基于翻转课堂的“网络数据库系统”教学模型研究
网络数据库系统是一门面向实际应用的课程，它具有很强的理论性和技术实践性。将“翻转课堂”的教学模式应用到传统的网络数据库系统教学过程中，不仅可以提高教学效率，而且还可以提高学生的自学能力。通过这种教学方式，学生可在授课前自主学习相关理论，在课中教师的指导下研讨并实现真实的网络数据库开发项目，这将大幅度提高他们的技能水平和创新能力，从而无缝的实现工科院校培养适合社会需求的网络数据库方向人才的目标。
一 翻转课堂
1 翻转课堂的内涵
翻转课堂（Flipped Classroom）就是教师借助网络平台上传教学视频等学习资源，学生需在课前自行下载并观看该教学资源，通过查找相关资料完成并提交对知识点的理解，在课堂上教师将通过启发式、讨论式和探究式等教学活动，完成与学生的互动交流和协作探究从而强化知识和技能的训练，部分文献[2]又将该教学模式称为“颠倒课堂”。翻转课堂通过将知识，传授与知识内化的颠倒，将知识传授移到课前完成，知识内化则安排在课堂中完成。[3]
翻转课堂具有学生自主学习且为教学主体、教师成为导师、师生互动交流、学生不会因为缺席而导致知识点遗漏、教学资源及知识点永久保留、学生全部参与教学且可获得活动个性化训练等主要特点[4]。
2 翻转课堂的研究现状
翻转课堂最早是由美国“林地公园”高中的化学教师Aaron Sams和Jon Bergmann提出[5]并应用的，随后他们发现该教学模式比传统授课效果要好很多。这种教学模式很快在美国甚至各发达国家的教育界中流行起来，并于2011年被加拿大《环球邮报》杂志评为影响课堂教学的重大技术变革[6]。
目前，我国教育界学者在这种教学模式方面的研究也越来越多。2012年杨刚等人详细阐述了十大“翻转课堂”精彩案例[7];张金磊等人在研究国外教学案例的基础上，提出了翻转课堂常见的几种教学模型[8];曾贞等人讨论了翻转课堂的特征和常见的问题，给出了个别教学成功的典型案例[9];马秀麟等人将翻转课堂应用到大学信息技术公共课的教学过程中，得出该教学模式对知识点的内化和提高学生技能水平确有帮助的结论[10];2014年周霞、金鑫、申华等人[11-13]将翻转课堂应用到各自院校的数据库课程的教学活动中，初步完成了教学案例和架构的设计工作，但他们仍存在翻转课堂进一步应用和教学案例不够细化等具体问题，需要更为细致的研究。总之，从目前的文献表明，我国翻转课堂的研究和应用主要集中在中小学教育，而在工科院校尤其是针对计算机专业具体课程的教育教学活动中应用的成果较少，需要广大教育工作者的研究和教学方法的补充。
二 传统网络数据库系统教学的现状
1 教学方式的问题
网络数据库技术是计算机编程人员所具备的一项基本技能。目前，我国各工科院校的计算机专业均普遍开设了网络数据库系统课程[14]。通过走访和问卷调查发现，传统“网络数据库系统”教学主要存在以下几方面的问题。
（1）教学内容不够新颖，缺乏对实际动手能力方面的培养。
（2）教学手段和形式不够生动、过于陈旧，不能激发学生主动参与学习的兴趣。
（3）教学实践和实验学时不够，无法对每个学生进行个性化教育。
（4）现有教学资源的利用不够彻底，新的信息技术没有应用到教学中来。
2 学生学习的特点
由于网络数据库系统是专业基础课程，因此选修这门课程的学生通常为大二学生。通过问卷调查及谈话等方法发现，这一时期的学生在学习网络数据库系统课程时存在如下特点[15]。
（1）计算机专业技能水平差异巨大。大二的学生在计算机专业技能方面有了一定的基础，但在总体上还存在技能水平的巨大差异。少数学生可以熟练使用计算机的办公软件、网络环境甚至进行软件开发;绝大多数学生计算机技能水平只局限于网络操作，不能进行更深一步的软件开发;少数学生由于家庭等经济方面的原因，很少或从未操作过计算机。
（2）技能知识学习兴趣参差不齐。与其他专业的学生相比，计算机专业的学生对计算机技能水平的学习兴趣差异较为明显。有些学生已经意识到了计算机技术尤其是数据库技术对他们的专业、生活和未来的就业所起到的作用。因此，他们具有很浓厚的学习兴趣，能够做到积极主动且举一反三最终达到融会贯通。
三 翻转课堂的网络数据库系统教学模型
1 模型设计
当前，支持翻转课堂的模型众多，笔者根据文献[15]所提供的模型并结合网络数据库系统课程及本专业学生的特点，确定了本门课程改革的教学模型如图1所示。
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图1 网络数据库系统教学模型
图1将课程的教学活动分为课前、课中和课后三个部分。课前，师生各自具有不同的教学任务，教师主要负责归纳教学资料，重点录制教学视频，通过网络教学平台上传至网络环境中，学生则登录网络教学平台，下载并自学相关的学习资料，总结汇总问题，及时与教师在线交流，消化理解网络数据库技术的相关理论知识;课中，教师辅导学生完成具体网络数据库系统开发案例的创建过程，为每个学生确定具体问题并创建独立探究、交流学习和程序展示的机会，方便学生更加深入的理解和掌握网络数据库开发的相关技术;课后，教师利用网络教学平台完成对学生的评价点拨，学生则及时给出意见反馈，教师进一步督促学生复习，巩固知识点的掌握。 2 网络平台构建
网络数据库系统课程教学改革所采用的网络教学平台结构如图2所示。该结构是一个B/S模式下的三层结构，分别对应着表示层、功能层和数据层。其中功能层是由教师功能界面和学生功能界面组成，是教学平台的核心，也是翻转课堂得以成功实施的技术保障，用于完成师生信息传递的功能;数据层为功能层服务，是存放翻转课堂所用到各类教学资源的所在地，包括学生基本信息、学生学习记录、师生在线交流记录、教学资源视频信息和习题答案等;表示层则是师生登录教学平台的方式，主要是通过WEB浏览器进行登录。
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图2 网络教学平台结构
3 教学过程设计
从图1可知，网络数据库系统课程实施“翻转课堂”的授课方式，其过程设计主要分成三个方面，分别是课前设计、课中设计和课后设计。
（1）课前设计。课前设计是本课程教学改革实施的前提保障，因此这一阶段要求教师和学生都利用业余时间进行必要的课前预备。教师应提前归纳下次课所需要的教学资料，提供一些视频资料、PPT课件、知识点明细表和必要的参考书等资源，通过网络教学平台上传至网络环境中，并给出必要的自学说明。教师为学生提供的教学资源一般分为两个级别，分别是基础类级别和扩展类级别，以满足不同素质学生的学习要求。在上传的教学资料中，视频资料为核心，要求教师根据每次课的教学目标制定1至3个视频资料，每个视频资料介绍一个网络数据库开发技术的知识点或介绍一个数据库开发案例，并配置一个关键点说明文档，以方便学生自学。笔者使用的视频资料制作软件为“屏幕录制专家”，因为该软件具有免费、制作简单、录制的图像声音清晰等优点。当教学资源上传完毕后，教师利用QQ群向学生发布通知，让他们及时登录网络教学平台下载自学。学生根据视频资料所配置的关键点说明文档，结合教师发布的其它辅助的学习资料进行自学。学生总结学习到的知识点，记录发现的问题，并将这些自学记录及时汇总至小组长。小组长于开课前一天将这些记录反馈给教师，接受教师的考核和分析，以便确定课程讲授中的案例和重点。
（2）课中设计。课中设计是本课程教学改革实施的关键，要求学生和教师密切配合，充分发挥“学生主导、教师辅助”的新型教学思想。因此，该阶段分成以下四个步骤进行，本文假设每次课程进行90分钟。
教师先用15分钟归纳总结本次课程的教学重点和难点，对学生自学情况的考核分进行通报，展示评分细则，布置本次课程的教学案例，给出案例实现的最终目标。
学生自主完成教师布置好的案例任务，预计需要50分钟。期间，学生可向教师提出某些数据库开发的具体问题，由教师指导学生独立完成。
学生展示程序作品，预计需要15分钟。由学生主讲，全面展示其开发的程序作品，介绍关键命令或技术的实现过程，教师和其他学生参与评价和讨论相关技术，确定作品是否可进行优化以及如何优化等问题，从而更进一步让学生理解网络数据库开发技术和其自身所存在的不足，课下加以完善。
教师总结本次课程的开展情况，预计需要10分钟。教师根据课程的开展和学生的表现情况对课程进行全面总结，进一步提升本次课程的授课重点，对优秀学生进行表扬，对怠课学生进行批评，给出本次课程的考核结果和下次课程的时间规划。
（3）课后设计
课后设计阶段是学生在理解和掌握网络数据库开发相关技术后的一个固化过程，也是十分重要的一个环节。因此，该阶段的设计主要分为意见反馈、评价点拨和巩固练习三个方面。
意见反馈。由学生完成对本次课程的意见评价，给出优点和不足以及改进建议，将这些意见通过网络教学平台上传给教师，教师汇总后进行分析，完成对今后课程开展的优化工作。
评价点拨。学生将课中未完成或需优化的程序作品课下完成，上传至网络环境中。教师下载点评，将评价上传给学生，学生在教师的点拨下进一步理解网络数据库开发的相关技术和知识点。
巩固练习。由教师上传本次课程全部知识点的习题，由学生下载练习，进一步加强和巩固所理解的知识点。
四 教学模型实施效果分析
1 实验过程
本课程的教学改革是采用传统班和实验班同步进行的授课方式，其对象是计算机专业大二学生，每班学生人数为30人。在授课前分别对学生进行了问卷调查，其调查结果如表1所示。
表1 学生计算机基本素质统计表
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表1的内容显示，传统班和实验班的学生在网络数据库系统的相关理论和技能水平方面基本相同，几乎都刚刚接触网络数据库。
在近四个月的教学过程中，笔者对传统班采用“教师授课为主，学生练习为辅”的教学方法，对实验班则采用本文所用的“翻转课堂”教学方法。期末考试成绩、问卷调查和教师自身感受等方面显示，采用“翻转课堂”的授课方式，其学生在掌握理论知识、技能技术及学习兴趣等方面都明显优于传统的授课方式。
2 成绩对比分析
将传统班和实验班的学生期末考试成绩由高至低进行比较，得出成绩对比图如图3所示。经计算，传统班的平均成绩为71.6，实验班的平均成绩为75.23。实验班的平均成绩比传统班的平均成绩高出3.63分。
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图3 传统班与实验班成绩对比图 若将传统班与实验班学生期末成绩按分数段人数百分比进行统计对比，则其对比图如图4所示。由图可知，传统班五个分数段人数百分比分别为：0%、36.67%、23.33%、30%、10%;实验班五个分数段人数百分比分别为：10%、33.33%、36.67%、10%、10%。实验班的优秀率高于传统班10%，良好率几乎相当，中等率高于传统班13.34%，而及格率降低20%，实验班的总体成绩明显优于传统班。
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图4 成绩分数段人数百分比对比图
成绩对比分析结果显示，基于翻转课堂的授课方式更有利于学生掌握网络数据库系统的理论知识和提高其解决具体问题的技能水平。
3 问卷调查分析
期末考试结束后，笔者分别向传统班和实验班发放了30份问卷调查，其目的是想通过调查了解学生学习本门课程的满意度及意见建议。通过汇总调查表，发现传统班的学生大多数希望采用“翻转课堂”的授课方式，而实验班的学生则几乎完全认可了这种授课方式。实验班的学生普遍认为，采用这种授课方式可以充分调动他们的学习积极性，增加了与教师交流的机会，学到了许多网络数据库开发的实用技术，增强了开发程序的信心，体会到了技术交流的快乐。在调查问卷中，部分学生也对“翻转课堂”的授课方式提出了三点建议。其一是希望教师及时上传教学资料，以便学生能更早的安排业余时间进行自学。其二是希望教师延长学生程序作品的展示时间，增加学生之间的课堂交流，教师多给予学生程序作品正面的点评和鼓励。其三是进一步改进网络教学平台，增大其带宽，减少网络延长。
参考文献
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