基于華為“智能基座”的數據庫系統原理金課建設探索與實踐

鄒先霞 趙森

摘? 要：數據庫系統是復雜的基礎軟件，國家信息化的核心技術，具有理論性強，工程實踐要求高等特點。數據庫系統原理是計算機科學技術專業的核心課程，要求學生掌握數據庫的基本理論，具備系統分析能力和工程實踐能力，了解數據庫領域的研究熱點，把握好學科動態。該課程團隊在華為“智能基座”的支撐下，以金課建設為目標，通過線上線下混合式教學、校企聯合、虛實一體的分層實踐教學等多種教學形式，注重思政融合、知識點的廣度和深度融合，從教學設計、教學活動、考核方法上實現課程的高階性、創新性和挑戰度。

關鍵詞：一流課程；課程思政；智能基座；線上線下混合學習；校企合作

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）02-0088-04

Abstract： Database system as a complex foundational software has not only deep theory but also peculiarity of practice. The curriculum of database system theory is important for the major of computer science and technology. By leaning students must master the basic theory of databases and have ability of system analysis and engineering practice. They can grasp developments in the subject and understand the research hotspots in the field of databases. With the support of Huawei's smart base， the curriculum of database system theory is built the first-class courses as our goal through various teaching forms such as online and offline hybrid teaching， the cooperation between school and enterprise， stratified teaching and etc. We combine theory with practice and emphasize the breadth and depth of knowledge points. We achieve the high order， innovation， and challenge of the course by teaching design， teaching activities， and assessment methods.

Keywords： first-class courses; curriculum ideology and politics; Smart base; online and offline hybrid teaching; the cooperation between school and enterprise

專業核心課程是實現人才培養目標的關鍵載體，也是建設一流學科和一流專業的基礎。在一流課程建設[1-2]和工程教育[3]專業認證背景下，開展以學生為中心的教學，加強“兩性一度”，即高階性、創新性和挑戰度[4]的一流本科課程建設，是課程教學改革與建設的重要內容。

數據庫系統原理是計算機科學技術等相關專業的核心課程，課程目標是使學生掌握數據庫系統的基本原理、概念、模型和方法，具有解決復雜應用系統的設計和開發能力。近年來，該課程按照一流課程建設理念，依托國家一流學科建設，從教師團隊、教學資源、教學過程與考核評價等方面持續開展課程改革與建設，提升學生的團隊合作、溝通交流、文字表達和工程實踐等綜合技能。

一? 學情分析

數據庫原理課程作為專業課，一般設置在大二下學期或大三的上學期，主要存在以下兩方面的問題。

第一，學生的知識系統性不夠：各門課程相對獨立，強調自身知識體系的完整性和系統性，缺乏前后銜接和有效整合。

第二，學生實踐能力不足：缺乏分層次的實踐操作設計，專業人才培養無法普惠、創新人才難以脫穎而出，學生實踐能力難以提高。沒有可操作的工程化實驗方法，而小規模實驗由于缺乏足夠工程工作量，復雜系統中較為深層次的問題難以暴露，學有余力的學生鮮有深度解決更高層次問題的機會。

為將數據庫系統原理課程建設為省級一流本科課程，培養“卡脖子”基礎軟件的技術人才，教師團隊通過教學設計、教學活動及考核方法來提升課程的高階性，實現課程的創新性，增加課程的挑戰度。

教學設計體現“高階性”：將數據庫基礎理論知識、專業技能與綜合素質有機融合，培養學生解決數據庫工程中復雜問題的綜合能力和高級思維。課程教學設計以學生為中心，注重激發學生學習興趣和潛能，融入課程思政，增強學生的社會責任感、創新精神、實踐能力。

教學活動體現“創新性”：課程除講授傳統的關系型數據庫外，云數據庫、大數據管理及AI在數據庫系統實現中的應用等數據庫相關的前沿技術也是課程教學內容。教學形式采取線上線下、虛實一體、校企聯合和小組協作等多種教學形式，學習結果具有探究性和個性化。

考核方法體現“挑戰度”：課程考核包括知識認知、綜合素質及創新能力等幾方面。知識認知主要考查學生對數據庫系統基礎理論的掌握。綜合素質的考核包括學生實踐能力、團隊協作能力、溝通能力等。創新能力的考核則包括學生對開源系統、大學生創新創業項目及各類競賽項目的表現。

二? 課程思政

“人而無德，行之不遠”，沒有良好的道德品質和思想修養，即使有豐富的知識、高深的學問，也難成大器，因此教育要回歸育人的本質，促進學生成長成才[5-8]。數據庫系統原理課程深入挖掘課程中所蘊含的價值追求如辯證思維、職業道德、戰略意識等，將社會主義核心價值觀融入教學過程。表1列出了專業教學內容融合的思政元素。

三? 實施方案

（一）? 課程貫通

學生的基礎知識是碎片化的，對基礎知識的掌握能力主要限于知識的識記，如何將知識系統化和運用知識是必須解決的教學問題。課程團隊通過知識圖譜、校企聯合開發課程大綱等進行知識的廣度融合，為學生建立起學科知識的系統框架。環境是不斷變化的，傳統數據庫的技術在新的環境中出現了新的問題和新的需求，學生需要緊跟科技發展了解新知識和新技術，課程團隊在傳統數據庫技術與當前數據庫領域的研究熱點進行深度融合，提高學生的科學思維能力，實現課程內容的高階性。在教學內容上設計的廣度和深度融合如圖1所示。

（二）? 教學方法

課程團隊在數據庫系統原理的教學中引入線上線下混合式、校企合作等多種教學方法。

1? 線上線下混合式教學

線下教學是大學教育最重要的教學形式，同時通過線上教學資源的建設，將線下教學的范疇進行擴展為線上線下混合，提升課程的高階性、創新性、挑戰度。課程團隊以立德樹人為教學目標，精心提煉并制作了知識點難點和拓展知識的微課視頻，利用雨課堂和學習通等平臺提供給學生線上學習。線上線下混合式教學提升創新實踐成果的產出效率。

2? 校企合作

華為智能基座項目[9-10]為實踐教學提供云平臺、數據庫等實驗環境，也提供真實項目如金融數據管理系統的需求資料等，通過開展真實項目，提升學生的理論知識和解決復雜工程問題的實踐能力。校企合作的實施過程如圖2所示，這是理論與實踐相結合的過程，用基礎理論指導實踐，從實踐加深對基礎理論的理解。

3? 虛實一體，分層實踐

實踐教學遵照“厚基礎、分層次、分流培養”的培養目標構建一個“3+1”的實驗教學體系，“3”主要指基礎實驗、綜合實驗、創新實驗，“1”指的是科研探索。為加強學生的基礎實驗能力，課程團隊開發了虛擬仿真實驗平臺進行基礎實驗，包括各類查詢、插入、刪除和更新操作等實驗，平臺對學生書寫的SQL語句自動進行語法和語義檢查。結合華為云開展JDBC的綜合實驗和數據庫應用系統開發的創新實驗?！昂窕A”的同時進行分流培養，對數據庫內核有興趣、動手能力強的學生進行開源數據庫GuassDB的源碼剖析，結合深度學習對數據庫安全、數據庫優化等開展科研探索。

分層實踐教學采用“以練促學、以研促學、以果促學”個性化教學，如圖3所示。實踐教學經過“學情分析—統籌安排—興趣匹配—創新驅動”等過程讓每個學生將個人能力發展到最大可能來應對挑戰。

4? 小組協作

小組學習是提高學生綜合技能的有效教學手段。以“數據庫設計”為例，采用以學生為中心的翻轉課堂和小組學習方式。學習過程分為三步：第一步以學生為主，老師提前為學生準備參考資料和講義，學生先自學本章的內容，以小組為單位開展本章知識的討論，加強對概念的理解，掌握MIS系統開發流程；然后小組選擇一個生活中所熟悉的案例，如銀行系統或火車購票系統等進行小組討論和設計，按照工程開發流程和文檔規范完成數據庫系統分析與設計的文檔。第二步開展課堂討論，課堂上以學生小組為主，選擇部分小組的設計作品進行展示，老師和全體學生一起討論該系統設計存在的問題、基本概念、方法及文檔的書寫等。第三步通過課堂討論，小組針對討論中存在的問題對文檔進行改進、反思和總結。以小組為單位開展的課外學習和課堂討論有效地激發學生興趣，促進學生思考，提高了對知識的綜合運用能力，同時也促進學生的溝通能力和協作能力。

四? 考核評價與建設成效

對學生的學習采用多元化和過程化的考核評價方法。理論和實驗考核都采用“主觀+客觀”的結合形式：課堂測試、期末理論考試、基礎實驗采用標準答案，客觀地評價學生對基礎知識的掌握情況；作業、個人報告、小組報告、綜合性實驗和創新性實驗采用主觀評價，關注學習態度、自學能力、書寫能力、工程實踐能力和溝通能力等；理論學習的客觀評價和主觀評價比例為6∶4，實踐的客觀和主觀評價比例為4∶6；主觀評價由老師、組內、組間按5∶2∶3進行評價，學生開展的科研探索、國產軟件的學習和研發占主觀評價的5%。

主觀考核注重過程化評價。以創新型實驗為例，學生要進行小組選題、開發、答辯三個環節，對每一個環節設置評價指標和權重見表2。

通過調查問卷收集學生的反饋，課程結束后40%的學生對自己在數據庫技能上的能力感到非常滿意，30%的學生每周的課外學習時間達到8小時；2021年的教學班級中基礎實驗的優秀率為83%，部分學生將數據庫的創新實驗作為項目開發經驗寫入個人工作簡歷，有學生通過創新實驗拿到了大廠的實習錄用通知。數據庫教學也獲得了校級教學創新大賽、教育部數據庫虛擬教研室舉辦的數據庫教學設計大賽等獎項。

五? 結束語

課程團隊在華為“智能基座”項目的支持下，開展了課程的內涵建設和思政建設，通過課程貫通、逐步提升的教學模式和多樣化的教學方法將數據庫系統原理課程建設為一流課程。多元化和過程化的考核體系不斷激發學生的學習興趣和創新能力，全面提升課程教學質量和教學效果。

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