新工科視域下數據庫原理及應用課程教學改革研究與實踐

曹麗蓉

（蘭州工商學院信息工程學院，蘭州 730000）

隨著大數據、人工智能的不斷深入發展和新一輪產業技術革命的興起，各行業都對高校人才的培養提出了新的要求[1]。近年來，社會亟需數據庫系統開發應用人才，而學校與企業之間人才供需不平衡，主要原因在于學生缺乏數據庫系統實戰經驗和開發能力，且重理論、輕實踐的應試教育模式使學生缺乏自主學習能力和團隊協作意識，工程應用能力和創新能力不足[2]。

數據庫原理及應用課程作為計算機專業學科基礎課，對其課程內容、教學手段、教學方法和教育模式進行重新思考，實現從學科導向轉向以產業需求為導向具有重要意義[3]。讓學生深刻領悟數據庫系統的基本理論、掌握數據庫設計方法、實現數據庫應用，充分調動學生學習的主觀能動性，意識到數據庫設計和開發中團隊合作的重要性，明確該課程在計算機專業課程鏈中的地位和作用，培養學生具備一定的獨立創新意識和研發能力，是獨立院校數據庫課程教師需要共同探討的問題。因此，分析該課程目前存在的問題，在新工科背景下以應用型人才培養為導向，積極進行教學改革探究是非常必要的。

1 數據庫原理及應用課程的教學現狀及存在的問題

傳統授課以大班為單位，采用灌輸式授課模式，以理論知識講授為主，課程內容基本是按照關系數據庫基本理論、關系數據庫系統標準語言SQL、數據庫設計、數據庫可編程對象、數據庫保護這幾方面講解理論內容，設計實驗任務。但在實際授課過程中發現理論知識缺乏與行業、專業及時代背景的緊密結合，實踐環節缺乏鍛煉學生工程能力的綜合性實驗。同時，由于課程學時的限制，分配到實踐環節的學時更少，僅能實現部分知識點及小型任務的驗證式實驗，無法幫助學生構建完整的數據庫理論知識體系和實現工程項目背景下數據庫應用系統的開發。考核方式單一，未能形成理想的課程考核評價體系，缺乏對學生學習效果的精準評價。由于課堂講授理論知識和企業實際數據庫管理及應用需求脫節，導致學生工程應用能力不足。

2 數據庫原理及應用課程教學改革研究思路

2.1 遵循OBE教學理念，對標工程認證指標體系，堅持學生中心，成果導向

OBE教學理念要求以目標為起點確定教學內容。甄選面向行業應用的實踐案例，堅持項目導引式教學，從知識傳授、能力培養和思維引領三個角度設置逐層進階的教學目標。對標工程認證指標體系，在課程中承擔了一些畢業要求指標點任務，如表1所示。

表1 課程承擔的畢業要求指標點任務

2.2 以數據庫系統開發為主線重構課程框架，借力課程教研組，優化課程鏈條銜接

2.2.1 以提升工程應用能力為目標重構課程框架 數據庫原理及應用課程作為計算機專業的學科基礎課程，涉及的理論知識和實踐技能繁雜，概念抽象。為使教學內容能將信息技術與工程教育深度融合，提升工程教育效率、提高教學效果，秉承應用型人才培養理念，在精心梳理原有繁雜理論體系的基礎上，調整教學內容，析取能夠提升工程應用能力的關鍵知識點。緊緊圍繞數據庫應用系統設計與開發構建數據庫系統開發案例，以識別數據庫應用環境、需求分析、系統設計、系統實現為主線，將碎片化的零散知識點按照模塊化、系統化的思路，構建以培養面向“新工科”要求的應用型人才為目標的理論與實踐相結合的課程內容體系，如圖 1所示。

圖1 面向新工科要求的課程內容體系

2.2.2 借力課程教研組，形成分工協作的教學團隊 數據庫原理及應用課程是一門以培養學生具備扎實的數據庫設計及使用數據庫管理系統的理論基礎和工程應用能力為目標的綜合性專業課程。要求授課教師具備多方面的知識和能力，既對數據庫理論有深刻認識又靈活掌握數據庫應用、開發和創新能力。這種綜合性的復雜要求僅僅依靠一位教師是很難高質量完成教學任務的。鑒于此種情況，通過組建數據庫系統教研組，將教學內容劃分為數據庫系統理論、數據庫語言、數據庫編程、工程應用設計四個方面。根據教研組教師的日常研究方向和特長，以目前教學過程中存在的問題為出發點，從各自負責教學內容分配的課程學時、課堂授課、案例實踐、課外作業、課程考試與評價等方面進行多維度研討，并制定了具體的改革實施方案。提出對應部分教學要求、方法及手段，以達到揚長避短、分工協作、相互監督、共同進步的團隊教學目的。

2.2.3 打破課程界限，優化課程內容鏈條銜接 數據庫原理及應用作為一門綜合性較強的專業基礎課，它與C程序設計、數據結構這些前序課程，Java程序設計、動態網站設計與實現等后繼課程均緊密關聯。同時，它也是數據庫應用開發、大數據分析和應用的基礎前導課。如果學生不能熟練掌握C語言中結構化程序設計方法中的三種基本結構，不能針對不同結構的數據選取恰當的數據組織方式和存儲結構實現數據的組織和存放，就不能實現數據庫技術要解決的兩大問題，即如何以科學高效的方式實現數據的組織和存取。鑒于此，加強數據庫鏈條上相關教師的溝通和聯系，使授課教師對關鍵知識點和后續課程中使用頻度較高的理論方法和技術手段作重點講解，形成緊密相連的一體化鏈條。

圖2 采用“OBE+PBL+SPOC”教學模式進行教學設計的實施路徑

2.3 采用“OBE+PBL+SPOC”進行教學設計，實現“知識、思維、能力”三維一體的教學目標

以完整的數據庫應用程序開發作為問題的出發點，遵循OBE教學理念實施教學過程，以小組協作完成的課程設計考評學生是否具備數據庫應用程序開發的能力；引入PBL教學法，借助案例場景作為章節導引，引導學生層層深入地分析問題，引發集合思維、邏輯思維、對象思維，進而解決問題；借助SPOC教學平臺作為課堂教學的有益延伸，教學活動探究化，提升學生學習效能；強調實體課堂互動化，面向不同層次學生開展差異化教學，按學生能力遞進式開展教學，形成課上課下雙向反饋的學習共同體，如圖 2所示。

2.4 拓展課程資源，豐富教學內涵

2.4.1 項目案例驅動實訓教學，培養學生互助協作的團隊精神 使用項目驅動教學法，以“甘肅省抗疫先鋒”數據庫的設計開發作為項目主線，把零散的知識技能與訓練銜接在一起，緊緊圍繞項目工程開展教、學、做。設計開發一個能夠實現對抗疫先鋒數據高效管理的小型數據庫應用系統。通過“甘肅省抗疫先鋒”數據庫的創建，“甘肅省抗疫先鋒”數據庫中先進個人表、地市表、先進單位表的創建與維護，實現對“抗疫先鋒”數據庫中先進地市及個人相關數據查詢與高效管理，帶領學生致敬英雄楷模，立志報效祖國。借助小組協作、翻轉研討、生講生評的形式開展項目驅動式教學，進行項目實戰、小組研討，培養學生科學嚴謹的工作態度、互助協作的團隊精神。

2.4.2 圍繞數據庫應用程序的開發，構建立體化教學資源 遵循OBE教學理念，關注學生對數據庫理論的工程應用能力。緊緊圍繞數據庫應用程序的開發，將知識點脈絡化，建立 “甘肅省抗疫先鋒數據庫”“學生選課數據庫”和“大國工匠數據庫”典型案例；建立按專題劃分的計算機等級考試三級題庫，助力學生順利通過計算機技術與軟件專業技術資格（水平）考試；析取數據庫應用開發關鍵知識點及其內在聯系，建立五大專題思維導圖；錄制并發布上機實踐操作視頻，幫助學生查漏補缺；借助SPOC教學平臺上的習題及討論鞏固所講知識點，培養學生項目實踐能力、獨立思考能力及創新能力。形成集案例、課件、習題集、操作視頻、討論于一體的立體化教學資源。

2.5 借助SPOC教學平臺輔助課堂教學，開展探究式學習，激發學生自主學習能力

引入SPOC平臺，按照“知識導引-學生自學-重點講解-課堂實戰-主題討論-課后檢測”輔助課堂教學。形成“教師為主導，學生為主體”的學習共同體，借助線上學習平臺，激發學生主動學習的內生動力。課前利用雨課堂發布數據庫系統設計案例、教師發布的教學視頻驅動課前預習，并完成課前教師根據視頻設計相關知識點的任務作為練習，教師采集雨課堂平臺上相關統計數據，發現存在問題；課中采用“師講生學” 解決重難點知識，隨機分組，隨機選取學生開展“生講生評”實現學生對課程內容的深化理解。通過討論、檢查練習的完成情況檢驗學生的學習效果，針對重難點和存在問題做針對性講解提升課堂效率；課后通過討論、作業、輔導答疑，實踐操作教學視頻等環節因材施教、查漏補缺。利用上機實訓來培養學生項目實踐能力、獨立思考能力及創新能力。利用SPOC教學平臺作為實體課堂的有益補充，推動了教師對數據庫原理及應用課程的教學結構、教學內容及教學過程的再設計，同時也解決了課程內容繁多而學時不足的矛盾。

2.6 構建多元化考核評價體系，采用多維成效評估，加強過程性考核，實現精準評價

課程教學質量是高校專業發展、學生就業水準的奠基石，較為理想的課程考核評價體系應秉承以學為中心[4]。蘭州工商學院在2019—2020學年第二學期和2021—2022學年，數據庫原理及應用課程實施了線上直播教學。經過這兩輪的教學初探，發現此種借助互聯網平臺開展的新型教學模式的核心理念在于將傳統面授教學和線上學習有機結合，重新定義教與學的相互依存關系[5]。在這種教學模式下，將課程考核評價分為課前、課中、課后三個階段進行，具體實施內容如表2所示，形成對學生學習態度、知識能力、創新能力的綜合考量。

表2 課程考核評價

3 結 語

在新工科教育改革與發展思路引領下，培養適合產業需求及企業數據庫技術應用需求的專業技術人才是數據庫原理及應用課程教學的主要目標。經過數據庫系統課程教研組近兩年的教學改革實踐，發現課程內容的設置需突出實用性，應充分遵循學習者的認知規律和實踐技能的形成規律，形成課程項目化教學體系，進行數據庫應用系統項目實戰。注重傳統與現代教學模式相結合，借助雨課堂實現課前、課中、課后的有效銜接，可以充分利用網上教學資源實時查看、監控學生的學習效果，按照學生學習進度和接受程度及時調整教學計劃，并對學習效果較好和較差的學生實施分級教學，實現因材施教。但如何更加有效地調動學生的學習積極性和主動性，增加學習的興趣，構建和諧高效的學習氛圍將是需要長期追蹤并解決的重要課題。與此同時，改革實踐教學內容和手段，通過校企合作，實現“訂單式”培養，調整課程內容設置，對接企業需求，融合校企文化，是需要在加強項目式教學的基礎上常抓不懈的重要工作。進一步完善專業實驗室、創新創業訓練計劃、實訓基地的建設，構建一個良好的學生實踐軟硬件支撐平臺，將前沿知識和企業實戰經驗融入課堂教學，積極引導學生具備創造性思維，激發創新創業靈感，提升就業品質和自主創業。