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摘要：“数据库系统原理”课程教学中存在重知识理解、轻能力培养，重教师讲解、轻师生交互等问题。基于建构主义的教学设计原则，通过情境创设将工程应用背景融入教学，利用超星学习通平台构建以学生为中心的包含情境、协作、会话等核心要素的学习环境，使学生在学习过程中发挥主体作用，提高了学生分析和解决问题的能力。
关键词：建构主义；情境创设；超星学习通；教学设计
本文引用格式：肖辉，等.基于建构主义的“数据库系统原理”课程教学设计[J].教育现代化,2020,7(52):156-158,162.
Teaching Design of"Database System Principle"Based on Constructivism
XIAO Hui,WANG Cheng-bo
(Zhejiang University Ningbo Institute of Technology,Ningbo Zhejiang)
Abstract:There are some problems in the teaching of database system principle,such as emphasizing knowledge understanding,neglecting ability training,emphasizing teachers’explanation and neglecting teachers’and students’interaction.Based on the teaching design principle of constructivism,the engineering application background is integrated into the teaching through the creation of situation,and the learning environment with the core elements of situation,cooperation and conversation is constructed by using the super star learning platform,so that students can play the main role in the learning process and improve their ability to analyze and solve problems.
Key words:Constructivism;Scene creation;Superstar Learning system;Teaching design
一 引言
“数据库系统原理”是计算机类专业的重要基础课，一般以“程序设计基础”和“数据结构”为先修课，后续课程是“数据库课程设计”等，是学生从程序设计开发过渡到工程应用的桥梁，是培养工程实践能力的重要环节[1]。然而，在教学过程中学生普遍反映该课程理论抽象难以理解、知识众多难以融合、实验单一难以实用等问题。其原因主要在于：(1)教师以理论讲解为主，缺乏应用情境，导致学生理解困难，逐渐丧失学习兴趣；(2)实验内容单一、固化，验证性实验为主，难以培养学生的综合应用能力；(3)教学手段上教师以单向传播为主，互动交流困难，缺少课外学习环境，学生的学习动力不足[2,3]。为了解决这些问题，本文以建构主义学习理论的视角，讨论了基于建构主义的教学设计原则，并以“数据库系统原理”课程为例进行教学设计和实践。
二 建构主义学习理论
(一) 行为主义和建构主义
学习是如何发生的，如何进行，有哪些学习规律？为了回答这些问题，形成了各种各样的学习理论，主要归结为两大类：行为主义理论和认知主义理论。反映在教学上，行为主义理论认为教育者的目标在于传递客观世界知识，学习者的目标是在这种传递过程中达到教育者所确定的目标，传统的教学主要以行为主义理论为指导。建构主义是认知主义的进一步发展，强调学习是建构内在心理表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有的认知结构为基础通过与外界的相互作用来获取和建构新知识的过程，教育者的目标在于帮助学习者习得客观世界的事物及其特性，将这些事物内化为其内部的认知结构[4]。
斯皮罗等人对于学习进行了解释，将学习可以分为两种：初级学习与高级学习。初级学习是学习中的低级阶段，教师只要求学生知道一些重要的概念和事实，在测验中只要求他们将所学的东西按原样再生出来；而高级学习则与此不同，它要求学生把握概念的复杂性，并广泛而灵活地运用到具体情境中。传统教学混淆了高级学习与初级学习之间的界限，将初级学习阶段的教学策略不合理地推及高级学习阶段的教学中，使得学生的理解简单片面，妨碍了学习在具体情境中广泛而灵活迁移的，而建构主义就是要寻求适合于高级学习的教学途径[5]。
(二) 建构主义教学设计原则
建构主义学习理论强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。这必然要对传统的教学理论提出挑战，逐步形成了与建构主义学习理论相适应的教学模式和方法。北京师范大学何克抗教授将建构主义的教学模式总结为“以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的。”[6]
基于建构主义的学习理论，建构主义教学设计原则应包括如下核心要素。
(1)强调以学生为中心
以学生为中心，并非指学生通过自学来达到教学目标，而是要求教学设计应是针对学习环境而非教学环境的设计。围绕学习环境，教师应成为学生学习的组织者，设计合理的学习活动、协作任务、交互反馈和过程性考核机制，给予学习过程中的及时指引和帮助，调动学生的主动性。
(2)创建合适的工程情境
式有支架式教学、抛锚式教学等。
(3)强调交互环节的关键作用
建构主义认为，学习者与周围环境的交互作用，对于学习内容的理解(即对知识意义的建构)起着关键性的作用。因此在教学设计时，要构建合理的协作和会话机制，既要考虑学习过程中学生之间和师生之间的协作会话，也要注重教师对学习效果的即时评价，激发学生的学习动机并通过强化练习等手段形成正反馈。常见的教学模式有探究学习、合作学习等。
三课程教学设计
基于建构主义的课程教学设计要求以学生为中心，将教师角色从教学过程的主导者和知识的传播者转换为帮助学生自主建构和学习的组织者和支持者，将学习活动植入到具体的工程情境下进行，强调学生与周围环境的交互作用，因此需要构建一个能够支撑建构主义理念的学习环境。以“数据库系统原理”课程为例，对教学目标进行分析并创设工程情境，依托超星学习通平台，构建了一个以学生为中心的，包含情境、协作、会话等核心要素的学习环境，具体的课程教学设计方案如图1所示。
(一) 创设工程情境
基于工程教育的OBE理念将教学目标分解为三个课程目标，分别对应工程知识、设计解决方案、开发解决方案。根据课程目标将教学内容组织成各个课程单元，如表1所示。
根据课程单元的教学内容定义知识或能力建构目标，创设合适的工程情境，有助于学生建立工程意识，使课程的学习不再是理论学习，而是与工程紧密结合的有实际意义的学习，这有助于学生对所学内容的理解与内化。
以课程单元2.1“概念模型分析”为例，其教学目标是理解概念模型基本概念，面对数据密集系统，能够对现实世界中的实体进行抽象分析，建立概念模型来表达实体间的联系。为了加深学生对概念模型的直观认识，以大学生外出实习的申请流程为工程情境，在课堂上以角色扮演方式，让学生分别扮演该情境中的不同角色，模拟完成一次大学生外出实习的申请和审批流程，角色间的交流必须通过传递数据实体来完成，每个角色定义自己所需的数据要求，最后对数据进行抽象和融合。该课程单元的建构目标和情境创设结果如图2所示。
(二)课程学习平台
以超星学习通平台为支撑，建设“数据库系统原理”的课程学习平台，通过该平台，教师可以创设学习情境，确定学习任务，组织学习活动；学生在情境中自主探索学习，通过与学习伙伴的交流协作，加上教师的适当引导，实现知识的获取与建构。课程学习平台建设的具体措施包括以下几方面。
(1)建立在线课程，发挥MOOC优势，为学生提供课前预习、课后复习、拓宽视野等信息资源，包括章节大纲、多媒体课件、学习资料、习题库等。
(2)在课堂教学中，采取情境教学法和PBL教学法，根据课程单元的建构目标创设工程情境，将教学内容融入工程情境中，通过投票、抢答、主题讨论、评分、问卷等手段加强课堂互动，激发学生兴趣，增强学习主动性。
(3)在课堂之外，教师根据工程情境设计综合性实验，通过布置分组任务让学生自主形成团队，利用平台提供的通知、白板、讨论、视频等协作工具进行探究式学习，有助于学生培养团队合作意识，提高分析和解决问题的能力。
(三) 学习互动反馈
美国著名教育家布卢姆认为反馈与改正是教学中的重要环节，只有在教与学双向反馈信息作用下不断调整，实施有效的教学调控，才可能达到较好的教学效果[7]。在传统的教学模式下，学习反馈主要通过作业、测验来获得，反馈渠道较单一且反馈周期较长，不利于教学过程的持续改进。依托课程学习平台，教师和学生可以得到即时的教和学双向学反馈，教师可以及时实施有效的教学调控，学生可以进行针对性地强化练习，形成“学习互动->即时评价->强化练习”正反馈。具体方法如下。
(1)课堂反馈：在课堂教学时，利用课程学习平台的选人、问卷、投票、主题讨论等互动工具采集学生现场反馈，教师得到学生的即时反馈信息后，可以及时调整课堂教学，提升课堂教学效果。不同的互动工具，其特点不一，适用于不同的场合。例如选人，可以用于选择单个学生回答问题，有随机和指定两种方式；问卷和投票则可以用于分析全体学生对某个概念的理解情况；主题讨论则用于发散性和探索性质较强的问题，非常适合复杂工程问题的设计与开发方案讨论。
(2)课外反馈：教师在课程学习平台上可以观察学生的自主学习、任务完成、讨论交流等信息，并进行线上评价；学生在课程学习平台上能获取课堂表现、课后作业、小组互评等方面的反馈，也能通过自主测验对学习效果进行评价，并进行针对性地强化练习，提高学习效果。
(3)形成性评估：与以检验学习效果为目标的总结性评估不同，形成性评估以学生开展学习活动时的表现为依据，目的在于引导教学和促进学生学习。以课题学习平台上采集的课堂教学和课外学习活动数据为依据，实施形成性评估，并将形成性评估结果定期发布，有助于提升学生的学习动机和学习效果，教师也可以根据形成性评估结果持续改进教学过程，改善教学质量。
四教学效果
通过教学设计和教学实践，课堂上师生互动明显增多，激发了学生的学习兴趣，培养了独立思考的能力，在教师的引导下学生能够顺利完成课程建构目标；在课外，学生能够在超星学习通平台上做到提前预习和课后复习，自发组成团队完成大作业任务，在选题上能结合工程应用背景，提高了分析和解决问题能力；形成性评估机制对学生的学习起到积极作用，大部分同学都很重视每周公布的评估结果，并据此调整学习活动，学习成果得到显著提高。总之，学生在学习过程中从被动转变到主动，发挥了主体作用，形成了自主协作学习的良好习惯，增强了学生理论与实践相结合的综合应用能力。
参考文献
[1]王珊,萨师煊.数据库系统概论[M].北京:高等教育出版社,2014.
[2]赵慧玲,柯洪昌,孟宪颖.“数据库系统原理及应用”教学改革探索与实践[J].黑龙江教育,2015(4):52-53.
[3]刘爱红,万常选,吴京慧,等.基于探究式教学的数据库设计教学方法研究[J].计算机教育,2014(4):63-67.
[4]张建伟,陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报(社科版),1996(4):75-82.
[5]Spiro,R.J.et al.Cognitive Flexbility,Constructivism,and Hypertext:Random Access Instruction for Advanced Knowldege Acquisition for all structure Domains[M].Taylor and Francis,2013,57-75.
[6]何克抗.建构主义的教学模式、教学方法与教学设计[J].北京师范大学学报(社科版),1997,15(5):74-81.
[7]布卢姆.教育评价[M].邱渊,等,译.上海:华东师范大学出版社,1987:228.
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