大數據背景下數據庫原理及應用課程建設研究與實踐

袁琴琴++呂林濤

摘 要 針對大數據背景下數據庫原理及應用課程教學中存在的問題，結合教學改革任務需求，提出“三條主線、四個模塊”的教學新思路，建立項目化教學體系。在此基礎上對課程教學大綱、教案、教學方法和手段、考核模式等進行研究與實踐，為相關課程教學改革提供參考及借鑒。

關鍵詞 大數據；數據庫原理及應用課程；項目化教學體系

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）10-0057-03

Research and Practice on Construction of Database Principle and Application under Big Data Environment//YUAN Qinqin， LYU Lintao

Abstract According to the problems existed in the teaching of Data-

base Principles and Application under the big data environment， a

new teaching idea about the Three Main Lines， Four Modules is pro-posed in the paper， which can meet the needs of the teaching reform. Finally， the teaching system based on the project is established. At the same time， the research and practice on the teaching outline， tea-

ching plan， teaching methods and means， evaluation model is carried

out in the paper， which can provide some reference for the teaching reform of the related courses.

Key words big data； database principles and application； teaching system based on the project

1 引言

數據庫原理及應用課程不僅是高等院校計算機科學與技術專業和物聯網工程專業等工科類學科實踐能力強的一門專業基礎課，而且是當代大學生服務于“互聯網+”應用開發、大數據分析等領域中不可缺少的創新能力素質之一。“互聯網+”應用開發、大數據分析和應用在我國經濟社會發展和各行各業中將具有越來越重要的角色和地位。本課程是“互聯網+”應用開發、大數據分析和應用技術的基礎課程，在相關課程中起到承上啟下的橋梁作用。因此，不斷探索數據庫原理及應用課程的教學改革思路以適應當前社會人才模式的要求，具有重要的現實意義。

2 數據庫原理及應用課程教學中存在的問題

在大數據背景下，結合西京學院電子類本科專業面向西部智能農業、“互聯網+”、大數據分析與處理等行業的人才需求，傳統的教學模式已不能適應目前社會人才培養模式的要求，主要包括以下幾個方面的問題。

教學內容與行業背景結合不緊密 當前數據庫原理及應用的教學內容按傳統的教學模式設置了數據庫基本理論、設計與管理兩個部分：數據庫基本理論部分主要包括數據庫概述、關系數據庫、關系數據庫標準語言SQL，設計與管理部分主要包括數據庫安全性、數據庫完整性、關系數據理論、數據庫設計、并發控制、數據庫恢復技術等。教學內容與當前“互聯網+”、大數據分析與處理等行業背景結合不緊密，缺乏課程實用部分及前沿技術部分。

理論與實踐脫節 傳統的授課方式主要集中在數據庫基本理論、數據庫設計與管理兩部分教學，64學時的課程教學中，理論教學48學時，實驗教學16學時。在實驗課程中僅涉及單個數據庫對象的操作，對數據庫技術在具體項目開發過程中的綜合應用缺乏系統、詳細的講解與練習，致使學生能理解基本概念，無法在具體項目實踐中應用數據庫技術進行設計及開發，不能做到學以致用。

教學方法和教學手段單一 傳統教學方式多采用知識授予的方式，“滿堂灌”授課，學生被動地接受知識，很少采用啟發式、案例教學等方法。雖然有使用多媒體輔助教學，但還沒有完善的教學與實驗平臺以優化教學。傳統教學方法和教學手段單一，導致課堂氣氛沉悶，學生學習興趣不高。

考核方式簡單 數據庫原理及應用是一門實踐性很強的課程，課程考核應該重點考核學生的實際應用能力。傳統的課程考核方式是平時成績*30+期末考試成績*70%。其中，期末考試成績以筆試為主，考核內容重點放在考查學生對概念、原理、語法的掌握情況上，導致部分學生上課不用心，靠死記硬背來應付考試。這樣的考核方式弱化了學生實踐動手能力的考核。

3 數據庫原理及應用課程“三條主線、四類模塊”的教學思路

本文通過深入調查研究，緊扣服務于“互聯網+”、陜西及西部智能農業、智能物流、大數據分析與處理等行業的人才需求，以研究學用結合、學做結合和學創結合的應用技術型人才培養模式為主體，在課程教學內容的選擇上對傳統的數據庫理論知識進行壓縮和精煉，增加了課程前沿技術，如新一代數據庫、大數據管理（NoSQL、NewSQL數據庫系統）、內存數據庫系統等內容的教學，提出數據庫原理及應用課程“三條主線、四類模塊”的教學思路，如圖1所示。

“三條主線”中第一條主線是數據模型的演變，即數據模型從層次模型、網狀模型、關系模型、對象模型、XML數據模型、RDF數據模型的演變；第二條主線是數據庫技術的兩個端點即“用戶”和“系統”；第三條是主線數據語言的演變，即從關系數據庫標準語言SQL、NoSQL、NewSQL數據庫技術的演變。endprint

“四類模塊”即經典理論、主流產品技術、技術交叉應用、前沿技術等。“四類模塊”教學過程中要始終貫穿“三條主線”，在教學過程中不斷吸收國內外前沿數據庫技術，使教學始終處于同時期的高起點、高水準。

4 數據庫原理及應用課程項目化教學體系

針對西京學院電子類本科專業的培養目標要求及“互聯網+”的應用創新要求，在實現本科教育由學術型向應用技術型的轉變中，以“一體多翼”辦學理念為指導，著力以工作過程為導向，以項目為載體，以任務為驅動，實現由“知識傳授”向“能力培養”遷移、由“以教師為中心”向“以學生為中心”遷移、由“成績導向”向“成果導向”遷移，綜合應用微課、翻轉課堂等教學手段提升學生分析問題的能力，及通過項目式將實踐部分內容很好地與理論結合，提升學生創新能力。本文采用“調研+實踐+創新”的三段式方法，最終建立適合本課程的項目化教學體系，如圖2所示。

基于“項目導向+任務驅動”的本課程教學大綱設計 本課程教學大綱是實現本課題的頂層設計也是人才培養的主體，關系到培養的當代大學生能否真正成為“互聯網+”應用開發、大數據分析與應用的實踐者與創新者。因此，需要深入研究本課程教學大綱與大學生實踐創新的關系，它是本課程教學改革的重要基礎。

本課程教學大綱基于“項目導向+任務驅動”的設計思想，引入兩個貼近學生學習和生活的數據庫應用系統項目，以教學管理系統、超市管理系統課程級項目為導向，以實現教學管理數據庫、超市管理數據庫的設計與實施為任務，對課程學時分配、教材選用、教學目標、教學任務、各單元教學內容及基本要求、課程考核等進行設計。

本課程項目化教案、教學內容設計 以教學大綱為指導，以教學管理數據庫、超市管理數據庫課程級項目為載體，進行本課程教案的設計。從數據庫設計和實施的五個階段（即需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、數據庫對象管理、數據庫實施和維護）對教學管理數據庫課程進行模塊劃分，將各個模塊對應的知識點以實驗級項目的方式向學生呈現。

本課程教學方法設計 在課程教學環節，綜合運用既體現“一體‘多翼”，又突出創新思維的多種教學方法，主要包括以下內容。

1）微課教學法。研究并選擇本課程相關重點或難點，如在講解數據庫設計之前，需要引入關系數據理論、數據庫設計范式等相關知識，這也是本課程的難點，比較抽象，不易理解。先錄制課堂教學視頻，引入教學管理數據庫相關案例，按各類范式的要求，依次進行各類函數依賴的消除。學生先瀏覽微課視頻，對知識點有一個系統了解；教師在課堂授課中通過案例教學法，讓學生加強理解；學生在課外消化，自主下載觀看教師提供的視頻進行學習鞏固。

2）翻轉課堂教學法。以學生為主導，學生在課前通過網絡或多媒體課件自學課程內容，教師在課堂解惑學生的問題，學生完成知識的內化。如在數據庫概念設計部分教學時，課前將錄制好的教學視頻或課件發給學生，并對學生進行分組，擬出若干個數據庫應用系統題目，讓學生課下查找資料，以組為單位分析、討論，整理出數據庫應用系統的需求，并根據課前掌握的概念模型、實體、屬性、E-R圖相關知識進行各自系統的概念結構設計；在課堂上各組選出一名代表講解系統需求、概念結構設計，教師作為教學的指導者，對學生做出的設計進行點評。對學生難以理解的問題，教師帶領學生一起分析討論；對于典型的問題，教師進行重點講解，充分利用課堂進行師生互動以增強教學效果。

3）項目式教學法。以教學管理系統、超市管理系統課程級項目為導向，提出數據庫設計及開發任務，描述工作情境，確定教學目標；按照數據庫設計和實施的五個階段，將教學內容劃分為專業知識學習模塊，每個模塊作為一個項目，再將項目分解成若干個任務，即實驗級項目，通過多媒體輔助教學、案例教學等方式講授理論知識，再通過實驗室、現場實踐教學等方式進行示范、引導、練習，使學生具備完成項目目標的專業技術及知識，實現實踐與理論的統一。

下發任務單，分組討論任務需求，制訂實施計劃，確定任務實施方案后，學生運用學習的知識技術進行方案實施，教師進行指導，任務完成后進行分組答辯，采用組內學生互評、教師綜評的方式進行項目評價，對不足之處進一步完善。

本課程考核模式設計 本課程考核采用多元化考核的方式，包括平時考核和期末考核。平時考核包括出勤、課堂表現、課堂測驗、作業等。期末考核主要是考核學生在數據庫應用系統（項目）方面的綜合設計與開發的能力，包括工作態度、任務完成情況、創新能力等。項目打分主要包括項目功能、項目質量、文檔撰寫、答辯情況四個部分。

學生以組為單位，每組分別從“商品進、銷、存管理系統”“圖書管理系統”“物業管理系統”“科研管理系統”“人力資源管理系統”等題目中選擇一個數據庫應用系統項目（題目）進行設計和應用開發，對某個部門或單位業務和數據進行調查，并進行系統分析、系統設計、數據庫設計、SQL編程、應用程序開發與調試、文檔撰寫等。最后要求學生上臺演示講解自己的作品并進行答辯，從項目功能和質量、現場答辯情況、同組學生之間進行互評、教師對項目進行綜合評價等方面進行考核。

5 結語

本文在大數據背景下，以研究應用技術型人才培養模式為主體，通過數據庫原理及應用課程教學改革研究與實踐，探索解決傳統教學模式中“教學內容與行業背景結合不緊密”“理論與實踐脫節”“教學方法和教學手段單一”“考核方式簡單”等若干問題， 結合行業背景，提出該課程“三條主線、四個模塊”教學思路，建立項目化教學體系。隨著“互聯網+”、大數據技術的深入發展，越來越多專業的學生需要學習數據庫技術，如何在大數據背景下針對本課程的特點，圍繞培養應用型人才的教學目標進行課程建設及教學，還有待于進一步的不斷探討。

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