基于工程教育認證的數(shù)據(jù)庫設(shè)計與優(yōu)化教學(xué)研究

何凱 黃春曉 葉鵬 梁金星

摘要：針對目前數(shù)據(jù)庫課程體系中數(shù)據(jù)庫設(shè)計與優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容和方法不足等問題，探索基于工程教育專業(yè)認證的教學(xué)改革措施。明確數(shù)據(jù)庫課程體系培養(yǎng)目標，科學(xué)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計教學(xué)案例，重點采用案例啟發(fā)式教學(xué)方法。教學(xué)效果表明提高了學(xué)生的學(xué)習積極性，增強了學(xué)生對知識點的理解，鍛煉了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的實踐能力，為工程教育認證背景下數(shù)據(jù)庫課程體系的教學(xué)改革和探索提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫課程;復(fù)雜工程問題; 工程教育認證;教學(xué)內(nèi)容設(shè)計;教學(xué)改革

中圖分類號： TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：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，對數(shù)據(jù)庫技術(shù)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)庫學(xué)習的效果直接影響著學(xué)生從事軟件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(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，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，有利于推動高等教育工程專業(yè)改革和發(fā)展，推進一流本科專業(yè)建設(shè)。新版工程教育認證標準重點強調(diào)，工程類本科專業(yè)對“解決復(fù)雜工程問題”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業(yè)認證背景下，數(shù)據(jù)庫課程體系作為理論與實踐緊密結(jié)合的課程，探討其基于解決復(fù)雜工程問題的教學(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業(yè)培養(yǎng)方案和大綱中，數(shù)據(jù)庫系列相關(guān)課程體系分為三大模塊：

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

（2）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基礎(chǔ)知識和數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、表的操作、視圖操作、索引操作、存儲過程和觸發(fā)器應(yīng)用、函數(shù)應(yīng)用、SQL 程序設(shè)計，目的在于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用能力;

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

上述教學(xué)內(nèi)容循序漸進、相輔相成。但教學(xué)內(nèi)容根據(jù)知識點展開，教學(xué)以學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫知識和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)為主要教學(xué)目標，不足以培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力，使得課程體系難以支撐學(xué)生畢業(yè)目標達成。因此，有必要重新設(shè)計與改進培養(yǎng)方案和教學(xué)內(nèi)容，實施成果導(dǎo)向教育，依據(jù)畢業(yè)要求安排教學(xué)活動，依據(jù)畢業(yè)要求對畢業(yè)生實施評價[4]。在數(shù)據(jù)庫課程體系的知識點中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計與優(yōu)化技術(shù)是數(shù)據(jù)庫的重點和核心且與實踐結(jié)合緊密，探討其基于工程教育專業(yè)認證的教學(xué)內(nèi)容和方法，對建立以解決復(fù)雜工程問題的為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)庫課程體系的教學(xué)改革和探索具有參考和借鑒意義。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計與優(yōu)化教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)庫問題的分析能力和解決問題的實踐能力。數(shù)據(jù)庫優(yōu)化是數(shù)據(jù)庫的高級知識，也是實際工程項目所必需的技術(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)容以教會學(xué)生知識點為教學(xué)目標[5]，存在以下局限性：

（1）知識模塊整合不夠，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)庫設(shè)計與優(yōu)化分開，課程內(nèi)容安排在兩門課程中，忽略了兩者之間是緊密聯(lián)系的。教學(xué)內(nèi)容注重數(shù)據(jù)庫設(shè)計，而忽略了數(shù)據(jù)庫設(shè)計優(yōu)化，而這恰好是實際復(fù)雜工程問題中所必需的;

（2）知識結(jié)合不緊密，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。學(xué)生會設(shè)計簡單的數(shù)據(jù)庫，理解范式和逆規(guī)范化的原理，但難以應(yīng)用于工程實踐。在工程問題中，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和優(yōu)化往往還會結(jié)合查詢考慮，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;