新工科驅動的數據庫應用技術教學改革研究

韓國鑫，謝秋菊*，許譯丹，王莉薇

（1. 肇慶學院 計算機科學與軟件學院，廣東 肇慶 526061；2. 肇慶學院 機械與汽車工程學院，廣東 肇慶 526061）

1.引言

新工科建設是在新階段科技革新和產業變革背景下培養優秀人才的重要舉措，主要圍繞工程教育改革打造新的教學理念、課程結構和人才培養模式，以適應未來各行業的深化發展[1-2]。數據庫應用技術是組成計算機科學與技術專業的重要課程，也是該專業學生職業生涯必備的核心技術[3]。目前，Oracle數據庫是世界上主流且使用最為廣泛的關系型數據庫管理系統，其應用主要以各類數據庫的開發及運維為主[4-5]。本文結合工程教育發展的歷史和教育改革的經驗與教訓，以Oracle數據庫技術的教學為例，分析研究新工科背景下數據庫應用技術的課程特點、教學現狀和發展趨勢等，進而提出該課程教學方法改革創新的特色理念和思路。

2.課程建設與傳統教學現狀

數據庫應用技術作為計算機科學及其相關專業的主干必修課程，是構成學生專業素質不可或缺的一項技術需求。目前，Oracle數據庫的講授主要以Oracle 11g的管理操作和應用開發為主，結合PLSQL的基本知識和實例應用進行教學。主要教學內容包括Oracle 11g數據庫的創建、連接以及表的使用、PLSQL的基礎及高級查詢與程序設計、函數游標和存儲、Java EE開發基礎以及數據庫管理系統的開發應用等，課程建設包括Oracle數據庫的重點基礎理論、專業概念和體系、豐富的實例和重難點的搭配，使學生能夠基本掌握Oracle數據庫的管理和開發。在課時分配上，該課程共48課時，其中理論學時為16課時，主要針對課程體系、知識結構和重點概念進行講解，有助于學生對數據庫基本操作的理解和掌握，為后期實驗打下基礎；實驗課時為32課時，主要進行針對實例的驗證性實驗、PLSQL的程序設計以及數據庫系統的基礎性開發。考核成績主要包括理論作業、實驗報告和期末設計三個部分，注重于學生對于Oracle 11g數據庫的實踐和應用。

Oracle數據庫應用技術在傳統的教學規劃和內容設計上主要包括以下幾個方面：培養學生數據庫內部數據關系模式的轉換和設計能力；針對PLSQL語言基礎和高級查詢開展講授，培養學生熟練掌握數據的增、刪、改、查等一系列數據操縱能力；PLSQL高級程序設計的講授，培養學生基本的數據庫構建思維和數據交互設計能力；（4）Java EE和DBMS的開發，培養學生針對Java項目和數據庫管理系統的開發能力。

3.新工科背景下的教學改革方法

為了適應新階段科技革新和產業變革，布局未來國家重點領域的發展，培養高質量的新興領域高級工程人才，助力傳統理工類專業的教學升級與轉型，教育部于2018年提出了新工科研究與實踐項目，探究新的工科教育理念、模式標準以及方法、技術和文化。新工科建設正在革新高校教育方法和培養方案，改變高校評價體系與資源配置方式，從而塑造新的產業競爭格局，增強國家在全球的競爭力。本文針對新工科背景下數據庫應用技術的教學改革方法，將人才培養目標和新時代工程建設所需的人才要求進行深度結合，主要從融合行業特色、理論教學創新、實踐教學創新三個方面開展教學改革，其改革的思路結構如圖1所示。

3.1 融合行業特色

在數據庫應用技術中，以Oracle數據庫的使用最為廣泛，目前許多主流行業的企業都利用Oracle數據庫進行內部管理和業務管理，并且在聘請技術工作人員時也將在項目上熟練應用Oracle數據庫作為一項主要的用人標準。傳統的數據庫應用技術在教學時主要依托于部分經典范例，針對范例開展一系列的全過程數據庫建設講授，教學重點在數據庫高級查詢以及設計和搭建方面，但是傳統教學方法缺乏與行業特點和發展的融合，很難讓學生在步入工作崗位后快速地開展面向行業的應用級數據庫開發。

在教學內容的設計上工程實踐項目需要針對目前主流的行業，融合其行業特點進行內容上的豐富和補充，例如交通行業的數據庫搭建，就需要了解該行業整體的運行和資產流通過程，其主要的建設內容分別包括交通運輸標準、交通運營管理、交通出行服務等子數據庫，并且在數據庫建設前期需要針對各項子數據庫進行調研，確定其數據庫建設的需求，設計整體數據建設的流程以及表空間的交互，學生通過學習和了解工程級別數據庫開發的方法及過程提高綜合應用能力。這些面向行業的數據庫開發流程和實施標準都是需要在學生不斷了解行業特點、結合行業特色的基礎上，才能鍛煉出最佳的行業數據庫設計思維，最終形成優秀的數據庫建設方案，使得學生能夠在工作過程中處理行業應用級別的數據庫建設時具有出色專業素養和工作表現。

3.2 理論教學創新

新工科建設背景下的數據庫應用技術主要培養新時代工程應用型人才，將科學原理和專業技術轉化為直接應用于行業實踐的運行規劃、決策和工程設計。在理論教學的過程中，其教學內容主要側重于可持續發展的知識和數據庫結構框架的搭建，使學生能夠掌握數據庫的知識結構和脈絡，在培養學生理論知識儲備的基礎上，重視數據庫學習的廣度和深度，了解實際開發需求、依據、過程和條件，為培養學生擁有過硬的數據庫應用性技術和實踐能力打下堅實的基礎[6-7]。

在教學模式上要融合發現教學和學導教學等多種教學方法[8-10]。發現教學法能夠培養學生的探索精神和創造力，比如在學習難度較大、知識結構較為復雜的“數據庫程序設計”階段，可以利用發現式教學先提出待解決的問題，然后設置基礎情境引導學生針對所提出的問題進行研究，從各種不同的角度分析出解決方法并進行驗證，最后針對所有解決方法進行分析歸納，在總結方法可行性和效率的基礎上進一步改進和優化問題解決的方法。這種方法注重學生解決問題和知識形成的過程，有利于培養學生學習的主觀能動性，適合基礎較好、思維活躍的學生。學導教學法是以教師指導為主，引導學生針對某一課程難點展開深入學習的教學方法。該方法能夠培養學生良好的學習能力和思維習慣，適用于在操作性比較強、不易言傳的教學環節中使用，有利于提高學生在程序閱讀、理解和綜合應用方面的能力。

在教學內容上要重點研究數據庫應用技術的體系結構教學，包含Oracle數據庫的邏輯結構、物理結構和總體結構及幾者之間的關系。邏輯結構和物理結構之間通過“表空間”進行交互，但表空間、字段和數據文件之間的關系是教學難點，需要在該方面進行教學創新，使學生掌握新的理解和學習思路；另外，在表空間和邏輯存儲上的一對多關系、段和數據文件以及表空間之間的關系也是教學重點，要在基礎教學方法的基礎上創新思維引導型教學，幫助學生記憶知識重點，梳理重難點理論和數據庫應用的整體知識結構。

3.3 實踐教學創新

數據庫應用技術相比于其它實踐類課程，實踐環節多、周期長，實踐方法和特色靈活多樣，易于針對實踐教學方法進行創新，從而更好地適應新工科建設下人才培養和發展的要求。課程實踐能夠幫助學生檢驗理論學習中的不足和缺陷，鍛煉學生數據庫的認知、設計和應用思維，在這一過程中不僅要專注于各種實踐題目和專題的設計，還要善于總結和創新各種教學方法，比如基于各類工程項目背景下進行的數據庫應用開發教學，還有針對觸發器、PLSQL高級程序設計和項目開發等重難點進行實例融合型教學，在融合項目實踐的過程中去完善學生對于數據庫系統開發的體系構建能力，鍛煉其面向行業和市場的整體數據庫整體建設思維。

在實驗內容的設計上，主要針對Oracle數據庫建造的各個階段并結合實際項目需要進行設計上的創新，同時運用案例教學、激勵教學、主動探索等綜合教學方法對教學模式進行改進與革新，使學生在學習實驗的過程中能夠自己設立預期目標、找到學習的目的和方向，從而加強學生在數據庫應用上面向產業和項目的實踐能力。與此同時，要結合項目開發和應用經驗，針對經典案例庫進行建設，從而有利于學生了解面向各行業的數據庫應用開發技術和方法，加強學生在面向不同行業數據庫項目建設的過程中自我思考、學習和創新的能力，提高綜合的專業技術能力和素養，增強社會競爭力，從而為社會培養數據庫應用方面的新工科人才。

4.結語

本文在產教融合、理論教學創新和實踐教學創新三個方面針對新工科建設下數據庫應用技術的特色教學方法進行研究，結合工程教育發展的經驗，分析研究適應新工科發展的數據庫應用技術教學革新方法，提出工程教育改革創新的理念和思路。面向社會新經濟發展需要和未來發展趨勢，開展特色教學方法的研究與探索，對傳統教學方式進行革新和升級。未來要在綜合優秀的工程教育人才培養模式改革經驗的基礎上，開展深化產教融合、校企合作的體制機制和人才培養模式改革研究和實踐，從而創建數據庫應用技術新時代工程教育改革的新理念、新結構、新模式、新質量和新體系。