新工科背景下數據庫教學模式改革與研究

薛淑敏

寶雞文理學院 陜西寶雞 721016

1 數據庫原理課程教學現狀

隨著社會的發展和信息技術的提高，大家每天都和不同的軟件打交道，有軟件就有數據庫，因此，各行各業都在使用數據庫技術來管理信息資源。而教師在講授數據庫原理課程中也存在相應的挑戰，總的來說，主要存在以下問題：一是該課程內容比較抽象，學生的學習積極性和興趣逐漸下降，從而引起對該課程的認知和理解差異較大，最嚴重的情況是有部分學生甚至連最基本的SQL語句都看不懂，更不用說書寫問題；二是在教學方法中，理論課仍然是以教師為主體，教師按照教材上的內容進行教學，學生被動地聽課、完成作業，實驗課上部分學生總是根據實驗指導書進行復制操作，導致沒有理解吸收知識，沒有實現理論知識在實踐中的應用，導致動手能力差；三是由于課時約束，教師上課時間主要集中在課堂，拓展知識講得相對比較少，而學生沒有很好地抓住課堂學習，又浪費了課外學習時間，從而導致很多需要自己實踐的內容被忽略，導致自我認為實驗課很枯燥，養成不良習慣，動手能力越來越差。長此以往，導致這門課的教學效果越來越差。

根據以上所述，目前的教學模式存在很多弊端，從教師和學生的角度都不利于對知識的理解和掌握，更不用說利用應用相關知識解決實際問題了。此種教學模式越來越落后，跟不上時代的發展，而且學生在評教中屢次提出意見。

2 “新工科”背景下數據庫課程面臨的挑戰

2.1 新工科提出的需求

數據庫原理是計算機類專業的專業核心課程，主要目標是要求學生系統地掌握數據庫的基本原理、基本技術和基本方法；能熟練掌握使用SQL語句及數據庫規范化理論；具備操縱數據庫、設計數據庫和開發簡單數據庫系統的基本能力；能夠運用工程基礎知識和數據庫專業的基本理論知識解決實際工程應用問題。然而地方高校在數據庫原理專業課程的教學內容和教學方法上相對比較滯后，達不到培養學生實踐動手創新能力的要求。特別是在人才培養、課程設置、教學實施等方面，重理論、輕實踐，很難激發學生的積極性和主動性，無法提高動手能力，很難真正實現與企業的零距離對接，忽視了崗位工作能力的培養。隨著數據庫技術的快速發展，各種新的教學方法和實踐成果的涌現使得大數據技術和人們的工作生活息息相關。而目前還在講授的關系數據庫理論和結構化查詢語言SQL操作實驗為主的模式，已經阻礙了數據庫技術發展的步伐。

2.2 面臨的挑戰

在新工科背景下，類似于數據庫原理等專業課程，除了讓學生掌握專業理論知識外，還需要培養學生的解決工程問題的意識和實踐能力。目前，大多數教師在教學過程中只注重專業理論知識的講解，重視了課本，輕視了應用，從而忽視了學生工程實踐能力和解決問題能力的訓練。在這種教育模式下，大部分學生把時間放在課本知識的學習和成績上，輕視了動手實踐應用能力，這與新工科背景下的培養目標不相符，以至于部分同學畢業就面臨了失業。因此，為了適應社會的實際需要，滿足新工科背景的需求，有必要對現有的“講授式”教學模式進行改革和調整。

3 數據庫課程教學改革探析

3.1 教學內容結合專業

新工科建設要求“將產業和技術的最新發展動態、行業對人才培養的最新要求引入到教學過程中，不斷更新教學內容和課程體系”。目前，大多數高校的數據庫原理課程理論教學內容基本相同，幾乎都采用關系數據庫理論和結構化查詢語言。該校采用的是王珊和薩師煊老師所著的數據庫系統概論教材，要求學生能夠系統地掌握數據庫系統的基本原理和技術，熟練掌握SQL語句的應用能力及數據庫規范化理論，具備操縱數據庫，設計數據庫的基本能力。由于課時原因，數據庫應用部分的課程內容教學已經被取締，因此，大部分同學存在理論知識難以理解，概念抽象，不知道所學知識的具體應用，從而失去興趣，導致學習的主動性和積極性大打折扣。

而該模式以學生為中心，以案例為引導，學生可以根據實際數據庫系統設計與實現各類業務相關的數據定義、數據查詢和數據操縱，能夠綜合運用單表查詢、多表查詢、分組查詢、子查詢和連接查詢等設計和實現具有多層嵌套、復雜連接關系相互協同的SQL語句。可以根據數據庫結構設計要求，具體分析數據庫需求、抽象客觀業務流程的實體和實體關系從而設計相應E-R圖、轉換E-R圖為關系模式、使用規范化理論分析和評價關系模式、優化數據庫表結構和存儲結構。

3.2 基于項目驅動的實驗教學

新工科背景下，高校對學生的動手實踐能力的培養要求比較高。而數據庫原理課程的實踐教學目標使學生在學習專業課程理論的基礎上，通過實踐環節深入學習SQL Server開發工具，在實踐中逐步掌握數據庫的設計方法和過程，從而培養學生的動手能力，并提高分析問題和解決問題的能力。

實驗主要內容包括：數據庫及表的建立、修改與刪除；視圖及索引的建立與刪除；表中數據的查詢，包括單表查詢、嵌套查詢、連接查詢等；表中數據的插入、修改及刪除；約束與安全性；觸發器和存儲過程；T-SQL程序設計等數據庫的基本操作。

該課程還設有開放性實驗，可以實現課內基礎實驗和課外開放性創新實驗項目相結合，將知識進行融會貫通，從而提高學生的綜合應用能力。

(1)數據庫原理課程在實踐環節中主要采用基于項目驅動的教學方法，該方法將學生在實際生活中所能接觸到的軟件系統(例如：圖書管理系統、購票系統、教務管理系統、點餐系統等)和典型的畢業設計題目做相應的凝練，作為實驗課程備選實踐選題，讓學生自主進行分組，然后把項目進行拆分，以團隊合作形式進行設計。實踐環節的設置需滿足專業培養的目標要求，既要考核學生對理論知識的運用及協作分工能力，還要符合學生短期學習目標，又可以將理論知識與實踐技能有機結合。

(2)數據庫課程設計作為一門獨立的專業實踐課程，可以很好地鍛煉學生的學習、實踐能力，但是課程設計與理論課程教學模式不同，是一個學生自己動手實踐、在實踐過程中獲得感性認識的過程，不能簡單地用命題考試的方式進行考核，必須對課程設計進行全過程的規范化管理，要求學生按照規定認真完成課程設計的任務，并提交規范的課程設計報告，記錄課程設計的各個步驟的成果，認真總結課程設計的收獲及體會。

根據實驗條件和學生的動手能力，每5～6個同學一組，完成系統的設計與開發工作，各小組可以在完成數據庫結構設計的基礎上，借助開發工具實現應用系統的原型，進一步鍛煉、提升實踐能力和應用能力。

3.3 多樣化的教學模式

3.3.1 理論教學模式

以往的專業教學方式相對落后，達不到培養學生實踐能力和創新能力的要求，理論課時占據多數，實踐環節課時較少，很難激發學生動手實踐的興趣，動手能力的培養難以保障。隨著新技術的發展，案例分析法、翻轉課堂、微視頻等教學方法也被引入到課堂教學中，在數據庫原理課程中加入以上教學方法，可以很好地調動學生學習的積極性和主動性。因此，數據庫原理理論課可安排部分章節在機房上課，例如：第三章SQL語句、第四章數據庫安全性、第五章數據庫完整性等。教師使用教師機與學生進行教學內容實時交互，通過教師機將自己的電腦桌面分享到學生機，全體學生可看到教師的講解與其他學生的提問，教師與學生形成互動。除此以外，學生可以及時地對課堂所學知識進行動手練習，加深了對所學知識的理解和掌握，提高了學習興趣。

以數據庫安全性控制為例：

(1)導入新課。先復習上次課學習的關于數據庫的不安全因素，通過新聞案例，讓學生明確發生數據泄露的原因——撞庫、漏水、通訊錄匹配。提出問題：如何避免數據泄露？本次課我們就如何保證數據安全的方法進行展開講解。

(2)新課解析。第一節課：以“案例驅動，示范講解”講授新課。通過各種登錄界面講解用戶身份鑒別，讓學生能更深入地理解所學理論知識；通過教務管理系統教師錄入成績操作過程講解DAC存取控制中的GRANT授權和REVOKE回收權限；為了更高程度保證數據的安全性，講解MAC實現雙向驗證的規則，避免高權限修改低密級的數據。對課堂教學中的理論知識內容用戶身份鑒別和存取控制進行深入的講解，并且以實際應用進行技能的傳授，讓學生多做練習，同時允許學生隨時提問，進行課堂答疑互動。這種教學方法能夠引導學生很好地將理論和實踐結合起來，講理論知識應用于數據庫實踐安全問題的解決方案中，從而提高學生課堂的興趣和學習的主動性。

(3)課堂小結。對本節課的教學過程進行小結，讓學生了解用戶身份鑒別屬于數據庫最外層安全控制，即開啟數據庫安全大門的鑰匙。為了進一步保證數據的安全性，應該掌握自主存取控制中授權和回收權限的操作。為了實現主體和客體的雙向驗證，應該掌握強制存取控制規則。

(4)布置作業。實踐表明，案例驅動式教學方式可以提高學生的學習主動性和積極性。

3.3.2 實驗教學模式

混合式實驗教學可以從以教師的“教為中心”到學生的“學為中心”的轉變，采用基于問題為導向的模式，讓學生全程參與實驗過程，對學生的學習結果進行評價，課堂的主體發生了改變，教師只對學生的實驗過程進行指導、反饋和點評。混合式實驗教學主要由課前預習、課堂討論和課后改善提升三個階段組成，具體如右圖所示。教師在上課前對教學內容進行提煉重組，將知識點融入到每個實驗任務中，以微視頻的形式向學生進行展示，學生自主學習，完成任務，掌握知識點；基于問題導向開展任務驅動式的教學活動，教師通過問題導入激發學生的思考互動，以此展開問題的深度討論，形成活躍的思維互動性課堂，提高學生的學習興趣；課后的點評答疑環節，主要通過展示學生學習成果的方式提高學生的自信心，從而自主完成課后拓展實驗，通過學思結合的形式，促進學生思考和能力的發展，實現知識的應用和轉移，解決行業中的實際問題，從而達到工程能力培養的目標。

混合實驗教學模式圖

3.4 緊跟時代依托平臺

依托企業提供的教學平臺及資源，在實際的教學中降低學生學習成本，減少教師的授課時間，同時又能獲得較好的實踐創新效果。學生可以通過平臺案例深入理解掌握知識點，對課本內容進行深度學習。在觀察總結的基礎上，引導學生從實際出發，建立自己的理論知識體系。采用問題解決式的研究型教學方法，大幅減少以理論講解為主的課堂授課環節，將時間歸還給學生自己；根據數據庫開發流程，將學生以小組為單位進行劃分，通過組員彼此之間的交流學習、互相探討，梳理理論框架，培養學生自己獨立思考和獨立解決問題的能力。

結語

以產學合作、協同育人項目為基礎，大力加強引進企業實訓平臺，以切合實際的方式進行課程模式改革。通過教學模式改革，培養學生的自主學習能力、創新意識、團隊協作精神等綜合素質，以及在實踐應用中發現問題、分析問題和解決問題的能力，實現和企業零距離對接。