數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)庫系列課程教學(xué)改革與探索

向洪波,褚洪波,秦 佳

(黑龍江工業(yè)學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院,黑龍江 雞西 158100)

大數(shù)據(jù)時代,各個高校都在積極開設(shè)數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè),其中,數(shù)據(jù)庫原理、Oracle數(shù)據(jù)庫、大型數(shù)據(jù)庫應(yīng)用、NoSQL數(shù)據(jù)庫等是該專業(yè)開設(shè)的數(shù)據(jù)庫相關(guān)的課程。這些課程的開設(shè)為學(xué)生將來就業(yè)并從事大數(shù)據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的研究打下了堅實的基礎(chǔ)。

當(dāng)前各高校在數(shù)據(jù)庫相關(guān)課程的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)計劃、教學(xué)理念、實驗環(huán)境及師資力量等方面的設(shè)置上存在著一定的差異[1],在研究型大學(xué)里,往往注重強(qiáng)調(diào)相關(guān)的理論概念,重點學(xué)習(xí)基本原理、基本概念及實現(xiàn)技術(shù)。對于普通高?；驊?yīng)用型高校,課程培養(yǎng)目標(biāo)主要是要求學(xué)生能夠熟練的使用某一種的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),并能在實際的工作中進(jìn)行應(yīng)用,所以課程設(shè)置自然應(yīng)面向數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用而不是數(shù)據(jù)庫本身的研究,其培養(yǎng)目標(biāo)是在對數(shù)據(jù)庫基本原理講述的基礎(chǔ)上,重點培養(yǎng)學(xué)生實際操作和解決具體問題的能力。

一、現(xiàn)狀分析

黑龍江工業(yè)學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)從2018級開始就確定了數(shù)據(jù)庫系列課程在人才培養(yǎng)方案中的重要基礎(chǔ)作用。大二上學(xué)期開設(shè)數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程,大三下學(xué)期開設(shè)Oracle數(shù)據(jù)和大型數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計課程,大四上學(xué)期開設(shè)NoSQL數(shù)據(jù)庫課程,其中,數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用是56學(xué)時,Oracle數(shù)據(jù)庫48學(xué)時,大型數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計30學(xué)時,NoSQL數(shù)據(jù)庫48學(xué)時。這些課程的開設(shè)體現(xiàn)了“從理論到實踐再到開發(fā)”三步走的教學(xué)思想,為培養(yǎng)應(yīng)用型人才打下了堅實的基礎(chǔ),但在實際教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)存在一些問題:授課內(nèi)容與實際應(yīng)用脫節(jié),不能滿足大數(shù)據(jù)時代的需求;教學(xué)實踐有悖于工程化原則,不能滿足學(xué)生就業(yè)的需求;相關(guān)的課程中存在重復(fù)性內(nèi)容等,這些問題的出現(xiàn)與課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法不無關(guān)系[2]。故數(shù)據(jù)庫系列課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)技術(shù)手段等方面的改革已迫在眉睫。

二、課程改革措施

1.教學(xué)內(nèi)容的改革

課程組教師結(jié)合時代背景及應(yīng)用型本科教育的畢業(yè)要求,重新修訂了數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程的教學(xué)大綱,并合理設(shè)置課程目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容。同時,壓縮了Oracle數(shù)據(jù)庫課程中與數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程中有重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容,并對大型數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的評分標(biāo)準(zhǔn)及要求做了重新修訂。

(1)調(diào)整實踐學(xué)時,并增加新技術(shù)模塊

數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程教學(xué)大綱共概括為四個模塊,十二個大的知識點。第一個模塊為基礎(chǔ)知識,包括的知識點為:緒論、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL;第二個模塊為數(shù)據(jù)庫管理與保護(hù),包括的知識點為:數(shù)據(jù)庫安全性、數(shù)據(jù)庫完整性、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)以及并發(fā)控制;第三個模塊為設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)知識,包括的知識點為:關(guān)系數(shù)據(jù)理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫編程;第四個模塊為新技術(shù),包括的知識點為:大數(shù)據(jù)管理、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及數(shù)據(jù)倉庫與聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)。其中,關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL講解時以SQL Server為平臺,這部分內(nèi)容分配的學(xué)時較多,共分配18學(xué)時,其中實踐部分為10學(xué)時,通過理論與實踐結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果,培養(yǎng)學(xué)生使用結(jié)構(gòu)化查詢語言的基本功。教學(xué)大綱中第四個模塊是新增加的內(nèi)容,這部分內(nèi)容的增加可為學(xué)生后期學(xué)習(xí)其他專業(yè)課奠定基礎(chǔ),同時在一定程度上為學(xué)生塑造大數(shù)據(jù)思維做了一定的鋪墊[3]。

(2)壓縮整合重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容

大三下學(xué)期開設(shè)的Oracle數(shù)據(jù)庫課程中有關(guān)結(jié)構(gòu)化查詢語句部分是重復(fù)性內(nèi)容,這部分內(nèi)容在大二上學(xué)期開設(shè)的數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程中已經(jīng)詳細(xì)講解,因此,在Oracle數(shù)據(jù)庫課程中對這部分內(nèi)容進(jìn)行壓縮,講解過程中以復(fù)習(xí)回顧為主。大型數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計是在數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用和Oracle數(shù)據(jù)庫課程之后開設(shè)的一門課程設(shè)計,由于此時學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了SQL Server和Oracle兩種數(shù)據(jù)庫管理軟件,所以在該課程設(shè)計中放寬了評分標(biāo)準(zhǔn),允許學(xué)生選擇兩個管理軟件中的任意一個來完成課程設(shè)計,這樣可以增加學(xué)生選擇的多樣性,學(xué)生使用自己熟悉擅長的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以激發(fā)他們的主動性和完成設(shè)計的成就感,進(jìn)而提高他們解決實際問題的能力。

(3)在課程中融入課程思政元素

在數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程教學(xué)內(nèi)容中增加了課程思政教學(xué)元素。在課程中融入思政元素,實現(xiàn)“全程育人、全方位育人”,有效地提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。在授課過程中結(jié)合課程章節(jié)內(nèi)容挖掘思政元素;結(jié)合學(xué)生特點進(jìn)行科學(xué)引導(dǎo);結(jié)合課程教學(xué)方式方法、教學(xué)手段,將課程內(nèi)容和課程思政有機(jī)結(jié)合[4]。

表1為大綱中涵蓋的知識體系及課程思政的結(jié)合點。

表1 數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程知識體系表

2.教學(xué)模式的改革

改變教學(xué)模式,實施“以學(xué)為主、以教促學(xué)”的方式,使學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變主動。調(diào)整課程目標(biāo)、知識結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容;加強(qiáng)課程的實踐環(huán)節(jié);并在內(nèi)容的安排上留出一部分內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué),使教學(xué)過程從“知識傳授型”向“能力培養(yǎng)型”快速過渡。在實踐過程中制定驗證性實驗、設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗,加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實踐能力以及團(tuán)隊合作能力等綜合性素質(zhì)的培養(yǎng)。

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的以課堂講授為主的教學(xué)模式,采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式。在線下授課中,注重激發(fā)學(xué)生的獨立思考和自主探索的能力,在線上平臺中,通過線上引導(dǎo)性教學(xué)資源庫的建設(shè),注重學(xué)生對所學(xué)知識的鞏固和加強(qiáng)。在上課前,教師通過智慧樹平臺向?qū)W生提前發(fā)布課程的學(xué)習(xí)資料,讓學(xué)生有計劃有目的的預(yù)習(xí);之后在線下教學(xué)過程中通過知識點講解,將課前學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容穿插其中,針對不同教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的安排組織,學(xué)生可以更加專注重點內(nèi)容,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探知欲;課后教師通過線上智慧樹平臺布置具有一定代表性和應(yīng)用性的思考題、作業(yè)題及測試題,以此來達(dá)到對所學(xué)知識點的鞏固和深化的目的,同時提高學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

此外,教師建立了課程的微信群和智慧樹的課程群,學(xué)生可隨時在群中把不理解的問題提出,其他同學(xué)和授課教師團(tuán)隊可以隨時給予解答,達(dá)到了實時解決的效果,其他同學(xué)也會關(guān)注到同學(xué)的問題,可以幫助學(xué)生加強(qiáng)理解,能夠有效推動集體學(xué)習(xí),這種形式可以便于教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀況,對知識點的理解等。這種有針對性的講解的優(yōu)點是解決課堂時間不充足,部分同學(xué)不能馬上提問,老師不能馬上回答學(xué)生的問題的情況;營造學(xué)生之間共同學(xué)習(xí),避免個別學(xué)生掉隊,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

在授課過程中可以引導(dǎo)學(xué)生綜合運用數(shù)據(jù)庫知識,解決實際問題,鍛煉實踐能力。這種“以學(xué)為主、以教促學(xué)”的教學(xué)模式在一定程度上能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、知識理解力、綜合應(yīng)用能力,進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

3.考核方式的改革

以往的考核方式中過分側(cè)重于理論知識的考核,忽略了實踐性內(nèi)容以及自主學(xué)習(xí)內(nèi)容所占的比例,改革之后,采用多元化、全過程的考核方式,由之前單一的試卷成績決定最終成績,改革為多形式、多渠道、多方位的考核方式,以此來考核學(xué)生的綜合素質(zhì)能力[5]?？己诉^程中注重學(xué)生創(chuàng)新性實驗和設(shè)計性實驗的完成情況、團(tuán)隊合作情況,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性?？己丝煞譃橐韵聨讉€部分。

(1)自主學(xué)習(xí)考核

教師定期會在智慧樹發(fā)布該課程的課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的課件以及授課過程中的課件和視頻,學(xué)生可以根據(jù)自己的實際情況對這部分內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí),教師會定期統(tǒng)計學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況。這部分考核的意義在于提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,有效地提高課堂教學(xué)效率。

(2)線上作業(yè)及測試考核

教師在授課過程中選取各章節(jié)中的重點、難點以及易錯點,建立難度系數(shù)不同的主客觀課程題庫。教師每一章節(jié)講授、實踐結(jié)束后,在題庫中選取不同難度的題組成測試題或作業(yè)題,并發(fā)布在智慧樹平臺。學(xué)生提交后,教師要統(tǒng)計學(xué)生的作業(yè)和測試題的完成效果,并及時總結(jié)統(tǒng)計。對于學(xué)生掌握不好的知識點,教師要及時進(jìn)行講解和輔導(dǎo),幫助學(xué)生理解掌握。通過線上作業(yè)及測試考核可以有效地幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,對所學(xué)知識加深理解。

(3)線下實驗考核

在數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用課程的實驗環(huán)節(jié),課程組教師可以根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)以及對知識的掌握情況布置驗證性實驗、設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗。課程實踐環(huán)節(jié)著重對學(xué)生實踐動手能力進(jìn)行考核。主要考核的內(nèi)容為:實驗過程、實驗代碼、實驗報告三部分。

結(jié)語

數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用、Oracle數(shù)據(jù)庫、大型數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計、NoSQL數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫系列課程的開設(shè),充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)“從理論到實踐再到開發(fā)”三步走的教學(xué)思想,對應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起著舉足輕重的作用。數(shù)據(jù)庫系列課程的改革與探索在2020和2021級數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)專業(yè)的實踐中取得了一定的效果,但在實踐中仍然存在一些不足。在今后的教學(xué)實踐過程中,課程組教師將進(jìn)一步深化數(shù)據(jù)庫系列課程的教學(xué)改革和探索,提高教學(xué)效率和質(zhì)量,為培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才做出一定的貢獻(xiàn)。