基于工程教育認(rèn)證的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化教學(xué)研究

何凱 黃春曉 葉鵬 梁金星

摘要：針對(duì)目前數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系中數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容和方法不足等問(wèn)題，探索基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的教學(xué)改革措施。明確數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系培養(yǎng)目標(biāo)，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例，重點(diǎn)采用案例啟發(fā)式教學(xué)方法。教學(xué)效果表明提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，鍛煉了學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的實(shí)踐能力，為工程教育認(rèn)證背景下數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系的教學(xué)改革和探索提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)課程;復(fù)雜工程問(wèn)題; 工程教育認(rèn)證;教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì);教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)： TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）23-0029-03

Abstract： To solve the shortcomings of teaching contents and methods of database design and optimization in the current database curriculum system， this paper explores its teaching reform measures based on the professional certification of engineering education. This paper redefines the training objectives of database curriculum system， scientifically makes plan for the teaching contents， carefully designs teaching cases， and focuses on case-based heuristic teaching method. The teaching effect shows that it can improve students learning enthusiasm， enhance their understanding of knowledge points， stretch their practical ability to solve complex engineering problems， and further provide references for teaching reform and exploration of database curriculum system under the background of engineering education certification.

Key words： database course; complex engineering problems; engineering education certification; teaching content design; reform in education

1 引言

大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)習(xí)的效果直接影響著學(xué)生從事軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)處理、分析和挖掘等工程行業(yè)的能力和水平[1]。2016年，我國(guó)正式加入《華盛頓協(xié)議》，有利于推動(dòng)高等教育工程專(zhuān)業(yè)改革和發(fā)展，推進(jìn)一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)。新版工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，工程類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)對(duì)“解決復(fù)雜工程問(wèn)題”的要求，目的在于“提高人才培養(yǎng)質(zhì)量”。在新一輪的本科工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證背景下，數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系作為理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，探討其基于解決復(fù)雜工程問(wèn)題的教學(xué)研究具有重要意義[2-3]。

目前，在筆者所在單位的軟件工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案和大綱中，數(shù)據(jù)庫(kù)系列相關(guān)課程體系分為三大模塊：

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)原理。教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫(kù)的基本理論，如關(guān)系代數(shù)、實(shí)體聯(lián)系和范式等，目的在于讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)理論知識(shí);

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建、表的操作、視圖操作、索引操作、存儲(chǔ)過(guò)程和觸發(fā)器應(yīng)用、函數(shù)應(yīng)用、SQL 程序設(shè)計(jì)，目的在于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用能力;

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化技術(shù)。教學(xué)內(nèi)容以數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)優(yōu)化、性能監(jiān)控與調(diào)優(yōu)、數(shù)據(jù)庫(kù)安全和授權(quán)、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等實(shí)用技術(shù)，目的在于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)踐工程問(wèn)題的實(shí)踐能力。

上述教學(xué)內(nèi)容循序漸進(jìn)、相輔相成。但教學(xué)內(nèi)容根據(jù)知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)，教學(xué)以學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為主要教學(xué)目標(biāo)，不足以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，使得課程體系難以支撐學(xué)生畢業(yè)目標(biāo)達(dá)成。因此，有必要重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施成果導(dǎo)向教育，依據(jù)畢業(yè)要求安排教學(xué)活動(dòng)，依據(jù)畢業(yè)要求對(duì)畢業(yè)生實(shí)施評(píng)價(jià)[4]。在數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系的知識(shí)點(diǎn)中，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化技術(shù)是數(shù)據(jù)庫(kù)的重點(diǎn)和核心且與實(shí)踐結(jié)合緊密，探討其基于工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證的教學(xué)內(nèi)容和方法，對(duì)建立以解決復(fù)雜工程問(wèn)題的為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系的教學(xué)改革和探索具有參考和借鑒意義。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)問(wèn)題的分析能力和解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化是數(shù)據(jù)庫(kù)的高級(jí)知識(shí)，也是實(shí)際工程項(xiàng)目所必需的技術(shù)，有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容以教會(huì)學(xué)生知識(shí)點(diǎn)為教學(xué)目標(biāo)[5]，存在以下局限性：

（1）知識(shí)模塊整合不夠，難以提高學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容是將數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與優(yōu)化分開(kāi)，課程內(nèi)容安排在兩門(mén)課程中，忽略了兩者之間是緊密聯(lián)系的。教學(xué)內(nèi)容注重?cái)?shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，而忽略了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)優(yōu)化，而這恰好是實(shí)際復(fù)雜工程問(wèn)題中所必需的;

（2）知識(shí)結(jié)合不緊密，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。學(xué)生會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)，理解范式和逆規(guī)范化的原理，但難以應(yīng)用于工程實(shí)踐。在工程問(wèn)題中，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化往往還會(huì)結(jié)合查詢(xún)考慮，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容在這方面結(jié)合度不夠，不利于引導(dǎo)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維;