遞進式數(shù)據(jù)庫實踐教學體系的研究

摘要：數(shù)據(jù)庫是一門和實際應用緊密結合的課程。筆者針對當前數(shù)據(jù)庫實踐教學中存在的問題，提出了遞進式數(shù)據(jù)庫實踐教學體系，以加強學生綜合分析能力、實踐能力以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。該教學體系通過基礎型實驗、綜合設計型實驗和創(chuàng)新型實驗3個不同層次的實踐教學形式引導學生學習，并強調(diào)在實驗過程中應采取的實踐教學方法、教學手段和考核方式，在實際教學中取得了較好的效果。

關鍵詞：數(shù)據(jù)庫；實踐教學；實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0242-03

數(shù)據(jù)庫課程作為一門重要的基礎課，其理論性、實踐性與應用性都非常強。這門課程要求學生在掌握數(shù)據(jù)庫理論知識的基礎上，還要具有較強的數(shù)據(jù)庫設計、數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)和管理能力，能夠靈活運用數(shù)據(jù)庫技術解決實際應用問題。為此，很多高校都增加了實踐教學的學時以加強培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。但通過教學工作和教學調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)庫實驗教學中還存在以下問題：

1.實踐教學的內(nèi)容沒有緊跟當前形勢和體現(xiàn)社會需求，造成人才培養(yǎng)與實際需求脫節(jié)。

2.雖然很多高校都提供課程學習網(wǎng)站來支持自主學習和課程管理，但大多數(shù)網(wǎng)站都以教學內(nèi)容呈現(xiàn)為主，缺乏對學生的有效引導，不能滿足個性化學習需求。

3.在實踐教學過程中，缺乏有效的過程監(jiān)控機制，使得實踐教學最后流于形式，學生糊弄交差，沒有達到實踐教學的目的。

4.在傳統(tǒng)的教學中一般采用課堂教學與上機實驗相結合的教學方式，在課堂上以老師講解為主，學生在上機實驗時才能動手驗證。由于受實驗室和時間的限制，課程講解的內(nèi)容和上機實驗之間有時會有比較長的間隔，這使得學生在上機時已經(jīng)忘記老師課堂所講的大部分內(nèi)容，上機的質(zhì)量和效率難以得到保證，使學生漸漸失去了對數(shù)據(jù)庫課程的學習興趣[1]。

5.目前很多院校的數(shù)據(jù)庫課程都是依托微軟的Access、SQL Server平臺來展開教學和實踐。這使得學生對Access和SQL Server比較熟悉，但對其他主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品（如Oracle、DB2等）不熟悉，而Oracle、DB2在數(shù)據(jù)庫市場中占據(jù)非常重要的份額，許多單位需要熟練掌握這種大型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的人才。這樣，就出現(xiàn)學生畢業(yè)后不能很快勝任工作的情況。針對上述問題，結合我院多名老師的數(shù)據(jù)庫教學經(jīng)驗，我院從實踐教學的內(nèi)容安排、教學方法和考核方式上進行改革，提出了遞進式數(shù)據(jù)庫實踐教學體系，旨在激發(fā)學生學習的自主性和積極性，讓學生在掌握數(shù)據(jù)庫理論知識的同時，能夠利用所學知識解決實際問題，提高學生實際動手能力，滿足當今社會對數(shù)據(jù)庫人才素質(zhì)和能力的新要求。

一、遞進式數(shù)據(jù)庫實踐教學體系

“遞進式”是指后一階段以前一階段為基礎，有層次、有階段地不斷創(chuàng)新深化的模式[2]。將“遞進式”模式運用在數(shù)據(jù)庫實踐教學中，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1.依托課程實驗、課程設計和課外實訓等多種教學形式，將實驗分為基礎型實驗、綜合設計型實驗和創(chuàng)新型實驗3個層次。通過這種從簡單到深入，從模仿到創(chuàng)新的不斷深化的模式來引導學生進行數(shù)據(jù)庫實踐活動，加深對理論知識的理解，提高學生的數(shù)據(jù)庫實踐能力和創(chuàng)新能力。

2.由于Oracle、DB2等數(shù)據(jù)庫具有知識體系復雜、入門難的特點，所以在課程設置上，首先開設了基于SQL Server的“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎”課程，在此基礎上，學生還可以繼續(xù)選修Oracle、DB2等數(shù)據(jù)庫課程，如圖1所示。這些選修課屬于技能性課程，更偏重于訓練和考查學生的實踐、操作和對數(shù)據(jù)庫管理的能力而非側重理論知識。通過這種遞進式方式，使學生具備較強的數(shù)據(jù)庫技術基礎和動手能力，提高學生學習新知識的能力。

二、實踐教學層次

數(shù)據(jù)庫實踐教學層次包含了基礎型實驗、綜合設計型實驗和創(chuàng)新型實驗。

1.基礎型實驗?；A型實驗使學生在數(shù)據(jù)庫應用、數(shù)據(jù)庫管理方面得到實踐的基本訓練，可以加深對所學內(nèi)容的理解，增強理論教學的效果[3]。在設置實驗內(nèi)容時，注重每個專業(yè)的特點、層次性和實用性。我院共有信息管理與信息系統(tǒng)、計算機審計、電子商務、信息安全和管理科學等5個專業(yè)。教師在設計實驗內(nèi)容時，結合專業(yè)的培養(yǎng)目標選擇實驗內(nèi)容，如在信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)中，設置了數(shù)據(jù)庫訪問技術（通過ADO.NET訪問數(shù)據(jù)庫）的實驗來培養(yǎng)學生的開發(fā)能力，而計算機審計專業(yè)則改成了數(shù)據(jù)的導入/導出實驗來培養(yǎng)學生對多種數(shù)據(jù)源的采集能力。除此之外，還注意各實驗之間的連貫性。教師根據(jù)專業(yè)特點，選擇有實際意義的實驗項目供學生完成，如在信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)中，基于“訂貨管理信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)”項目案例，設計了一系列的驗證和設計類上機實驗，供學生在實驗課上逐步分階段完成。設計的基礎型實驗包含數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建與管理、表的創(chuàng)建與管理、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)查詢、視圖的創(chuàng)建與管理、存儲過程與觸發(fā)器、用戶和權限管理、數(shù)據(jù)庫備份和恢復、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫訪問技術等。這些實驗涉及數(shù)據(jù)庫及其對象的創(chuàng)建、使用、管理和維護等各個方面的基本操作，需要和課堂教學相輔相成，可在SQL Server、Oracle和DB2平臺上完成。

2.綜合設計型實驗。由于每個基礎型實驗針對的是某個范圍的知識點，具有一定局限性，因此在“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎”課程后期安排了20學時的課程設計。該課程設計屬于綜合設計型實驗，要求學生選擇一個具有一定實用價值的項目，利用數(shù)據(jù)庫設計工具，完成整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計并構造目標數(shù)據(jù)庫，滿足信息需求和處理需求。課程設計采用分組方式，由2-3名學生完成。在小組里，每人都有明確的分工，通過這種分工協(xié)作、共同完成設計任務來鍛煉學生的交流溝通、團隊合作的能力。在課程設計的實施過程中，采用教師引導，學生自主為主的方式。學生可以通過互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)、課程學習網(wǎng)站和圖書館查找相關資料，在實踐中思考如何合理設計表及其結構，表和表之間的聯(lián)系是什么，系統(tǒng)有哪些角色和權限，系統(tǒng)的備份策略是什么等問題。通過這種有針對性的訓練，一方面促使學生對數(shù)據(jù)庫的基本概念、基本原理和技術的深入理解和掌握，另一方面有助于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。

3.創(chuàng)新型實驗。創(chuàng)新型實驗項目包括學生從現(xiàn)實生活中提煉出的創(chuàng)新項目以及教師根據(jù)科研項目提煉出的創(chuàng)新項目。學生可以向學校提出項目申請，如果批準之后將會得到一些經(jīng)費用于創(chuàng)新探索。除此之外，還可以通過參加學科競賽來提高創(chuàng)新能力。自2009年起，我院每年都與企業(yè)合作開展數(shù)據(jù)庫競賽，如2009年的Sybase杯數(shù)據(jù)庫應用大賽、2010-2013年的Oracle杯數(shù)據(jù)庫應用大賽。競賽采用組隊（2-3人）的方式報名參賽，選題方式為開放選題，可以選擇與數(shù)據(jù)庫應用相關的主題（如：數(shù)據(jù)庫設計、網(wǎng)站開發(fā)、移動數(shù)據(jù)庫應用開發(fā)、數(shù)據(jù)庫應用解決方案等）。在指導老師的引導下，學生可以盡情地拓展思路，選擇具有創(chuàng)新和實用性的題目，然后根據(jù)選定的題目，分工協(xié)作完成作品。由于是學生自己選擇的題目，這將極大地激發(fā)他們的學習興趣和創(chuàng)新意識。學生在完成作品的過程中，會面臨很多問題，這將鍛煉他們的自主學習能力和解決問題的能力。通過選拔推薦，我院每年都有參賽隊進入中國大學生計算機大賽的決賽，并取得好成績，如在2012年獲得了1個一等獎和2個二等獎[4]。從大學生科技創(chuàng)新項目和數(shù)據(jù)庫競賽的結果中可以發(fā)現(xiàn)，學生的數(shù)據(jù)庫實踐能力、創(chuàng)新能力和自主學習能力均有了一定的提高。創(chuàng)新型實驗對學生的數(shù)據(jù)庫理論與實踐水平的提高所起的作用也進一步顯現(xiàn)出來。

三、實踐教學手段和方法

為了達到數(shù)據(jù)庫實踐教學的目的，必須采用多種實踐教學手段和方法。

1.充分利用網(wǎng)絡教學資源，調(diào)動學生自主學習能力。為了共享學習資源、強化課程學習內(nèi)容、彌補課時不足，我院建立了數(shù)據(jù)庫課程學習網(wǎng)站[5]。在實踐教學方面，網(wǎng)站除了提供常規(guī)的實驗及實驗報告的管理、學習交流等功能外，還提供以下功能來滿足學生自主學習和個性化學習需求：①支持對文本、視頻、圖像等多種類型的學習資源進行管理，學生可以利用這些資源進行自主學習，了解數(shù)據(jù)庫學科的發(fā)展動態(tài)和最新技術。例如：教師把一些操作性強或有一定難度的實驗（如數(shù)據(jù)庫安裝、并發(fā)控制等）制作成視頻放在網(wǎng)站上，指導學生學習和實驗；對于一些擴展知識或實驗（如DDL觸發(fā)器）也可以放在網(wǎng)站上供學生選學；②對創(chuàng)新型實踐項目和參加數(shù)據(jù)庫學科競賽的實踐項目進行管理，為培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力提供一個管理平臺。

2.多元化的實驗教學方法。教學方法在實現(xiàn)教學目標中起著非常重要的作用。結合前面提出的遞進式數(shù)據(jù)庫實踐教學體系，針對不同的實驗教學層次和教學內(nèi)容，采用相適應的教學方法。例如：當學生在實踐過程中遇到難于理解的問題時，教師可以采用啟發(fā)式教學方式讓學生學會思考，鼓勵學生進行探究式的學習，而對于普遍存在的問題則通過集中演示，引導學生主動完成實驗[6]；在課程設計、科技創(chuàng)新項目、學科競賽的實踐環(huán)節(jié)中，可以采用項目驅動教學法、團隊合伙式教學法來培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神、交流能力、分析問題和解決問題的能力；由于不同數(shù)據(jù)庫之間既有相似之處，又有不同，學生在學習過程中容易混淆，有的甚至是學一門忘一門，因此，在Oracle、DB2課程的實踐教學中，采用比對式教學法，對各DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）的體系結構、SQL語法、安全控制、數(shù)據(jù)備份與恢復等內(nèi)容上進行比對，讓學生能夠快速地掌握這些大型數(shù)據(jù)庫的應用。

3.開放的實驗平臺。僅靠教學計劃里安排的課時無法滿足教學的需要，為了便于學生利用課余時間上機，實驗室采取了開放的機制，保障學生在非教學時間能夠進行自主的實踐活動。實驗室還提供了數(shù)據(jù)庫創(chuàng)新型實驗項目，供學生實踐，這樣在時間和空間上增加了實踐教學的靈活性，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

4.加強與IT企業(yè)合作和課外實訓。為了加強學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，提高學生的就業(yè)質(zhì)量，我院加大了與IBM、Oracle和微軟等企業(yè)的合作。主要的合作形式和實訓有：①IBM、Oracle和微軟為數(shù)據(jù)庫課程組的教師提供課程和認證培訓，以提高教師的實踐水平；②建立IBM聯(lián)合人才培養(yǎng)基地；③將IBM的認證考試（DB2 302A，DB2 730，DB2 731）作為選修課，讓學生選修。以此加強實訓，提高學生的就業(yè)能力；④安排學生參與甲骨文培訓機構的實訓——“電子商務平臺（EBP）系統(tǒng)實訓”，讓學生熟悉軟件架構，提高系統(tǒng)開發(fā)能力。

四、實踐教學考核方式

傳統(tǒng)的考核方式比較簡單，沒有注重階段性考核，這樣不能全面客觀地反映學生的實際水平，對教學起不到應有的考查作用，還阻礙學生技能的培養(yǎng)和創(chuàng)造力的提高。為此，需要對傳統(tǒng)的考核方式進行改革，加大對學生學習過程的檢驗和監(jiān)督，采用多樣考核和多次考核相結合的方法，具體如下：

1.“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎”課程考核方法。將課程考核分為三個部分，即期末考試（50%）、實驗成績（20%）和平時成績（30%），其中期末考試主要考查基本概念及基本理論，實驗成績考查學生的數(shù)據(jù)庫操作及設計能力，平時成績考查學生平時表現(xiàn)和平時學習的效果，包含隨堂測驗、階段性測驗、考勤、實驗完成情況和作業(yè)情況[7]。期末考試采用筆試方式，在題型上增加了綜合題，主要考核學生將理論知識運用到實際應用的能力。實驗成績采用上機考試方式，考核內(nèi)容包括：SQL、數(shù)據(jù)庫編程（游標、存儲過程、觸發(fā)器的應用）和數(shù)據(jù)庫管理。

2.數(shù)據(jù)庫課程設計的考核方法。數(shù)據(jù)庫課程設計為綜合設計型實驗，教師只給出了基本要求，學生需要選題、設計、實踐和撰寫課程設計報告。課程設計的成績評定一般包括如下步驟：①首先根據(jù)分工進行小組內(nèi)自評，根據(jù)貢獻大小和能力排出名次；②教師檢查各小組所研制的系統(tǒng)，并對學生提交的報告進行評判；③分小組進行答辯，組長做系統(tǒng)綜述，每個成員敘述自己完成的工作；④具有創(chuàng)新和實際意義的題目適當加分；⑤最后教師做出綜合評判、并給出成績，成績?yōu)槲寮壷?。在整個課程設計中，教師要進行過程性監(jiān)督，要求學生提交階段性報告和成果，如：需求分析報告、系統(tǒng)設計報告和設計結果等。這樣便于教師及時發(fā)現(xiàn)問題，并給出相應的指導。

3.“Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”“DB2 Family Fundamental”等選修課的考核方法。Oracle、DB2等數(shù)據(jù)庫選修課采用上機考試（70%）+平時成績（30%）的考核方式。上機考核的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫對象管理和數(shù)據(jù)操作等。平時成績包含考勤、實驗完成情況和作業(yè)情況，另外還要求學生查閱文獻資料，撰寫主流數(shù)據(jù)庫某一專題的技術報告作為平時成績。

按照上述教學方法、教學手段和考核方式，我院在數(shù)據(jù)庫實踐中采用遞進式數(shù)據(jù)庫實踐教學體系，學生的學習能力、設計能力和實際動手能力得到了增強。學生的綜合素質(zhì)在循序漸進的實踐教學過程中不斷得到鍛煉和提高，從而成為社會所需要的人才。

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