依托課程學(xué)習(xí)提升專業(yè)學(xué)位研究生的實(shí)踐創(chuàng)新能力
——以數(shù)據(jù)庫理論及應(yīng)用課程為例

王海鳳，石寶

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010080）

研究生教育是我國培養(yǎng)高層次人才的重要途徑，專業(yè)學(xué)位研究生教育是培養(yǎng)高層次應(yīng)用型專門人才的主渠道。《專業(yè)學(xué)位研究生教育發(fā)展方案（2020-2025）》指出[1]，到2025年，將專業(yè)學(xué)位碩士（專碩）招生規(guī)模擴(kuò)大到碩士招生總規(guī)模的三分之二左右。如何保障專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，提升專碩學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對科技應(yīng)用和轉(zhuǎn)化方面人才的迫切需求[2-3]，是研究生教育工作者必須思考的問題。在研究生培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)中，課程學(xué)習(xí)是保障研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)之一[4]，在研究生成長成才中具有全面、綜合和基礎(chǔ)性作用。

研究生的課程學(xué)習(xí)一般只有一年，包括公共基礎(chǔ)課和專業(yè)課學(xué)習(xí)，是學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)的主要途徑。專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)以提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，主要培養(yǎng)具有較強(qiáng)專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)、能夠創(chuàng)造性地從事實(shí)際工作的高層次應(yīng)用型專門人才[5-7]。數(shù)據(jù)庫理論及應(yīng)用課程是計算機(jī)類專業(yè)學(xué)位研究生的核心專業(yè)課，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)[8]，對學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有重要作用。本文以該課程為例，分析目前課程普遍存在的問題，并提出培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的整體方案，包括調(diào)整課程教學(xué)目標(biāo)，梳理和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)和完善課程教學(xué)案例庫，改革課程考核方式等。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 教學(xué)目標(biāo)缺少針對性，簡單套用學(xué)術(shù)學(xué)位教學(xué)模式

過去，我校計算機(jī)學(xué)科點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫理論及應(yīng)用課程，因?yàn)閷W(xué)生總體人數(shù)不多，學(xué)術(shù)學(xué)位和專業(yè)學(xué)位研究生安排在一起上課。后來，隨著專業(yè)學(xué)位研究生招生規(guī)模的擴(kuò)大，雖然分班授課，但還是沒有考慮專業(yè)學(xué)位與學(xué)術(shù)學(xué)位不同的培養(yǎng)目標(biāo)，仍然套用學(xué)術(shù)學(xué)位的課程教學(xué)模式。偏重對學(xué)生數(shù)據(jù)庫理論和科研能力的培養(yǎng)，忽略了對專業(yè)學(xué)位研究生實(shí)踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)，教學(xué)目標(biāo)缺少針對性。

1.2 教學(xué)內(nèi)容陳舊且偏重理論，實(shí)際演練內(nèi)容少

數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展變化非常迅速，目前課程教學(xué)內(nèi)容涉及新技術(shù)新方法的篇幅較少，不能緊跟數(shù)據(jù)庫發(fā)展趨勢，需要不斷調(diào)整和更新。另外，現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容偏重數(shù)據(jù)庫理論教學(xué)，沒有考慮專業(yè)學(xué)位研究生獨(dú)特的教育模式，缺少實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生實(shí)際操作演練不多，與專業(yè)學(xué)位注重實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)不一致。

1.3 缺少實(shí)踐教學(xué)案例分析，學(xué)生知識應(yīng)用轉(zhuǎn)化能力差

目前在教學(xué)環(huán)節(jié)中缺少具體的實(shí)踐案例分析和講解，學(xué)生對數(shù)據(jù)庫相關(guān)的抽象概念和原理沒有深入的理解，因此利用理論知識解決實(shí)際問題的能力沒有得到充分鍛煉，學(xué)生數(shù)據(jù)庫實(shí)踐應(yīng)用能力沒有明顯提高，知識轉(zhuǎn)化應(yīng)用能力較差。

1.4 課程考核方式單一，學(xué)生積極性不高

課程基本沿用傳統(tǒng)教學(xué)模式，以教師理論講授為主，學(xué)生被動接受。課程考核方式以筆試為主，缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核。近些年隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大，學(xué)生生源參差不齊，教學(xué)過程中也沒有考慮學(xué)生的差異性。這些都導(dǎo)致學(xué)生課堂參與感不強(qiáng)，缺乏學(xué)習(xí)的主動性和積極性，沒有發(fā)揮出學(xué)生的潛力，教學(xué)效果不太理想。

2 依托數(shù)據(jù)庫理論及應(yīng)用課程提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的整體方案

2.1 調(diào)整課程教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 調(diào)整課程教學(xué)目標(biāo)

數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要研究如何存儲、使用和管理數(shù)據(jù)，是現(xiàn)代信息系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用中一項(xiàng)極為重要的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)據(jù)庫理論及應(yīng)用課程主要介紹數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工作原理、主要技術(shù)和關(guān)鍵方法。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握扎實(shí)的數(shù)據(jù)庫理論知識和關(guān)鍵技術(shù)，解決數(shù)據(jù)處理和信息系統(tǒng)方面實(shí)際的應(yīng)用問題。為了提升專業(yè)學(xué)位研究生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，調(diào)整和修改后的課程教學(xué)目標(biāo)主要包括以下四個方面：（1）掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論和數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法學(xué)，能夠根據(jù)具體應(yīng)用場景，分析和設(shè)計合理的數(shù)據(jù)庫模式。（2）熟練掌握1-2 種主流大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、相關(guān)數(shù)據(jù)庫設(shè)計和開發(fā)工具，具備研制和開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的能力。（3）掌握高級事務(wù)處理技術(shù)和原理，包括事務(wù)調(diào)度、各種并發(fā)控制協(xié)議和方法、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)和策略等，具備大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu)能力。（4）緊跟數(shù)據(jù)庫技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)的最新發(fā)展趨勢和前沿技術(shù)，能結(jié)合實(shí)際應(yīng)用提出新問題、新思路和新方法。

2.1.2 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)

研究生階段的課程設(shè)置應(yīng)該更加重視教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐性和前沿性[9]，凸顯對專業(yè)學(xué)位研究生實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。根據(jù)新的教學(xué)目標(biāo)，課程教學(xué)內(nèi)容也做了適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化，主要包括三大知識模塊，具體教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)見表1。

表1 課程教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)

知識模塊一，學(xué)習(xí)關(guān)系數(shù)據(jù)理論和數(shù)據(jù)庫設(shè)計。包括數(shù)據(jù)依賴?yán)碚?、關(guān)系范式理論、模式分解理論、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)操縱語言SQL、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)和實(shí)驗(yàn)演練等內(nèi)容，為了讓學(xué)生更好地理解和掌握抽象的數(shù)據(jù)庫理論，該模塊會結(jié)合大量實(shí)例進(jìn)行講解和案例分析。案例貫穿數(shù)據(jù)庫理論分析、建模、設(shè)計到實(shí)際系統(tǒng)開發(fā)的整個生命周期，讓學(xué)生深入體驗(yàn)利用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的全過程。知識模塊二，學(xué)習(xí)事務(wù)處理高級技術(shù)。本科階段的數(shù)據(jù)庫課程已經(jīng)學(xué)習(xí)了事務(wù)處理的基本概念和基本技術(shù)，因此該模塊主要深入學(xué)習(xí)事務(wù)高級主題技術(shù)。主要包括事務(wù)調(diào)度中沖突可串行化、視圖可串行化、基于封鎖的并發(fā)控制、基于時間戳和基于有效性確認(rèn)的并發(fā)控制方法、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)中故障種類、恢復(fù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)、恢復(fù)策略和數(shù)據(jù)庫安全等內(nèi)容。該模塊雖然涉及大量抽象理論和算法，但是實(shí)踐性也很強(qiáng)，因此要求學(xué)生至少熟練掌握一種大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，能夠?qū)⒃撃K知識在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)踐和驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生管理、維護(hù)和優(yōu)化大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的能力。知識模塊三，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫新技術(shù)。在當(dāng)前云計算和大數(shù)據(jù)時代下，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也面臨空前挑戰(zhàn)，新技術(shù)和新系統(tǒng)層出不窮。該模塊內(nèi)容主要有XML 數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、NoSQL數(shù)據(jù)庫、NewSQL 數(shù)據(jù)庫等，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注領(lǐng)域前沿知識的習(xí)慣。

綜上，針對學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，模塊一和模塊二都增加了大量實(shí)例講解、案例分析和實(shí)驗(yàn)演練項(xiàng)目，增強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系，提高學(xué)生解決數(shù)據(jù)庫實(shí)際問題的能力。隨著云計算和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，模塊三數(shù)據(jù)庫新技術(shù)內(nèi)容更新較多，講解大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)庫的最新發(fā)展和前沿技術(shù)，為學(xué)生從事大數(shù)據(jù)管理和信息系統(tǒng)研發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 構(gòu)建教學(xué)案例庫，提升實(shí)踐創(chuàng)新能力

數(shù)據(jù)庫理論及應(yīng)用課程涉及大量抽象的概念、原理、數(shù)據(jù)模型和方法，這些內(nèi)容理論性強(qiáng)、難度大。為了讓學(xué)生深入了解抽象的理論和方法在實(shí)際場景中的應(yīng)用，有必要建立內(nèi)容豐富的課程教學(xué)案例庫。將復(fù)雜抽象的理論融入形象直觀的教學(xué)案例中，不僅能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且能顯著提升課程教學(xué)效果[10-12]。

2.2.1 教學(xué)案例收集和整理原則

案例教學(xué)的效果取決于所采用的教學(xué)案例，因此教學(xué)案例的篩選至關(guān)重要[13-14]。課程教學(xué)案例的選取，要注意系統(tǒng)性、合理性、關(guān)聯(lián)性、工程性、前沿性。教學(xué)案例盡可能涵蓋課程各知識模塊的教學(xué)內(nèi)容，可以將課程各個知識點(diǎn)融合在一起，培養(yǎng)學(xué)生融會貫通、綜合應(yīng)用知識的能力。對于重難點(diǎn)知識，可以設(shè)置有針對性的特殊教學(xué)案例，比如事務(wù)調(diào)度、性能調(diào)優(yōu)的教學(xué)案例，指導(dǎo)學(xué)生如何將看似晦澀難懂的理論知識服務(wù)于數(shù)據(jù)庫管理，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐探究能力。案例庫中絕大多數(shù)教學(xué)案例工程性很強(qiáng)，從真實(shí)的應(yīng)用場景中選取，讓學(xué)生深切體會如何應(yīng)用復(fù)雜抽象的理論解決實(shí)際工程問題。在云計算、大數(shù)據(jù)的推動下，數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展很快，教學(xué)案例的選取一定要聯(lián)系當(dāng)前數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)問題，培養(yǎng)學(xué)生跟蹤最新技術(shù)、發(fā)現(xiàn)新問題、提出新思路的能力。

2.2.2 教學(xué)案例庫分類

依據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)案例收集與整理原則，構(gòu)建三類教學(xué)案例庫：數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)類案例、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理類案例與數(shù)據(jù)庫新技術(shù)新應(yīng)用類案例。

（1）數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)類案例。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)類案例涵蓋數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)規(guī)范化處理、數(shù)據(jù)庫訪問和數(shù)據(jù)庫SQL語句等知識點(diǎn)。此類案例可以選自與研究生學(xué)習(xí)和生活貼近的應(yīng)用場景，比如研究生科研業(yè)績管理系統(tǒng)、研究生復(fù)試管理系統(tǒng)、研究生課程管理系統(tǒng)、學(xué)科點(diǎn)評估信息平臺建設(shè)等。

（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理類案例。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理類案例涵蓋數(shù)據(jù)庫查詢處理和優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理、事務(wù)調(diào)度、事務(wù)并發(fā)控制與數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)等知識點(diǎn)。此類案例可以選自大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能調(diào)優(yōu)、參數(shù)設(shè)置等實(shí)際的應(yīng)用和管理工作。比如在Oracle 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中管理控制文件、管理重做日志、管理歸檔日志、配置各種系統(tǒng)參數(shù)、制定恢復(fù)策略、制定備份策略、備份和恢復(fù)配置等。

（3）數(shù)據(jù)庫新技術(shù)新應(yīng)用類案例。

數(shù)據(jù)庫新技術(shù)新應(yīng)用類案例涵蓋云計算、大數(shù)據(jù)、NoSQL 數(shù)據(jù)庫、NewSQL 數(shù)據(jù)庫等知識點(diǎn)。此類教學(xué)案例可以從學(xué)科點(diǎn)的大數(shù)據(jù)科研項(xiàng)目、主流電子商務(wù)平臺或大數(shù)據(jù)平臺等進(jìn)行選取，對學(xué)生進(jìn)行介紹和展示。

2.2.3 教學(xué)案例的結(jié)構(gòu)

課堂教學(xué)中適時適當(dāng)?shù)匾虢虒W(xué)案例分析，不僅有助于學(xué)生對課程理論知識的理解和掌握，而且有利于提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。每個教學(xué)案例由案例目標(biāo)、案例背景、問題描述、關(guān)鍵問題和技術(shù)、關(guān)聯(lián)的理論知識點(diǎn)、解決方案、案例實(shí)現(xiàn)等部分構(gòu)成。案例的收集和編寫工作量非常大，需要教學(xué)團(tuán)隊(duì)所有成員共同參與，經(jīng)過長期的積累和精心的設(shè)計，才能逐步建成符合教學(xué)要求的高質(zhì)量教學(xué)案例庫。

2.3 改革課程考核方式，激發(fā)學(xué)生自主性和參與性

改變以往單一的評價方式，新的課程考核方式以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)自主性、參與性、過程性和互動性。課程最終考核成績由以下四部分構(gòu)成：案例分析問答成績占20%；小組討論報告成績占20%；實(shí)驗(yàn)演練成績占20%；期末試卷成績占40%。

教師在課堂上引入相關(guān)教學(xué)案例時，面向問題闡述數(shù)據(jù)庫理論的核心內(nèi)容，并且巧妙設(shè)問，以問題導(dǎo)引方式讓學(xué)生主動參與到案例分析和討論中，將學(xué)生的表現(xiàn)記錄在冊，作為案例分析問答成績。因課程學(xué)時有限，有些模塊的知識點(diǎn)也可以安排學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行討論報告式學(xué)習(xí)，從報告內(nèi)容的難度、PPT 制作、邏輯性和條理性、成員分工與合作、講解與問答等方面進(jìn)行評分，作為小組討論報告成績。為了鍛煉學(xué)生知識應(yīng)用能力，課程知識模塊一和模塊二安排了實(shí)驗(yàn)演練項(xiàng)目，但因?yàn)檎n程學(xué)時有限，可以讓學(xué)生在課后完成，同時將實(shí)驗(yàn)分析與設(shè)計、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)效果等內(nèi)容以實(shí)驗(yàn)報告形式提交，作為實(shí)驗(yàn)演練成績。課程的基礎(chǔ)知識和核心理論可以采取期末試卷形式進(jìn)行考核。

改革后的課程考核方式注重考查學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程，貫穿基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)、案例分析與討論、小組合作匯報、實(shí)驗(yàn)設(shè)計與演練等環(huán)節(jié)，最終建立課程知識體系全過程。以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，通過課程學(xué)習(xí)，不僅達(dá)到了課程教學(xué)目標(biāo)，同時提升了學(xué)生利用所學(xué)理論知識發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力。

3 結(jié)語

課程學(xué)習(xí)是培養(yǎng)專業(yè)學(xué)位研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要途徑。本文依托數(shù)據(jù)庫理論及應(yīng)用課程，從調(diào)整教學(xué)目標(biāo)、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建教學(xué)案例、改革課程考核方式等角度，闡述了提升專業(yè)學(xué)位研究生實(shí)踐創(chuàng)新能力的整體方案。本研究可為專業(yè)學(xué)位研究生其他課程的教學(xué)提供參考。