新農科背景下農業工程人才培養的數據庫教學探究

摘" 要：數據庫是IT信息領域的核心基礎軟件，是國家核心技術自主可控戰略實施和建設數字中國的重要抓手。近年來隨著國產數據庫的飛速發展及應用場景的不斷豐富，數據庫高階工程人才缺口愈發突顯。研究站在應用型高校角度，在新農科指導思想下積極探索數據庫教學改革的新方法、新模式，從課程體系構建、課程內容建設、考核與評價方案和創新校企協同育人模式等方面，探索并實踐對本科數據庫教學改革的思考和舉措。實現通過創新校企協同育人合作機制，著力培養符合當前乃至未來智慧農業與數字農業需求，能夠綜合運用專業知識并進行工程創新應用的數據庫工程人才的目標，為同類課程教學提供參考。

關鍵詞：國產數據庫；新農科；農業工程；人才培養；教學改革

中圖分類號：C961" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-9902（2023）14-0145-04

Abstract： Database is the core and basic software in the field of IT information， and it is also an important starting point for the implementation of national core technology self-controllable strategy and the construction of digital China. In recent years， with the rapid development of domestic database and the continuous enrichment of application scenarios， the gap of high-level engineering talents in database is becoming more and more prominent. From the point of view of applied universities， the research actively explores the new methods and models of database teaching reform under the guiding ideology of new agricultural science. From the aspects of curriculum system construction， curriculum content construction， assessment and evaluation scheme， innovative school-enterprise cooperative education mode and so on， this paper explores and practices the thoughts and measures of undergraduate database teaching reform， so as to achieve the goal of training database engineering talents who can integrate professional knowledge and carry out engineering innovation and application by innovating the cooperative mechanism of education between schools and enterprises， strive to train database engineering talents who meet the needs of smart agriculture and digital agriculture at present and even in the future， and provide reference for the teaching of similar courses.

Keywords： domestic database; New Agricultural Science; agricultural engineering; talent training; teaching reform

數據庫作為最復雜、跨技術領域最多的核心基礎軟件，在當前數字經濟時代其戰略性、基礎性地位愈發凸顯，是數字基礎設施的堅實底座，是數字化轉型的核心引擎。近年來，隨著國家核心技術自主可控戰略與建設數字中國各項舉措的落地[1]，同時也受大數據和云計算服務日益擴展的影響，我國數據庫產業得到了飛速的發展。整體呈現出兩大趨勢：一是打破國外數據庫技術的壟斷，國產數據庫的創新開發與應用已進入關鍵突破期;二是隨著數據量爆發式的增長及應用場景的不斷豐富，分布式HTAP數據庫集群得以廣泛的應用。根據艾瑞咨詢發布的《2022年中國數據庫研究報告》數據顯示，2021年中國數據庫市場總規模達286.8億，CAGR（2021—2026e）達13.4%，具有巨大的市場空間。

為順應未來產業升級需求，教育部聯合多部委提出，要探索建立工程教育的新理念、新標準、新模式、新方法、新技術和新文化，實現從學科導向轉向產業需求導向。而從“新農科”重點建設的智慧農業、數字農業與交叉學科方向來看，數據庫都扮演著重要的角色。其貫穿計算機科學與技術、大數據、人工智能等專業各個層次，是信息系統的核心和基礎，目前占整個計算機應用的70%以上[2]。

1" 當前數據庫教學所面臨的問題

伴隨著信息產業的飛速發展，預計到2025年，新一代信息技術產業人才缺口將達到950萬人[3]，而國產數據庫創新與應用人才單年缺口預計6萬人[4]。因此實施面向工程科技人才培養的數據庫教學改革，在數據庫教學中探索符合新農科人才需求的培養模式十分迫切。但對當前數據庫教學調研后發現主要存在如下問題：①教學內容仍然集中在基礎原理與SQL語言等基本教學，缺乏安裝部署、配置管理、架構設計、整體調優與工具使用等實際工程中廣泛應用的內容，相對產業真正的工程人才需求存在一定偏差，與培養“卓越工程師”的要求存在差距。②大部分高校數據庫教學仍然以傳統的Oracle、SQLServer、Access等國外商業數據庫為主要載體[5]。相對當前產業界“去IOE”浪潮中廣泛應用的開源數據庫，以及信創產業中使用的國產數據庫應用前沿存在較大滯后，不利于培養數據庫創新人才，也是當前國產數據庫存在人才斷層的主要原因。③課程考核與評價體系局限于學校內部或相關教育領域，封閉的考核評價體系缺乏與產業界的對接與縱深拉通。尤其針對學生能力的考核標準，往往容易陷入“自說自話”，對創新型工程人才難以衡量評定。④在過往的教改實踐中，教學的持續改進往往依賴教師的主觀能動性和對技術發展的認知水平，難以形成可持續發展的機制，存在校企合作開展人才培養模式較為單一，落地難等問題。

2" 順應新農科改革與產業發展需求，實施面向農業工程科技人才培養的數據庫教學改革

解決上述問題，需要站在整個數據庫人才培養全生命周期的角度來綜合審視，優化人才培養全過程。對其中最為關鍵的課程體系構建、課程內容建設、考核與評價方案和校企協同育人模式等方面進行教學改革探索與實踐，全面落實“學生中心、產出導向、持續改進”的卓越工程師培養理念，持續提升工程科技人才培養水平。

進一步完善數據庫課程體系，建設更貼近工程實踐并注重應用創新能力培養的數據庫優化技術課程。與現有課程相配合，在整體上形成層次清晰、邏輯嚴密、由淺入深的“厚基礎，育頂尖”的人才梯度金字塔培養體系。以大數據專業為例，其數據庫課程體系群與工程應用對應關系如圖1所示。

2.1" 基礎理論層與核心知識體系層

該層主要學習C語言程序設計、數據結構、計算機組成原理、數據庫原理及應用、操作系統，以及計算機網絡等專業基礎課程，引導學生建立數據庫領域的基礎知識體系。其與大數據專業的大數據采集與預處理、云計算技術等特色專業課相結合，構筑了學生未來農業大數據工程實踐應用的基礎，即數據采集與預處理技能。

2.2" 實踐能力應用層與工程創新應用層

該層的核心課程包括數據庫優化技術、大型關系數據庫應用，以及面向對象和數據庫應用綜合課程設計。本階段課程更注重高階工程能力的深入訓練，包涵數據庫在工程實踐中的高可用架構設計、安裝部署、集成適配、性能分析與調優、配置管理和相關智能管理工具的使用等，以建設“永不離線”的高可用高性能數據庫系統為目標，培養學生對數據庫系統架構和性能的創新設計、建造、運行和服務能力。結合大數據技術原理及應用、分布式實時計算框架、分布式文件系統及應用等專業課，對應大數據產業中核心的數據存儲與處理技術，提升學生的系統工程應用能力。

2.3" 專業綜合實踐層

該層著眼于技能的綜合運用，學生綜合前面所學的知識，通過完成畢業設計或者參與項目開發實習，可以在大數據Web應用平臺開發、數據倉庫應用、大數據可視化或者大數據運維等多個細分領域從事相關的工程實踐，提升解決復雜工程問題的能力，從而在真正進入工作崗位前提升與崗位的適配度。

在數據庫優化技術這門課程中引入以GBase 8s/8a為代表的國產數據庫的原理、應用、案例和實操等內容，并與當前的課程體系進行“四融”，即“融原理”“融案例”“融應用”“融思政”。“融原理”是指重點解構南大通用GBase 8s事務型數據庫，從組成架構、存儲引擎、數據存儲、事務管理、鎖機制和安全性等原理層面進行深度融入，使學生“知其所以然”；“融案例”是指在授課內容中引入智慧農業平臺中GBase事務性和分析型數據庫真實應用的鮮活案例，激發學生的鉆研興趣，使學生“知其然”；“融應用”是指在實驗課融入GBase的安裝部署、基礎配置、權限管理、增刪查改、備份和運維等基礎操作，提升學生工程實操能力；“融思政”是指在發揮好國產數據庫這一思政素材，在授課過程中引導學生深刻理解我國數據安全戰略與國產數據庫的發展歷程，激發學生投身科技興農的偉大事業。在內容革新的基礎上，結合多樣化的教學方法，充分利用多媒體工具，組織學生開展分組討論、案例思辨等，促使學生深刻認識當前國產數據庫行業在農業領域的應用趨勢、所面臨的問題并探討可能的解決之道，貫徹達成以學生為中心的“卓越計劃”育人目標。本課程的內容體系與“卓越工程師計劃”培養目標對應關系如圖2和表1所示。

基于OBE目標導向理念，探索與行業接軌、更科學更全面的教學效果評價體系。采用校內評價與行業評價相結合、過程評價與結果評價相結合、短期評價與長期評價相結合的“三結合”方式，分別從評價主體、評價錨點、評價周期3方面全面與行業實施對接。具體考核內容見表2。

該評價體系圍繞課程的教學目標，建立專業知識與工程能力并重的考核導向，并在考核設計中將具體評價的方式，從解決有固定答案的問題拓展到解決開放的問題。通過設置具有挑戰性的任務，例如提出項目建議、完成項目策劃、開展案例研究和進行書面報告等，讓學生在實際工程問題中展示思考、質疑、研究、決定和呈現的能力。此外，聯合南大通用等行業頭部數據庫企業，進行專業人才培養的質量標準制定，引入GDCA行業認證作為課程考核的一部分，鼓勵學生積極參與行業認證，從企業的角度對學生的學習成果開展全方位的社會評價，以達到與產業人才培養目標一致，無縫對接的目的。并在后續的企業實習實訓過程中，持續跟蹤學生相關表現，實現評價的完整生命周期閉環。

2.4" 完善多主體協同育人機制

數據庫產業在不斷發展，前沿技術的應用日新月異，要保持數據庫教學與產業發展的緊密配合，勢必要進一步深化產教融合改革、開展校企合作的機制創新。結合“卓越工程師計劃”的特點，搭建校企合作平臺，聯合行業頭部企業深度參與人才培養過程。①在教學內容方面，除課內“四融”以外，同步引入了適配的企業課程與線上拓展課程，進一步完善了課程內容的階梯度，能夠更好地面向不同程度的學生培養創新能力。與行業專家協同進行實驗題目設計，對工程中常見的故障、調優等場景進行模擬，提升學生解決綜合工程問題的能力。②在教學資源方面，校企聯合共建實驗平臺，提供數據庫單實例、高可用集群、云數據庫和管理工具等軟硬件設施，供學生開展操作練習。企業提供新型國產數據庫的學習資料與參考資料，協助教師進行教學材料開發，并定期開展師資培訓與認證，持續提高教師授課能力。③在教學評價方面，校企聯合構建多元化、多層次的教學效果評價體系。將學生企業課程的學習記錄、測驗成績等也納入了評價體系中。④在實習實訓方面，與企業聯合設立人才實訓基地，提供匹配的實訓項目和實習崗位，實習期間引入企業導師負責制，并對表現優異的學生優先提供就業機會。通過以上幾方面全方位與企業建立長效的合作機制，并以學年為周期，持續開展迭代優化，能夠有效保持數據庫教學與行業前沿的密切關聯，連接起大學生工程實踐與農業應用的橋梁。

3" 結束語

仲愷農業工程學院作為應用型農業特色類院校，在教育部提出的“新農科”改革精神指導下，積極建設探索新教改、新質量、新體系和新文化，將以為國家智慧農業、數字農業、鄉村振興戰略的實施培養卓越國產數據庫工程師為己任，取得了一些成績。先后獲得了省一流課程、省本科高校在線開放課程指導委員會優秀課程案例獎、省級精品資源共享課等成果。在教改實踐過程中應用全周期工程教育的新模式，深化產學研合作辦學、合作育人、合作就業和合作發展，使得行業企業深度參與數據庫人才培養過程，搭建校企協同育人平臺，以產業和技術發展的最新需求推動人才培養改革，強化培養學生的工程能力和創新能力。后續將持續提升工程人才培養水平，優化人才培養全過程，通過多種形式推廣應用本教改實踐成果。

注釋：

① 取自教育部、中國工程院于2013年11月28日印發的《卓越工程師教育培養計劃通用標準——本科工程型人才培養通用標準》。

參考文獻：

[1] 中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標的建議[J].中國民政，2020（21）：8-21.

[2] 徐龍琴，劉雙印，冼遠清.以創新能力培養為核心的數據庫課程群建設理論與實踐研究[J].中國教育信息化，2017（12）：66-68.

[3] 到2020年，制造業從業人員平均受教育年限達11年以上 《制造業人才發展規劃指南》發布[J].中國人才，2017（3）：7.

[4] 王巖廣.Talent Plan課程應發揮更大的作用-寫在Talent Plan課程優化項目（Talent Plan 3.0）開始之際[EB/OL].https：//asktug.com/t/topic/123090.

[5] 馬夢楠，錢育蓉，張文東.校企協同的國產數據庫人才培養模式探索與實踐——以“數據庫原理與技術”課程為例[J].教師，2021（18）：104-106.

基金項目：國家自然科學基金項目（61871475，主持人為劉雙印）；教育部高等教育司2022年第二批產學合作協同育人項目（22067141221436，主持人為王晶）

第一作者簡介：王晶（1986-），女，碩士，工程師，講師。研究方向為數據庫，云計算，大數據智能應用。

*通信作者：楊偉偉（1979-），男，碩士，副高級工程師。研究方向為數據庫和大數據產品研發。