數據科學與大數據技術專業數據庫系列課程教學改革與探索

向洪波,褚洪波,秦 佳

(黑龍江工業學院 電氣與信息工程學院,黑龍江 雞西 158100)

大數據時代,各個高校都在積極開設數據科學與大數據技術專業,其中,數據庫原理、Oracle數據庫、大型數據庫應用、NoSQL數據庫等是該專業開設的數據庫相關的課程。這些課程的開設為學生將來就業并從事大數據相關領域的研究打下了堅實的基礎。

當前各高校在數據庫相關課程的培養目標、教學計劃、教學理念、實驗環境及師資力量等方面的設置上存在著一定的差異[1],在研究型大學里,往往注重強調相關的理論概念,重點學習基本原理、基本概念及實現技術。對于普通高校或應用型高校,課程培養目標主要是要求學生能夠熟練的使用某一種的數據庫管理系統,并能在實際的工作中進行應用,所以課程設置自然應面向數據庫的應用而不是數據庫本身的研究,其培養目標是在對數據庫基本原理講述的基礎上,重點培養學生實際操作和解決具體問題的能力。

一、現狀分析

黑龍江工業學院數據科學與大數據技術專業從2018級開始就確定了數據庫系列課程在人才培養方案中的重要基礎作用。大二上學期開設數據庫原理及應用課程,大三下學期開設Oracle數據和大型數據庫課程設計課程,大四上學期開設NoSQL數據庫課程,其中,數據庫原理及應用是56學時,Oracle數據庫48學時,大型數據庫課程設計30學時,NoSQL數據庫48學時。這些課程的開設體現了“從理論到實踐再到開發”三步走的教學思想,為培養應用型人才打下了堅實的基礎,但在實際教學過程中也發現存在一些問題:授課內容與實際應用脫節,不能滿足大數據時代的需求;教學實踐有悖于工程化原則,不能滿足學生就業的需求;相關的課程中存在重復性內容等,這些問題的出現與課程設置、教學內容和教學方法不無關系[2]。故數據庫系列課程在教學內容、教學方法和教學技術手段等方面的改革已迫在眉睫。

二、課程改革措施

1.教學內容的改革

課程組教師結合時代背景及應用型本科教育的畢業要求,重新修訂了數據庫原理及應用課程的教學大綱,并合理設置課程目標和教學內容。同時,壓縮了Oracle數據庫課程中與數據庫原理及應用課程中有重復的教學內容,并對大型數據庫課程設計的評分標準及要求做了重新修訂。

(1)調整實踐學時,并增加新技術模塊

數據庫原理及應用課程教學大綱共概括為四個模塊,十二個大的知識點。第一個模塊為基礎知識,包括的知識點為:緒論、關系數據庫、關系數據庫標準語言SQL;第二個模塊為數據庫管理與保護,包括的知識點為:數據庫安全性、數據庫完整性、數據庫恢復技術以及并發控制;第三個模塊為設計與應用開發知識,包括的知識點為:關系數據理論、數據庫設計、數據庫編程;第四個模塊為新技術,包括的知識點為:大數據管理、內存數據庫系統及數據倉庫與聯機分析處理技術。其中,關系數據庫標準語言SQL講解時以SQL Server為平臺,這部分內容分配的學時較多,共分配18學時,其中實踐部分為10學時,通過理論與實踐結合強化學習效果,培養學生使用結構化查詢語言的基本功。教學大綱中第四個模塊是新增加的內容,這部分內容的增加可為學生后期學習其他專業課奠定基礎,同時在一定程度上為學生塑造大數據思維做了一定的鋪墊[3]。

(2)壓縮整合重復的教學內容

大三下學期開設的Oracle數據庫課程中有關結構化查詢語句部分是重復性內容,這部分內容在大二上學期開設的數據庫原理及應用課程中已經詳細講解,因此,在Oracle數據庫課程中對這部分內容進行壓縮,講解過程中以復習回顧為主。大型數據庫課程設計是在數據庫原理及應用和Oracle數據庫課程之后開設的一門課程設計,由于此時學生已經學習了SQL Server和Oracle兩種數據庫管理軟件,所以在該課程設計中放寬了評分標準,允許學生選擇兩個管理軟件中的任意一個來完成課程設計,這樣可以增加學生選擇的多樣性,學生使用自己熟悉擅長的數據庫管理系統可以激發他們的主動性和完成設計的成就感,進而提高他們解決實際問題的能力。

(3)在課程中融入課程思政元素

在數據庫原理及應用課程教學內容中增加了課程思政教學元素。在課程中融入思政元素,實現“全程育人、全方位育人”,有效地提高了人才培養質量。在授課過程中結合課程章節內容挖掘思政元素;結合學生特點進行科學引導;結合課程教學方式方法、教學手段,將課程內容和課程思政有機結合[4]。

表1為大綱中涵蓋的知識體系及課程思政的結合點。

表1 數據庫原理及應用課程知識體系表

2.教學模式的改革

改變教學模式,實施“以學為主、以教促學”的方式,使學生的學習由被動變主動。調整課程目標、知識結構和課程內容;加強課程的實踐環節;并在內容的安排上留出一部分內容讓學生自學,使教學過程從“知識傳授型”向“能力培養型”快速過渡。在實踐過程中制定驗證性實驗、設計性實驗和創新性實驗,加強學生創新能力、實踐能力以及團隊合作能力等綜合性素質的培養。

轉變傳統的以課堂講授為主的教學模式,采用線上線下相結合的教學模式。在線下授課中,注重激發學生的獨立思考和自主探索的能力,在線上平臺中,通過線上引導性教學資源庫的建設,注重學生對所學知識的鞏固和加強。在上課前,教師通過智慧樹平臺向學生提前發布課程的學習資料,讓學生有計劃有目的的預習;之后在線下教學過程中通過知識點講解,將課前學生學習的相關內容穿插其中,針對不同教學內容進行合理的安排組織,學生可以更加專注重點內容,從而激發學生的學習興趣和探知欲;課后教師通過線上智慧樹平臺布置具有一定代表性和應用性的思考題、作業題及測試題,以此來達到對所學知識點的鞏固和深化的目的,同時提高學生運用所學知識解決實際問題的能力。

此外,教師建立了課程的微信群和智慧樹的課程群,學生可隨時在群中把不理解的問題提出,其他同學和授課教師團隊可以隨時給予解答,達到了實時解決的效果,其他同學也會關注到同學的問題,可以幫助學生加強理解,能夠有效推動集體學習,這種形式可以便于教師掌握學生學習狀況,對知識點的理解等。這種有針對性的講解的優點是解決課堂時間不充足,部分同學不能馬上提問,老師不能馬上回答學生的問題的情況;營造學生之間共同學習,避免個別學生掉隊,提高學生學習的積極性。

在授課過程中可以引導學生綜合運用數據庫知識,解決實際問題,鍛煉實踐能力。這種“以學為主、以教促學”的教學模式在一定程度上能夠提高學生學習的主動性、知識理解力、綜合應用能力,進而提高學生的學習能力。

3.考核方式的改革

以往的考核方式中過分側重于理論知識的考核,忽略了實踐性內容以及自主學習內容所占的比例,改革之后,采用多元化、全過程的考核方式,由之前單一的試卷成績決定最終成績,改革為多形式、多渠道、多方位的考核方式,以此來考核學生的綜合素質能力[5]。考核過程中注重學生創新性實驗和設計性實驗的完成情況、團隊合作情況,充分調動學生學習的積極性。考核可分為以下幾個部分。

(1)自主學習考核

教師定期會在智慧樹發布該課程的課前預習、課后復習的課件以及授課過程中的課件和視頻,學生可以根據自己的實際情況對這部分內容進行學習,教師會定期統計學生自主學習的情況。這部分考核的意義在于提高學生的自主學習能力,有效地提高課堂教學效率。

(2)線上作業及測試考核

教師在授課過程中選取各章節中的重點、難點以及易錯點,建立難度系數不同的主客觀課程題庫。教師每一章節講授、實踐結束后,在題庫中選取不同難度的題組成測試題或作業題,并發布在智慧樹平臺。學生提交后,教師要統計學生的作業和測試題的完成效果,并及時總結統計。對于學生掌握不好的知識點,教師要及時進行講解和輔導,幫助學生理解掌握。通過線上作業及測試考核可以有效地幫助學生養成良好的學習習慣,對所學知識加深理解。

(3)線下實驗考核

在數據庫原理及應用課程的實驗環節,課程組教師可以根據學生的基礎以及對知識的掌握情況布置驗證性實驗、設計性實驗和創新性實驗。課程實踐環節著重對學生實踐動手能力進行考核。主要考核的內容為:實驗過程、實驗代碼、實驗報告三部分。

結語

數據庫原理及應用、Oracle數據庫、大型數據庫課程設計、NoSQL數據庫等數據庫系列課程的開設,充分體現了數據科學與大數據技術專業“從理論到實踐再到開發”三步走的教學思想,對應用型人才的培養起著舉足輕重的作用。數據庫系列課程的改革與探索在2020和2021級數據科學與大數據技術專業的實踐中取得了一定的效果,但在實踐中仍然存在一些不足。在今后的教學實踐過程中,課程組教師將進一步深化數據庫系列課程的教學改革和探索,提高教學效率和質量,為培養應用技術型人才做出一定的貢獻。