數據庫課程實驗教學模式改革及其實踐平臺設計

鄭藝峰 陳碧珍 黃茹芬 閩南師范大學

數據庫課程實驗教學模式改革及其實踐平臺設計

鄭藝峰 陳碧珍 黃茹芬 閩南師范大學

數據庫技術是計算機科學的核心基礎課程之一。通過對數據庫課程的深入學習與研究，可以使學生掌握數據庫系統的理論知識、技術基礎及相關的實踐技能。針對目前本科教學偏重理論而導致實踐教學缺乏，從數據庫原理課程實驗教學平臺為出發點對該課程進行教學改革。該實驗教學平臺可以方便教師布置實驗內容和審閱學生實踐情況，學生與教師之間可以隨時方便地交流，從而提高學生的學習積極性，改善實驗教學成果。

實驗教學 教學改革 數據庫課程 教學平臺

1 引言

當今社會信息量激增，處于信息爆炸的時代，信息處理尤其重要。數據庫技術是計算機信息系統中的核心和基礎，是目前應用最廣泛的技術之一。數據庫課程是計算機科學與技術專業、軟件工程專業的必修課程。為了適應社會的發展需要，必須培養出能將計算機信息技術具體應用于各個不同領域的人才。通過數據庫課程的教學，使得學生掌握數據庫系統的基礎理論、基本技術與實踐技能。

目前，數據庫課程所使用的相關教材都是依據課程原理的教學內容編寫。在教材的章節組織上，通常以系統原理介紹為主，然后給出知識點以及相對應的例題。這種以知識點為核心的傳統教學方式側重于理論知識的講解，主要著眼于把知識介紹給學生，而不是把知識和技能的應用方法教給學生。在教學過程中，往往忽視數據庫技術在實際環境中的應用，對于本科院校的學生來說效果相對較差，導致大部分學生在課程實踐應用能力不強。

本文主要針對數據庫課程的實驗教學環節，通過構建課程實驗平臺，運用于課堂教學過程中，增加教師課外參與度，提高學生對理論知識的掌握，更好的將知識運用到各個具體領域。從實驗課程和實驗考核兩個方面入手，對課程實驗進行改革探索。此外，教師可通過平臺有效的進行教學質量監控和管理，提高學生主動學習的積極性，將理論教學與實驗充分的結合起來。

2 傳統教學體系存在的問題

在本科教學體系中，通常采用的是理論教學結合實驗教學的方式。大多數學校是在大學本科二年級第2學期安排數據庫原理課程，學時為72學時（其中理論教學54學時，實驗教學18學時），實驗環節只占總課時的25%；在大學本科三年級第1學期安排與數據庫相關的課程設計。從表面上看，整體的教學結構合理，但由于教學過程中偏向于理論教學，在培養學生的實踐能力上存在不足，影響到整體的教學效果和教學質量。

因此，在數據庫課程的實驗教學中普遍存在的以下問題：

（1）數據庫理論知識是應用技術的基石，主要涉及關系數據理論基礎等知識點。教師在教學過程中過分關注于課程的理論教學，一味的按照教學計劃講解書本上的內容，力求在有限的課堂時間內將知識點灌輸給學生。在學習過程中，無法在有限的時間內將知識真正的消化和理解。與理論知識對應的實驗環節相對較少，實驗環節的內容僅僅只是針對課程內容的需要安排，無法與具體的實踐項目相結合，學生很難在課堂上將知識真正的應用起來。

（2）在實驗環節的考核過程中，多數教師采取平時出勤與實驗成績相結合的考核方式。學生在數據庫課程實驗過程中學習興趣不足，實驗報告雷同，存在抄襲現象。實驗考核主要側重于檢查學生作業完成與不完成，對學生難以起到真正的提升效果，影響了部分同學的學習積極性。另外，學生在課程設計和畢業設計中表現出實踐應用能力不強等問題。

（3）在實驗教學過程中，教師只按照實驗計劃進行教學安排授課，學生在課堂時間內往往無法完成實驗所安排的內容。目前，實驗教學僅僅局限于課堂教學，無法真正的監督學生的實驗進度并及時進行內容輔導。實驗過程中，由于學生人數過多，每個學生在實驗過程中所遇到的問題并不一定是普遍問題。因此，教師在指導過程中無法及時解決每個學生所出現的問題。

（4）學生個人所使用的操作系統版本具有多樣性，無法很好的支持實踐過程中所指定的數據庫管理系統，導致部分學生離開實驗課堂后無法繼續完成實驗。另外，由于實驗室環境的特殊性，難以保證學生實驗過程中前后實驗數據的延續性。

上述問題導致部分學生對實驗環節的不重視，出現實驗拷貝應付的現象，同時也極大地影響到了其他同學的學習積極性。為此，如何利用先進的技術手段來解決該問題，以加強對該課程的實踐環節的管理和質量監控具有重要的意義。

3 課程改革思路

根據應用型人才培養目標，結合學生今后的就業方向，培養學生實際操作能力。課程整體改革主要考慮實驗教學環節來進行，具體的改革思路主要包含兩個方面的內容：調整授課計劃中實驗課程所占的比重；構建實驗教學平臺。

3.1 調整授課計劃中的實驗課程所占的比重

目前，現有教學體系中，實驗環節為18學時，每周1學時，具體實驗教學計劃如表1所示。實驗環節的安排主要是以理論教學為基礎，實驗課程所講解的知識點無法滿足具體數據庫應用開發過程需要。針對這個問題，主要考慮增加實驗環節所占的課時比重，將實驗環節調整為30學時，調整后的實驗教學計劃如表2所示。

3.2 構建實驗教學平臺

在數據庫實踐教學改革過程中，主要考慮數據庫課程的實踐環節，針對學生在數據庫課程的實踐過程中存在學習興趣不足，數據庫分析和應用能力不強等問題，構建開發的實驗教學實踐平臺。根據學生在線提交的實驗內容，平臺可以自動判斷語法的正確性，并給出相應的出錯信息，訓練學生獨立解決問題的能力。同時，教師可以通過平臺對學生進行指導，使學生在有限的時間內，鞏固和加深對理論的認識，并有效的進行教學質量監控和管理，實現實踐教學信息化、網絡化。

4 數據庫課程實踐平臺設計

4.1 實踐平臺的架構

平臺設計采用B/S架構（即瀏覽器和服務器架構），對C/S架構的一種變化或者改進發展而來的。B/S架構是三層業務結構，用戶操作通過瀏覽器來實現，主要事務邏輯在服務器端實現，簡化了系統開發、維護和使用，如圖1所示。B/S架構方式減輕用戶終端的載荷，在Internet/Intranet模式下，實現在不同的地點，不同的人員，以不同的接入方式訪問和操作，有效地保護數據平臺和訪問權限，有利于保證服務器數據庫安全，應用也更方便、快捷。

具體過程：（1）用戶通過瀏覽器輸入數據，提交并發送到Web服務器。（2）Web服務器接受并處理數據，從數據庫服務器中查詢或錄入數據。（3）將結果傳送到客戶端并顯示出來。如圖2所示。

圖1 三層業務結構

圖2 B/S具體業務流程

4.2 實踐平臺的系統結構

系統總體結構主要由兩部分構成：教學實驗和實驗考核，如圖3所示。

教學實驗功能主要包括：

（1）實驗內容布置和提交，實現對實驗進度的有效監督，以便教師能了解學生的作業完成情況，并及時做出反饋。

（2）通過代碼自動評判，對學生實驗內容語法正確性進行評測，并給予相應的提示信息。

（3）根據學生提交的實驗內容，在后臺生成標準格式的實驗報告，并提交上傳到服務器，從而規范實驗教學過程，有利于對實驗教學進行質量監控，使得教師能及時對學生的實驗內

容進行評價。

實驗考核主要功能包括：預先設置題庫，教師可以根據教學需要設定需要進行考核的章節，由系統生成隨機數從題庫中抽取每個章節的題目題號生成隨機試卷，從而實現學生的實踐考核。

圖3 系統總體結構

4.3 關鍵實現技術

4.3.1 自動改卷

自動改卷的實現方法有兩種：查詢結果比對和答案匹配。

查詢匹配的方法是先將數據庫題學生題目答案提取出來進行語句查詢得出學生結果，然后將題目的標準答案提取出來進行語句查詢得出標準答案結果，進行學生結果行數和標準答案結果行數的匹配。

答案匹配的方法是將題目答案進行去空格處理，然后將學生答案和題目標準答案進行字符串匹配。

4.3.2 實驗報告文檔和數據庫文件自動生成實現方法

為了規范化文檔，根據學生所提交的內容生成兩個文檔：實驗報告（word文檔）和相對應的代碼文件（SQL文檔）。兩個文檔的內容主要包括三部分：實驗題目、實驗目的和每一道題的答案。在實現過程中，主要使用的是ASP.NET中的StreamWriter方法來實現，對文件的編碼主要采用的是GB2312編碼。

5 結束語

數據庫課程實驗教學是計算機專業的重要教學環節，其教學的質量直接影響到整個課程以及后續課程的學習。本文以此為出發點，利用網絡化、信息化的實驗教學平臺對實驗教學進行有效的評判和監控，有利于規范化實驗教學過程，提高實驗教學質量。

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閩南師范大學校級教改項目“數據庫課程實驗教學網絡平臺建設”（JG201524）。

作者介紹

鄭藝峰（1980—），男，福建漳州，閩南師范大學，實驗師，碩士，主要研究方向：數據挖掘。

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