通專融合視域下重構“新工科”數據庫課程

周泓

淮陰工學院計算機與軟件工程學院，江蘇，淮安，223003

關鍵字：新工科；數據庫課程；多維融合一體化

0 引言

為培養適應新產業和新經濟發展需求的卓越工程創新人才，教育部提出了新工科建設，實現面向未來、面向世界、面向需求的“新工科”工程教育[1,2]。“新工科”教育理念對大學數據庫課程的教學體系、內容、方法等提出了新的要求，需代表最新的產業或行業發展方向，體現引領性、交融性、創新性、跨界性和發展性[3]。本文以應用型本科課程《數據庫原理及應用》為實例，闡述“新工科”通專融合視域下的數據庫課程重構思路與方法。

淮陰工學院為應用型本科院校，其所開設的《數據庫原理及應用》課程是江蘇省在線開放課程（MOOC），也是江蘇省一流的線上線下混合式課程。該課程依托于中國MOOC平臺開展線上線下混合教學，講授數據庫的基本原理和工程實踐，為學習者從事數據庫領域相關工作或后續學習奠定基礎。本課程面向“新工科”人才培養需求，面向數據庫行業領域新態勢、新需求，分別從課程體系、內容與資源三方面進行課程重構。

1 重構課程體系，打造“多維融合一體化”教學

《數據庫原理及應用》課程結合自身特點，以學院創客中心、產業學院、合作企業為依托，以數據庫應用、創新人才為主線，構建多維融合一體化課程體系。課程強調“思政引領、通專融合、多鏈協同”，建立以學生為主體、市場需求為導向、產業發展為牽引的產教一體化、集成式課程體系；促進高等教育供給側精準對接產業需求側，著力打造技術標準、人才標準，“雙標準”融會貫通的特色課程。

為此，學院投入1600余萬元，建成了1170平方、370個工位的情景交融式創客空間，以學科競賽、創新項目、創客項目為切入點，形成“工程師－教師－學生”互動式學習氛圍，促進知識分享、跨界協作，引導學生綜合應用數據庫專業知識實現創意以至產品化，提高學生的創新創業能力。同時，學院設立校企聯合研發中心，企業工程師與學生一起進行數據庫技術攻關和產品研發。

自校企共建課程以來，企業選派系統分析師、系統架構設計師、軟件設計師等高端專業人才及數據庫技術骨干30余人次，進校、進課堂、進研發中心，傳授、指導、分享先進的技術知識、研發方法、經典案例，助力學生快速成長，實現畢業就業無縫銜接。

2 重組課程內容，凸顯“新、專、交”特色

2.1 “新”，引入領域前沿

數據庫技術作為計算機技術的一個重要分支，在很多行業都有著廣泛而重要的應用。應用型本科數據庫課程教育當下存在一個較為突出的矛盾，并隨著產業不斷升級與技術迅猛發展而日益尖銳，即產業與人才的供需矛盾。一方面是企業雖然給出了高薪，但是仍然招不到或招不滿專業素養、專業技能與企業需求相匹配的人才；另一方面是學生畢業后，很難找到理想或合適的工作。解決此供需矛盾的最根本方法是了解產業實際、新興需求，使產教深度融合；同時要關注國家新戰略和領域發展，引入前沿技術[4,5]，打通課堂到職場的最后一公里。

本課程深化產教融合，結合企業需求與學生的實際能力水平，持續更新迭代教學內容，以避免出現教學滯后、與產業需求脫節的問題。例如，當前產業對數據庫的需求主要分為數據庫應用與基礎研究兩個方向。針對數據庫應用方向，在了解到產業對SQL語句的排錯與調優能力有較高需求后，實際教學中講授SQL語句時，在SQL語句編寫的基礎教學上，增加并強化了SQL語句調試、排錯與調優的高級教學，分層次遞進實施。對于數據庫基礎研究部分，受限于課程學時與學生能力，主要在課外針對學優生進行，引入產業優勢資源，與江蘇卓易（中國大陸唯一BIOS固件供應商）聯合打造特色鮮明、內涵豐富的教學內容，研究數據庫與BIOS之間中間件的設計與開發，解決基礎軟件中的“卡脖子”問題。

本課程將領域新知識、新技術、新應用及時引入課程教學，考慮到教材編寫與更新的時間和物質成本，本課程主要通過對教學課件、案例庫、實踐項目的更新完善，以及領域前沿技術文獻、視頻、課程的分享推送，或是課外開展學術交流、學科競賽、創新創業等課外實踐與研究活動來實現領域前沿的引入，保證教學內容與形式的持續優化。例如，本課程在大數據應用方面，引入了非關系型數據庫的實踐課題，實現了從關系型數據庫向非關系型數據庫的知識遷移；人工智能應用方面，在課外拓展引入知識庫，引導學生探究知識庫在數據庫基礎上的實現；嵌入式開發方面，引入了嵌入式“小”“微”數據庫的教學案例，拓寬知識體系。課程的教學內容和形式與時俱進，充分體現了高階性、創新性和挑戰度[6]，培養了擁有新知識結構和創新能力、滿足未來新興產業和新經濟實際需求的創新人才。

2.2 “專”，打造“專”“精”特色

《數據庫原理及應用》課程的MOOC線上教學主要面向本科學生以及社會學習者，線下教學則主要面向本校計算機、軟件、網絡、物聯網、大數據、信息與計算科學等專業的本科在校生。以專業為導向，不同專業在執行本課程教學時，在教師、課時、學分、內容、考核等環節上均進行了針對性的設計，以適應不同要求和專業背景的同學來學習數據庫知識與技術，提高教學實效性。

師資方面，不同專業的數據庫授課教師相對固定，且要求具有該專業的相關工程背景，以確保教學效果。課時、學分與考核方面，相較于非計算機專業，計算機類專業的《數據庫原理及應用》課時更多，學分更高，考核更難。教學內容方面，緊扣專業培養目標，注重與學科專業知識的融合。在課時有限的情況下，在課程與專業間找準知識、技術體系的“黃金交叉點”，并以此為“支點”，在夯實數據庫理論基礎的同時，強化專業素養與能力。

本課程面向“計算機科學與技術”專業，研究數據庫體系架構的優化與創新，數據庫中間件的開發與應用，數據庫訪問速度和使用效率的提高；面向“軟件工程”專業，研究SQL語句優化、嵌入式軟件開發中輕量級數據庫的實現與優化；面向“物聯網工程”專業，研究移動智能設備中數據庫的實時應用；面向“網絡工程”專業，研究政企云服務模式中數據庫的部署與應用；面向“數據科學與大數據技術”專業，研究智慧城市中的大數據解決方案。最終實現“同課異構”的專業特色教學，培養“專”“精”人才。

2.3 “交”，促進交叉融合

“新工科”背景下，倡導學科交叉和跨界整合[7]，強調學科和產業融合，以避免出現傳統的學科劃分過細、過于獨立帶來的領域知識局限性強、難以支撐解決重大科學及工程問題的現象。

數據庫作為計算機類專業的專業核心課程，也是信息、管理、計算科學等與工程相關專業的專業基礎課，跨學科（工、理、農、經、文等）特征明顯；數據庫技術在產業中（工、農、商、醫、政等）應用廣泛，跨產業特征顯著。產業中的數據庫應用實際需求，并不只局限于數據庫設計與開發，通常會需要有相關軟件開發、數據管理、數據挖掘、數據分析等能力，然而這些能力不是某一門課程能夠獨自覆蓋的。因此，《數據庫原理及應用》課程著力打造“博”與“通”的知識架構，強調課程、學科、產業的交叉融合，培養學生數據、計算、系統思維和通融識見的能力，并能夠在實踐中應用這些能力。

（1）課程間交叉融合。課程交叉融合主要體現在教學中對先修課程（如編程語言、數據結構等）以及后續課程（如高級數據庫、數據挖掘等）的承上啟下。在實際授課中，會在第一節課中先引入導論，介紹本專業、本領域相關的完整知識體系，說明課程地位、指出課程目標、介紹相關產業和職業的能力需求。在隨后的課程實際教學中，教師也不會局限于只對數據庫相關知識進行講解，而是由點到面，從知識碎片到知識體系不斷延伸與拓展。例如，在講授數據庫設計步驟時，會與軟件工程中的軟件開發步驟一起聯動講解；在講授數據庫“索引”時，會引導學生進行知識點的串聯，回憶數據結構課程中有關“樹”的概念，在復習以往知識的同時加深對“索引”新知識的理解，強化所學知識的實際應用。

此外，還要積極推進跨課程的綜合實訓，將與數據庫應用密切關聯的課程（如編程語言、數據結構、軟件工程等）各自單獨的課程設計或實習統編為一個綜合實訓，打破課程壁壘、提升實效。例如軟件開發綜合實訓，從需求分析到設計開發，從編程實現到測試優化，整個實訓環節覆蓋了多門課程的知識點，去除了以往各課程獨立實訓中的低價值重復課業，增加了課程融合后的綜合性，對學生的綜合能力進行立體化培養，事半功倍。

（2）學科與產業的交叉融合。學科與產業交叉主要體現在案例教學與項目實踐中。本課程注重產教融合，精選并設計了跨學科、跨產業的工程案例與實踐項目，構建專題式、模塊式且與學習內容相匹配的真實、專業、復雜的工程教學實踐環境。針對不同知識背景和基礎水平的學生提供了不同主題、難度的項目，打破學科、產業壁壘，推進個性化、差異化教學。

以課程教學中所選用的智能審圖系統為例，該項目來源于授課教師已產業化的科研項目，涉及計算機、建筑、審查等不同行業，涵蓋數據庫、圖像處理、模式識別、機器學習等不同技術的綜合運用。對該項目進行拆解與脫敏，依托于該項目進行案例教學或實踐指導，將多學科交叉與產業技術攻關研究有效結合起來，引導學生主動學習新技術、新方法，構建多學科交叉的知識結構；對核心復雜的跨域問題展開深入研究，發現、創造知識；培養學生對于復雜工程的研發實踐能力，以及自適應學習與終身學習的能力。

此外，本課程還以跨域工程項目為依托，以學生為主導，推進情景式、沉浸式學習。在專題學習與項目實踐時，設置不同的職業崗位，讓學生充分體驗、學習、掌握職業技能、提升職業素養，培養團隊合作能力，以適應未來的職業需求。例如，在數據庫項目實踐中，采用項目經理負責制，由其制定總體方案，控制進度。團隊中設有需求分析師、數據庫設計師、數據庫工程師、數據庫測試員、數據庫管理師等不同崗位。

3 完善課程資源，凸顯“立新真”特色

本課程邀請專家、合伙企業全程參與課程建設，撰寫課程大綱、編寫教學案例、開發實踐項目，共同構建“情景交融”式“立新真”課程資源。

“立”，即課程資源立體化。本課程線上、線下資源豐富立體（省一流混合式課程）。線上資源有：中國MOOC在線開放MOOC課程1門（省級）、校外引用SPOC課程1門、校內SPOC課程1門、超星在線開放課程1門（校級）。本課程出版教材6部，其中省級精品教材2部、重點教材2部。線下資源有：多媒體課件庫1個；自建題庫、試題庫各1套；產學研案例庫 1個；拓展資源庫1個。

“新”，即課程資源新穎化。本課程資源善用網絡、新媒體及各種先進信息化工具與手段，制作多媒體課件（曾獲國家級課件大賽三等獎）、編輯動畫、錄制微課視頻等，讓課程資源繪聲繪色起來。

“真”，即課程資源情景化。本課程依托江蘇沖浪軟件有限公司，精選企業真實、典型的信息系統軟件項目10余項，構建情景交融式產學研案例庫。以“課題+項目”為主體，實現教學資源的學、踐、研、創貫通，通過開源服務和再開發，引導學生自主學習、探究學習。例如，基于企業“數字房產地理信息系統軟件”的教學案例，集成了房屋登記、檔案管理、圖形管理三個系統，以房屋登記為主線，實現了產權產籍管理。利用該系統案例，學生可以在真實的項目情境中學習基于SQL Server的數據庫開發、數據互通、數據實時更新、數據治理與質量控制等，有效提升了學生面向領域平臺的數據庫系統開發應用的實踐能力。

4 結語

為了契合“新工科”創新型復合人才的培養需求，適應新態勢、新技術帶來的新需求，《數據庫原理及應用》課程針對課程理論性強、綜合性強、實踐性強的特點，圍繞著產教學研深度融合，從課程體系、課程內容、課程資源三個方面對課程進行重構，構建以“教師－工程師－科創導師－學生”為主體的良性互動式“多維融合一體化”學習環境。從實施現狀來看，重構后的課程可解決課程教學滯后于產業發展、學生職業適應性不足、課程教學內容拓展度較低、對學生未來的工作和科研支持度有限、專業發展適應度不高等問題，全面打造數據庫“金課”，為培養復合、創新的數據庫人才提供更多的動力和更強的支撐。