適應(yīng)實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)改革與探索*

吳思遠(yuǎn)，夏 英

(重慶郵電大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 400065)

0 引言

教育部“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見”中明確指出，“能夠利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)與工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的管理、分析、加工和利用，對于大學(xué)生是非常必要的”［1］。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息領(lǐng)域的支撐基礎(chǔ)和軟件學(xué)科的重要分支，是計算機(jī)領(lǐng)域中最為廣泛的應(yīng)用技術(shù)，在人才培養(yǎng)中具有十分重要的意義［2］。重慶郵電大學(xué)是一所以信息科學(xué)技術(shù)為特色和優(yōu)勢的大學(xué)，在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、信息與通信工程、控制科學(xué)與工程等相關(guān)學(xué)科專業(yè)的課程體系中，分別開設(shè)有“數(shù)據(jù)庫原理”、“數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)”、“高級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)”等課程。這一系列課程根據(jù)不同層次、專業(yè)和能力的培養(yǎng)需求，在數(shù)據(jù)庫理論、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)、數(shù)據(jù)庫管理與維護(hù)、數(shù)據(jù)庫新技術(shù)等方面各有側(cè)重，逐步形成了完善的課程內(nèi)容體系，為培養(yǎng)信息類專業(yè)人才的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用開發(fā)能力起到了重要作用。近年來，課程建設(shè)取得了良好的成效，被評為國家級雙語教學(xué)示范課程和重慶市精品課程。

數(shù)據(jù)庫課程是實踐性很強(qiáng)的課程，相關(guān)知識的掌握與能力的培養(yǎng)很大程度上依賴于學(xué)生的動手實踐［3］。為了培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力，提高數(shù)據(jù)庫技術(shù)水平，在多年的課程建設(shè)過程中，對實驗教學(xué)體系、教學(xué)模式、實驗教學(xué)內(nèi)容、實驗室開放等方面進(jìn)行了深入的改革與探索。

1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)存在的問題

(1)實驗教學(xué)模式單一。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)大多以教師講解、示范的方式進(jìn)行，學(xué)生根據(jù)指定的實驗步驟和方法即可完成實驗，學(xué)生是被動的，甚至是盲目的［4］。實驗教學(xué)過程中，現(xiàn)代教育技術(shù)手段和信息技術(shù)方法應(yīng)用不足，缺乏對學(xué)生的啟發(fā)和引導(dǎo)，顯得單調(diào)而古板，抑制了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動思考、團(tuán)隊協(xié)作和開拓創(chuàng)新的空間的能力，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力培養(yǎng)效果不盡如意。

(2)實驗教學(xué)內(nèi)容更新緩慢。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)中，實驗平臺、實驗內(nèi)容等隨數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展而及時更新的力度不足，這不利于學(xué)生及時跟蹤新技術(shù)發(fā)展動向，體驗最新的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品和應(yīng)用模式，當(dāng)然更不利于創(chuàng)意和創(chuàng)新。陳舊的實驗教學(xué)內(nèi)容很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，體現(xiàn)高等教育的先進(jìn)性，與社會對信息類人才的需要也不適應(yīng)。

(3)實驗室開放程度不高。數(shù)據(jù)庫實驗大多采取在規(guī)定的時間和地點做規(guī)定的實驗，這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，往往造成學(xué)生沒有足夠的時間深入分析實驗內(nèi)容或解決實驗中遇到的問題。與此同時，也導(dǎo)致實驗室及設(shè)備資源利用不足。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)“無時不在，無處不在”，學(xué)習(xí)資源日益豐富，通過對管理辦法、技術(shù)手段等方面的改革，為學(xué)生提供更開放、更多樣、更先進(jìn)的實驗平臺是實驗教學(xué)改革的必然趨勢。

2 數(shù)據(jù)庫實驗課程教學(xué)改革實踐

為提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，貫徹教育部在“關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見”中指出的“積極推動研究性教學(xué)，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”的精神［5］，中國計算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會在“高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范”中也明確指出“計算機(jī)教育內(nèi)容必須與時俱進(jìn)，計算機(jī)學(xué)科專業(yè)發(fā)展研究者應(yīng)該在吸收國際先進(jìn)的計算機(jī)教育理念、模式、體系的同時，提出適合我國國情的計算機(jī)教育發(fā)展思路和創(chuàng)新模式”［6］。

以數(shù)據(jù)庫實驗課程體系改革與實踐為突破口，努力探索出一套更為行之有效、滿足實際教學(xué)需要，能夠充分培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)方法。具體目標(biāo)包括嘗試新型教學(xué)模式，改革實驗教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)開放的數(shù)據(jù)庫實驗平臺等3個方面。

2.1 改革實驗教學(xué)模式

數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容主要以原理為中心，很少涉及具體的應(yīng)用［7］。盡管近幾年我校學(xué)生在培養(yǎng)創(chuàng)新精神和競賽意識的數(shù)據(jù)庫“賽課結(jié)合”［8］歷練下，實踐能力取得一定的加強(qiáng)，但仍然與所期望學(xué)生具備工程實踐與創(chuàng)新能力存在一定的距離。究其原因，現(xiàn)有的教學(xué)計劃實驗學(xué)時量與數(shù)據(jù)庫實驗需要掌握的內(nèi)容量相比，還是相差較大，仍然需要學(xué)生投入大量時間進(jìn)一步消化吸收和提高。首先對“高級數(shù)據(jù)庫技術(shù)”課程進(jìn)行改革試點，先將該課程中的部分學(xué)時，采用理論實驗教學(xué)一體化的新型教學(xué)模式進(jìn)行了一些有益的嘗試。所謂理論實驗教學(xué)一體化，是指理論教學(xué)、實驗教學(xué)統(tǒng)籌安排，構(gòu)成一個相互銜接的有機(jī)整體，相互促進(jìn)，綜合發(fā)展［9］。集理論傳授、現(xiàn)場觀摩、實踐操作技能訓(xùn)練為一體，教師與學(xué)生雙向交流，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)理論的興趣，促進(jìn)了對理論的理解，提高了學(xué)生的實踐動手能力，為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。

在積累了一定的寶貴經(jīng)驗后，緊抓課內(nèi)學(xué)時，拓展課外學(xué)時，在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的“大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)”專業(yè)實訓(xùn)課程中繼續(xù)進(jìn)行該教學(xué)模式的改革與探索。

(1)將該實訓(xùn)課程中16個學(xué)時的理論教學(xué)全部采用理論實驗教學(xué)一體化模式，讓學(xué)生在實驗室中由淺入深，循序漸進(jìn)，完成虛擬機(jī)下Linux操作系統(tǒng)安裝、Oracle 11g數(shù)據(jù)庫安裝配置、虛擬機(jī)服務(wù)器硬盤鏡像化、鏡像文件光盤封裝等實踐操作性很強(qiáng)的內(nèi)容學(xué)習(xí)，在每2學(xué)時的一體化教學(xué)后，配備2～4學(xué)時不等的實驗學(xué)時，實現(xiàn)學(xué)生“實例實做，自主學(xué)習(xí)”，教師實時指導(dǎo)，檢查實踐動手情況，并給出評價成績，以培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。

(2)將研究性教學(xué)融入實驗教學(xué)中，在一體化模式教學(xué)之外，增加課外約3學(xué)時的數(shù)據(jù)庫前沿技術(shù)講座，開闊學(xué)生視野，豐富學(xué)生學(xué)習(xí)感受，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并要求學(xué)生課下查閱技術(shù)資料，撰寫4 000～5 000字相關(guān)技術(shù)發(fā)展研究報告，以增強(qiáng)學(xué)生獨立思考和創(chuàng)新的能力。

(3)要求學(xué)生利用課外約40學(xué)時時間，進(jìn)入Oracle Academy業(yè)界領(lǐng)先的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，完成約110個知識點的PL/SQL編程學(xué)習(xí)，完成相關(guān)作業(yè)，設(shè)計并接收在線測試與考試，以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。

在實訓(xùn)課程最后考核中，采用實踐動手成績占最終成績55%，技術(shù)發(fā)展研究報告占最終成績10%，PL/SQL編程在線學(xué)習(xí)成績占最終成績35%的方式來進(jìn)行。新型的教學(xué)模式取得學(xué)生的一致好評，通過營造新的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生有更多的自我發(fā)展空間，給學(xué)生更多的學(xué)習(xí)自主權(quán)，取得了很好的教學(xué)效果。實現(xiàn)學(xué)生自主性、探究式學(xué)習(xí)，以達(dá)到對學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2.2 積極改革實驗教學(xué)體系與內(nèi)容

大學(xué)要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，就必須根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與實驗教學(xué)目的要求，在實驗教學(xué)體系與實驗教學(xué)內(nèi)容上創(chuàng)新［10］。提出了多層次的數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)體系，如圖1所示。

圖1 多層次的數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)體系

在這個由驗證性實驗、設(shè)計性實驗與創(chuàng)新性實驗構(gòu)成的多層次數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)體系下，清理陳舊的教學(xué)內(nèi)容，精選經(jīng)典實驗項目，不斷充實科學(xué)研究最新成果。升級實驗平臺，更新實驗教學(xué)內(nèi)容，增加新的實驗方法和技術(shù)。

在新實驗平臺上，精煉驗證性實驗內(nèi)容，如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工具的使用、SQL語言DDL實驗、SQL語言DML實驗、SQL語言查詢實驗等，使其與理論知識同步，以驗證性實驗為主，既加深理論知識的理解，又培養(yǎng)實驗基礎(chǔ)技能與應(yīng)用。強(qiáng)化設(shè)計性實驗內(nèi)容，要求學(xué)生在理解相關(guān)理論知識基礎(chǔ)上，在教師指導(dǎo)下，自行設(shè)計實驗內(nèi)容，并通過實驗驗證用戶授權(quán)、儲存過程、觸發(fā)器等知識點，既鞏固實驗技能，又加強(qiáng)理論概念之間的聯(lián)系。在教學(xué)過程中改變傳統(tǒng)的傳授模式，用提問的方式來引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建自己的知識體系，以對等的討論引導(dǎo)學(xué)生在已知知識的基礎(chǔ)上構(gòu)建新的知識，從而培養(yǎng)學(xué)生自主實驗的能力。對仍學(xué)有余力的學(xué)生，增加創(chuàng)新性實驗內(nèi)容，安排課下的PL/SQL編程、數(shù)據(jù)庫設(shè)計等創(chuàng)新實驗項目，老師定期對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)并檢查其學(xué)習(xí)情況，突出實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在實驗內(nèi)容選擇上力求融自主性、知識性、應(yīng)用性、工程性為一體，提倡學(xué)生在實驗課程中進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法，形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。

2.3 建設(shè)開放的實驗平臺，實現(xiàn)實驗室靈活開放

實驗室開放可以提高實驗設(shè)備的利用率，提高投資效益，而且對調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、動手能力、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)高質(zhì)量的創(chuàng)新人才具有十分重要的意義［11］。以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目標(biāo)，建設(shè)開放的數(shù)據(jù)庫實驗平臺，用構(gòu)建理論指導(dǎo)教學(xué)過程，建立新型的師生關(guān)系［12］。與國際一流的數(shù)據(jù)庫廠商Oracle(甲骨文)全方位合作，共同建設(shè)了“數(shù)據(jù)庫技術(shù)聯(lián)合實驗室”，并把該實驗室做為培養(yǎng)學(xué)生實驗技能，鍛煉學(xué)生實踐能力，進(jìn)行科研創(chuàng)新活動的開放場所。

在“數(shù)據(jù)庫技術(shù)聯(lián)合實驗室”中，項目組利用視頻、動畫等多媒體技術(shù)手段，進(jìn)行教學(xué)課件的開發(fā)，開發(fā)的“Oracle 11g數(shù)據(jù)庫原理實驗教學(xué)課件”獲得“第十屆全國多媒體課件大賽”高教工科組二等獎。該課件在學(xué)生對數(shù)據(jù)庫驗證性實驗、設(shè)計性實驗的學(xué)習(xí)中起到了積極作用。整合多方資源，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，進(jìn)行教學(xué)網(wǎng)站的開發(fā)，開發(fā)的“Oracle 11g數(shù)據(jù)庫教學(xué)網(wǎng)站”獲得“第十一屆全國多媒體課件大賽”高教工科組三等獎，在學(xué)生對數(shù)據(jù)庫創(chuàng)新性實驗的學(xué)習(xí)中起到了積極作用，并取得良好教學(xué)效果。在這些基礎(chǔ)上，完成了基于Oracle 11g開放的數(shù)據(jù)庫實驗平臺建設(shè)。對實驗教學(xué)體系中的驗證性實驗，主要采取實驗平臺開放，但是實驗內(nèi)容不開放。對設(shè)計性實驗和創(chuàng)新性實驗，既進(jìn)行實驗平臺開放，同時進(jìn)行實驗內(nèi)容開放。有效地利用開放數(shù)據(jù)庫實驗平臺，輔以多媒體課件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)手段多元化。實現(xiàn)師生資源共享，實驗室全天候、多層次靈活的開放。

3 結(jié)語

針對數(shù)據(jù)庫傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的問題進(jìn)行了深入分析，以數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)為例，對實驗教學(xué)模式、教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、資源平臺等方面進(jìn)行了改革與探索，有利于學(xué)生在深層理解數(shù)據(jù)庫的基本概念和原理的同時，提高學(xué)生數(shù)據(jù)庫設(shè)計和開發(fā)實踐能力，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新欲望，讓學(xué)生在實踐中進(jìn)行創(chuàng)新，在實際教學(xué)中取得了良好的成效，積累了一些成果。在數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)的改革與探索中走出了堅實的一步，培養(yǎng)和提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力是最終目標(biāo)，教育工作者應(yīng)該沿著這個方向繼續(xù)不懈地求索，并在其他課程的實驗教學(xué)中逐步推廣。

［1］教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會.關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的意見［M］.北京:高等教育出版社，2006

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［5］教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會.關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見［M］.北京:高等教育出版社，2005

［6］教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會.高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范［M］.北京:高等教育出版社，2006

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