新工科和冠狀疫情下的數據庫系統概論教學新模式

周華平

摘要：為滿足新工科背景下工程專業對數據庫相關課程的新需求，針對數據庫概論等課程教學存在的問題，依據新工科建設的四點要求，結合數據庫課程自身特點，構建了數據庫概論課程教學新內容和方法。提出了項目驅動法在《數據庫系統概論》中的實踐及實施辦法，結合課程內容，采用項目驅動法制定了詳細的任務分解，在冠狀病毒疫情下提出線上教學輔助線下教學新模式，線上教學提出BOIOAO（Before Online，In Online，After Online）教學模式，實踐表明，在新的教學要求下，能夠提高學生數據庫概論學習興趣，符合新工科對人才培養的需求。

關鍵詞：新工科;數據庫概論;項目驅動法

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）36-0131-03

1 背景

2017年，教育部組織高校形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，隨后教育部正式發布《新工科研究與實踐項目指南》，指南規劃出的新工科研究與實踐項目有新理念、新結構、新模式、新質量、新體系 5 個部分共 24 個選題方向，宗旨升級傳統工科，提高人才培養質量，提升國家教育實力[1]。

在新工科背景下，計算機類本科專業學生應具有計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力、系統能力等。數據庫系統正是培養學生具備上述能力的重要途徑。新工科要求教師要有新的教學理念[2]，從傳統的以灌輸語法與知識為主轉變為提升學生能力為主，從傳統的以過分強調結果的考核轉變為過程考核為主，過程考核與結果考核相結合的方式。

教師要加強和改進教學過程的設計，要改革傳統的教學模式，發揮學生的主觀能動性[3-5];改革傳統的以章節順序組織教學的教學體系轉變為以知識點的相關性、連通性進行教學的新體系。當前，不少企事業單位反映計算機類畢業生實際應用知識、動手與應用能力不夠、數據庫程序開發經驗嚴重不足，能力無法達到用人單位的要求。而在新工科背景下，計算機類畢業生計算思維能力[6-8]、程序和數據庫系統設計能力，是評判一個學生是否為一名合格的計算機類專業學生的重要指標[9-11]，也是反映學生解決實際問題能力的重要體現，反映出新工科對計算機類畢業生數據庫開發和設計提出的新要求。

工科專業中包含計算機類專業，計算機類專業中各高校基本都開設數據庫相關課程，《數據庫系統概論》[12]這門課程是普通本科院校計算機類專業都會開設的專業課。在發布的《計算機類教學質量國家標準》中，列舉的核心課程有數據庫相關課程，比如數據庫系統原理、數據庫系統概論。數據庫系統概論這門課程開課較早，雖然教材的版本有所改進，但傳統的教學方法、教學思路并沒有大的變動，所以急需要對該課程進行改革研究。

2 改革思路

2.1改革數據庫概論教學重點

新工科對高校課程開設提出了新要求，課程要能夠反映產業的需求，課程也要能夠根據產業進行調整。當前隨著人工智能、大數據和云計算等新興產業興起，數據庫的教學要能緊密服務于此。數據庫系統概論作為一種計算機類傳統的課程，要能夠和現在增加的新課程聯系好，關聯好，比如人工智能、大數據、數據挖掘等。改革數據庫概論的授課內容和授課重點，突出服務于新工科要求的實踐性，刪減一些難懂、純原理性的知識，數據庫系統概論中融入一些當前發展新技術，是對建設新工科很好的呼應，也很好地順應了“卓越工程師培養計劃”的要求，很好地培養了學生的創新能力和實踐能力。重點講解以下內容：

1）關系數據庫：相關概念，什么是關系數據庫，關系代數和關系演算;

2）關系數據庫標準語言SQL ：數據定義（包含模式，基本表，索引等對象），數據查詢（單表，多表），數據更新（插入、刪除和修改），視圖;

3）數據庫完整性：實體完整性（通過主碼設置），參照完整性（通過外碼設置），用戶定義的完整性（根據用戶需求）;

4）數據庫設計：六個步驟，分別得出相應的結果，最終實現數據庫設計，這個環節可以結合數據庫課程設計展開;

對于關系數據庫的理論，要講解為什么要進行規范化，怎么進行規范化，每個范式滿足的條件。

2.2? 項目驅動的教學內容

《數據庫系統概論（第四版）》全書共分四篇，本科教學中只講授前三篇的內容，共包括十一個章節，分別為：數據庫系統引論、關系數據庫、關系數據庫標準語言SQL、數據庫安全性、數據庫完整性、關系數據理論、數據庫設計、數據庫編程、數據庫恢復技術、并發控制。根據教學內容，整個教學包括三個環節：課堂教學、實驗操作、課程設計。課堂授課9個教學周（每周4課時）共36個課時，12個課時的實驗課穿插于整個授課環節，2周課程設計共28課時，安排在課程授課結束后開設。在教學的三個環節中，均采用項目驅動的教學方法。按照教學內容，設計教學任務， 把項目分解成一個個任務，一共分為15個前后有關聯的任務， 每個任務又對應若干個知識點， 分配到不同章節中教學，如下表1 所示。其中任務1-8穿插到教學中，作為課堂和實驗的內容，任務9-15為數據庫系統概論課程結束后課程設計的內容。這樣， 將數據庫的知識和項目開發融合在一起， 循序漸進且有效地培養了學生的職業技能。

2.3線上教學輔助線下教學

線下教學主要指傳統的教學方式，教師和學生集中在教室或實驗室面對面授課方式，線上教學主要指通過網絡平臺非面對面授課方式。在冠狀病毒疫情環境下，針對線上教學，本文提出BOIOAO（Before Online，In Online，After Online）教學模式。線前線中和線后相結合，學生自學與師生互動相結合。在時間軸上，可分為線上、線中、線后。線前，采用異步方式，教師在網絡平臺上發布知識點視頻、課題組自錄視頻、電子課件等教學資源，布置線前任務;學生線上自主學習、預習課件PPT及完成預習練習題目。線中，師生討論線上學習遇到的問題，這時采用同步方式，直播平臺采用釘釘、騰訊會議、qq群課堂網絡都比較穩定，然后教師精講知識點。線后，教師反思教學，學生提交作業，線上測試練習，復習反饋。線前、線中和線后混合式教學模式，一方面，學生可隨時、隨地觀看教學資源，有利于個性化學習。此外，教師借助網絡教學平臺查看學生的前續課程的學習情況，及時調整教學計劃，對個別差生進行個性輔導，從而做到因材施教，教師還可以進行線上集體答疑，提高學生與教師互動的興趣和學習熱情。