問題所涉及的數(shù)據(jù)存儲奠定基礎。其次，學生能夠使用數(shù)據(jù)庫安全性和完整性控制等方法，解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和正確性問題。另外，根據(jù)實際應用需求，使用SQL語句對物聯(lián)網(wǎng)工程應用中的數(shù)據(jù)進行分析處理。

基于以上分析，數(shù)據(jù)庫原理與應用課程可支撐物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)要求指標點2.2（能夠基于物聯(lián)網(wǎng)基本原理、模型和方法按照工程化思想表達物聯(lián)網(wǎng)工程領域復雜工程問題）和指標點4.3（能夠正確采集、整理實驗數(shù)據(jù)，對實驗結果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結論）。

根據(jù)課程所支撐的畢業(yè)要求指標點，確定了三個課程目標：①=1＼*GB3能夠正確解釋數(shù)據(jù)庫相關的基本概念和原理，使用數(shù)據(jù)庫設計方法正確表達實際應用問題，使用數(shù)據(jù)庫規(guī)范化方法優(yōu)化數(shù)據(jù)庫模式，為物聯(lián)網(wǎng)應用領域復雜工程問題所涉及的數(shù)據(jù)存儲奠定基礎；②=2＼*GB3能夠使用數(shù)據(jù)庫安全性和完整性控制等方法，解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)或模塊相關的工程基礎實驗數(shù)據(jù)的安全性和正確性問題；③=3＼*GB3能夠使用SQL語句對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)或模塊相關的工程基礎實驗數(shù)據(jù)進行分析，并得到有效結論。

3 實驗教學改革方案

針對“數(shù)據(jù)庫”實驗教學的現(xiàn)狀及存在的問題，課程團隊以課程目標為出發(fā)點，基于成果產(chǎn)出導向理念，依托信息化教學平臺，圍繞“應該教什么、如何教和如何評價”等問題，從實驗教學內(nèi)容、實驗教學模式及方法和實驗成績評價等方面進行了改革。

3.1 精心分層設計實驗項目

根據(jù)實驗教學目標的要求，課程共設計了4個實驗，其中包括2個驗證性實驗、1個設計性和1個綜合性實驗，分別為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的操作與配置、SQL語句的使用、數(shù)據(jù)庫安全性與完整性控制、數(shù)據(jù)庫的設計與應用開發(fā)，其中內(nèi)容包括SQL Server的相關操作與配置、數(shù)據(jù)庫及基本表的創(chuàng)建與修改、數(shù)據(jù)庫查詢操作（單表和多表查詢等）、數(shù)據(jù)安全性和數(shù)據(jù)完整性、存儲過程與觸發(fā)器、數(shù)據(jù)庫的設計和基于數(shù)據(jù)庫的Java編程等。

為了有效提升學生綜合實驗能力和綜合問題分析能力及復雜技術應用能力，同時考慮到不同的學生學習能力層次，教學團隊在實驗教學過程中對實驗教學內(nèi)容進行了分層設置，將實驗教學內(nèi)容分為基礎型實驗內(nèi)容、應用型實驗內(nèi)容和提高型實驗內(nèi)容3個層次，盡可能做到因材施教，從而實現(xiàn)實驗有序進行。

由于“數(shù)據(jù)庫”課程實驗課時為16，實驗課時有限，無法完全通過上機課完成3個層次實驗內(nèi)容。對于基礎型實驗內(nèi)容，主要完成基礎知識的訓練，使得學生能更好地理解和鞏固理論教學內(nèi)容，并為應用型實驗內(nèi)容和提高型實驗內(nèi)容打下基礎，通過信息化平臺發(fā)布給學生，作為實驗課前訓練由學生自行完成。而對于應用型和提高型實驗內(nèi)容，是在基礎型實驗內(nèi)容的基礎上，以現(xiàn)實應用中的實際問題作為應用背景來設計實驗項目。針對應用型和提高型實驗內(nèi)容，以學生為中心，教師引導并鼓勵學生獨立思考完成。學生完成應用型實驗內(nèi)容后，可繼續(xù)完成提高型實驗內(nèi)容，可做到合理分層，有效避免“一刀切”模式，有助于提升不同層次學生分析問題和解決問題的能力。

為了進一步提升學生能夠應用多個知識點解決問題的能力，同時將4個實驗項目有機聯(lián)系起來，在課內(nèi)實驗的基礎上增加了“簡單數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)”項目，將簡單應用系統(tǒng)的開發(fā)生命周期貫穿于整個實驗教學周期中。對于“簡單數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)”項目以團隊方式開展，由教師發(fā)布一些具體題目，如報刊訂閱管理系統(tǒng)、課程設計選題管理系統(tǒng)、鮮花訂購管理系統(tǒng)和交通違章信息管理系統(tǒng)等，再由每個團隊進行選題。對于每個題目，教師都設定基本功能要求，如登錄、登出、數(shù)據(jù)的輸入、查詢、刪除和數(shù)據(jù)統(tǒng)計等，而采用B/S或C/S模式不限。學生團隊以基本功能為基礎，結合所選項目的特點，可以自由發(fā)揮。

“簡單數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)”項目的開設，可以有效加深學生對數(shù)據(jù)庫相關的基本概念和原理的理解，綜合運用數(shù)據(jù)庫相關知識及其他基礎知識和專業(yè)知識，掌握數(shù)據(jù)庫設計的基本步驟和利用數(shù)據(jù)庫相關技術開發(fā)應用程序的方法，能夠運用所學的相關知識解決實際問題，為計算機應用領域復雜工程問題所涉及的數(shù)據(jù)存儲奠定基礎，為工程基礎實驗數(shù)據(jù)的安全性和正確性提供保障，為工程基礎實驗數(shù)據(jù)的分析提供方法支撐，并能夠進行良好的溝通交流和合作。

3.2 改進實驗教學模式及方法

3.2.1 依托信息化教學平臺優(yōu)化教學模式

“數(shù)據(jù)庫”實驗課的教學往往是在當前課堂上給學生發(fā)布今天的學習任務和安排，然后由教師演示相關操作，再由學生來模仿完成。這種教學模式中，一方面教師無法評估當前學習任務的難度，因為教師缺乏對學生學習能力水平的評估，課程中教師即使在課上走動巡視，也無法有效關注到每個學生的實驗完成情況，從而導致教與學的不對稱性；另一方面，學生也很是茫然，進實驗室后才大致知道本次實驗課的學習任務，無法提前做好知識準備，從而導致主動性不強，積極性不高。

筆者及課程團隊在實驗教學中，依托泛雅和頭歌信息化平臺，發(fā)揮兩個平臺各自的優(yōu)勢對教學模式進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的教學模式如圖1所示。在泛雅教學平臺上，教師可上傳相關學習資料供學生課前學習，如課件和學習視頻等，并可發(fā)布相應的知識點測試，便于掌握學生的學習水平和能力；泛雅平臺主要完成客觀題形式的知識點測試，而頭歌平臺則是完成作業(yè)及實驗等的自動化批閱、統(tǒng)計，并能實現(xiàn)教學成效分析和展示。

課前在線上通過泛雅平臺分享實驗項目相關知識的課件和視頻，通過頭歌平臺發(fā)布實驗項目的第一層次基礎型實驗內(nèi)容，再通過學習通（泛雅平臺手機端）發(fā)布學習任務清單，讓學生提前了解實驗目的及實驗內(nèi)容，必須在規(guī)定的時間內(nèi)登錄相關學習平臺利用在線資源開展實驗項目相關知識點的自主學習，如有疑問可在討論區(qū)發(fā)表相關觀點和問題并參與其他同學的問題討論，最后完成相應的知識點測試和基礎型實驗內(nèi)容。教師在課前可通過相關學習平臺獲取學生學習狀態(tài)數(shù)據(jù)和評測數(shù)據(jù)，從而進一步調(diào)整優(yōu)化實驗教學的內(nèi)容和進度，也可做到有針對性地實驗指導。

課中在線下的實驗教學過程中，教師加強引導，以學生為中心，讓學生積極主動地參與實驗教學，真正成為實驗課的主角。教師依據(jù)知識點測試和基礎型實驗內(nèi)容完成情況，調(diào)整并優(yōu)化實驗內(nèi)容，進一步優(yōu)化教學方法來引導學生開展實驗。教師通過頭歌平臺發(fā)布實驗任務，學生通過此平臺完成答題和討論，并完成自動評測。平臺會實時記錄每個學生的任務完成情況和評測次數(shù)等信息，一方面為實驗課程過程性考核提供了有效的依據(jù)，另一方面教師可根據(jù)平臺實時反饋的記錄信息有針對性地開展引導和輔導工作，提高了實驗教學的效果。

課后通過泛雅平臺提交實驗報告、問卷調(diào)查和討論等多種形式檢驗學生學習效果，評價每次課程的學習目標是否達到要求，進一步促進持續(xù)改進。

3.2.2 豐富實驗教學方法

為了提升學生的學習積極性，進一步加強教師的引導作用，讓更多的學生通過實驗過程掌握相應的知識和技能，提高分析和解決問題能力。在實驗教學過程中綜合運用案例教學和任務驅(qū)動等教學方法，實驗課一開始以實際問題引入，引導學生主動進行問題分析并討論解決思路，給學生講解操作方法和SQL語言語法等，再由學生根據(jù)平臺中發(fā)布的任務要求開展實驗。

3.2.3 開展分組協(xié)作研討法

一方面“數(shù)據(jù)庫”實驗中的提高型實驗內(nèi)容具有一定的難度，另一方面“簡單數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)”項目的工作量相對較大且綜合性較強，這些任務的開展適合由團隊合作完成。在實驗課開始前，以自由組合和指定組合相結合的方式將學生分為若干個小組，每組3～5人，每組推選1位組長，負責協(xié)調(diào)小組成員的工作分工和配合。在實驗教學中，學生進入實驗室以組為單位就座，便于開展交流和討論。學生以組為單位在實驗課上對一些復雜的實驗問題進行溝通研討，如項目的功能需求分析，E-R圖的設計等，還可交流實驗操作技能，相互協(xié)作探究實驗任務的重難點并最終解決。這種分組協(xié)作研討法有利于學生間的合作學習和思維碰撞，可大大提高學生的主動性和積極性，營造出良好的學習氛圍，增強了學生團隊意識及團結合作精神。

3.3 優(yōu)化實驗成績評價體系

良好的實驗成績評價體系不僅關系到學生實驗成績評定的公正性和公平性，還關系到學生學習的積極性和主動性。課程團隊圍繞能力培養(yǎng)的評價目標，依托泛雅和頭歌信息化平臺，制定了合理的實驗考核評價項目及內(nèi)容，建立了多評價項目和多評價主體的多元化過程形成性學習評價體系，如圖2所示。

針對泛雅教學平臺，完成知識點測試和實驗報告批閱，其中知識點測試由平臺自動評分，實驗報告批閱則采用教師評分和學生互評相結合的模式；針對頭歌平臺，通過關卡任務總分和效率分兩個維度實現(xiàn)對實驗項目完成情況的評價，由平臺自動評分。線下考核主要針對簡單數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)，在課程結束前完成，以小組答辯和學生組內(nèi)互評兩種方式對學生的系統(tǒng)開發(fā)能力和團隊合作能力進行考核評價?；谝陨线^程性考核，優(yōu)化后的實驗考核評價體系如表1所示。

4 課程教學改革成效

基于OBE理念的“數(shù)據(jù)庫”實驗教學改革已實踐了多期，下面將從課程目標總體達成度和調(diào)查問卷兩個方面進行教學效果分析。

4.1 課程目標總體達成度

通過對“數(shù)據(jù)庫”實驗的教學改革，將OBE理念貫穿在“數(shù)據(jù)庫”實驗教學和理論教學的各個環(huán)節(jié)，以學生為中心，學生主動參與課程學習，學生自身的學習興趣得到了激發(fā)，學生分析問題和解決問題的能力得到了明顯提升。從課程目標總體達成度（如圖3所示）分析可知，實施教學改革的課程目標1、目標2和目標3的達成度相較于未實施教學改革對應的目標達成度，分別高出9個、4個和4個百分點，驗證了基于OBE的“數(shù)據(jù)庫”課程實驗教學改革的有效性。然而由圖3可知，目標達成度雖有提升，但各目標達成度仍相對較低，表明學生所具備的SQL語句數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫設計及模式優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫安全性和完整性控制等方面能力仍不佳。實驗方面仍存在實驗項目不夠豐富，小組協(xié)作作用發(fā)揮不強等問題。針對課程目標達成評價情況分析，擬采取以下改進措施：①=1＼*GB3豐富實驗項目，利用頭歌平臺完成訓練項目的自動評測；②=2＼*GB3以實際案例開展教學，以在線程序評測平臺和學生畢業(yè)設計系統(tǒng)中的相關數(shù)據(jù)庫設計為案例，引導學生更好地開展數(shù)據(jù)庫設計及優(yōu)化；③=3＼*GB3加大小組成員在組活動中工作量的考核力度，發(fā)揮組員的團隊協(xié)作作用。

4.2 調(diào)查問卷

為了了解學生對改革后“數(shù)據(jù)庫”課程實驗的感受，教學團隊從學生對“數(shù)據(jù)庫”實驗改革的接受度和認可度兩個方面，采用問卷調(diào)查的方式開展定性分析。調(diào)查問卷的評價項目如表2所示，其中評價項目1～3涉及學生對實驗改革的整體評價，評價項目4涉及課程目標1，評價項目5涉及課程目標2和課程目標3。本次調(diào)查共向?qū)W生發(fā)放調(diào)查問卷161份，收到153份，調(diào)查結果如表2所示。

從調(diào)查問卷反饋的結果來看，絕大多數(shù)學生對“數(shù)據(jù)庫”實驗改革的接受度和認可度較高。相較于未改革的實驗課程，實驗任務增加了，有36.6%的學生認為增加了學習負擔，但有88.8%的學生認為在實驗開展過程中教師起到了較好引導效果，有86.9%的學生認為改革提高了課程學習的積極主動性，有87.6%的學生認為實驗教學更有利于對“數(shù)據(jù)庫”理論知識的理解和數(shù)據(jù)庫設計技能的掌握，有92.8%的學生認為更有利于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，總體改革效果較好。

5 結語

基于OBE理念的“數(shù)據(jù)庫”實驗教學改革，以學生為中心，引導學生在有限的實驗課時情況下主動探求答案并達到更好的學習效果，培養(yǎng)學生動手解決實際問題的應用能力，再以合理的學生能力評價體系開展教學目標達成分析，進一步促進課程的持續(xù)性改進，從而達到不斷提升高水平應用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的目標。

［參 考 文 獻］

［1］

孫桓五，張琤.基于工程教育專業(yè)認證理念的地方高校工科專業(yè)建設實踐[J].中國大學教學， 2017（11）：39-42+53.

[2] 秦文萍，韓肖清.從渥太華大學本科教育看國內(nèi)工程教育專業(yè)認證及差距[J].教育現(xiàn)代化，2019，74（6）：66-69.

[3] 范劍波，李俊，李慶風.基于OBE的“數(shù)據(jù)庫理論與技術”課程的教學設計與實施效果分析[J].寧波工程學院學報，2020，32（2）：106-110.

[4] 林曉霞，楊曉東，徐燕妮.基于OBE的數(shù)據(jù)庫課程體系改革研究[J].現(xiàn)代計算機，2020（14）：92-94.

[5] 馬麗生，王正山，程輝，等.面向工程教育認證的課程目標達成評價探索與實踐[J].滁州學院學報，2020，22（5）：112-115.

[6] 周愛平，江敏.面向?qū)嵺`創(chuàng)新能力培養(yǎng)的數(shù)據(jù)庫實驗教學改革與探索研究[J].工業(yè)控制計算機，2022，35（7）：165-166.

Reform and Practice of Database Experiment Teaching Based on OBE Concept

Cheng Hui，Xu Yang

Abstract： In view of the problems existing in the database experiment teaching， this paper focuses on the training objectives of application-oriented talents， introduces the concept of outcome-based education（OBE）， and carries out the corresponding reform and practice by elaborately designing experimental projects in layers， improving the experimental teaching mode and methods， and optimizing the evaluation system of experimental results. The results illustrate that students’

learning initiative and ability to analyze and solve problems have been improved effectively by the experiment teaching reform， and thus good experimental teaching effect is achieved.

Key words：concept of outcome-based education（OBE）;database; experiment teaching reform

責任編輯：陳星宇