《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》教學(xué)方法的探索與改革

楊 夢(mèng) 閆 琰 劉振晗

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)機(jī)電與信息工程學(xué)院 北京 100083）

0 引言

《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》是為計(jì)算機(jī)和信息類本科生開(kāi)設(shè)的專業(yè)必修課，是一門(mén)理論性，實(shí)用性較強(qiáng)的綜合型課程，通過(guò)這門(mén)課程的開(kāi)設(shè)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)理論基礎(chǔ)和應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題能力、創(chuàng)新能力有著積極的作用。在信息大爆發(fā)時(shí)代背景下，社會(huì)對(duì)信息類人才的需求量日益增多，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是信息領(lǐng)域支撐基礎(chǔ)和軟件學(xué)科的重要支撐，其應(yīng)用領(lǐng)域占計(jì)算機(jī)應(yīng)用的70%以上，已形成完整的理論體系和完善的應(yīng)用系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中最為廣泛的應(yīng)用技術(shù)之一，因此《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)在學(xué)科領(lǐng)域的重要性不言而喻。《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基本概念、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL、數(shù)據(jù)庫(kù)安全性和完整性、數(shù)據(jù)庫(kù)編程、查詢處理和優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)技術(shù)和并發(fā)控制，理論基礎(chǔ)內(nèi)容繁多且抽象，要求學(xué)生不僅掌握理論知識(shí)，還需要結(jié)合實(shí)際問(wèn)題能合理的分析和判斷，將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。作為計(jì)算機(jī)、軟件工程專業(yè)課程體系中的核心課程數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也是后繼課程如軟件工程、管理信息系統(tǒng)等的理論和技術(shù)基礎(chǔ)，綜合而言，該課程具有理論基礎(chǔ)抽象，實(shí)踐應(yīng)用強(qiáng)，學(xué)科內(nèi)多層面綜合性高和新技術(shù)發(fā)展迅速的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)體系以講授和討論數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的原理、主要思想、關(guān)鍵方法為主，采用課堂面授的傳統(tǒng)教學(xué)方式，側(cè)重理論講解，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。課堂上原理性內(nèi)容講解偏多，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏開(kāi)放性和自主性，甚至只是對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的原樣重現(xiàn)，導(dǎo)致實(shí)際的教學(xué)效果往往不是很理想，原理性知識(shí)內(nèi)容抽象，脫離生活和工作的實(shí)際，學(xué)生缺乏解決問(wèn)題的能力，無(wú)法將其靈活應(yīng)用于廣泛的實(shí)際工作中。作為發(fā)展迅速、應(yīng)用性強(qiáng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)學(xué)科，現(xiàn)有的《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》教學(xué)體系有以下一些主要問(wèn)題：（1）教學(xué)大綱滯后，傳統(tǒng)的教學(xué)大綱更新周期長(zhǎng)，不能與時(shí)俱進(jìn)，不適應(yīng)計(jì)算機(jī)行業(yè)快速發(fā)展的需要。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展迅猛，教學(xué)內(nèi)容更新周期短，合理的課程內(nèi)容設(shè)置是有效教學(xué)的前提。（2）傳統(tǒng)的教學(xué)資源多以教材作為載體，不具備共享性和實(shí)時(shí)性；教學(xué)手段落后，以講授法為主，除多媒體外沒(méi)有用到現(xiàn)代化的教學(xué)手段，只是把教科書(shū)上內(nèi)容簡(jiǎn)單復(fù)制到課件上，缺乏感染力，與學(xué)生互動(dòng)少，學(xué)生處于被動(dòng)填鴨式學(xué)習(xí)狀態(tài)，降低學(xué)習(xí)積極性。利用信息化網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)代教學(xué)資源和多角度教學(xué)方法是提高教學(xué)效率的有效手段。(3)傳統(tǒng)的教學(xué)體系中實(shí)驗(yàn)教學(xué)以認(rèn)知性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要是對(duì)課堂理論內(nèi)容的重現(xiàn)，很少以實(shí)際應(yīng)用中的項(xiàng)目案例向?qū)W生介紹數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，學(xué)生雖然對(duì)抽象的理論和概念進(jìn)行了實(shí)踐但仍然無(wú)法利用知識(shí)點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題，難以樹(shù)立所需知識(shí)體系。理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，是提高學(xué)生素質(zhì)能力的重要方法。

近年來(lái)，隨著信息化和網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)方式不斷推陳出新，線上線下的混合教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，各高校開(kāi)始嘗試課程教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)方法改革，為該課程的建設(shè)與改革提供了一系列可參考實(shí)施的途徑。本次改革《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的目的在于引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在注重概念、原理、方法和技術(shù)的教學(xué)基礎(chǔ)上，增強(qiáng)方法、技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。從課程內(nèi)容安排、教學(xué)方法和實(shí)踐環(huán)節(jié)三個(gè)方面著手，形成《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的教學(xué)研究與資源建設(shè)成果。

1 教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容改革

教學(xué)大綱是教學(xué)的指導(dǎo)性文件，是組織、審核和檢查教學(xué)質(zhì)量的重要依據(jù)，規(guī)范的教學(xué)大綱可以培養(yǎng)及發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐能力和創(chuàng)造性。在教學(xué)改革中設(shè)計(jì)教學(xué)大綱是首要任務(wù)，不僅要求完全體現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)計(jì)劃和課程體系，而且要求其教學(xué)內(nèi)容能體現(xiàn)先進(jìn)的教學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生的理論分析、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，總體上提高教學(xué)質(zhì)量。《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)的目標(biāo)是讓學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)理論基礎(chǔ)和掌握基本的實(shí)際技能，課程全面闡述了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、基本技術(shù)和基本方法，在教學(xué)過(guò)程中需根據(jù)其知識(shí)內(nèi)容體系的科學(xué)性、系統(tǒng)性和層次性的特點(diǎn)，研究環(huán)節(jié)間的關(guān)聯(lián)，從統(tǒng)一協(xié)同的觀點(diǎn)對(duì)核心內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，漸進(jìn)展開(kāi)，幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)圖譜。同時(shí)，還應(yīng)考慮學(xué)生的未來(lái)就業(yè)方向，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為目，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)課程的教學(xué)一般可分成一系列課程，除去數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理之外，還有數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的工程訓(xùn)練，事務(wù)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)可結(jié)合不同的方向領(lǐng)域進(jìn)行指導(dǎo)性教學(xué)，滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)和應(yīng)用需求。除此之外，面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是發(fā)展迅猛，更新周期短的特點(diǎn)，在組織教學(xué)時(shí)需注重內(nèi)容更新，在教學(xué)過(guò)程中不斷吸收國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的新發(fā)展，使教學(xué)始終于同時(shí)期技術(shù)同步。

2 豐富教學(xué)資源和多角度教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程偏重理論教學(xué)，以講授法為主，通過(guò)多媒體方式進(jìn)行教學(xué)，對(duì)剛接觸數(shù)據(jù)庫(kù)這一概念的本科生來(lái)講，大量的抽象的理論原理難以理解，而傳統(tǒng)的理論灌輸方式缺乏感染力，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。教師應(yīng)當(dāng)不斷探索新的教學(xué)方式，豐富教學(xué)資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從被動(dòng)化為主動(dòng)，達(dá)到事半功倍的效果。

（1）豐富教學(xué)資源。建立信息化教育資源，包括課程信息資源建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容資源建設(shè)以及實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)。其中，課程信息資源包括教學(xué)大綱、教學(xué)日歷、考核標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生信息等；教學(xué)內(nèi)容資源主要包括教材、講義、課件、視頻、習(xí)題及答案等。實(shí)驗(yàn)資源包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目指南等。以信息化教育資源為支撐構(gòu)架立體化教學(xué)平臺(tái)，使得資源具有共享性，得以統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，集中管理，改變傳統(tǒng)的教育資源本地化和更新周期慢的問(wèn)題。

（2）采用多角度的教學(xué)方法。在精選教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)，將多種教學(xué)手段有機(jī)融合，采用啟發(fā)式、互動(dòng)式的授課方法，在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)參與性的同時(shí)，全面提高授課效率。在信息化教學(xué)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，采取線上線下混合教學(xué)模式，將理論講授、實(shí)踐訓(xùn)練和互動(dòng)討論相結(jié)合的教學(xué)方法。其中，線上教學(xué)以視頻為主要載體，一個(gè)視頻解決一個(gè)具體問(wèn)題，主題突出，學(xué)生可以充分利用課下的碎片化時(shí)間有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。在教學(xué)平臺(tái)的支撐下，教師可以在教學(xué)中增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)比例，提前將學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)資源和在線測(cè)試發(fā)布到平臺(tái)，學(xué)生可以依據(jù)自身情況控制學(xué)習(xí)進(jìn)程，在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題可以線上直接與同學(xué)或者老師進(jìn)行討論，通過(guò)在線測(cè)試能夠及時(shí)反映學(xué)生對(duì)內(nèi)容的理解和掌握程度。在線下教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師可以有依據(jù)的確定重點(diǎn)解決的問(wèn)題，有針對(duì)性的安排課堂活動(dòng)，可以通過(guò)專題討論解決重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)訓(xùn)練任務(wù)鞏固所學(xué)知識(shí)和技能。課上課下的學(xué)習(xí)各有側(cè)重點(diǎn)，解決不同問(wèn)題，但又環(huán)環(huán)相扣相互支持和補(bǔ)充，與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，混合教學(xué)模式自主自學(xué)比重增大，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決問(wèn)題的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制能夠刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有利于提高教學(xué)效果。

3 理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對(duì)課程理論教學(xué)的非常關(guān)鍵的補(bǔ)充，通過(guò)合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以使學(xué)生理解抽象的理論知識(shí)，也可以培養(yǎng)學(xué)生理論分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、分析和解決問(wèn)題和創(chuàng)新能力有著積極作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容需結(jié)合課程理論基礎(chǔ)強(qiáng)，學(xué)科間綜合性高的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)需涵蓋必須掌握的知識(shí)點(diǎn)，比如數(shù)據(jù)庫(kù)安裝配置、數(shù)據(jù)庫(kù)定義和管理、SOL語(yǔ)言的使用、數(shù)據(jù)庫(kù)安全性和數(shù)據(jù)庫(kù)完整性，數(shù)據(jù)庫(kù)備份和恢復(fù)等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。除了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)還需要增加注重綜合性和設(shè)計(jì)性的內(nèi)容，注意與軟件工程、信息處理、地理信息系統(tǒng)等課程的銜接，可以鼓勵(lì)學(xué)生自行完成小項(xiàng)目，增強(qiáng)學(xué)生的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用能力。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)可分為四個(gè)階段：項(xiàng)目開(kāi)題，項(xiàng)目實(shí)施，項(xiàng)目中期報(bào)告和項(xiàng)目總結(jié)與評(píng)價(jià)。在項(xiàng)目開(kāi)題階段完成學(xué)生組隊(duì)和選題，學(xué)生以每組四人的形式自由組合，題目可以由學(xué)生自主設(shè)定，通過(guò)調(diào)查研究選擇一些有意義的課題，或者教師向?qū)W生提供項(xiàng)目題目，項(xiàng)目?jī)?nèi)容需結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，從學(xué)生知識(shí)掌握和經(jīng)驗(yàn)積累出發(fā)，選定題目后每一小組推選項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，就選題背景、選題意義、實(shí)施方案和可行性進(jìn)行開(kāi)題報(bào)告。在項(xiàng)目實(shí)施階段，各小組針對(duì)所選題目分工協(xié)作，保證小組成員有各自獨(dú)立完成的工作量，定期交流完成情況，保證項(xiàng)目按計(jì)劃完成。在中期報(bào)告階段，小組按照系統(tǒng)開(kāi)發(fā)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，就需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)流程、功能設(shè)計(jì)以及工作進(jìn)展進(jìn)行展示描述，教師給出中期評(píng)價(jià)，提出問(wèn)題和改進(jìn)措施。在完成自選項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)后，學(xué)生用ppt做正式報(bào)告，展示成果，進(jìn)行項(xiàng)目自評(píng)和互評(píng)。通過(guò)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，學(xué)生以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以軟件工程思想控制開(kāi)發(fā)流程，以解決實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，從中獲得成功感，協(xié)同工作的模式下學(xué)生比個(gè)體獨(dú)立學(xué)習(xí)更具主動(dòng)性，學(xué)生會(huì)更多的利用圖書(shū)館、互聯(lián)網(wǎng)甚至深入到各行業(yè)中去搜集信息，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在信息化飛速發(fā)展的時(shí)代，培養(yǎng)高素質(zhì)、高文化、高能力的信息化人才是本科教育的主要目的，本文討論了在新的時(shí)代背景下《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》的教學(xué)改革方法，從教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等角度提出了課程教學(xué)改革的相關(guān)措施，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性為手段，讓學(xué)生具備在數(shù)據(jù)庫(kù)課程中的問(wèn)題分析能力和實(shí)踐操作能力，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的目標(biāo)。