大數(shù)據(jù)背景下數(shù)據(jù)庫課程教學改革的研究實踐

陳家宇

摘要：大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)據(jù)庫技術應用前景更加廣闊，同時，也給數(shù)據(jù)庫課程教學提出了新的挑戰(zhàn)。本文在分析信息化和大數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)庫教學提出的新要求和高校數(shù)據(jù)庫課程教學現(xiàn)狀的基礎上，從構(gòu)建課堂與網(wǎng)絡相互補充的翻轉(zhuǎn)課堂、打造以教學規(guī)律為選擇導向的階梯式課程體系、模擬應用情境下的版塊化實踐教學、構(gòu)建項目化的上機考核方式等方面闡述了對計算機本科專業(yè)數(shù)據(jù)庫課程教學改革的策略。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫課程;教學改革;實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）12-0123-02

數(shù)據(jù)庫課程是幫助學生通過對數(shù)據(jù)庫原理和數(shù)據(jù)庫編程語言的學習掌握數(shù)據(jù)庫研發(fā)設計與管理維護能力的系列課程。因為數(shù)據(jù)庫技術的快速發(fā)展更新和應用需求的不斷擴展變化，對數(shù)據(jù)庫課程的教學反思和改革實踐也是一個不斷演進的過程。本文以大數(shù)據(jù)背景下計算機本科專業(yè)人才培養(yǎng)需求為切人點，就數(shù)據(jù)庫課程的教學改革展開討論。

1大數(shù)據(jù)背景下數(shù)據(jù)庫課程教學的機遇與挑戰(zhàn)

1.1大數(shù)據(jù)時代的到來促使數(shù)據(jù)庫技術的應用越發(fā)廣泛，對數(shù)據(jù)庫開發(fā)設計能力的要求更高

數(shù)據(jù)庫技術就是利用一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)字化數(shù)據(jù)的計算機應用技術。云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動計算等新技術推動著信息化時代的大數(shù)據(jù)應用，使得數(shù)據(jù)庫開發(fā)和應用的需求劇增，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和開發(fā)軟件的不斷更新，產(chǎn)品開發(fā)需要對接的運行環(huán)境的多元化需求，海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的采集，都對高校數(shù)據(jù)庫課程的教育教學和學生的學習質(zhì)量提出了新的要求。

1.2大數(shù)據(jù)的廣泛普及沖擊并改變著傳統(tǒng)的教育管理與教學方式

大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新技術迅猛發(fā)展，推動“互聯(lián)網(wǎng)+教育”日益改變著教育形態(tài)和人才需求，產(chǎn)生了對教育的革命性影響和顛覆性塑造。5G技術的應用必將催生智能學習體系的普及，在線智能教室、智能實驗室、虛擬實訓工廠等智能學習空間將應運而生，催生了基于信息技術的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的新型教育模式，推動著高校教育生態(tài)的重構(gòu)。這同樣對數(shù)據(jù)庫課程的教學內(nèi)容、教學組織、實訓方式等全過程產(chǎn)生了多方面的影響，提出了應時而變的基本要求。

1.3大數(shù)據(jù)的全面應用改變了學生知識的獲取渠道和學習的方式方法

信息化時代網(wǎng)絡媒體環(huán)境下的學習方式打破了學習時空、地域的界限，營造了全新的學習環(huán)境，移動網(wǎng)絡下的大數(shù)據(jù)已與大學生的學習密不可分，網(wǎng)絡化、數(shù)字化、智能化、個性化、終身化的泛在學習環(huán)境淡化了大學的概念，形成了人人皆學、處處能學、時時可學的學習新平臺，構(gòu)建形成了以學習者為中心的教學和學習新模式。這既為數(shù)據(jù)庫課程的教學提供了更加豐富的教學資源、更加多元的教學手段、更加開放的學習環(huán)境，同時探索適應新變化的教學改革的要求也愈發(fā)強烈。

2數(shù)據(jù)庫課程教育教學的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)

2.1課程設置不斷更新但結(jié)構(gòu)性有待優(yōu)化

數(shù)據(jù)庫應用技術的相關課程的開設和教學的實施在計算機多個專業(yè)的人才培養(yǎng)中已經(jīng)有了多年的實踐操作和經(jīng)驗積累，但因為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和編程語言的更新、應用需求的改變等各種因素的影響也不斷面臨新的挑戰(zhàn)，在高校的課堂教學中先后開設的課程多集中于數(shù)據(jù)庫原理類、Visual Basic類、Visual FoxPro類、SQL類、Oracle等。目前，課程更新速度過慢而教學內(nèi)容老化，多門同類近質(zhì)課程并存但課程培養(yǎng)功能定位的邏輯關系不清晰，課程重復內(nèi)容的取舍與課時配置冗余形成的浪費，教材資料龐雜但選擇針對性不強等挑戰(zhàn)依然有待解決，特別是在當下廣泛應用的大數(shù)據(jù)處理技術中的有效對接的延伸能力的培養(yǎng)、應對數(shù)據(jù)庫技術快速更新的繼續(xù)學習能力培養(yǎng)等可持續(xù)學習基礎的搭建也亟須拓展。

2.2教學改革不斷推進但有效性有待提升

在數(shù)據(jù)庫課程的教學中，傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)開始轉(zhuǎn)型，但在教學過程中仍帶有較強的原有的慣性。信息化的教學管理與數(shù)據(jù)庫課程教學實施的融合度偏低，影響教學效果的教學內(nèi)容、教學方法、教學手段等教學要素的變革有待進一步優(yōu)化，例如，實踐實訓教學逐步增強，但課時分配與實訓項目設計缺乏有效性論證，課程考核方式從傳統(tǒng)的卷面考試向上機考試轉(zhuǎn)變但考核體系的系統(tǒng)性、時效性有待進一步提升、改進。

2.3學習訴求表達強烈但清晰性有待明確

作為專業(yè)核心課程的重要組成部分，大部分計算機專業(yè)學生對數(shù)據(jù)庫課程的價值認同度普遍很高，學習的積極性和主動性較強，對未來從事數(shù)據(jù)庫相關崗位工作的職業(yè)期待較為普遍。但學習過程的焦點多集中于具體知識技能的訓練，對數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)的認識和理解不足，對數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)的知識與能力結(jié)構(gòu)體系的架構(gòu)匱乏導致對學習有效性的把控不夠，既未能形成數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)的全流程認知意識，未能將課程中涉及的相關知識板塊放到應用環(huán)境中進行組合應用，也未能將課程及其知識體系放到軟件開發(fā)的全過程中進行全局審視。

3數(shù)據(jù)庫課程教育教學改革探析

3.1加強軟硬件建設，打造課堂與網(wǎng)絡相互補充的翻轉(zhuǎn)課堂

3.1.1加強軟硬件建設更新，提升教育教學效率

數(shù)據(jù)庫課程的軟硬件建設一方面是加強實驗實訓環(huán)境的建設，在加強校內(nèi)實訓室軟件的更新速度、運行平臺的選擇的同時，完善校企合作、校校交流類的校外實習基地的建設。另一方面主要是教材、在線課程等教學資料的選擇與開發(fā)，形成與既定的培養(yǎng)方案相匹配的教學支持。

3.1.2打造在線課程，借助實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂，形成課堂與線上的合作補充

大數(shù)據(jù)背景下，大量的關于數(shù)據(jù)庫課程的微課、MOOC慕課等網(wǎng)絡學習資源為翻轉(zhuǎn)課堂提供了豐富的教學資源。課堂教學的優(yōu)勢在于其嚴謹?shù)南到y(tǒng)性和高效的互動性，在線學習的優(yōu)勢在于其資源的豐富性、便捷性和單個知識點逐個擊破的通透性。數(shù)據(jù)庫課程教學要充分挖掘課堂教學、在線學習的不同優(yōu)勢，形成課堂和網(wǎng)絡混合式教學的相互翻轉(zhuǎn)和有效互補。

3.1.3加強研學互動，促發(fā)師資隊伍的內(nèi)外兼修

教學改革創(chuàng)新的關鍵在教師，數(shù)據(jù)庫課程的教師不僅要具有扎實的數(shù)據(jù)庫專業(yè)素養(yǎng)，還必須實時掌握最前沿的數(shù)據(jù)庫技術和發(fā)展前景。一方面，學校要加強教師隊伍建設的資源投入，建立健全教師培訓體系，開展持續(xù)不斷的教學培訓和教學研討，鼓勵教科研的發(fā)展。另一方面，教師自身要主動參與教學改革，主動適應數(shù)據(jù)庫技術快速發(fā)展的需要，多參加一些學術討論專題會議，與企業(yè)加強溝通交流、到企業(yè)掛職鍛煉、參與企業(yè)項目研發(fā)，多與同行之間進行交流碰撞，以準確把握技術研發(fā)和市場應用的前沿信息。

3.2打造階梯式課程體系，深化課程的結(jié)構(gòu)化配置

3.2.1以培養(yǎng)目標為選擇導向優(yōu)化課程設置

數(shù)據(jù)庫課程設置應該結(jié)合各專業(yè)的培養(yǎng)目標，協(xié)調(diào)與前導課程和后續(xù)課程之間的兼容性，形成內(nèi)容健全、重點突出、目標清晰、邏輯嚴謹?shù)恼n程體系，例如，對于visual foxpro，Visual BaSIC等已停止更新、支持的趨于老化的相關課程，如非必要應主動放棄。緊密結(jié)合web2.0技術，在實現(xiàn)從ER實體聯(lián)系模型到關系模型轉(zhuǎn)換的基礎上，搭建與面向web3.0、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型等發(fā)展趨勢協(xié)調(diào)并行的課程體系。

3.2.2以教學規(guī)律為執(zhí)行準繩打造課程階梯

數(shù)據(jù)庫課程的總體教學目標是在學習離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高級語言程序設計等前導課程的前提下，在全面掌握數(shù)據(jù)庫原理和數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)流程的基礎上，熟練運用主流數(shù)據(jù)庫語言進行數(shù)據(jù)庫的設計開發(fā)和管理應用，并由此形成適應未來技術更新而自主繼續(xù)學習的能力。可以打造三個階段逐級遞進的階梯式課程設置，以打通課程設置的內(nèi)在脈絡，理順課程設置的邏輯關系。

第一階段：以SQL標準關系數(shù)據(jù)庫語言為依托的數(shù)據(jù)庫原理課程。SQL標準關系數(shù)據(jù)庫語言是關系數(shù)據(jù)庫語言發(fā)展的里程碑，以它為依托解讀數(shù)據(jù)庫原理既便于夯實理論基礎，又有利于在掌握標準關系數(shù)據(jù)庫語言的基礎上的后期學習。本階段的重點在于幫助學生全面理解數(shù)據(jù)庫的原理和數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)的全景過程，建立完善、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)理性認知。

第二階段：以Oracle Database數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為平臺的數(shù)據(jù)庫程序設計課程。Oracle Database作為關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的集大成者，目前依然是業(yè)內(nèi)最流行的數(shù)據(jù)庫技術，并且由于受當前應用更替成本等因素的影響，在未來一段時期內(nèi)繼續(xù)擁有較大的應用空間，故此，熟練掌握Oracle Database具有實用與可持續(xù)學習的雙重意義。

第三階段：以noSQL、hive、hadoop、impala等大數(shù)據(jù)處理方向新興的、非ACID數(shù)據(jù)庫模型、融人搜索和集群應用的DBMS技術模型、面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)等新的數(shù)據(jù)庫技術中的一種以及數(shù)據(jù)庫開發(fā)與整體項目開發(fā)相對接的延展課程。這一階段的課程的重點在于幫助學生把握數(shù)據(jù)庫技術前沿發(fā)展動態(tài)，儲備未來自主再學習的能力。

3.2.3以軟件工程為參照體系打通綜合運用

數(shù)據(jù)庫的設計開發(fā)往往不是孤立實現(xiàn)的，而是完整應用項目的一個重要組成部分，所以，數(shù)據(jù)庫課程在完成教學內(nèi)容講授和應用能力訓練的基礎上，還要將其放到軟件工程的系統(tǒng)中，通過與數(shù)學建模和算法優(yōu)化，C++、Java、PHP、Python等高級編程語言等相關課程的對接，打通其在項目開發(fā)的具體應用中的通道。

3.3構(gòu)建模擬應用情境下的版塊化實踐教學和考核方式

3.3.1構(gòu)建模擬情境化應用環(huán)境，形成對數(shù)據(jù)庫開發(fā)的系統(tǒng)性結(jié)構(gòu)化的全景認知

數(shù)據(jù)庫課程的邏輯思維性和抽象性較強，傳統(tǒng)教學按照教材編寫順序逐個章節(jié)孤立講授的方式往往給學生一種知其然不知其所以然的迷惑感，可以借助模擬情境化應用環(huán)境的方式，將教學內(nèi)容放置到學生熟悉、便于理解的模擬出來的情境化應用環(huán)境中去，幫助學生深化理解，提高全局認知。以數(shù)據(jù)庫原理的教學為例，可以打破教材的內(nèi)容順序，以學生身邊的圖書借閱系統(tǒng)、學生成績管理系統(tǒng)等學生日常應用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引入數(shù)據(jù)庫的概念，從可感知的具體應用過程中分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能需求，從功能實現(xiàn)的過程引出表的創(chuàng)建管理、表單查詢、視圖的創(chuàng)建使用、觸發(fā)器的創(chuàng)建修改等各項操作，從SQL數(shù)據(jù)庫語言在具體操作的運用中解讀數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)完整性等相關的概念與原理，最終借助思維導圖通過反推歸納的方式幫助學生形成對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎理論、基本技術和基本方法的理解體驗以及對數(shù)據(jù)庫設計方法和步驟的系統(tǒng)認知和全面理解。

3.3.2以項目教學法為依托落實版塊化實踐教學，強化知識向應用能力的轉(zhuǎn)化

基于數(shù)據(jù)庫課程的應用操作性復雜、靈活、多變的特點，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計開發(fā)的教學中應結(jié)合具體的虛擬開發(fā)項目落實板塊化的實踐教學。以上述第二階段的Oracle Database數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)課程為例，在掌握基本數(shù)據(jù)庫原理和了解SQL標準關系數(shù)據(jù)庫語言的基礎上，教師可以模擬一個項目開發(fā)的過程，將創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建和使用表、高級查詢、視圖、索引、同義詞和序列、數(shù)據(jù)完整性、函數(shù)和游標、存儲過程、觸發(fā)器、事務和鎖、備份和恢復等操作所對應的SQL語言指令所形成的知識版塊設計成實踐教學的具體實訓課題，將學生分組后進行逐項實踐訓練，最終完成使用PUSQL程序設計語言完成該項目開發(fā)并進行管理的過程。

3.3.3推進項目化上機考核，引領學習重心

近年來大部分高校的計算機專業(yè)的數(shù)據(jù)庫課程的考試都開啟了由傳統(tǒng)的紙質(zhì)閉卷考試向上機操作考試的探索和實踐，但有效的考試體系的建立還需要持續(xù)深化。堅持變應試教育為應用教育的教學理念。將考核評判體系從原來的“知識掌握”的考核轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺椒ㄕ莆铡钡目己耍瑥脑械摹凹寄芊e累”的考核轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹寄軕谩钡目己耍瑢?shù)據(jù)庫課程而言在明確各階段課程考核重點的基礎上，可以以難度適宜的模擬項目開發(fā)為考題，以小組團隊組合完成特定任務的形式替代原有的隨機抽取操作任務獨立完成的考核形式，增強考核和實際應用的對接。

4結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時代背景下，社會對高校數(shù)據(jù)庫人才培養(yǎng)的要求也在不斷更新，高校教師只有因時應變，在教學實踐中不斷探索實踐、勇于創(chuàng)新，才能滿足社會發(fā)展對數(shù)據(jù)庫人才培養(yǎng)的需要。