面向信創(chuàng)的“數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革探索

摘" 要： 在信創(chuàng)背景下，通過與華為合作將Gauss數(shù)據(jù)庫(kù)引入數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系，作為數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。從優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容、革新實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)、豐富教學(xué)模式和考核評(píng)價(jià)方式等方面，探索面向信創(chuàng)的數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革方案，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在培養(yǎng)應(yīng)用型人才中的作用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果和能力。

關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)庫(kù)； 信創(chuàng)平臺(tái)； 教學(xué)改革； 應(yīng)用型人才

中圖分類號(hào)：G642" " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " "文章編號(hào)：1006-8228（2023）12-224-04

Exploration of teaching reform in \"Database Principles and Applications\"

course for information innovation

Li Jun1， Ren Zhaoxu1， Zhang Lei2， Song Guoming1， Xiang Yong1

（1. Chengdu Technological University， Chengdu， Sichuan 611730， China; 2. The Fifth Research Institute of telecommunications technology Co.Ltd.）

Abstract： In the context of information innovation， through collaborating with Huawei， Gauss database is introduced into the database course system as the learning content and experimental platform for \"Database Principles and Applications\" courses. From the aspects of optimizing theoretical teaching content， innovating practical teaching design， enriching teaching modes and assessment methods， the teaching reform plan in \"Database Principles and Applications\" course for information innovation is explored to play its role in cultivating applied talents and improve students' learning effectiveness and abilities.

Key words： database; information innovation platform; teaching reform; applied talents

0 引言

信創(chuàng)即信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展，是目前一項(xiàng)國(guó)家戰(zhàn)略，也是當(dāng)今形勢(shì)下國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)能[1]。國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)自主可控、自主創(chuàng)新已成為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。在信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展時(shí)代背景下，我國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)課程的培養(yǎng)目標(biāo)需要提高并升級(jí)，教學(xué)內(nèi)容需要不斷補(bǔ)充和完善，教學(xué)方法和手段需要不斷改革，考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也需重新界定。結(jié)合“以學(xué)生為中心”、“成果為導(dǎo)向”等教育理念，改革現(xiàn)有教學(xué)方法與手段，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，探索并實(shí)施基于信創(chuàng)平臺(tái)下的數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革方案，發(fā)揮其在培養(yǎng)應(yīng)用型人才中的作用，以提高學(xué)生分析問題、解決問題及創(chuàng)新實(shí)踐和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 教學(xué)內(nèi)容較少涉及國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)

理論和實(shí)踐教學(xué)過程中較少涉及國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，在信創(chuàng)背景下，行業(yè)與用人單位的實(shí)際需求是制訂專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的主要依據(jù)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)作為理論和實(shí)踐教學(xué)的一部分，對(duì)教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容進(jìn)行整理、分析、優(yōu)化。在理論教學(xué)過程中，引入國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)其發(fā)展過程、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、相關(guān)技術(shù)進(jìn)行介紹。通過重點(diǎn)介紹華為Gauss數(shù)據(jù)庫(kù)，讓學(xué)生了解國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的現(xiàn)狀，增加學(xué)生對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)國(guó)產(chǎn)軟件信心和民族自豪感，從而激發(fā)他們認(rèn)真學(xué)習(xí)課程知識(shí)，積極投身到科研領(lǐng)域的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳授與價(jià)值引領(lǐng)同步的教學(xué)目標(biāo)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺乏較強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐性

數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程，其目標(biāo)是在介紹數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、基本原理和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)和開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以基礎(chǔ)性和教學(xué)主導(dǎo)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，僅包含少量簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，缺乏企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目案例，支撐案例設(shè)計(jì)的資源有限，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不佳[2]。應(yīng)當(dāng)引入企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目案例，為學(xué)生提供一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)場(chǎng)景，將學(xué)生需要掌握的數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)融入并貫穿到項(xiàng)目開發(fā)各個(gè)階段，幫助學(xué)生理解知識(shí)和項(xiàng)目開發(fā)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，使學(xué)生對(duì)項(xiàng)目開發(fā)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。

1.3 教學(xué)模式和考核形式單一

傳統(tǒng)教學(xué)模式采用線下授課方式，以教師知識(shí)點(diǎn)講解為主，師生互動(dòng)較少，無法有效掌握班內(nèi)學(xué)生學(xué)習(xí)的情況[3-4]。傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)應(yīng)考核形式單一，考核內(nèi)容一般包括出勤、作業(yè)、期末考試等項(xiàng)目。作業(yè)收取批改周期長(zhǎng)，無法及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果[5]。采用線上線下混合式教學(xué)方式，線上教學(xué)平臺(tái)能豐富教學(xué)內(nèi)容及考核評(píng)價(jià)方式，結(jié)合線下教學(xué)，組織學(xué)生課堂討論，加強(qiáng)課堂互動(dòng)和交流，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程教學(xué)現(xiàn)狀，提出面向信創(chuàng)的課程教學(xué)改革思路，如圖1所示，采用創(chuàng)新的理念、路徑和內(nèi)容以解決課程教學(xué)過程中的問題。

圍繞教學(xué)痛點(diǎn)，結(jié)合創(chuàng)新理念，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法，以講授、實(shí)踐、創(chuàng)新考核、學(xué)科競(jìng)賽等教學(xué)形式，充分調(diào)用學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用這門課程的學(xué)習(xí)從被動(dòng)灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極探索[6]。優(yōu)化理論教學(xué)，構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式，融合關(guān)鍵性信創(chuàng)技術(shù)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本理論知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開發(fā)方法。革新實(shí)踐教學(xué)，建立由信創(chuàng)企業(yè)項(xiàng)目案例整合的立體化學(xué)習(xí)資源，鼓勵(lì)學(xué)生參加華為云Gauss數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)新應(yīng)用賽等學(xué)科競(jìng)賽活動(dòng)，探索校企協(xié)同育人新途徑，提高學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力，為企業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型信創(chuàng)人才。

2.1 優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容

圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵要素，助力信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新發(fā)展這一國(guó)家戰(zhàn)略，按專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生畢業(yè)要求設(shè)立課程教學(xué)目標(biāo)，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化。

在理論教學(xué)過程中，增加了國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展過程、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、相關(guān)技術(shù)及解決方案等內(nèi)容。具體地，全面介紹了我國(guó)當(dāng)代自主開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，如華為Gauss、南大通用、武漢達(dá)夢(mèng)、人大金倉(cāng)、神舟通用等。重點(diǎn)講解Gauss數(shù)據(jù)庫(kù)安裝部署、體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵特性、數(shù)據(jù)庫(kù)及對(duì)象管理、SQL基礎(chǔ)、云數(shù)據(jù)庫(kù)GaussDB（for openGauss）等內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，采用Gauss數(shù)據(jù)庫(kù)開展實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)一步讓學(xué)生熟悉國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)技術(shù)及其操作環(huán)境。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)有了一定了解，對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相關(guān)的科研領(lǐng)域充滿信心，能夠熟練使用Gauss數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行信息系統(tǒng)開發(fā)。

2.2 革新實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

為培養(yǎng)學(xué)生工程思維和創(chuàng)新能力，對(duì)信創(chuàng)企業(yè)提供的項(xiàng)目案例進(jìn)行選取和重構(gòu)，設(shè)計(jì)出符合課程教學(xué)要求的實(shí)踐教學(xué)案例，強(qiáng)化學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力。

在課程設(shè)計(jì)案例的選取過程中，以信創(chuàng)企業(yè)項(xiàng)目智能導(dǎo)檢導(dǎo)醫(yī)系統(tǒng)作為項(xiàng)目案例，該系統(tǒng)定位于高端導(dǎo)檢導(dǎo)醫(yī)市場(chǎng)，提供軟硬件結(jié)合、業(yè)務(wù)透明集成的解決方案，滿足客戶就醫(yī)、體檢的全程自動(dòng)化、規(guī)范化、智能化排隊(duì)需求，提高醫(yī)療與體檢機(jī)構(gòu)的管理效率和服務(wù)水平，增強(qiáng)患者和受檢者的用戶體驗(yàn)。

在學(xué)生上課過程中，采用了基于企業(yè)情境的實(shí)踐教學(xué)模式，模擬仿真企業(yè)開發(fā)環(huán)境。上課時(shí)由老師擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，小組組長(zhǎng)擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，3-4位組內(nèi)成員共同完成一個(gè)項(xiàng)目。通過組建項(xiàng)目小組、組內(nèi)任務(wù)分配、需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)測(cè)試部署、小組答辯、提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告等環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，強(qiáng)化了學(xué)生溝通表達(dá)和工程實(shí)踐能力。學(xué)生明確了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟，掌握了E-R圖、數(shù)據(jù)庫(kù)表、視圖、觸發(fā)器、存儲(chǔ)過程設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步加深了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)理論知識(shí)的理解。通過課程實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生不僅掌握了數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，而且還具備了利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的技能以及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)所需要的職業(yè)素養(yǎng)。

2.3 豐富教學(xué)模式和考核評(píng)價(jià)方式

在教學(xué)過程中采用了線上線下混合式教學(xué)方式，團(tuán)隊(duì)教師使用微助教線上平臺(tái)，如圖2所示。

課前將課件和視頻等資料發(fā)布在微助教上供學(xué)生預(yù)習(xí)，以便學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容建立初步認(rèn)識(shí)；課中使用考勤、隨機(jī)點(diǎn)答等功能，及時(shí)獲取學(xué)生到課與知識(shí)掌握情況；課后發(fā)布作業(yè)，幫助學(xué)生鞏固課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生作業(yè)采用教師評(píng)分和學(xué)生互評(píng)相結(jié)合方式，分?jǐn)?shù)比例設(shè)置為教師評(píng)分占比60%，學(xué)生評(píng)分占比40%。通過互評(píng)，有助于學(xué)生了解其他同學(xué)答題情況，借鑒好的答題思路和方法。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程線上線下混合式教學(xué)方式如圖3所示。

采用面向?qū)W習(xí)過程的多維度復(fù)合型課程考核評(píng)價(jià)方式，從課堂表現(xiàn)、平時(shí)作業(yè)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、課外學(xué)習(xí)成績(jī)等維度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，如表1所示。課堂表現(xiàn)根據(jù)每次簽到、隨堂問答和隨堂測(cè)試等環(huán)節(jié)的表現(xiàn)情況評(píng)定。每章內(nèi)容結(jié)束布置平時(shí)作業(yè)，按照作答情況給予相應(yīng)的分值，以進(jìn)一步了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。課程設(shè)有八個(gè)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分作為學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)。課程設(shè)計(jì)注重過程化考核，根據(jù)每次課堂檢查驗(yàn)收情況和撰寫的課程設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)定。通過線上線下混合式教學(xué)和面向?qū)W習(xí)過程的多維度復(fù)合型考核評(píng)價(jià)方式，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可記錄，學(xué)習(xí)行為可追蹤，增強(qiáng)了師生的互動(dòng)交流。

3 課程教學(xué)改革效果

通過對(duì)參與數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程教改的計(jì)算機(jī)工程學(xué)院452名學(xué)生課堂表現(xiàn)、實(shí)踐能力、考試成績(jī)、課程評(píng)價(jià)等方面統(tǒng)計(jì)分析，課程教學(xué)改革取得了預(yù)期效果。

⑴ 學(xué)生課堂表現(xiàn)

學(xué)生課堂表現(xiàn)對(duì)比如表2所示，學(xué)生平均出勤率和平均互動(dòng)答題準(zhǔn)確率相比改革前有所提高，平均早退率有所降低，課程改革調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

⑵ 學(xué)生實(shí)踐能力

學(xué)生實(shí)踐成績(jī)包括上機(jī)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩部分，是學(xué)生實(shí)踐能力的綜合體現(xiàn)。改革前后學(xué)生實(shí)踐成績(jī)對(duì)比如圖4所示，優(yōu)良占比增加，學(xué)生積極參加各類競(jìng)賽，多次獲得省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)，并在華為鯤鵬應(yīng)用創(chuàng)新大賽中獲得二等獎(jiǎng)，實(shí)踐能力有較大提高。

⑶ 學(xué)生考試成績(jī)

對(duì)學(xué)生期末考試成績(jī)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5所示。與課程改革前相比，90分以上人數(shù)所占比例增加了4.57%，60分以下人數(shù)所占比例下降了6.76%。

⑷ 學(xué)生課程評(píng)價(jià)

為掌握學(xué)生對(duì)教學(xué)改革的滿意度和教學(xué)反饋情況，在學(xué)期末進(jìn)行滿意度問卷調(diào)查，并借助微助教平臺(tái)搜集學(xué)生教學(xué)反饋意見。滿意度問卷調(diào)查結(jié)果如表3所示，總體上學(xué)生對(duì)教學(xué)改革內(nèi)容比較滿意。

圖6為微助教平臺(tái)的部分學(xué)生教學(xué)反饋詞云。反饋結(jié)果表明學(xué)生通過本學(xué)期理論學(xué)習(xí)和信創(chuàng)企業(yè)項(xiàng)目案例實(shí)踐，理解并掌握了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、原理和設(shè)計(jì)方法，具備了數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的技能。

此外，課程組老師獲得校級(jí)人人金課比賽一等獎(jiǎng)和教學(xué)創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)，參與建設(shè)鯤鵬信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已獲批省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。成都工業(yè)學(xué)院人才培養(yǎng)質(zhì)量和教育教學(xué)改革項(xiàng)目已取得階段性成效，推動(dòng)了數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用校級(jí)一流課程建設(shè)。

4 結(jié)束語

本文探索了“數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用”課程的改革與實(shí)踐，在教學(xué)中引入國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和企業(yè)項(xiàng)目案例，以項(xiàng)目案例為載體組織教學(xué)內(nèi)容，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)融入實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)過程，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)了學(xué)生基于國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)的工程應(yīng)用能力與工程創(chuàng)新能力。本課程教學(xué)改革對(duì)促進(jìn)信創(chuàng)專業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)，助力信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建，支撐我國(guó)信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展具有重要意義，對(duì)于其他課程的教學(xué)改革也具有借鑒和示范引領(lǐng)作用。

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