工程教育專業(yè)認證背景下數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的教學(xué)改革與探索

謝生龍，楊戰(zhàn)海，徐雪麗

(延安大學(xué) 數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)學(xué)院，陜西 延安 716000)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(Database Management System)，簡稱DMS，是集數(shù)據(jù)庫的建立、使用、維護或數(shù)據(jù)庫其他方面管理的大型集成軟件，對數(shù)據(jù)庫的操縱和管理有很大的便捷性[1]。在大數(shù)據(jù)云集的今天，計算機相關(guān)專業(yè)本科階段開設(shè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程已是目前國內(nèi)各高校統(tǒng)一的認識。另外，在《工程教育認證標(biāo)準(zhǔn)》(2017年11月修訂，以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)通用標(biāo)準(zhǔn)第三點“畢業(yè)要求”的第五條中，明確指出畢業(yè)生畢業(yè)時應(yīng)具備現(xiàn)代工程工具和信息工具的選擇與使用能力。

目前，國內(nèi)高校計算機相關(guān)專業(yè)本科培養(yǎng)中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的設(shè)置主要圍繞當(dāng)前主流大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如Oracle、Sybase、DB2、Microsoft SQL Server等進行開設(shè)。通過這些數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫原理與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用設(shè)計，包括數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建方法及內(nèi)部存儲原理，邏輯表結(jié)構(gòu)的分析、創(chuàng)建與管理，數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計，自定義函數(shù)設(shè)計，游標(biāo)及其操作，存儲過程和觸發(fā)器，視圖規(guī)劃、設(shè)計與操作等基礎(chǔ)知識；以及事務(wù)與并發(fā)控制，索引機理與其設(shè)計，數(shù)據(jù)安全及其訪問控制、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等數(shù)據(jù)庫開發(fā)應(yīng)用與設(shè)計知識；再通過理論指導(dǎo)和上機實踐相結(jié)合的方式，使學(xué)生能熟練使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，掌握數(shù)據(jù)庫常規(guī)管理技術(shù)，了解客戶端開發(fā)工具與大型數(shù)據(jù)庫配合開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，達到讓學(xué)生不斷創(chuàng)新、改革計算機技術(shù)的目的[2]。如此，希望能不斷拓寬學(xué)生計算機數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高應(yīng)用技能和管理水平，從而真正促進計算機數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)技術(shù)的革新，成為能滿足社會需求的高水平數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)性人才。

1 當(dāng)前數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

下面從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段、考試形式、實訓(xùn)模式方面分析當(dāng)前數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的教學(xué)情況與存在的問題。

1.1 教學(xué)方法

在當(dāng)前的課堂教學(xué)中，基本上采用以教師為中心的課堂講授模式，學(xué)生根據(jù)教師的要求去完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，被動地接受知識，導(dǎo)致課堂枯燥無味，學(xué)習(xí)氣氛沉悶，學(xué)生跟不上教師的思路。在教學(xué)組織中，教師常按照“概念—舉例—上機”的授課流程進行教學(xué)。然而，由于課程學(xué)時少等原因，教師往往沒有多余的時間指導(dǎo)學(xué)生去做一些更加具體的、結(jié)合生產(chǎn)實際的綜合類訓(xùn)練項目。

當(dāng)前數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容基本上是按照教材的知識體系進行編排，教師教學(xué)時也常按照教材的組織順序講解。一般先介紹一些有關(guān)數(shù)據(jù)庫的基本概念、純原理性的知識，再結(jié)合某種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如SQL Server進行具體操作演示。沒有完全擺脫傳統(tǒng)的教學(xué)過程，不能很好的培養(yǎng)學(xué)生針對復(fù)雜的工程問題基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法進行處理的專業(yè)能力。

1.2 教學(xué)手段

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程授課常常以多媒體為主，板書為輔的理論教學(xué)方式，再結(jié)合實驗前集體講解，實驗中個別指導(dǎo)的實踐教學(xué)方式開展。這種手段使學(xué)生缺乏深度的專業(yè)性問題的溝通與鍛煉的機會，不能很好的培養(yǎng)工程教育認證提出的學(xué)生針對復(fù)雜工程問題能同業(yè)內(nèi)同行進行高效交流的能力；同時，也無法對學(xué)生專業(yè)性報告的撰寫能力和文稿的設(shè)計能力提高，也失去學(xué)生陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令的機會[3]。致使對學(xué)生在一定的國際視野和如何對專業(yè)性問題進行有效溝通和交流的培養(yǎng)大打折扣。

1.3 實訓(xùn)模式

實訓(xùn)多以教師限定選題，學(xué)生選做；學(xué)生分組實踐，定期匯報；演示設(shè)計成果，小組討論；反饋意見，改進完善的模式進行。然而，此種模式存在的問題是過程不能很好監(jiān)控。部分小組有個別成員不積極參與，實際開展實訓(xùn)任務(wù)主要是由認真的同學(xué)完成，從而不能整體提高實訓(xùn)能力，缺少有效跟蹤與成績量化的手段。

1.4 考核形式

目前將期末考試作為唯一的考核標(biāo)準(zhǔn)的高校已不多見。一般地，成績考核會來自平時教學(xué)過程中，像課堂表現(xiàn)、平時作業(yè)、實驗水平、項目實踐能力等。當(dāng)然，部分“一流建設(shè)”高校對學(xué)生實踐能力比較重視，都會有實戰(zhàn)項目考核，但這些課程設(shè)計或?qū)崙?zhàn)項目階段性、獨立性的特色比較明顯，缺少課程貫通的布局理念。而在國外，如麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)及加州大學(xué)伯克利分校此類工程性課程的教學(xué)過程中，通常包含40%的考核成績都會參考學(xué)生在實驗室工作表現(xiàn)和實際的實踐能力來評價，成績評定具有連續(xù)性和綜合性[4]。

整體上講，目前數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的教學(xué)方法未能結(jié)合學(xué)生實際，難以適應(yīng)課程體系[5]；教學(xué)手段脫離支持條件，弱化學(xué)生主體性作用；實訓(xùn)模式不能匹配課程內(nèi)容，達不到培養(yǎng)目標(biāo)[6]；考核形式泛射畢業(yè)要求，達不到持續(xù)改進效果。

2 工程教育專業(yè)認證背景下數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教學(xué)創(chuàng)新要求與特色

2.1 教學(xué)創(chuàng)新要求

《標(biāo)準(zhǔn)》的第三點“畢業(yè)要求”第五條中明確指出，畢業(yè)生畢業(yè)時能夠使用“現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具”。在當(dāng)前大數(shù)據(jù)時代的大背景下，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)正是典型的現(xiàn)代工具與信息技術(shù)工具代表之一。從這一點講，作為計算機專業(yè)方向的學(xué)生必須掌握數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的使用，針對復(fù)雜的關(guān)系型與非關(guān)系型海量數(shù)據(jù)，按照需求進行結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化的存儲。通過DDL(Data Definition Language)、DML(Data Manipulation Language)或管理系統(tǒng)界面的交互，完成數(shù)據(jù)錄入、修改、查詢、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)維護與通信等業(yè)務(wù)的處理。

結(jié)合以上分析，教師在一線教學(xué)的過程中，應(yīng)從下面兩方面著手創(chuàng)新[7]：(1)要多以大數(shù)據(jù)管理為背景，進行案例設(shè)計指導(dǎo)，模擬數(shù)據(jù)的管理和維護。從數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理原理、開發(fā)技術(shù)、依賴資源、應(yīng)用技能等方面入手讓學(xué)生深入淺出、融會貫通，學(xué)練結(jié)合，不斷創(chuàng)新；(2)教師在教學(xué)時，鍛煉學(xué)生的批判性思維，讓學(xué)生在眾多的大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中選擇適合當(dāng)前數(shù)據(jù)管理需求的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并針對復(fù)雜的工程問題，善于發(fā)現(xiàn)所用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的局限性，從計算機相關(guān)專業(yè)的角度提出改進意見和二次開發(fā)的需求。

2.2 教學(xué)應(yīng)有特色

(1)堅持理論與實踐并舉。以基礎(chǔ)理論為核心，實踐項目為支撐，將理論與實踐并重推進，培養(yǎng)學(xué)生興趣和實踐能力[8]。讓學(xué)生養(yǎng)成學(xué)以致用，主動探索的意識，循序漸進地提高學(xué)生針對復(fù)雜工程的方案設(shè)計和問題解決能力[9]。

(2)突出啟發(fā)與引導(dǎo)性原則。授課時多注重啟發(fā)與引導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會質(zhì)疑，敢于批判；調(diào)動學(xué)生好奇心，引導(dǎo)學(xué)生主動驗證，并結(jié)合內(nèi)容與驗證結(jié)論，在關(guān)鍵方面分別給出相應(yīng)的思考和拓展方向，不斷地探索科學(xué)知識，提高自己技能，從深度與廣度等多方位塑造基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進行研究和思考的能力。

(3)考核應(yīng)具有多方位、持久性。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和社會需求，以多種形式考核學(xué)生的綜合能力，并應(yīng)具備持久評價的特性，避免“以點概面、一紙論分”的絕對化問題，可以嘗試將技能面試、專題演講、問題討論、成果匯報、卷面答題、課程設(shè)計、項目實戰(zhàn)及論文寫作等多種形式結(jié)合起來，綜合考察學(xué)生對課程重難點知識的接受和掌握程度。

3 工程教育專業(yè)認證背景下數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程體系的重構(gòu)

從《標(biāo)準(zhǔn)》的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求出發(fā)回歸課程體系?！稑?biāo)準(zhǔn)》指出符合本專業(yè)畢業(yè)要求的工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程與專業(yè)類課程至少占總學(xué)分的30%，工程實踐與畢業(yè)設(shè)計(論文)至少占總學(xué)分的20%[10]。結(jié)合教育部2018年發(fā)布的計算機類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)規(guī)范要求中的建議，工科專業(yè)培養(yǎng)方案總學(xué)分應(yīng)控制到140～180區(qū)間?，F(xiàn)將《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》定位為工程基礎(chǔ)類課程、專業(yè)基礎(chǔ)類課程或?qū)I(yè)類課程，設(shè)置為3學(xué)分；將《大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)》及《綜合課程設(shè)計》定位為工程實踐與畢業(yè)設(shè)計(論文)，分別設(shè)置2學(xué)分、1學(xué)分，學(xué)時設(shè)置根據(jù)相關(guān)要求，按照學(xué)分比例換算，學(xué)時分配、學(xué)期周學(xué)時分配以及考核形式參見表1。

表1 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教學(xué)計劃安排表

從課程主要學(xué)習(xí)內(nèi)容和課程組織形式兩方面講，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程所講授和學(xué)習(xí)的重點也有所不同，具體參見表2。表1中三門課程的結(jié)合和學(xué)期周學(xué)時的分配體現(xiàn)出了理論與實踐并重的核心理念，滿足了工程教育專業(yè)認證《標(biāo)準(zhǔn)》的基本學(xué)分比例要求；在課程實施的組織形式上，亦可根據(jù)表中三門課程的基本情況靈活組織，多樣化開展，如《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》理論學(xué)習(xí)為主，案例設(shè)計為輔，通過實驗驗證，課堂討論加深理論學(xué)時，基本知識點的掌握。而在《綜合課程設(shè)計》課程組織的過程中，應(yīng)用所學(xué)的理論知識，構(gòu)建大型實踐項目，按照項目的標(biāo)準(zhǔn)和要求，綜合訓(xùn)練、分組實施，從而達到鍛煉學(xué)生數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)管理能力，從實踐中提高學(xué)生的專業(yè)技能。

表2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教學(xué)內(nèi)容與組織形式

4 工程教育專業(yè)認證要求的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教學(xué)模式探索

在教學(xué)活動過程中，教師與學(xué)生是兩個主要的參與角色。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程本身具有理論性復(fù)雜，實踐性要求高的特點[11]。在《標(biāo)準(zhǔn)》的通用標(biāo)準(zhǔn)中學(xué)生和師資隊伍的標(biāo)準(zhǔn)有著明顯的映射關(guān)系，如學(xué)生標(biāo)準(zhǔn)1.2中指出“具有完善的學(xué)生學(xué)習(xí)指導(dǎo)、職業(yè)規(guī)劃、就業(yè)指導(dǎo)”與師資隊伍標(biāo)準(zhǔn)6.4中“教師為學(xué)生提供指導(dǎo)、咨詢、服務(wù)，并對學(xué)生職業(yè)生涯規(guī)劃、職業(yè)從業(yè)教育有足夠的指導(dǎo)”。所以，教師與學(xué)生在“教”與“學(xué)”交互過程中，密切相關(guān)，相互映射[12]。

針對表1中設(shè)置的課程，在實際教學(xué)中建議教師以問題為導(dǎo)向，基礎(chǔ)講解，原理分析，技術(shù)檢驗，反饋意見，評估問題，考核評價，能力提升；拿到問題后學(xué)生先分析問題，掌握基礎(chǔ)，吃透理論，技術(shù)實踐，原理應(yīng)用，自我反思，探索問題，結(jié)果支撐，發(fā)展專業(yè)技能。如此，可以從知識方面豐富學(xué)生知識庫，提升學(xué)生數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用能力和管理水平，鍛煉學(xué)生考慮問題的思維，探究處理問題的方法，從德、智等多方面出發(fā)達到良好的培養(yǎng)效果。整個教學(xué)模式可概括如圖1所示。

圖1 工程教育專業(yè)認證要求的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教學(xué)模式

5 小結(jié)

文章通過對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及目前國內(nèi)高校計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)科專業(yè)本科培養(yǎng)中數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程設(shè)置的介紹出發(fā)，從教學(xué)方法、教學(xué)手段、實訓(xùn)模式及考核形式四個方面分析了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程的教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題；又結(jié)合工程教育專業(yè)認證背景下數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教學(xué)創(chuàng)新要求與特色，重構(gòu)了工程教育專業(yè)認證背景下數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程體系；最后給出了基于工程教育專業(yè)認證背景下的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教與學(xué)映射融合的基本模式，希望為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)類課程教學(xué)改革提供參考，加快工程教育專業(yè)認證及“雙萬計劃”專業(yè)建設(shè)的進程[13]。