面向應用性教育的數據庫課程改革設想

摘要:數據庫課程的知識點具有立體化特點。本文針對應用性教育的特點和人才市場的需求，分析數據庫課程的教學目標、能力要求，設計面向應用性教育的數據庫課程體系，并提出相應的教學方法、實踐訓練建議。

關鍵詞:應用性教育;課程改革;數據庫課程

數據庫類課程是計算機科學與技術的專業基礎課程，涵蓋從基本原理到應用實踐的多方面內容。數據庫技術具有理論基礎強、實踐應用性突出、學科間知識綜合性明顯、學科內多層面內容交融、前沿新技術發展迅速等特征。如何改革、設計數據庫課程，使之適應應用性教育的培養目標，是需要認真研究的問題。

1問題的提出

數據庫技術是計算機科學的重要分支，數據庫系統已經成為信息系統的核心和基礎。隨著數據庫技術的成熟發展和系統產品的研制應用，數據庫學科不斷豐富和發展，知識點形成了一個立體化的學科體系。課程體系可以按照應用開發人員、數據庫管理員(DBA)、數據庫設計師、數據庫管理系統(DBMS)軟件設計人員所需的知識、理論、素質、能力等多類型、多視角構建。目前國內計算機課程與技術專業數據庫類課程的問題如下:

(1) 教學目標不明確。教學仍以理論教學為主、實踐教學為輔。學生畢業后沒有工程實踐經驗，對軟件平臺不熟悉，既無法很快從事應用開發及數據庫管理工作，又不具備參與數據庫設計工作的能力，對概念、術語、理論都知道一些，對DBMS也略有了解，但不能真正進入工作狀態。

(2) 按照理論體系構建課程體系。教學內容理論性強，模型抽象，實踐教學多是針對SQL語言或某些技術環節進行的。學生完成課程學習之后，往往對抽象的理論有模糊印象，但沒有建立起應用體系的概念，不具備數據庫技術的應用能力。

(3) 學習效果不好。在學習過程中，學生首先接觸到的概念和理論抽象難懂、邏輯性強，他們很難建立起數據庫系統的概念，某些知識點，如安全性、完整性、范式理論、數據庫恢復、并發控制等內容缺少具有代表性的實例，學生只能體會到概念和某些局部功能，無法深刻體會各個知識點在整個數據庫系統中的位置和作用，導致學習效果不好。

2數據庫課程的定位與目標

2.1課程定位

“應用性教育”與“學術性教育”的重要區別是，應用性高等教育培養直接為生產、生活、工作服務的一線應用性人才[1]，主要類型有技術應用、復合應用、服務應用和職業應用。這種為社會生產一線服務的人才，一方面要掌握某一領域學科的基本知識和基本技能，另一方面又應具有較強的解決實際問題的能力。從培養目標的內涵來看，應用性高等教育既不同于普通高等教育，也不同于高等職業教育，是一種全新的教育類型。與普通高等教育相比，二者都以學科為基礎，但應用性本科教育更強調面向工作的應用能力培養，與高等職業教育相比，應用性本科教育強調學科知識平臺對培養應用能力的支撐作用。應用性本科教育是學科與應用并重的一類高等教育。

應用性本科教育的課程強調學科和應用兩個方面，既強調學科基礎，又重視應用能力。前者為培養學生的應用能力打好學科基礎，使學生具備運用理論和原理解決實際問題的學術性知識，后者提高畢業生可能從事工作的應用能力。落實培養應用型人才的目標，課程體系的設計、建設是關鍵的環節之一。

設計應用性課程體系需要進行如下工作:第一，明確學生將要從事的工作所需的應用能力，包括通用能力和專門能力;第二，分析、確定與應用能力相關的學科性知識，包括經驗性知識和工作過程性知識。

根據調查，我國目前數據庫應用人才主要有三類角色:數據庫應用系統開發人員、數據庫管理員(DBA)和數據庫設計師。應用開發人員是在DBMS上開發信息系統的一組專門技術人員，能夠利用DBMS提供的接口開發應用系統。DBA負責維護系統，對于大型數據庫系統，則需要非常有經驗的高水平DBA來管理、維護數據庫，包括日常的性能檢測、故障排除、數據備份、安全審計、性能調優、系統升級等。中、大型軟件系統的開發往往需要專門的數據庫設計師，他們要掌握數據庫設計的方法、技術，熟悉DBMS及開發平臺的特性，需要有實際經驗。DBA和數據庫設計師都需要不斷的經驗積累和較深厚的專業功底，經過本科教育的學生難以達到DBA和數據庫設計師的要求，這部分教學主要讓學生掌握知識、概念，并通過簡單的設計、數據庫管理的實踐，掌握知識、理論，初步積累對相關工作的認知和感受。學生參加工作后，一般以數據庫應用系統開發或簡單的數據庫管理工作為起點，積累一定工作經驗后才能夠承擔DBA和數據庫設計師的工作。

需要說明的是，數據庫知識理論體系中有一部分內容是對DBMS本身功能的設計與開發。DBMS是一個大型復雜的基礎軟件，對系統軟件設計開發人員的要求非常高。現階段，在服務北京市信息產業的定位之下，對這類人才的培養不是重點。

2.2課程目標

根據人才市場的需求及應用性本科計算機科學與技術專業的培養方向，數據庫系統課程的教學目標是使學生具備對數據庫系統的認知、分析、設計、應用能力和學科素質。具體而言，就是使學生較全面地掌握數據庫系統的基本概念和基本原理，了解學科的發展前沿和發展趨勢，學習、掌握數據庫的基本理論、技術和方法，提高學生綜合運用數據庫系統的知識、技術和方法進行數據庫應用系統的設計和實施能力，在掌握相關課程、技術的基礎上具備開發數據庫應用系統的能力，較熟練地從事應用系統的開發;能夠進行數據庫的日常管理;能夠參與數據庫設計工作。在有一定的工作積累后，能夠承擔DBA和數據庫設計師工作。

3構建數據庫課程體系

目前，數據庫教材及課程教學基本都是以知識體系為順序組織、編排的:前半部分集中介紹數據庫的基礎理論;后半部分介紹一種具體的數據庫管理系統軟件，也有一批研究型院校使用的教材以理論為主。隨著數據庫技術的不斷豐富和發展，數據庫學科的知識點形成了一個立體化的學科體系，研究領域涉及理論、方法、技術、應用多個方面。立體化的學科體系決定了我們的課程體系應該是多層次、多類型、多視角的。

面向應用性教育的數據庫課程不能是研究型本科教學內容的簡單刪減，也不是以某個DBMS軟件為核心的軟件使用培訓，而是要按照數據庫應用人才的能力需求，從教學內容、形式、組織方法等多方面進行改革，重新構造課程體系。

表1是將數據庫知識體系與相關能力重構后得到的課程體系，重構的依據是應用能力。

數據庫課程改革不是簡單按照角色的知識、能力要求重新組合課程單元，而是按照培養目標進行優化、取舍、重組。例如，在數據庫理論體系中，數據庫的安全性、并發控制、備份與故障恢復等內容是面向DBMS設計的，面向應用的教育可以簡化這部分內容，只介紹基礎概念，不必詳細分析原理。

4課程教學設計

4.1教學方法

數據庫技術的立體化對有效教學提出了更高要求。課程內容多，即有抽象概念，又有應用技術，學生在短期內接受并掌握課程的概念、理論、方法和技術，有很大困難。因此，不同類別的教學內容應采用不同的教學方法。

(1) 一般到抽象。根據思維與能力訓練的循序漸進性，在教學過程中，改變先講關系數據庫模型，后講SQL語言的慣例，先介紹SQL語言的查詢，并在給定的具有良好結構的樣例數據庫上進行操作，引導學生理解查詢的含義，再學習關系代數形式化描述，然后學習查詢優化的一般方法。在這個過程中，還要引導學生觀察、分析樣例數據庫，為學習數據庫設計打下基礎。

(2) 案例教學+任務驅動+課堂討論。講授數據庫設計時，采用案例教學+任務驅動+課堂討論的教學方法。通過分析與設計實際案例，講授數據庫設計的理論、方法及技術，學生以小組為單位接受任務，設計數據庫，在完成設計的基礎上進行討論，闡述設計思路和方案。教師適當點評并予以引導，幫助學生從應用的角度建構數據庫設計的方法和技術體系，深化對相關內容的理解。

4.2實踐訓練

數據庫課程的實踐教學對于學生鞏固知識，提高實際動手能力和綜合素質十分必要。實踐教學體系包括課程實驗教學和綜合實踐教學兩部分。

課程實驗是對理論知識的驗證、吸收和消化，主要是使學生全面、系統地理解和掌握數據庫的操作。綜合實踐教學是課程實踐教學體系中最重要的一個環節，重點是建立數據庫應用系統，包括從數據庫設計到應用系統開發的全過程。綜合實踐教學能夠幫助學生建立數據庫系統的整體概念，有利于發揮和挖掘學生的潛能。實踐教學體系與理論教學體系應融為一體，相互補充、相互發展。

4.3數據庫課程教學方案設計

培養目標

通過本課程的學習，使學生掌握數據庫系統的基本概念和基本原理，了解學科發展前沿和發展趨勢，培養學生綜合運用數據庫系統的知識、技術和方法進行數據庫應用系統的設計和實施的能力。使學生在掌握相關課程、技術的基礎上，具備開發數據庫應用系統的能力;能夠進行數據庫的日常管理;能夠參與數據庫設計的工作。在有一定的工作積累之后，能夠承擔DBA和數據庫設計師的工作。

基本要求

基本素質:

具有工程意識和素質

具有團隊合作的品質

具有良好的職業道德和品質

具有良好的身心素質

基本理論、概念、方法:

數據模型、關系模型

關系數據理論

關系的安全性、完整性、并發控制、故障恢復

數據庫規范化理論

數據庫設計方法

應用能力:

安裝、配置、使用一種DBMS

使用SQL語言管理、訪問數據庫

通過接口訪問數據庫

數據庫管理:安全性、備份與恢復

數據庫設計

課程內容

● 數據庫、數據庫系統、關系數據模型

● 數據庫與SQL語言

● 數據庫的完整性

● 數據庫編程

● 關系數據理論

● 數據庫設計

● 數據庫管理(安全，備份與故障恢復)

● 數據庫技術的發展

教學策略

● 課堂授課:常規以班級為單位的教學組織形式

● 課程實驗:學生個人獨立完成SQL、安全性、備份與恢復的實驗

● 開放設計與討論:以小組為單位進行數據庫設計，按照答辯和設計報告評定成績

● 綜合實踐:以小組為單位開發小型數據庫應用系統，撰寫設計報告，以項目驗收方式評定成績

5結論

數據庫課程是計算機科學與技術專業的核心課程。對于培養學生掌握數據存儲和檢索的原理方法、設計合理的數據庫結構、掌握數據存儲與前臺應用的綜合開發等具有十分重要的意義。筆者針對教學實踐中的問題和發展應用性教育的要求，對課程的課程體系、課程內容進行了改革，加強學生理論聯系實際的能力，培養學生發現問題、解決問題的能力，鍛煉學生良好的職業規范道德、團隊分工協作等素質，對推進應用性人才培養有著非常重要的意義。在今后的教學實踐中，我們會繼續豐富和完善課程體系，使之適應應用性教育的發展要求。

參考文獻:

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Study on Reform of Application-oriented Curriculum in Database Courses

YUAN Mei， SHANG Xin-na

(School of Technical Information， Beijing Union University， Beijing 100101， China)

Abstract: Database courses are characterized by their stereoscopic knowledge structures. Grounded on features of application-oriented education and requirement of talent market， this article designs an application-oriented curriculum after a detailed analyze on teaching objectives and competencies of database courses. This article also issues suggestions on teaching method and practical training of the curriculum.

Key words: application-oriented education; curriculum reform; database courses

(編輯:張玥)