項目驅動式《數據庫技術與應用》課程教學改革與實踐

殷偉鳳

（浙江傳媒學院電子信息工程系，杭州310018）

0 引言

高等工程教育是工程科技人員培養的主渠道,為工程科學技術的發展源源不斷地提供著新鮮活力。我國高等工程教育培養規模已經躍居世界第一，但培養學生的質量、工程素質一直存在問題[1]。為了培養具有工程實踐和創新能力的工程技術人才，教育部于2010年6 月實施“卓越工程師教育培養計劃（卓越計劃）”。工程教育理念強調在高等院校教學的基礎上，重視學生工程能力的培養，更加重視工程實際、工程本身的系統性和完成性。

工程類專業核心課程是培養能夠解決復雜工程問題的未來工程師的關鍵。提高工程技術人才培養質量的重要抓手是專業課程。專業課程著重培養學生扎實的學科專業知識以及動手能力、創新精神[2]。

隨著信息社會的到來，數據日益成為寶貴的資源，數據庫作為數據管理的基本技術和工具，正廣泛應用于各行各業。《數據庫技術及應用》是計算機類及其他信息類專業的核心課程，是一門工程性、實踐性都非常強的課程，但目前普通高校整個數據庫課程與實踐教學中存在著重理論教學、輕工程實踐，重過程形式、輕能力培養，評價考核機制不科學、欠公平等問題，很多學生在學習完該課程后卻仍然無法從事數據庫工程應用與實踐開發，尤其是許多普通高校的學生，自學能力相對較弱，甚至連畢業設計中涉及到的一些數據庫工程設計任務也無法獨立完成，更別說行業內一些實際的數據庫工程項目開發了[3]。造成這種現象的主要原因在于：一方面，任課教師本身缺乏工程實踐的背景，無法指導學生從事工程實踐；另一方面，學生學習過程中缺乏數據庫工程開發的理念和工程訓練實踐。在課程的教學上，知識點分散，缺乏連貫，所講解的原理知識點，穿插在各章節，較為零碎，各章節知識點的出現先后順序并不符合數據庫系統開發的生命周期，造成學生僅僅能掌握單獨的知識點，而無法從系統開發與應用層面將多個知識點融合起來，加以靈活地使用[4]。

針對目前普通高校尤其是應用型高校在數據庫課程與實踐教學中存在著的問題，對數據庫的教學內容和教學模式進行改革，以數據庫系統開發生命周期為主線，將數據庫理論知識分解到各個階段，并以一個實際案例貫穿整個過程。將工程化的方法和思想貫穿于整個數據庫技術與應用課程的教學，通過漸進式工程能力培養模式的探索[3]，從而培養學生的工程能力。

1 教學內容組織

數據庫課程所講授的理論知識一般涉及數據庫基本概念、關系代數與關系演算、關系模型、SQL 結構化查詢語言、關系理論、數據庫安全、并發控制、數據庫設計過程等[5-6]。對數據庫教學內容進行整理、分類，對每個模塊進行知識點劃分。如表1 所示。

表1 數據庫基礎理論知識點

數據庫系統開發生命周期的各個階段及其主要活動內容如表2 所示。其中的核心階段是數據庫設計，包括三個主要階段：數據庫的概念設計、邏輯設計和物理設計，給出了一套既能為專業技術人員也能為非技術人員所用的數據庫設計方法學[7]。數據庫的基本概念和理論主要也體現在這三個階段中，因此教學內容的組織即以數據庫設計過程為主線，將知識點分解到各個過程中講授，如表2 所示，并以一個完整的案例貫穿整個數據庫的生命周期。

2 教學過程實施

我院目前的數據庫課程的教學安排是理論學時為32，實驗學時為16，改革之前的教學模式是典型的課堂+課后作業+課內實驗的傳統授課模式，教學內容完全按照教材的章節進行授課，學生以紙質形式完成每章的課后習題。實驗內容主要是選取某一個DBMS（如MySQL），熟悉DBMS 的使用，圍繞SQL 語句（表定義、更新、查詢）的使用進行，基本上是處于驗證實驗。

表2 數據庫系統開發生命周期各個階段的主要活動及知識點

改革后的課程教學選取一個典型的案例——“學生自動注冊系統”[8]，該案例與學生的學習生活息息相關，易于學生理解，相關的數據和系統規模適合課程教學和說明數據庫設計的過程，其實現也可與面向對象程序設計課程對接。將此案例與數據庫系統開發的生命周期的各個階段進行結合，對此案例進行分析、設計、實現和運行，并在生命周期的每一個階段結合案例對表2 所定位的知識點進行講解，使得數據庫的理論知識不再枯燥、脫離應用實際。

在教學實施過程中，引導學生進行自主學習，依托網絡平臺，為學生提供課程內容視頻和網上題庫，數據庫理論知識的理解和鞏固完全采用網上平臺的題庫形式來完成。為了提高學生的工程實踐能力，學生的課后作業和實驗將結合小型項目設計進行。每個班的學生以1至3 人分組，教師提供案例如表3 所示。每組學生選取其中一個案例，按照數據庫系統開發生命周期的要求分階段完成相應任務，最終以一個完整的數據庫系統項目的大作業形式完成。大作業的要求如圖1 所示。

表3 供學生選用案例

圖1 數據庫系統大作業要求

課堂教學方式除了教師講授以外，還組織學生就其案例完成情況進行說明、討論、交流以及互評等多種形式。

3 漸進式的工程教學模式

工程能力的培養不僅僅是一門課程所能解決的，而是需要建立一個相關的課程體系，針對計算機工程實踐能力的培養，建立高級語言程序設計（C 語言）、數據結構、Java 語言程序設計、數據庫技術與應用的計算機類課程群，提出以學生實踐為主的自主學習模式和漸進式工程能力培養訓練模式[9]，并進行了實踐。在此模式的實踐下，對“初步體驗、獨立項目實踐、從業實踐與實訓”3 個層次的漸進式實踐教學進行了深化和改進。對三個層次的內容和要求進行調整。

以數據庫系統為核心，根據專業培養方案的設置，三個層次的實踐活動分別安排在課程教學、短學期集中實踐、畢業實習和畢業設計中。

在初步體驗層次，由于受課時和時間限制，只能以較簡單、小型化的數據庫系統為案例，主要完成表2 中開發生命周期的前5 個階段的活動。在短學期的集中實踐，要求完成完整的生命周期，實現一個功能相對完整的數據庫系統案例，在此階段可以獨立完成，也可以進行1-3 人的組隊。而在畢業設計階段，要求獨立完成，盡量選取與現實應用接軌的項目，綜合應用專業的相關知識和技術，項目的規模和要求要達到畢業設計的要求。

4 結語

通過教學改革，學生能更好地理解和掌握數據庫的基本原理，并能將理論和概念與實際應用相結合，提高了學生的實踐動手能力。改革的模式和內容要不斷適應社會的發展和需求，教學改革也是一個不斷實踐的過程。隨著大數據的應用和發展，以及互聯網+的應用，教學內容和教學手段還將持續的改進和改革。結合工程專業認證，還將對課程做進一步的改革，切實達到學生工程能力的培養。