基于PBL项目式教学研究与探索

摘要：NoSQL数据库技术作为对传统关系型数据库在海量数据存储和高并发访层面的一种补充，其在当今飞速发展的移动物联网和物联网等领域收到愈发广泛的关注。NoSQL数据库技术课程的教学探索也显得尤为重要。本文针对NoSQL数据库技术课程传统教学过程中存在的侧重理论而忽视实践、知识结构缺乏系统性和连贯性、项目案例教学法不全面、考核方式单一等问题，提出了基于PBL的项目式教学模式。通过线下线下相结合的形式帮助学生构建相对完善的知识结构体系；师生共创设计难易度适中的项目案例激升发学生的学习兴趣培养学生创新意识；以“实践项目”作为阶段性考核并动态制定量化考核标准，能更公平公正且全面地考查学生对理论和实践的灵活掌握程度。

关键词：PBL项目式教学；NoSQL数据库技术；动态量化考核

1 课程教学现状及问题分析

NoSQL数据库技术是大数据时代的产物，从兴起到普及历时短暂，至今已经发展得更加成熟和多元化，目前国内大多高校也全面开设了NoSQL数据库技术相关课程，但是当下NoSQL数据库教学还是主要采用传统的教学模式居多[1]，且关于NoSQL数据库的教材资料更新未能及时与技术发展同步，NoSQL数据库种类较多难以抉择等种种因素下，导致该课程教学可能存在以下几点问题。

1.1侧重理论而忽视实践

在新工科背景和数据科学与大数据技术专业的培养目标下，NoSQL数据库技术旨在培养学生数据管理与数据分析的能力，以适应大数据时代的发展需求，该课程的实践重要性不言而喻[2]。在传统的NoSQL数据库技术教学中，教师往往过于注重理论知识的传授，如NoSQL数据库的基本概念、类型、优缺点以及单纯的命令等，而忽视了学生实践能力的培养。学生虽然掌握了理论知识，但在面对实际项目或问题时，往往难以将所学应用于实践中。

1.2项目案例教学法不全面

传统的NoSQL教学过程中大多沿用以往的项目作为教学案例，但项目类型陈旧且适合用于教学的NoSQL数据库技术案例资源相对有限，更新速度较慢，难以满足教学需求[3]；在案例分析过程中，部分教师未能引导学生深入剖析案例背后的技术原理和应用场景，导致学生只能停留在表面理解。

1.3 NoSQL数据库技术选型困难

NoSQL数据库在存储方式、存储结构、存储规范、扩展方式、查询方式、规范化、事务性、读写性能等方面和传统数据库都有很大区别[1]。而且，由于NoSQL技术没有统一的标准，使得不同NoSQL数据库产品之间也存在很大的差别，对于纷繁复杂的NoSQL数据库产品，学生在产品选择和使用上难免会无所适从。因此通过合适的项目案例实践教学是帮助学生进行合理判断和选择数据库的有效手段。

1.4 考核评价方式单一

本课程现阶段主要是以期末闭卷考核为主，但是对于这一门偏向操作的课程而言，闭卷形式对知识点的考查比较有限，对不同掌握程度的学生也不能很好地了解和后续辅导。而NoSQL数据库技术目前的适用范围还是比较广的，学生学习的最终目的是能够学以致用，可以用知识来解决实际问题。而目前的考核中极少涉及到比较系统的项目性实践考核，导致学生不能深刻地理解和掌握NoSQL数据库技术的实际用途。

2 基于PBL的项目式教学实践

基于PBL的项目式教学法就是在教师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理。从信息的收集、方案的设计、项目的最终实施，都以学生作为主体，教师则负责整个过程的引导[4]。通过在《NoSQL数据库技术》教学中采用PBL教学法，让学生的学习不止停留于理论知识的浅尝辄止，而是在实践项目中得到进一步的强化，以帮助学生明确学习目标、调动学生的学习积极性、创造性；培养学生分析问题解决问题的的能力，以更好地对接未来的就业实际问题[5]。

2.1基于PBL的项目式教学模式设计

（1）案例拆解分析，筑牢理论知识体系

由于NoSQL数据库产品种类较多，每一种产品特性差异较大，且使用场景多样化，从以往的教学过程中发现学生在按照传统的教学方法学习多个NoSQL数据库类型之后，极易将不同的数据库特点和适用场景弄混淆，主要原因还在于学生没有从本质上理解和掌握各个数据库的特性和原理。为此，本课程在设计理论教学过程中，一改往常的平铺直叙式的理论讲陈述，而是通过典型的案例拆解分析从而自然引入本课程所涉及的理论知识，并通过案例后的讨论分析，帮助学生形成自己的理论知识体系，达到巩固基础的目的。

（2）以目标为导向，师生共创NoSQL实践案例

实践案例设计是本课程改革的核心环节。本设计环节一改往常教师定制式的陈旧案例，而是将案例收集和设计的任务以小组的形式分摊到每一位学生。教师负责给出项目主题和PBL项目教学的主要概念和实施流程，每个小组同学以此为导向在前期已有的理论知识基础上通过讨论、查阅资料等形式确定并设计各个小组的案例，然后由教师和其他组同学对各组同学的案例进行分析和筛选，最后师生共同分析筛选出较为贴近主题且具有实践意义的项目作为本知识点的实践案例[6]。在此过程中每一位学生都能参与到项目案例的整个流程，且好的课堂氛围能对师生起到双向激励和促进的作用，有利于后续课程教学的顺利进行。

（3）引入阶段性考核，动态制定量化评价标准

在PBL项目式教学中，通过在不同阶段设置考核点，可以评估学生在项目中的表现，包括他们的技能掌握情况、团队协作能力、问题解决能力等。在本课程教学中，采用前期师生共同构建的实践项目案例，分阶段开展项目教学，并将每一阶段的项目实施结果引入本课程的最终考核中。此外，每一阶段的项目可根据其性质和内容动态地制定相应的考核评价标准，尽可能做到考核结果公平公正。

根据以上分析，以NoSQ数据库技术为例，本文提出的基于PBL项目式教学实施流程图如下图1所示：

2.2基于PBL的项目式教学实施过程

（1）线上线下相结合筑牢理论基础

在NoSQL理论学习过程中，通过视频和动画等学习素材带领学生回顾关系型数据库的特点和主要应用场景如对事务性和一致性要求较高的银行、金融等传统业务，然后结合当下web2.0时代的诸多新兴业务需求，教师引导学生对一些典型案例进行对比分析，由此引出非关系型数据库的理论概念和其特点。理论知识不再是生搬硬套灌输给学生，而是在师生共同的思考和探索中自然建立起理论根基，让学生既知其然还知其所以然。

（2）根据PBL教学模式师生设计实践案例

合适的教学案例能更好地帮助学生理解知识的本质和应用价值。在设计实践项目案例这一阶段，学生的参与显得至关重要。以NoSQL为例，以往教学中教师习惯性讲完一个理论知识之后给出事先设置好的案例让学生去解决，而限制了学生自由创造的可能性。所以在本文提出的教学方式中，教师可以设置好主题，学生以小组为单位，围绕该主题（如某一个数据库或者一个数据库的不同数据模式）收集资料并设计实践案例，再由师生共同讨论确定最终符合主题的案例。

如下表1所示为NoSQL教学中教师设置了分别以“MongoDB典型应用案例”“Redis典型应用案例”等主题之后学生初步设计出的几种典型案例以及师生经过分析讨论之后的筛选结果。

从以上案例设计结果可见，学生对NoSQL不同数据库主要特点和应用掌握情况还是比较好的，但是在MongoDB应用案例设计上还是会存在考虑不全面的情况，这主要是由于MongoD本身就是一种和关系型数据库最接近的NoSQL数据库，所以在应用案例的设计和选取上学生难免会存在混淆，因此通过以上师生共同分析筛选的过程也是有助于学生理论知识进一步巩固和加深的过程，可以让学生于细微之处见真章。

（3）以项目作为阶段性测试，多项目动态评估

考核内容保留了传统考试所包括的考勤、作业、课堂表现、期末理论考试等基本项目，共占比60%，本文提出的阶段测试占比40%。以上各项考核部分均可借助超星学习通平台所提供的丰富的“活动”“作业”等形式来便捷开展。其中，阶段性测试根据NoSQL中不同数据库特点和项目多样化而分别制定不同的量化考核标准，最后再对每位学生的所有阶段性项目的分数取平均分作为该部分最终成绩，以便更加详细地通过项目了解不同学生对不同知识点的掌握和应用情况，实现更加公平公正的考核评价。下表2是以MongoDB和Redis项目作为阶段性测试后的综合成绩构成明细。

4结束语

本文深入分析了以目标为导向的PBL（Problem-Based Learning，问题导向学习）在NoSQL数据库技术课程教学中的实践应用与效果。通过师生共创实践项目案例，不仅激发了学生的学习兴趣与主动性，还促进了他们对NoSQL数据库复杂概念及实践操作能力的深刻理解与掌握。实践结果显示，该教学模式有效提升了学生的问题解决能力、团队协作能力和创新能力，为培养适应大数据时代需求的高素质信息技术人才奠定了坚实基础。未来，随着教育技术的不断发展和NoSQL数据库领域的持续演进，本课程还将继续探索更多元化的教学方法，进一步优化以目标为导向的PBL模式，以期在NoSQL数据库技术课程教学中取得更加显著的成效，为社会输送更多具备实战能力和创新思维的复合型人才。

参考文献：

[1]刘瑜，刘胜松.NoSQL数据库入门与实践（基于MongoDB，Redis）[M].中国水利水电出版社.2018：03.

[2]沈金梦.大数据背景下的NoSQL数据库课程建设[J].信息与电脑（理论版），2023，35（18）：231-234.

作者简介：张一萱（1993年12月—），女 ，汉族， 湖北天门人，助教，硕士研究生。研究方向：数字信号处理、深度学习。

课题：广东科技学院2022年“质量工程”项目，编号：GKZLGC2022052

课题：广东科技学院2022年“质量工程”项目，编号：GKZLGC2022041