新工科和冠狀疫情下的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論教學(xué)新模式

周華平

摘要：為滿足新工科背景下工程專業(yè)對數(shù)據(jù)庫相關(guān)課程的新需求，針對數(shù)據(jù)庫概論等課程教學(xué)存在的問題，依據(jù)新工科建設(shè)的四點要求，結(jié)合數(shù)據(jù)庫課程自身特點，構(gòu)建了數(shù)據(jù)庫概論課程教學(xué)新內(nèi)容和方法。提出了項目驅(qū)動法在《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》中的實踐及實施辦法，結(jié)合課程內(nèi)容，采用項目驅(qū)動法制定了詳細的任務(wù)分解，在冠狀病毒疫情下提出線上教學(xué)輔助線下教學(xué)新模式，線上教學(xué)提出BOIOAO（Before Online，In Online，After Online）教學(xué)模式，實踐表明，在新的教學(xué)要求下，能夠提高學(xué)生數(shù)據(jù)庫概論學(xué)習(xí)興趣，符合新工科對人才培養(yǎng)的需求。

關(guān)鍵詞：新工科;數(shù)據(jù)庫概論;項目驅(qū)動法

中圖分類號：G642.0? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）36-0131-03

1 背景

2017年，教育部組織高校形成了“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”，隨后教育部正式發(fā)布《新工科研究與實踐項目指南》，指南規(guī)劃出的新工科研究與實踐項目有新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式、新質(zhì)量、新體系 5 個部分共 24 個選題方向，宗旨升級傳統(tǒng)工科，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升國家教育實力[1]。

在新工科背景下，計算機類本科專業(yè)學(xué)生應(yīng)具有計算思維能力、算法設(shè)計與分析能力、程序設(shè)計與實現(xiàn)能力、系統(tǒng)能力等。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)正是培養(yǎng)學(xué)生具備上述能力的重要途徑。新工科要求教師要有新的教學(xué)理念[2]，從傳統(tǒng)的以灌輸語法與知識為主轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘龑W(xué)生能力為主，從傳統(tǒng)的以過分強調(diào)結(jié)果的考核轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程考核為主，過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合的方式。

教師要加強和改進教學(xué)過程的設(shè)計，要改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性[3-5];改革傳統(tǒng)的以章節(jié)順序組織教學(xué)的教學(xué)體系轉(zhuǎn)變?yōu)橐灾R點的相關(guān)性、連通性進行教學(xué)的新體系。當(dāng)前，不少企事業(yè)單位反映計算機類畢業(yè)生實際應(yīng)用知識、動手與應(yīng)用能力不夠、數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)經(jīng)驗嚴(yán)重不足，能力無法達到用人單位的要求。而在新工科背景下，計算機類畢業(yè)生計算思維能力[6-8]、程序和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計能力，是評判一個學(xué)生是否為一名合格的計算機類專業(yè)學(xué)生的重要指標(biāo)[9-11]，也是反映學(xué)生解決實際問題能力的重要體現(xiàn)，反映出新工科對計算機類畢業(yè)生數(shù)據(jù)庫開發(fā)和設(shè)計提出的新要求。

工科專業(yè)中包含計算機類專業(yè)，計算機類專業(yè)中各高校基本都開設(shè)數(shù)據(jù)庫相關(guān)課程，《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》[12]這門課程是普通本科院校計算機類專業(yè)都會開設(shè)的專業(yè)課。在發(fā)布的《計算機類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》中，列舉的核心課程有數(shù)據(jù)庫相關(guān)課程，比如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論這門課程開課較早，雖然教材的版本有所改進，但傳統(tǒng)的教學(xué)方法、教學(xué)思路并沒有大的變動，所以急需要對該課程進行改革研究。

2 改革思路

2.1改革數(shù)據(jù)庫概論教學(xué)重點

新工科對高校課程開設(shè)提出了新要求，課程要能夠反映產(chǎn)業(yè)的需求，課程也要能夠根據(jù)產(chǎn)業(yè)進行調(diào)整。當(dāng)前隨著人工智能、大數(shù)據(jù)和云計算等新興產(chǎn)業(yè)興起，數(shù)據(jù)庫的教學(xué)要能緊密服務(wù)于此。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論作為一種計算機類傳統(tǒng)的課程，要能夠和現(xiàn)在增加的新課程聯(lián)系好，關(guān)聯(lián)好，比如人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘等。改革數(shù)據(jù)庫概論的授課內(nèi)容和授課重點，突出服務(wù)于新工科要求的實踐性，刪減一些難懂、純原理性的知識，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論中融入一些當(dāng)前發(fā)展新技術(shù)，是對建設(shè)新工科很好的呼應(yīng)，也很好地順應(yīng)了“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的要求，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。重點講解以下內(nèi)容：

1）關(guān)系數(shù)據(jù)庫：相關(guān)概念，什么是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算;

2）關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL ：數(shù)據(jù)定義（包含模式，基本表，索引等對象），數(shù)據(jù)查詢（單表，多表），數(shù)據(jù)更新（插入、刪除和修改），視圖;

3）數(shù)據(jù)庫完整性：實體完整性（通過主碼設(shè)置），參照完整性（通過外碼設(shè)置），用戶定義的完整性（根據(jù)用戶需求）;

4）數(shù)據(jù)庫設(shè)計：六個步驟，分別得出相應(yīng)的結(jié)果，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫設(shè)計，這個環(huán)節(jié)可以結(jié)合數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計展開;

對于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論，要講解為什么要進行規(guī)范化，怎么進行規(guī)范化，每個范式滿足的條件。

2.2? 項目驅(qū)動的教學(xué)內(nèi)容

《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論（第四版）》全書共分四篇，本科教學(xué)中只講授前三篇的內(nèi)容，共包括十一個章節(jié)，分別為：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL、數(shù)據(jù)庫安全性、數(shù)據(jù)庫完整性、關(guān)系數(shù)據(jù)理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫編程、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)、并發(fā)控制。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，整個教學(xué)包括三個環(huán)節(jié)：課堂教學(xué)、實驗操作、課程設(shè)計。課堂授課9個教學(xué)周（每周4課時）共36個課時，12個課時的實驗課穿插于整個授課環(huán)節(jié)，2周課程設(shè)計共28課時，安排在課程授課結(jié)束后開設(shè)。在教學(xué)的三個環(huán)節(jié)中，均采用項目驅(qū)動的教學(xué)方法。按照教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計教學(xué)任務(wù)， 把項目分解成一個個任務(wù)，一共分為15個前后有關(guān)聯(lián)的任務(wù)， 每個任務(wù)又對應(yīng)若干個知識點， 分配到不同章節(jié)中教學(xué)，如下表1 所示。其中任務(wù)1-8穿插到教學(xué)中，作為課堂和實驗的內(nèi)容，任務(wù)9-15為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課程結(jié)束后課程設(shè)計的內(nèi)容。這樣， 將數(shù)據(jù)庫的知識和項目開發(fā)融合在一起， 循序漸進且有效地培養(yǎng)了學(xué)生的職業(yè)技能。

2.3線上教學(xué)輔助線下教學(xué)

線下教學(xué)主要指傳統(tǒng)的教學(xué)方式，教師和學(xué)生集中在教室或?qū)嶒炇颐鎸γ媸谡n方式，線上教學(xué)主要指通過網(wǎng)絡(luò)平臺非面對面授課方式。在冠狀病毒疫情環(huán)境下，針對線上教學(xué)，本文提出BOIOAO（Before Online，In Online，After Online）教學(xué)模式。線前線中和線后相結(jié)合，學(xué)生自學(xué)與師生互動相結(jié)合。在時間軸上，可分為線上、線中、線后。線前，采用異步方式，教師在網(wǎng)絡(luò)平臺上發(fā)布知識點視頻、課題組自錄視頻、電子課件等教學(xué)資源，布置線前任務(wù);學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)、預(yù)習(xí)課件PPT及完成預(yù)習(xí)練習(xí)題目。線中，師生討論線上學(xué)習(xí)遇到的問題，這時采用同步方式，直播平臺采用釘釘、騰訊會議、qq群課堂網(wǎng)絡(luò)都比較穩(wěn)定，然后教師精講知識點。線后，教師反思教學(xué)，學(xué)生提交作業(yè)，線上測試練習(xí)，復(fù)習(xí)反饋。線前、線中和線后混合式教學(xué)模式，一方面，學(xué)生可隨時、隨地觀看教學(xué)資源，有利于個性化學(xué)習(xí)。此外，教師借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺查看學(xué)生的前續(xù)課程的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整教學(xué)計劃，對個別差生進行個性輔導(dǎo)，從而做到因材施教，教師還可以進行線上集體答疑，提高學(xué)生與教師互動的興趣和學(xué)習(xí)熱情。