面向應(yīng)用人才培養(yǎng)的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫教學(xué)實訓(xùn)項目構(gòu)建與研究

摘要：發(fā)展自主可控是國家在科技領(lǐng)域突破受制于人局面的重要戰(zhàn)略舉措，隨著數(shù)據(jù)庫國產(chǎn)化替代不斷推進，需要加快培養(yǎng)國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才。數(shù)據(jù)庫教學(xué)實訓(xùn)項目能夠面向?qū)嶋H問題充分鍛煉學(xué)生的分析問題、解決問題的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力，能夠更好提升其數(shù)據(jù)庫運維管理的應(yīng)用能力，更好地適應(yīng)崗位要求。當(dāng)前圍繞國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫教學(xué)實訓(xùn)項目尚處在建設(shè)發(fā)展階段，從知識要點、運用場景、解決手段等方面，基于EduCoder實訓(xùn)平臺探索構(gòu)建國產(chǎn)達夢數(shù)據(jù)庫應(yīng)用基礎(chǔ)實訓(xùn)項目，拓展數(shù)據(jù)庫原理在實際問題中的運用，為提升學(xué)生應(yīng)用知識解決實際問題的能力提供支撐。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用人才培養(yǎng)；國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫；實訓(xùn)平臺；實訓(xùn)項目；教學(xué)模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）22-0147-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

0 引言

國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才培養(yǎng)是推動國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫生態(tài)創(chuàng)新發(fā)展的重要組成[1]。當(dāng)前，國家大力發(fā)展自主可控技術(shù)，國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才是發(fā)展國產(chǎn)自主可控技術(shù)生態(tài)持續(xù)發(fā)展的重要力量[2]。國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才區(qū)別于學(xué)術(shù)人才、科研人才，主要是能夠?qū)?shù)據(jù)庫專業(yè)知識和技能應(yīng)用于所從事的崗位，是熟練掌握數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識和基本技能，從事數(shù)據(jù)庫一線業(yè)務(wù)的專業(yè)人才。應(yīng)用人才培養(yǎng)過程更強調(diào)與數(shù)據(jù)庫承載業(yè)務(wù)實踐進行結(jié)合，通過帶有業(yè)務(wù)背景的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，增強學(xué)生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力[3]。

當(dāng)前圍繞國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才培養(yǎng)主要存在以下問題：一是現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫類相關(guān)課程主要是以O(shè)racle、MySQL、SQL Server等國外數(shù)據(jù)庫為主，達夢、OpenGuass等國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫正在逐步進入課堂，尚未形成完整的課程生態(tài)[4]；二是現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫相關(guān)課程教學(xué)重基礎(chǔ)理論-輕崗位業(yè)務(wù)能力，學(xué)生難以將課程知識運用到崗位業(yè)務(wù)問題中，需要在崗位前進行針對性的訓(xùn)練[5-6]；三是國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目建設(shè)周期長，實訓(xùn)項目需要依賴統(tǒng)一的實驗平臺環(huán)境支持，這對于聚焦數(shù)據(jù)庫課程內(nèi)容建設(shè)來說，形成一定的限制[7-8]；四是對于崗位數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)訓(xùn)練，現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫訓(xùn)練操作依賴于校園環(huán)境，缺少基于互聯(lián)網(wǎng)的公共平臺支持。為此，本文擬充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，在通用EduCoder實訓(xùn)平臺上[1]，以國產(chǎn)達夢數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目建設(shè)為例，研究如何提升國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才培養(yǎng)。

1 國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)教學(xué)需求分析

教學(xué)實訓(xùn)平臺需要圍繞國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目，面向教師、學(xué)生和管理員等不同用戶提供軟件功能，同時平臺自身還有具備的通用性、靈活性、易用性、跨平臺、可擴展等特點。

1.1 教師需求

教師對實訓(xùn)項目的需求主要圍繞實訓(xùn)項目類型與內(nèi)容、教學(xué)組織、作業(yè)評測、學(xué)習(xí)監(jiān)督等幾個方面展開。支持基礎(chǔ)知識、實踐操作、實戰(zhàn)應(yīng)用、綜合實驗等不同難度類型的實訓(xùn)項目；實驗與課程知識內(nèi)容緊密相關(guān)，支持國產(chǎn)數(shù)據(jù)知識問答、國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫操作、國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫運維等不同類型的實訓(xùn)環(huán)境，提供實訓(xùn)任務(wù)描述、在線知識點講解、典型案例、示例代碼、測試代碼、測試集等實訓(xùn)項目設(shè)計功能；支持數(shù)據(jù)庫相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域知識的關(guān)聯(lián)匯聚功能；支持組織個人、小組、編組等不同形式的實驗形態(tài)，全程跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況，提供任務(wù)發(fā)布、任務(wù)完成情況統(tǒng)計、自動評測、學(xué)習(xí)積分管理、實時排名等實訓(xùn)任務(wù)監(jiān)督功能，提供學(xué)員練習(xí)實時運行結(jié)果反饋、作業(yè)成績同步的實訓(xùn)任務(wù)跟蹤功能。

1.2 學(xué)生需求

學(xué)生對實訓(xùn)項目的需求主要圍繞實訓(xùn)項目內(nèi)容、實訓(xùn)操作、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)互動等幾個方面展開。能夠與實際課程內(nèi)容學(xué)習(xí)緊密關(guān)聯(lián)。能夠支持同一瀏覽器界面集成實驗開發(fā)環(huán)境、實驗評測、實驗指導(dǎo)、代碼編程等實訓(xùn)操作功能，提供知識點文本、圖片、視頻等多模態(tài)講解與在線編程實踐有機結(jié)合的學(xué)練-體化實訓(xùn)功能，提供代碼修改歷史、提交歷史、錯誤信息歷史、實驗報告自動生等學(xué)員實訓(xùn)數(shù)據(jù)完整記錄功能，提供跨課程、跨技術(shù)棧的一體化學(xué)習(xí)資源整合功能。能夠提供課程答疑與學(xué)習(xí)互動，幫助學(xué)生更好地理解和掌握國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫課程內(nèi)容，實訓(xùn)平臺應(yīng)提供課程答疑模塊，允許學(xué)生和教師在線交流，解答學(xué)生在實驗過程中遇到的問題；提供豐富的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫相關(guān)專業(yè)學(xué)習(xí)資源和參考教程，隨時查看實訓(xùn)教程和資料，輔助學(xué)生走上工作崗位后能夠進行自主學(xué)習(xí)。

1.3 管理員需求

管理員對實訓(xùn)項目的需求主要圍繞用戶管理、課程管理、實訓(xùn)項目管理、信息安全、系統(tǒng)運維等幾個方面展開。提供面向用戶、面向課程、面向作業(yè)任務(wù)的多維管理功能，能夠提供實訓(xùn)項目開發(fā)、修改、升級、刪除等實訓(xùn)項目管理功能，提供多用戶、全過程、多類型操作日志功能，提供跨平臺、高可靠的教學(xué)實驗資源研發(fā)工具，提供用戶管理、課程管理、實訓(xùn)項目管理、實訓(xùn)作業(yè)管理、信息安全、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全等平臺運行維護與管理功能。實訓(xùn)平臺應(yīng)具備性能監(jiān)控功能，實時檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)和資源消耗情況。同時，平臺還應(yīng)提供實驗報告生成功能，方便學(xué)生整理和分析實驗結(jié)果。

2 基于EduCoder實訓(xùn)平臺的達夢數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目構(gòu)建

2.1 基于EduCoder實訓(xùn)平臺達夢數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目環(huán)境部署

Educoder實訓(xùn)平臺采用B/S架構(gòu)，基于Kubernetes + Docker 容器集群技術(shù)，可一鍵運行實驗環(huán)境，提供五種開發(fā)模式、上百種運行環(huán)境以滿足不同的用戶需求，提供超高計算能力的高性能計算引擎與資源調(diào)度能力。該平臺屬于開放性實驗室，只要在校園網(wǎng)內(nèi)教師、學(xué)生等用戶可以通過瀏覽器隨時隨地訪問平臺，并進行專業(yè)課程的實驗實訓(xùn)、課堂教學(xué)，充分實現(xiàn)資源共享，提高資源的利用率。

達夢數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目基于Educoder實訓(xùn)平臺研制開發(fā)，采用DM Server/VNC架構(gòu)環(huán)境，主要應(yīng)用于基于桌面系統(tǒng)的達夢數(shù)據(jù)庫應(yīng)用及開發(fā)，能夠滿足國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目多教師-多學(xué)生并行訪問需求；實訓(xùn)項目實驗環(huán)境支持PHP7.0、Apache2、Python3.6、Node.js、Go1.14.13、git多種程序設(shè)計語言，支持數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)實驗、操作驗證實驗以及多程序語言綜合實驗需求。

2.2 面向應(yīng)用人才培養(yǎng)的達夢數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目內(nèi)容建設(shè)

達夢數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目主要用于支撐國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫教學(xué)需要，內(nèi)容建設(shè)遵循“體系完備、技能實用、操作簡易”三個原則。在內(nèi)容體系完備方面，學(xué)生能夠在實訓(xùn)平臺上形成完整的知識體系結(jié)構(gòu)，而不是散落獨立的實驗，設(shè)計了“達夢數(shù)據(jù)庫概述-達夢數(shù)據(jù)庫安裝部署-常用對象管理-數(shù)據(jù)查詢-高級對象管理-數(shù)據(jù)庫安全管理-備份與恢復(fù)-作業(yè)管理”的知識結(jié)構(gòu)脈絡(luò)，練習(xí)循序漸進能夠與課堂實際教學(xué)有機結(jié)合；在技能實用方面，面向數(shù)據(jù)庫最常用的查詢功能，涉及單表查詢、鏈接查詢、查詢子句、子查詢等使用內(nèi)容以及巧用分區(qū)交換將非分區(qū)表轉(zhuǎn)換為分區(qū)表的實用技巧，選用來自崗位業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集，通過場景化的方法使學(xué)生直面崗位工作，鍛煉分析問題與解決問題的能力；在操作簡易方面，以達夢數(shù)據(jù)庫安全管理為例，為了保護存儲在達夢數(shù)據(jù)庫中的各類敏感數(shù)據(jù)的機密性、完整性和可用性提供必要的技術(shù)手段，防止對這些數(shù)據(jù)的非授權(quán)泄露、修改和破壞，保證被授權(quán)用戶能按其授權(quán)范圍訪問所需要的數(shù)據(jù)，設(shè)計了用戶管理和權(quán)限管理兩個基本操作，使學(xué)生樹立對數(shù)據(jù)的保護在實際中是通過用戶與權(quán)限的設(shè)置來支撐。

2.3 國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目教學(xué)資源建設(shè)

實訓(xùn)項目教學(xué)資源主要是圍繞課程知識點、能力點訓(xùn)練需要，結(jié)合實訓(xùn)平臺功能特點構(gòu)建教學(xué)資源。以達夢數(shù)據(jù)庫在EduCoder平臺實訓(xùn)項目教學(xué)資源構(gòu)建為例，EduCoder平臺提供教學(xué)資源動態(tài)編排，至少包括任務(wù)描述、相關(guān)知識、實訓(xùn)要求、實訓(xùn)內(nèi)容、測試說明等。任務(wù)描述主要說明實訓(xùn)項目的目標，也是平臺進行內(nèi)容檢索的部分；相關(guān)知識是完成實驗必備的原理要點，可以關(guān)聯(lián)EduCoder平臺已有資源；實訓(xùn)要求是實訓(xùn)內(nèi)容、操作、數(shù)據(jù)集等相應(yīng)說明；實訓(xùn)內(nèi)容是建設(shè)的核心，結(jié)合實訓(xùn)特點通常是圍繞業(yè)務(wù)場景一步一步地實操；測試說明是提交作業(yè)的相關(guān)要求。

2.4 線上線下融合的課堂與實踐教學(xué)模式

運用基于EduCoder的線上線下融合O2OC（Online to Offline Classroom） 課堂教學(xué)模式和面向?qū)嵺`的線上線下融合O2OP（Online to Offline Practice） 的實踐教學(xué)模式（如圖1所示）。主要是充分發(fā)揮EduCoder網(wǎng)構(gòu)化實踐教學(xué)平臺的能力，構(gòu)建群體化實踐教學(xué)模型。以達夢數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目建設(shè)為例，運用軟件課程構(gòu)造機制能夠為每名學(xué)員每個實訓(xùn)項目創(chuàng)建獨立的實驗環(huán)境，同時，基于平臺統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和實訓(xùn)項目獨立的實驗環(huán)境，實訓(xùn)項目可以分布協(xié)同完成教學(xué)實訓(xùn)，還可以共享各個實訓(xùn)項目的案例資源，能夠有效貫通學(xué)生實訓(xùn)項目，形成融合、并行、協(xié)同的實訓(xùn)機制。

在線上線下融合O2OC課堂教學(xué)模式中，達夢數(shù)據(jù)庫師生將線上課堂教學(xué)活動（如發(fā)布資源、布置作業(yè)、開展考試、視頻直播等）和線下課堂教學(xué)活動（如班級簽到、線下考試、學(xué)習(xí)成績等）有機結(jié)合，并在數(shù)據(jù)層面統(tǒng)一到線上平臺，形成自動化能力評估機制。

在線上線下融合O2OP實踐教學(xué)模式中，達夢數(shù)據(jù)庫師生將線上實驗活動（如在線編程實驗、仿真實驗等）和線下實驗活動（如綜合實驗、項目案例實戰(zhàn)等）能夠有機結(jié)合，并在線上平臺匯總?cè)烤€上線下實踐項目的過程數(shù)據(jù)。拓寬學(xué)生的知識邊界，提高學(xué)生自學(xué)的效果，培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力。

2.5 國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目運用實踐

達夢數(shù)據(jù)庫應(yīng)用基礎(chǔ)自EduCoder實訓(xùn)項目建設(shè)一年以來，從學(xué)習(xí)人數(shù)來看，基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式實訓(xùn)環(huán)境，能夠比較好地滿足更多學(xué)生的需求，遠超校園課堂的影響力，累計學(xué)習(xí)總?cè)藬?shù)3 800多名學(xué)生，完成實訓(xùn)項目15 900余次，總評測次數(shù)57 500余次。從教學(xué)支撐來看，能夠滿足不同層次教學(xué)對象的需要，SPOC場景運用985院校3所，本科院校19所，高職高專院校11所，其他3所，應(yīng)用課程50余次，課堂學(xué)習(xí)總?cè)藬?shù)2 600余人。從實訓(xùn)內(nèi)容來看，達夢數(shù)據(jù)庫視圖管理、索引管理、安裝部署3項內(nèi)容位列應(yīng)用課堂數(shù)前3名，其中，達夢數(shù)據(jù)庫視圖管理被應(yīng)用23次，說明能夠較好支撐課堂教學(xué)；達夢數(shù)據(jù)庫視圖管理、索引管理、數(shù)據(jù)庫審計3項內(nèi)容位列被應(yīng)用單位數(shù)前3名，其中，達夢數(shù)據(jù)庫視圖管理被應(yīng)用15個單位應(yīng)用，得到與課堂教學(xué)同為最多實訓(xùn)內(nèi)容；達夢數(shù)據(jù)庫用戶管理、索引管理、發(fā)展特點3項內(nèi)容位列學(xué)習(xí)人數(shù)前3名，其中達夢數(shù)據(jù)庫用戶管理學(xué)習(xí)人數(shù)近700人，說明用戶管理是學(xué)生在崗位中運用最多、遇到操作問題最常見的內(nèi)容。

3 關(guān)于進一步加快國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才培養(yǎng)思考

一是加強崗位場景數(shù)據(jù)集建設(shè)，實現(xiàn)應(yīng)用能力快速提升。學(xué)生走向崗位工作后，圍繞信息系統(tǒng)涉及開發(fā)、運維、管理和應(yīng)用等不同崗位，每個崗位對國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力和要求各有不同，為快速滿足各崗位業(yè)務(wù)需求，應(yīng)建立不同類型崗位場景的數(shù)據(jù)集。在課堂上以典型場景為例，在課下以不同場景為實訓(xùn)重點，開展針對性的能力培訓(xùn)，從而加快崗位能力生成。此外，還能夠發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)平臺優(yōu)勢，在崗位實踐中繼續(xù)進行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

二是不斷豐富教學(xué)資源，圍繞實訓(xùn)項目完備課程資源體系。進一步整合不同在線教育平臺資源，基于國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫實訓(xùn)項目整合優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)課程資源、積累典型案例、構(gòu)建精簡的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)項目，不斷完善面向應(yīng)用人才培養(yǎng)的課程資源體系，能夠?qū)崿F(xiàn)支撐理論學(xué)習(xí)和提升崗位技能的應(yīng)用需要。支撐線上線下融合的O2OC課堂教學(xué)模式和O2OP實踐教學(xué)模式，探索國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫高效學(xué)習(xí)。

三是拓寬實訓(xùn)渠道，完備應(yīng)用人才培養(yǎng)生態(tài)。強化院校培養(yǎng)主渠道，充分發(fā)揚院校的教學(xué)資源優(yōu)勢，通過擴大院校的人才培養(yǎng)規(guī)模、增加人才培養(yǎng)批次，快速構(gòu)建國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才培訓(xùn)主渠道；充分利用國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫廠商培訓(xùn)力量，邀請國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫運維一線人員，傳授數(shù)據(jù)庫在實際使用中的經(jīng)驗、技能以及業(yè)務(wù)開展，同時，借助資格認證牽引學(xué)習(xí)，如達夢數(shù)據(jù)庫管理認證，快速提高國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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【通聯(lián)編輯：王 力】