項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式《數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

殷偉鳳

（浙江傳媒學(xué)院電子信息工程系，杭州310018）

0 引言

高等工程教育是工程科技人員培養(yǎng)的主渠道,為工程科學(xué)技術(shù)的發(fā)展源源不斷地提供著新鮮活力。我國(guó)高等工程教育培養(yǎng)規(guī)模已經(jīng)躍居世界第一，但培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)量、工程素質(zhì)一直存在問(wèn)題[1]。為了培養(yǎng)具有工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的工程技術(shù)人才，教育部于2010年6 月實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃（卓越計(jì)劃）”。工程教育理念強(qiáng)調(diào)在高等院校教學(xué)的基礎(chǔ)上，重視學(xué)生工程能力的培養(yǎng)，更加重視工程實(shí)際、工程本身的系統(tǒng)性和完成性。

工程類專業(yè)核心課程是培養(yǎng)能夠解決復(fù)雜工程問(wèn)題的未來(lái)工程師的關(guān)鍵。提高工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要抓手是專業(yè)課程。專業(yè)課程著重培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的學(xué)科專業(yè)知識(shí)以及動(dòng)手能力、創(chuàng)新精神[2]。

隨著信息社會(huì)的到來(lái)，數(shù)據(jù)日益成為寶貴的資源，數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)管理的基本技術(shù)和工具，正廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)?！稊?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用》是計(jì)算機(jī)類及其他信息類專業(yè)的核心課程，是一門工程性、實(shí)踐性都非常強(qiáng)的課程，但目前普通高校整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)課程與實(shí)踐教學(xué)中存在著重理論教學(xué)、輕工程實(shí)踐，重過(guò)程形式、輕能力培養(yǎng)，評(píng)價(jià)考核機(jī)制不科學(xué)、欠公平等問(wèn)題，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)完該課程后卻仍然無(wú)法從事數(shù)據(jù)庫(kù)工程應(yīng)用與實(shí)踐開發(fā)，尤其是許多普通高校的學(xué)生，自學(xué)能力相對(duì)較弱，甚至連畢業(yè)設(shè)計(jì)中涉及到的一些數(shù)據(jù)庫(kù)工程設(shè)計(jì)任務(wù)也無(wú)法獨(dú)立完成，更別說(shuō)行業(yè)內(nèi)一些實(shí)際的數(shù)據(jù)庫(kù)工程項(xiàng)目開發(fā)了[3]。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于：一方面，任課教師本身缺乏工程實(shí)踐的背景，無(wú)法指導(dǎo)學(xué)生從事工程實(shí)踐；另一方面，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏數(shù)據(jù)庫(kù)工程開發(fā)的理念和工程訓(xùn)練實(shí)踐。在課程的教學(xué)上，知識(shí)點(diǎn)分散，缺乏連貫，所講解的原理知識(shí)點(diǎn)，穿插在各章節(jié)，較為零碎，各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的出現(xiàn)先后順序并不符合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)的生命周期，造成學(xué)生僅僅能掌握單獨(dú)的知識(shí)點(diǎn)，而無(wú)法從系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用層面將多個(gè)知識(shí)點(diǎn)融合起來(lái)，加以靈活地使用[4]。

針對(duì)目前普通高校尤其是應(yīng)用型高校在數(shù)據(jù)庫(kù)課程與實(shí)踐教學(xué)中存在著的問(wèn)題，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革，以數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)生命周期為主線，將數(shù)據(jù)庫(kù)理論知識(shí)分解到各個(gè)階段，并以一個(gè)實(shí)際案例貫穿整個(gè)過(guò)程。將工程化的方法和思想貫穿于整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用課程的教學(xué)，通過(guò)漸進(jìn)式工程能力培養(yǎng)模式的探索[3]，從而培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。

1 教學(xué)內(nèi)容組織

數(shù)據(jù)庫(kù)課程所講授的理論知識(shí)一般涉及數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念、關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算、關(guān)系模型、SQL 結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言、關(guān)系理論、數(shù)據(jù)庫(kù)安全、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程等[5-6]。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整理、分類，對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)劃分。如表1 所示。

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)生命周期的各個(gè)階段及其主要活動(dòng)內(nèi)容如表2 所示。其中的核心階段是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，包括三個(gè)主要階段：數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)，給出了一套既能為專業(yè)技術(shù)人員也能為非技術(shù)人員所用的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)[7]。數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念和理論主要也體現(xiàn)在這三個(gè)階段中，因此教學(xué)內(nèi)容的組織即以數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程為主線，將知識(shí)點(diǎn)分解到各個(gè)過(guò)程中講授，如表2 所示，并以一個(gè)完整的案例貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的生命周期。

2 教學(xué)過(guò)程實(shí)施

我院目前的數(shù)據(jù)庫(kù)課程的教學(xué)安排是理論學(xué)時(shí)為32，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為16，改革之前的教學(xué)模式是典型的課堂+課后作業(yè)+課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)授課模式，教學(xué)內(nèi)容完全按照教材的章節(jié)進(jìn)行授課，學(xué)生以紙質(zhì)形式完成每章的課后習(xí)題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是選取某一個(gè)DBMS（如MySQL），熟悉DBMS 的使用，圍繞SQL 語(yǔ)句（表定義、更新、查詢）的使用進(jìn)行，基本上是處于驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

表2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)生命周期各個(gè)階段的主要活動(dòng)及知識(shí)點(diǎn)

改革后的課程教學(xué)選取一個(gè)典型的案例——“學(xué)生自動(dòng)注冊(cè)系統(tǒng)”[8]，該案例與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活息息相關(guān)，易于學(xué)生理解，相關(guān)的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)規(guī)模適合課程教學(xué)和說(shuō)明數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程，其實(shí)現(xiàn)也可與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程對(duì)接。將此案例與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)的生命周期的各個(gè)階段進(jìn)行結(jié)合，對(duì)此案例進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行，并在生命周期的每一個(gè)階段結(jié)合案例對(duì)表2 所定位的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，使得數(shù)據(jù)庫(kù)的理論知識(shí)不再枯燥、脫離應(yīng)用實(shí)際。

在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，依托網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為學(xué)生提供課程內(nèi)容視頻和網(wǎng)上題庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)理論知識(shí)的理解和鞏固完全采用網(wǎng)上平臺(tái)的題庫(kù)形式來(lái)完成。為了提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，學(xué)生的課后作業(yè)和實(shí)驗(yàn)將結(jié)合小型項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行。每個(gè)班的學(xué)生以1至3 人分組，教師提供案例如表3 所示。每組學(xué)生選取其中一個(gè)案例，按照數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)生命周期的要求分階段完成相應(yīng)任務(wù)，最終以一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)項(xiàng)目的大作業(yè)形式完成。大作業(yè)的要求如圖1 所示。

表3 供學(xué)生選用案例

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)大作業(yè)要求

課堂教學(xué)方式除了教師講授以外，還組織學(xué)生就其案例完成情況進(jìn)行說(shuō)明、討論、交流以及互評(píng)等多種形式。

3 漸進(jìn)式的工程教學(xué)模式

工程能力的培養(yǎng)不僅僅是一門課程所能解決的，而是需要建立一個(gè)相關(guān)的課程體系，針對(duì)計(jì)算機(jī)工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，建立高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（C 語(yǔ)言）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Java 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用的計(jì)算機(jī)類課程群，提出以學(xué)生實(shí)踐為主的自主學(xué)習(xí)模式和漸進(jìn)式工程能力培養(yǎng)訓(xùn)練模式[9]，并進(jìn)行了實(shí)踐。在此模式的實(shí)踐下，對(duì)“初步體驗(yàn)、獨(dú)立項(xiàng)目實(shí)踐、從業(yè)實(shí)踐與實(shí)訓(xùn)”3 個(gè)層次的漸進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行了深化和改進(jìn)。對(duì)三個(gè)層次的內(nèi)容和要求進(jìn)行調(diào)整。

以數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為核心，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案的設(shè)置，三個(gè)層次的實(shí)踐活動(dòng)分別安排在課程教學(xué)、短學(xué)期集中實(shí)踐、畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中。

在初步體驗(yàn)層次，由于受課時(shí)和時(shí)間限制，只能以較簡(jiǎn)單、小型化的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為案例，主要完成表2 中開發(fā)生命周期的前5 個(gè)階段的活動(dòng)。在短學(xué)期的集中實(shí)踐，要求完成完整的生命周期，實(shí)現(xiàn)一個(gè)功能相對(duì)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)案例，在此階段可以獨(dú)立完成，也可以進(jìn)行1-3 人的組隊(duì)。而在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，要求獨(dú)立完成，盡量選取與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用接軌的項(xiàng)目，綜合應(yīng)用專業(yè)的相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，項(xiàng)目的規(guī)模和要求要達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)教學(xué)改革，學(xué)生能更好地理解和掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理，并能將理論和概念與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。改革的模式和內(nèi)容要不斷適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和需求，教學(xué)改革也是一個(gè)不斷實(shí)踐的過(guò)程。隨著大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和發(fā)展，以及互聯(lián)網(wǎng)+的應(yīng)用，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段還將持續(xù)的改進(jìn)和改革。結(jié)合工程專業(yè)認(rèn)證，還將對(duì)課程做進(jìn)一步的改革，切實(shí)達(dá)到學(xué)生工程能力的培養(yǎng)。