大數(shù)據(jù)時代下基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的金課構(gòu)建與探索
——以“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”為例

楊 慶

(漢江師范學院 數(shù)學與計算機科學學院，湖北 十堰 442000)

一、文獻綜述

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)如何與大數(shù)據(jù)時代接軌，目前有很多針對大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)庫改革研究。袁琴琴等人增加了課程前沿技術(shù)，如新一代數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)管理(NoSQL、NewSQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等內(nèi)容的教學，在教學過程中不斷吸收國內(nèi)外前沿數(shù)據(jù)庫技術(shù)，使教學始終處于同時期的高起點、高水準[1]。王媛妮等人提出要將數(shù)據(jù)向大數(shù)據(jù)拓展，數(shù)據(jù)模型向非關(guān)系模型拓展，數(shù)據(jù)管理軟件也應(yīng)介紹非關(guān)系型數(shù)據(jù)管理軟件及一些開源數(shù)據(jù)庫軟件，數(shù)據(jù)庫相關(guān)的技術(shù)需要擴充分布式平臺的內(nèi)容，案例選擇需要注重與行業(yè)、專業(yè)的結(jié)合[2]。陶婧提出應(yīng)增設(shè)NoSQL數(shù)據(jù)管理技術(shù)、海量數(shù)據(jù)挖掘與分析算法、海量數(shù)據(jù)存儲與查詢、MapReduce編程模型應(yīng)用、Hadoop生態(tài)系統(tǒng)等課程與實驗。加強師資隊伍建設(shè)，豐富教學內(nèi)容與方法和綜合考核評價[3]。劉芳將數(shù)據(jù)庫課程的教學內(nèi)容分為關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫，并設(shè)計出了數(shù)據(jù)庫課程的理論教學、實踐教學、綜合實訓的教學內(nèi)容[4]。

教育部高等教育司司長吳巖提出要建設(shè)中國“金課”[5]。有不少學者提出如何建設(shè)金課。顏敏提出必須以激勵與約束機制做平臺，以科研成果評價助推“金課”，以教研培訓與學習機制保障“金課”，以第三方評價鑄造“金案”[6]。陳翔等人提出了重構(gòu)定量與定性有機結(jié)合的高校課程教學質(zhì)量評價體系來建設(shè)中國金課[7]。余文森等人提出要用心學習、深度學習、完整學習，這樣的學習才是真實發(fā)生的學習，“金課”建設(shè)必須要讓學習真實地發(fā)生。為確?！敖鹫n”建設(shè)的正確方向，需要對其進行全面的設(shè)計和推進[8]。

如何培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力，不少學者提出了自己的看法。方芳提出要充分整合數(shù)據(jù)庫教學內(nèi)容，注重理論性與實用性的完美結(jié)合，實現(xiàn)教學內(nèi)容與社會實際需求相結(jié)合。采用任務(wù)驅(qū)動教學法，以任務(wù)為主線，結(jié)果為導向充分發(fā)揮學生的主體作用，實現(xiàn)學生的自主學習，進而培養(yǎng)學生良好的實踐應(yīng)用能力[9]。整合教學內(nèi)容、改進教學方法、加強實踐教學環(huán)節(jié)和轉(zhuǎn)變考核方式等方面提出了數(shù)據(jù)庫系列課程教學改革的思路，為培養(yǎng)出符合社會實際需求的高質(zhì)量數(shù)據(jù)庫應(yīng)用型人才提供了新途徑[10]。提出了包括教學內(nèi)容設(shè)置、案例式教學方法、理論實踐教學相結(jié)合以及開設(shè)實習課程等方式的教學改革方法，以實現(xiàn)學生應(yīng)用能力培養(yǎng)的目標，同時達到對學生理論思維培養(yǎng)和實踐能力訓練的雙重目標[11]。

本文首先對當前社會實際需求進行了深入分析，挖掘出大數(shù)據(jù)時代下數(shù)據(jù)庫相關(guān)職業(yè)學生所必需的應(yīng)用能力，對如何打造數(shù)據(jù)庫金課進行了探索。

二、現(xiàn)狀分析

為了和社會實際需求緊密結(jié)合，培養(yǎng)合格的應(yīng)用型專業(yè)人才，我們對各大招聘網(wǎng)站進行了調(diào)研分析。本文選取了“智聯(lián)招聘”、“51job”、“拉勾網(wǎng)”、“應(yīng)屆生求職網(wǎng)”等招聘網(wǎng)站的職位信息，職位關(guān)鍵字是“數(shù)據(jù)庫”，“51job”的工作地點是“廣東、北京、上海、四川、湖北”，其余的工作地點默認的是全國。職位主要有“數(shù)據(jù)庫開發(fā)工程師”、“數(shù)據(jù)庫運維工程師”、“數(shù)據(jù)庫工程師(DBA)”。去除崗位職責中描述的與數(shù)據(jù)庫不密切相關(guān)的詞頻，詞頻由高到低依次是“存儲過程”、“文檔”、“恢復”、“數(shù)據(jù)庫原理”、“數(shù)據(jù)庫設(shè)計”、“SQL語言”、“數(shù)據(jù)庫架構(gòu)”、“SQL語句”、“觸發(fā)器”、“查詢”、“SQL優(yōu)化”、“函數(shù)”、“索引”、“權(quán)限”、“并發(fā)”。

“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師”是全國計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格考試中的中級資格，通過本考試的考生，可被用人單位擇優(yōu)聘為工程師職務(wù)。因此，本文深入分析了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程師考試大綱，參考考試大綱進行教學設(shè)計。選擇題部分主要有“數(shù)據(jù)庫模型、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能和特征、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、關(guān)系運算、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言、數(shù)據(jù)庫的控制功能、數(shù)據(jù)庫設(shè)計基礎(chǔ)理論、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)倉庫基礎(chǔ)知識”。分析題主要有“數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)實施、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行和管理、SQL、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫的安全性、數(shù)據(jù)庫發(fā)展趨勢與新技術(shù)”。

三、金課構(gòu)建與探索

前一階段的現(xiàn)狀分析，為我們探索如何構(gòu)建金課提供了理論依據(jù)和寶貴價值。實踐能力是教學環(huán)境中的重要一環(huán)，為了加強實踐教學環(huán)節(jié)，以我校為例進行闡述。學校“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”有54學時，其中理論18學時，實訓36學時。在學時壓縮的情況下，如何更好地組織教學內(nèi)容是一件值得思考的事情。

理論學時只有18學時，如果要做到面面俱到，時間是遠遠不夠的。因此，我們采用MOCC線上、線下混合式教學方式。根據(jù)前一階段的應(yīng)用能力需求，數(shù)據(jù)庫理論課內(nèi)容安排如表1所示。課前預習能夠有效提升課堂效率，培養(yǎng)學生自主學習能力。課前采取MOOC預習的形式，并回答一些簡單的問題。課上主要是重難點的討論、學習，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。課后主要是所學知識的總結(jié)，以及學習過程中遇到的問題的解決方案進行交流。

實訓內(nèi)容主要包括如表2所示。考慮到學校不可能做到面面俱到，因此，我們選取了重點內(nèi)容進行課上實踐。這些實踐內(nèi)容囊括應(yīng)用程序員、數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員、數(shù)據(jù)庫運維人員、數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)等人員的工作。為了培養(yǎng)學生應(yīng)用能力，掌握綜合運用數(shù)據(jù)庫原理、方法和技術(shù)進行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)分析、設(shè)計和開發(fā)的能力，最后一個月的時間讓學生之間(5～6位)相互合作共同完成一項大作業(yè)。這使得學生對整個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用項目的流程更加了解，不僅培養(yǎng)了學生的團結(jié)合作能力，而且培養(yǎng)了學生分析問題、理解問題、解決問題的能力。

表1 數(shù)據(jù)庫理論課內(nèi)容與安排

表2 數(shù)據(jù)庫實驗內(nèi)容與安排

課堂上，利用雨課堂教學工具進行互動。通過隨機點名的方式，增強課堂的緊張氣氛，提高學生的注意力。還可以檢測學生預習，掌握知識的情況，如圖1所示。對優(yōu)秀學生，給予適當獎勵，進一步激發(fā)其學習興趣和熱情。對于預警學生，深入了解其原因，給予更進一步的鼓勵和輔導。對于學生掌握的知識點，可以簡單介紹。對于重難點以及學生容易出現(xiàn)錯誤的地方應(yīng)循序漸進，重點講解，多加練習。線上采用中國大學Mooc的形式學習，根據(jù)學生觀看視頻的個數(shù)、次數(shù)、時長以及學生的學習等信息，了解學生線上學習情況。并設(shè)置討論區(qū)，鼓勵學生參與發(fā)帖和進行評論，增加學生的參與度。

圖1 雨課堂課堂表現(xiàn)

圖2 Mooc線上表現(xiàn)

四、實驗結(jié)果

通過整合教學內(nèi)容、改進教學方法、加強實踐教學環(huán)節(jié)等一系列措施，以及學生更深入地學習課程，多數(shù)學生的應(yīng)用能力在一定程度上能夠得到培養(yǎng)和提升。本文通過QQ群投票的方式對班級同學一共發(fā)放了126張投票。共回收112張投票，如圖3(a)所示。結(jié)果表明，只有7%的學生應(yīng)用能力沒有得到提升，多數(shù)學生的應(yīng)用能力得到了提升，如圖3(b)所示：

圖3(a) 問卷調(diào)查結(jié)果

圖3(b) 問卷調(diào)查結(jié)果餅圖

通過對“比較不符合”中7%的同學進行深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)同學覺得這門課程比較難，離開了書本，覺得基礎(chǔ)不扎實。對待這些同學，教師需要更多的耐心，更多的關(guān)注等。

五、結(jié)語

本課題首先對各大招聘網(wǎng)站進行調(diào)研分析，挖掘出數(shù)據(jù)庫相關(guān)專業(yè)需求，設(shè)計應(yīng)用性人才培養(yǎng)方案。其次，整合教學內(nèi)容，注重實踐能力的培養(yǎng)。最后，綜合分析學生線上線下的表現(xiàn)，對達到預警閾值的學生，及時向?qū)W生、家長以及相關(guān)教輔人員反饋，實現(xiàn)個性化教學。課題旨在為其他高校的相關(guān)專業(yè)提供參考借鑒。對其他專業(yè)的建設(shè)也有一定的參考價值。課題對于積極推動高等教育法、深化本科教育教學改革、全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、加快實施人才強國戰(zhàn)略具有重要意義和深遠影響。