新工科視角下“數據庫原理”課程教學改革研究

摘要：適應新工科人才標準的計算機專業課程教學研究是近年來計算機專業課程教學領域的研究熱點，而“數據庫原理”作為計算機專業一門重要的專業基礎課，新工科視角下“數據庫原理”課程教學改革也是目前研究熱點之一。本文首先介紹傳統“數據庫原理”課程教學所面臨的諸多問題，并分析了傳統教學目標與新工科人才標準下教學目標之間的差距。針對這些問題，提出了新工科視角下“數據庫原理”課程體系建設與改革方案，通過調整課程內容，完善教學平臺，改革成績評價系統等方法強化思維能力的培養。

關鍵詞：新工科視角；數據庫原理；能力培養；教學改革

ResearchontheReformof"DatabasePrinciples"CourseTeachingfrom

thePerspectiveofNewEngineeringEducation

ZhengLintaoYuWeihuaDongYongshengYangChunlei

SchoolofInformationEngineering，HenanUniversityofScienceandTechnologyHenanLuoyang471023

Abstract：Adaptingcomputermajorcoursestothenewengineeringtalentstandardsisaresearchhotspotinthefieldofcomputercourseteachinginrecentyears.Asanimportantbasiccourse forcomputermajors，"databaseprinciples"arealsooneofthecurrentresearchhotspotsforteachingreformfromtheperspectiveofnewengineeringeducation.Thisarticlefirstintroducesthemanyproblemsfacedbytraditional"databaseprinciples"courseteachingandanalyzesthegapbetweentraditionalteachingobjectivesandteachingobjectivesundernewengineeringtalentstandards.Toaddresstheseissues，anewengineeringperspectiveisproposedfor"databaseprinciples"coursesystemconstructionandreform，whichstrengthensthecultivationofthinkingabilitythroughmethodssuchasadjustingcoursecontent，improving

teachingplatforms，andreformingscoreevaluationsystems.

Keywords：PerspectiveofNewEngineeringEducation；Databaseprinciple；Abilityculture

當前，我國正致力于通過創新引領發展，并實施重大戰略，包括“一帶一路”倡議、“中國制造2025”計劃和“互聯網+”行動。隨著新技術、新產業形態、新商業模式和新產業的快速增長，新經濟正在迅速崛起，對工程技術人才提出了更高的要求。因此，迫切需要加速工程教育的改革與創新步伐。自2017年2月以來，新工科建設取得了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”等標志性成果。在《關于開展新工科研究與實踐的通知》中，明確了教育教學的新質量要求：在完善中國特色、國際實質等效的工程教育專業認證制度的基礎上，研究制定新興工科專業教學質量標準，開展多維度的教育教學質量評價等。同時《新工科建設行動路線（天大行動）》中的第四點也明確了“問學生志趣變方法，創新工程教育方式和手段”，并要求落實以學生為中心的理念。新工科理念為工程教育的理論與實踐注入了新的元素，并明確了工程學科的前進方向。推動“新工科”的建設不僅是順應國際競爭的需要，也是響應國家戰略規劃的要求。

“數據庫原理”是計算機專業的一門學科平臺必修課和專業主干課程，同時也是進一步學習數據庫開發技術、oracle數據庫管理、軟件工程等課程的基礎，是一門承前啟后的課程［1-4］。課程有較強的理論性和實用性，應用領域廣大。課程內容比較寬泛，涉及了關系代數、謂詞演算、關系數據理論等與數學理論基礎相關的內容，還涉及了數據庫安全性、完整性、數據庫設計等工程設計方面的原理知識，以及SQL語句、數據庫編程、查詢優化、數據庫恢復技術、并發控制等工程應用方面的技術。

隨著人工智能、大數據和云計算等新興技術的快速發展，“數據庫原理”課程作為一門面向高校計算機專業的公共基礎課程，在培養人才方面的重要性日益凸顯，成為信息時代中不可或缺的關鍵課程，對于學生綜合素質和創新能力的培養至關重要。在新工科建設背景下，“數據庫原理”課程的教學內容、教學模式和教學資源也亟須進行深入的改革和創新，以更好地培養適應現代工程和科學領域需求的優秀人才，達到新工科建設人才培養的目標。

一、“數據庫原理”課程的教學現狀

雖然“數據庫原理”在計算機專業中占據著舉足輕重的核心基礎課程位置，并且在整個課程體系中發揮著橋梁和紐帶的作用。然而，在傳統的教學方法中，許多教師傾向于依照教科書進行教學，將重點放在理論知識的傳授上。此外，由于缺少有效的評價機制，學生往往只注重掌握課程中一些結論性的知識，而無法深入理解應用，并且在最終的考核中只能機械地記住一些答案，而不清楚答案背后的原因。這種教學模式不符合培養應用型和工程型人才的目標，也不符合教育教學中注重創新的要求，很難達到教學目標。這主要存在以下幾個方面的問題：

（一）課程教學內容較為陳舊落后

隨著大數據和云計算等新技術的發展，數據庫技術已經成為此類新技術發展的核心技術之一［5］。當前，高校的“數據庫原理”課程在專業特色上尚不突出，面對大數據、云計算以及圖數據庫、時空數據庫、分布式數據庫等新興技術與應用的強烈挑戰，傳統的“數據庫原理”課程內容顯得相對陳舊，導致課堂教學的實際效果并不盡如人意。隨著數據庫新技術的極大發展，各種新的理論和實踐成果也不斷出現，特別是大數據、云計算和分布式數據庫技術已經深入社會生活的方方面面，目前的“數據庫原理”課程體系主要以傳統的關系數據庫理論教學和結構化查詢語言（SQL）操作實驗為主要授課內容，顯然已經落后于目前數據庫技術的發展，導致學生無法掌握最新的數據庫技術和應用趨勢［6-7］。

（二）重理論，輕實踐

當前教學工作中，許多教師在教學過程中只關注專業理論的講授，而忽略了對學生更為重要的工程實踐能力的培養。在這種傳統教育培養模式下，大學生將大部分的課程學習時間投入理論知識的學習上，而忽視了對自身工程實踐技能的鍛煉，這明顯與新工科教育目標背道而馳。針對這一普遍現象，為了更好地貼合新工科教育的要求和社會對高校畢業生的需求，我們必須對傳統的“講授式”教學模式進行與時俱進的改革和優化，以期通過改革后的“數據庫原理”課程，有效提升學生的學科素養、工程知識和設計開發能力。

在傳統的“數據庫原理”課程教學中，大多仍然采用以教師為中心的課堂講授模式，學生只是被動地接受知識，課程中教師在講授理論性較強的部分往往會讓學生覺得課堂枯燥無味，學習氣氛沉悶，常常有跟不上教師的思路的現象出現。而近年來，隨著新工科教育理念的大力推行，各高校對各個專業的本科生培養方案進行了調整，降低了總學分要求。隨之而來必然會引起專業課課時縮減，本就不多的課程實驗時間被進一步擠壓。由于實驗教學實踐課時少，實驗內容上學生勢必只能進行一些簡單的驗證性實驗，而無法去做更具有實踐意義更能鍛煉學生能力的綜合性實驗項目了。

（三）考核評估方式單一

以往我校物聯網專業的“數據庫原理”課程考核分數構成比為：期末筆試成績占總成績70%，平時成績占總成績20%，實驗成績占總成績10%。由這個分數占比可以看出，本課程的成績還是以筆試成績為主導。而筆試試卷仍是側重于考試學生的機械記憶能力的考查。這種考核現狀會給學生造成錯誤的引導，讓學生覺得只要考試前突擊死記硬背課本上的知識點就一定能獲得一個不錯的考試成績。這也助長了學生平時不注重課程內容的學習，僅靠考前死記硬背以求順利通過考試的風氣，而學生自身的工程實踐能力、積極主動學習的積極性都沒有在課程學習過程中得到任何實質性提高，這與新工科要求的培養創新性人才的目標背道而馳。

二、“數據庫原理”課程改革路徑

在新工科育人新理念的指導下，我們結合河南科技大學關于加強工程實踐環節、培養學生應對未來工程界挑戰的能力和創新創業精神、為企業輸送滿足企業需要的應用型復合人才的目標，我們對“數據庫原理”課程的教學做了如下改進：

（一）及時調整理論和實踐教學內容

一方面，針對傳統“數據庫原理”課程理論只關注關系型數據庫的現狀，我們壓縮了傳統關系型數據庫的部分教學內容。例如SQL的細節問題、范式、部分功能的介紹：游標、觸發器、存儲過程、訪問控制。我們在理論課堂很少講技術細節，而是突出強調概念、思想與方法講解，將簡單的細節知識交由學生自學，我們在課堂多次明確說明：很多細節課堂上不講，而是讓同學們通過作業自學，通過網絡途徑自己查找資料解決細節技術問題。

另一方面，增加了目前行業常用的數據庫新技術的內容，例如，大數據模式、處理平臺和框架結構以及一些常用的非關系型數據庫，如NoSQL數據庫、圖數據庫、內存數據庫、分布式數據庫等內容。

在教學實踐環節方面，我們課程組經過近幾年迭代設計了一套與理論內容緊密銜接、難度逐步遞進的設計與實驗題，受到學生歡迎。實驗題目緊密圍繞數據庫系統設計的6大模塊即需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、數據庫實施、數據庫運行和維護進行數據庫應用系統的設計和開發。該套實驗題要求學生自學掌握多個相應的設計工具，并要求將多門課程內容串接起來，活學活用，對學生建立知識體系和培養自身自學的能力大有裨益。同時，部分實驗內容稍提前于課程理論內容，倒逼學生去提前預習部分知識，從而提高理論概念講述的吸收效果。

上述教學內容的改革方向是：刪減壓縮了一些已經過時的、純理論推導方面的知識。強調應用和實踐：隨著人工智能、大數據和云計算等新興技術的快速發展，數據庫在實際應用中扮演著重要角色。我們在“數據庫原理”課程更加注重學生對數據庫技術的實際應用和解決實際問題的能力培養。盡可能地創造一切機會通過案例分析、項目實踐等方式，讓學生將所學知識運用到實際場景中。

（二）從理論教學為主轉向實踐為主

“數據庫原理”課程的理論知識較多，我們教師在教學過程中加強實驗環節，通過搭建數據庫實例，讓學生親自動手操作和實踐，加深對“數據庫原理”的理解。同時，引入一些目前業界流行的數據庫管理工具和開發框架，幫助學生更好地掌握數據庫的使用和管理技能。

除了上述教學內容改革中突出實驗實踐內容以外，我們向同學們灌輸了貫徹全棧數據庫工程師培養理念。在課程要求與實驗實踐環節設計，都明確要求每個學生實現一個全鏈條信息系統，從UI、Web服務器、應用服務器和數據庫服務器，系統的整個鏈條必須完整，但不要求枝繁葉茂，從而培養提高學生的全鏈條技術能力。而從學生的學習過程來看很多同學開始不太有信心，而經過課程的實踐任務的磨煉，建立了做復雜系統的自信心，個人自學和動手實踐的能力在實踐項目實戰中得到了大幅的提高。同學們紛紛表示自己從“數據庫原理”課程實踐項目中受益頗深。

（三）考核評估方式多樣化

為了增強學生的自主學習能力，確保教學效果，并推動學生的全面成長，對“數據庫原理”課程的評估體系進行了創新。過去以單一的期末考試成績作為評價標準的模式已被改變，現在平時成績和期末考試成績各占一半。此外，課程引入了多樣化的持續評估方法，將整個教學周期的各個環節納入評價體系，強調持續的過程評價。這表明，課程評價將覆蓋整個教學周期，以及加強對課堂內外、線上與線下學習活動的評價，同時加入了競賽和本科生科研項目等額外加分項，以鼓勵學生的全面進步。

平時成績由線下和線上兩部分學習活動成績組成。學生線下學習活動包括參與課堂主題討論、完成課后研究型作業、進行課堂實驗、參與項目答辯和撰寫項目報告等。而線上學習則主要通過學習通和學銀在線等平臺來追蹤學生的線上學習進展。這些平臺詳盡地記錄了學生的學習軌跡，包括課程學習進度、預習測試、作業提交、小組討論、實訓實驗的完成情況及成績、課堂參與度以及單元測試的完成情況等。這些記錄最終可以被導出，作為學生持續評估的參考。至于課程的期末考試，則采用閉卷形式，試卷內容依據課程大綱設計，覆蓋所有教學要點，并以實際應用為主，全面測試學生對“數據庫原理”基礎、SQL應用技能和數據庫設計等知識的掌握程度，以確保實現課程的學習目標。

三、課程教學改革后的效果

在領會新工科建設的要求基礎上，本文分析了河南科技大學物聯網專業“數據庫原理”課程的教學現狀和存在的問題，提出了相應的課程教學改革措施并進行了教學改革實踐，取得了以下效果。

在近兩年我校的教學效果測評中，“數據庫原理”獲得了督導和學生的一致好評，主講教師獲得了2022年度河南科技大學教學優秀成果獎，團隊教師的平均評教成績明顯高于學院整體水平。學生從課程的持續改進中獲益，在各級軟件設計大賽、創新比賽、SRTP項目等活動中獲獎、評優。

參考文獻：

［1］蔣欣岑，楊先鳳.數據庫原理及應用課程思政建設［J］.計算機教育，2023（10）：57-62.

［2］閆蓉.混合教育背景下的數據庫類課程思政教學探索［J］.計算機教育，2023（06）：17-22.

［3］薛淑敏.新工科背景下數據庫教學模式改革與研究［J］.科技風，2023（07）：116-118.

［4］肖海蓉.數據庫原理混合式教學過程數據分析與教學啟示［J］.計算機教育，2023（01）：184-189+194.

［5］王靖，張洪波，丁衛穎.大數據時代數據庫原理教程的教學模式探索［J］.成才，2022（16）：79-80.

［6］劉哲，宋余慶，謝從華，等.基于聯邦學習的數據庫系統原理課程混合式教學模式探索［J］.計算機教育，2022（08）：103-107.

［7］姜季春，馬丹.基于過程化考核的數據庫原理課程改革與實踐［J］.科技視界，2022（04）：42-45.

基金項目：河南科技大學校級教育教學改革研究與實踐項目（2021BK175）

作者簡介：鄭林濤（1977—），男，河南洛陽人，副教授，研究方向為數字圖像處理；俞衛華（1979—），女，河南洛陽人，講師，研究方向為數字圖像處理；董永生（1979—），男，河南新鄉人，教授，研究方向為數字圖像處理；楊春蕾（1980—），女，河南開封人，副教授，研究方向為數字圖像處理。