应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程改革探究论文

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　　摘要：文章以太原工业学院为例，首先阐述了“数据库原理及应用”课程现状，然后提出了应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程改革措施，最后论述了应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程改革效果。

　　关键词：“数据库原理及应用”课程,应用型本科教育,课程思政

　　随着国家教育深化改革，地方本科院校向应用型高校转变已成为主流趋势。地方本科院校转型的核心在于课程改革，而课程改革的目标在于培养复合型、应用型的高素质人才[1]，这对于推动我国高等教育进程具有较大作用，也能够有效促进社会经济进步。

　　在信息化大背景下，大数据技术在经济发展、科学研究、政府治理和民生工作等领域的应用越来越广泛。2015年，国务院印发了《促进大数据发展行动纲要》，从顶层设计对我国大数据产业的发展进行了统筹规划和部署[2]。基于此，各行各业与大数据时代接轨是必然趋势，企业对“数字”资产的重视度也愈来愈高，对于大数据人才(数据工程师和数据科学家)的需求缺口十分庞大。作为培养大数据人才的前沿阵地，高等本科院校尤其是教育转型背景下的应用型本科院校，需要承担起培养技术精湛、创新力强、有责任感、有担当的复合型大数据应用型人才的重任[3]。

　　太原工业学院(以下简称“我校”)是国家“十三五”应用型本科产教融合发展工程规划项目支持高校，是山西省确定的首批向应用型转变的试点高校，是“山西省应用型高等学校联盟”成员。我校积极响应教育部关于大数据专业人才培养的部署要求，于2018年成功申报并获批了数据科学与大数据技术专业。现阶段，建设与时代发展相适应的数据科学与大数据人才培养方案和课程体系是非常有必要的，而“数据库原理及应用”作为我校数据科学与大数据技术专业的重要基础课程，对大数据技术专业人才培养具有重要作用，相应的课程内容、课堂教学、教学模式改革，对数据科学与大数据技术专业人才培养具有重要的支撑作用，对复合型、应用型大数据行业人才培养更是具有重要意义。基于此，本文拟以我校为例，对应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程改革加以探究。
 

　　一、“数据库原理及应用”课程现状

　　作为我校数据科学与大数据技术专业的关键课程之一，“数据库原理及应用”课程是学生后期学习“分布式数据库原理与应用”“Web开发技术”“数据可视化技术”等相关课程的基石。然而，传统的“数据库原理及应用”课程教学[4-10]采用模式固定、内容陈旧的教学大纲，课堂教学过程普遍存在重理论、轻实践的问题，数据库理论知识与系统开发应用缺乏有机结合，理论讲解与实例操作缺乏一体化课程设计，课程实验题目单一重复，脱离行业真实的工程化应用场景，无法满足当前数据科学与大数据技术专业培养应用型人才的目标要求，也无法满足工程教育专业认证的要求。同时，“数据库原理及应用”课程鲜有完整的课程群体系，在大多数高等本科院校的“数据库原理及应用”课程讲授中，极少与其他专业课程内容有效衔接，尤其是在大数据、云计算迅猛发展的时代背景下，其重心仍放在传统关系型数据库的讲授上，存在与大数据技术脱节的情况。

　　目前，“数据库原理及应用”课程涉及的数据库软件主要为Oracle和SQL Server，而当前企业尤其是中小型企业对MySQL数据库的使用率较高。许多学者对这三款数据库进行了比较，如郑智方、俞海等[11-12]研究发现，Ora－cle数据库占用空间大、操作相对复杂，购买和维护成本高，而MySQL数据库复杂性低、成本低，数据库功能更广泛。甚至国内“科技巨头”也开始去Oracle化，自主研制国产数据库[13]。章伟[14]、钟志宏[15]认为，SQL Server数据库只能安装在Windows操作系统上，使用具有局限性，而MySQL数据库开源、可跨平台，实用性更强。对比Oracle和SQL Server两款数据库，结合多位学者的研究[16-17]，笔者认为MySQL数据库具有如下优点。①体积小、成本低。下载方便快捷，开放源代码，社区版本可以免费使用，并且被中小型企业广泛使用，市场占有率高。②高性能。执行速度快，尤其是查询速度快，功能丰富。③简单易用。安装步骤简单且配备有图形客户端管理工具(MySQL－Workbench、Navicat等)。④兼容性好。可在Windows、U－NIX、Linux等多种操作系统下使用，具有良好的跨平台性。⑤支持多种存储引擎和事务。

　　因此，教师需要对“数据库原理及应用”课程进行改革，以更好地开展深入的产教融合实践，培养高水平的数据库应用型人才。笔者所在课程组以MySQL软件作为教学软件，通过校企合作，建立丰富完善的教学资源库，共同研发了应用性强、实践性强的工程化案例，并开展项目导向的教学内容和模式改革，同时引入了非关系型数据的内容，培养学生的大数据思维，为学生就业做好铺垫，帮助其快速适应数据库类岗位，进而成为行业需要的大数据复合型人才。

　　二、应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程改革措施

　　(一)教学内容改革

　　课程组通过调研发现，数据库设计、SQL语言操作、查询优化、并发控制、权限管理、数据库安全等内容是学生应掌握的必备知识。因此，以“产学结合”为培养理念，课程组与相关企业开展深入合作，共同研制了“学生社团管理系统”作为“数据库原理及应用”课程教学的主项目，并贯穿教学全过程。同时，课程组教师还结合应用型本科教育和工程教育专业认证的毕业要求，以及调研得到的企业岗位技能要求，重新修订教学大纲，并合理设置课程目标和教学内容。通过理论讲解与项目实战结合的方式，涵盖了工程教育下数据库的技能要求，符合应用型本科教育目的。“数据库原理及应用”课程教学大纲分为十二章，第一章为数据库系统概述，讲解数据库基本概念及原理；第二、三章为关系型数据库和数据库设计理论，通过理论加实操的形式，巩固强化学生的数据库设计技能；第四章至第八章为SQL语言操作模块，通过14个课时的强化学习，培养学生SQL语言操作基本功；第九章为事务和并发控制，第十章为数据库安全，以满足企业技能需求中的安全和并发控制技能的要求；第十一章为行业综合应用案例，基于学生之前学过的关系型数据库原理及操作部分，课程组与企业共同研发了项目综合实训—银行ATM存取系统，将数据库设计、SQL语言操作、数据库安全、事务等内容贯穿其中，以便学生解决行业实际问题，这实现了理论知识和实践技能的有效衔接；第十二章为分布式数据库与非关系型数据库(NoSQL)，包括NoSQL概述、NoSQL与关系型数据库的比较、NoSQL数据库的类型、分布式数据库系统，可为学生后期学习其他专业课奠定基础，同时塑造学生的大数据思维。在修订的新教学大纲基础上，课程组教师撰写了适应应用型本科生教学的“数据库原理及应用”课程讲义和课件。

　　此外，我校在“数据库原理及应用”课程教学内容中增加了课程思政教学元素。2008年，我国提出了“核高基”重大科技专项课题，旨在发展国产软件，逐步打破国外软件的垄断。教师可通过在课堂中介绍阿里巴巴0ceanBase、PolarDB，腾讯TDSQL、TBase，华为GaussDB，

　　人大金仓，武汉达梦，南大通用等国产数据库的发展及应用，加深学生对国产数据库的认识，增强学生的民族自豪感，提高学生的人文素养和综合素质。另外，教师通过在课堂上引导学生探讨国内外数据库技术发展的现状，可使学生认识到数据库软件作为基础软件，是科技竞争的关键“战场”，进而引导学生勇担国家数据库技术发展大任，保障国家信息安全，实现我国的科技自强，如此可以强化学生的爱国情怀，提高学生的人文素养。

　　(二)教学模式改革

　　在“数据库原理及应用”课程教学资源库建设方面，教师可围绕教学大纲和教学内容，甄选校外合作项目，包括银行ATM存取款系统、库房进出管理系统、物业管理系统、宠物交易系统。同时，结合我校的实际需求，与企业技术骨干共同开发针对性强、通用性高的实战项目资源，包括学生社团管理系统、发展党员管理系统、校内学业问诊管理系统、运动会管理系统等10余个校内外项目，供学生实践。另外，教师可进一步开创和实施项目驱动教学模式，作为课后实训项目。在教学过程中，笔者重点选取了社团管理系统、银行ATM存取款系统作为课堂讲解内容和实验项目。

　　在“数据库原理及应用”课程教学体系设置方面，课程组教师以项目任务为导向，将教材内容的重难点嵌入项目要求，并利用任务驱动式教学法，将数据库实训项目融入课程的课堂教学、课后实战训练等环节，从而促使学生实现对数据库设计、SQL语言操作、安全、并发等知识技能的灵活应用。

　　在“数据库原理及应用”课程教学模式方面，我校教师基于“以学生为中心”的理念，改变传统的教学模式，运用线上线下协同的教学模式。在线下课堂中，注重激发学生的独立思考和自主探索能力，如在“数据库设计”章节课堂讲授中，教师可将教室桌椅摆放成十个圆圈，让学生以小组合作方式自主设计数据库，并对小组设计的思路、范式、成品进行介绍，之后由授课教师和其他小组对介绍小组的设计进行评价，师生共同探讨，实现教学相长。如此，学生可进一步深化理解和应用数据库设计理论，同时培养学生自主探究、分析和解决问题的能力。

　　此外，由于疫情因素影响，高校需要及时改进线上教学模式。课程组教师基于“学生—课堂全周期闭环管理”的教学理念，构建了“数据库原理及应用”课程“课前导入、课堂讲授、课后任务”的线上闭环教学模式。首先，在课程开始前，教师向学生提前发放“数据库原理及应用”课程学习资料，并精选网上优秀教学资源、与章节相关的行业时事和案例，通过学习通和钉钉课堂等多媒体平台进行推送。然后在课堂中通过讲授知识点，穿插课前资源相关内容，并巧妙地进行组织引导，激发学生的求知欲和探索能力。同时，课程组会录制“数据库原理及应用”课程课堂授课过程，并将录制的视频资料和相关理论知识点上传至云盘中，供学生课后复习巩固。课后教师在注重课堂内容的巩固和深化的同时，还要布置精选的应用性和代表性较强的作业，提高学生运用理论知识解决实际业务问题的能力。此外，课程组教师还在每一节课堂教学之后绘制与“数据库原理及应用”课程当节内容相关的思维导图，以图示的形式梳理课堂知识点，强化知识点的逻辑性和条理性，从而让学生更好地巩固基础知识。值得一提的是，教师通过学习通和钉钉课堂等平台开通了线上讨论答疑通道，学生可随时在该空间留下学习过程中遇到的问题，其他学生及教师都可帮助解答，通过这种形式可以发挥以下作用：一是可以解决部分学生在线下课堂羞于提问的困扰；二是可以营造生生互帮互助的学习氛围；三是可便于教师了解学生知识点的掌握情况，在课堂中针对性的讲解问题。

　　在“数据库原理及应用”课程课外拓展方面，课程组教师可组织学生参加计算机工程大赛、蓝桥杯等多种竞赛，引导学生综合运用数据库设计、Java编程、Web开发、可视化等课程理论知识，以锻炼提升其综合实践能力。

　　通过这种“循序渐进、层层递进、环环相扣”的教学和实践方式，可紧扣应用型本科教育应用性、实践性的教育理念，提高学生综合应用数据库相关知识的实践能力，激发学生学习的主观能动性，进而提高学生的学习效率和综合素质。

　　(三)综合考核改革

　　为了构建课程考核评价的持续改进机制，在学校规定的“数据库原理及应用”课程考核范围内，针对教师自主评价的部分成绩(即学生的平时成绩)，主要从平时作业测验、实战项目、课程论文三个方面进行考核。

　　1.平时作业考核。教师选取重难点、易错点，设置不同难度系数的客观题和主观题，建立单元测验习题库。在每节课结束后，课程组教师在学习通和钉钉课堂群中发布与知识点相关联的课后作业，并要求学生完成不同难度系数的作业。学生提交作业后，教师要统计学生作业完成情况，并及时总结教学效果。对于易犯错误，教师要在下一节课中重点强调讲解，帮助学生查漏补缺。平时作业考核的意义在于督促学生养成认真勤奋的学习习惯，巩固对专业基础知识的掌握。

　　2.实验项目考核。在“数据库原理及应用”课程实验环节，课程组教师可选取应用性强的企业案例，并根据课堂知识点进行分解、重构，形成不同的课程实验项目并将实验项目内容发布给学生，让学生完成。之后教师可根据学生实验项目达成度，给出学生的实验项目成绩。这一部分侧重于对学生动手实践能力进行测评。

　　3.课程论文考核。在“数据库原理及应用”课程结束后，发布校企联合研发的10余个数据库项目案例供学生选择并完成，这类项目有一定的自主扩展性，有利于学生拓展学习。完成项目后，学生可将题目重述、解答过程、代码及最终成果以课程论文的形式提交。根据学生的完成质量，教师给出评分，作为学生的课程论文得分。此外，教师可选择得分较高的前几组进行成果展示，以考查学生的成果完成度、知识掌握程度、演讲能力和临场应变能力。学生根据教师的反馈评价，可查漏补缺，进一步完善成果，而基于此成果，可进一步撰写学术论文、参与学科竞赛等，最终形成完善的学习成果转化流程。

　　此外，“数据库原理及应用”课程教学中教师还可构建课程考核评价的持续改进机制，及时总结教学过程和评价体系的得与失，最终形成了应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程“评价—反馈—改进”闭环模式。

　　三、应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程改革效果

　　(一)课程思政引入课堂，增强担当意识

　　在“数据库原理及应用”课堂教学中，教师融入了国产数据库课程思政元素，详细讲述国产数据库的发展史；同时，课堂上教师根据自身的行业从业经历，为学生讲解国外数据库和国产数据库的使用体验和优劣势对比，并进一步结合国际形势向学生强调技术自主的必要性。课程结束后，对学生进行课后访谈，学生普遍反映课程思政的融入使课堂内容更加生动有趣，加深了其对国产数据库的认识，增强了学生的爱国情怀和担当意识，其希望能为国产数据库的发展贡献自己的力量。

　　(二)大数据思维贯穿课堂，奠定坚实基础

　　作为数据科学与大数据技术专业的学生，在学习数据库阶段就要形成大数据思维。“数据库原理及应用”这门课是专业基础课，教师在讲授传统关系型数据库的基础上，应适当拔高教学难度，引入非关系型数据库，介绍分布式数据库的概念，如此可拓展学生的大数据思维，激发其探索大数据时代数据库的学习动力，从而为后期“分布式数据库原理与应用”“数据挖掘技术与应用”等课程的学习做好铺垫。

　　(三)线上线下教学模式高效协同，巩固课堂效果

　　基于学习通与钉钉课堂等多媒体手段，教师联合开展线上线下教学，实施教学过程全周期闭环管理。在线下空间，教师通过翻转课堂、学生成果展示等形式，促使课堂教学取得了良好的效果，激发了学生的自主探索能力；在线上空间，教师整理了一整套“数据库原理及应用”课程教学课件、项目实训内容和实验手册，并开展了线上课堂测验、期中考试、线上答疑等活动。学期结束后，通过线上平台统计学生的作业和测验结果可知，学生作业完成率为99.4%，测验平均得分在90分以上的学生占比达到85.3%，答疑空间学生提问36条，且68.0%的问题由生生互帮解决。由此可以看出，与以往单纯的线下课堂教学模式相比，线上线下混合式教学模式下学生课堂参与度和知识掌握程度都有明显提升。

　　(四)校企联合实训项目引入课堂，强化实战能力

　　教师通过引入项目驱动教学模式实现产教融合，帮助学生提前熟悉行业对数据库人才的技能需求，以学促业，进而提升学生的数据库实战技能。在“数据库原理及应用”课堂教学中，由6~8个学生组成一个任务小组，教师向学生发布校企共同研发的10余个实训项目供学生选择，让其通过数据库设计、SQL程序编写等完成任务要求。小组成员分工协作，最终以报告和论文的形式提交，且项目完成情况计入期末考核。通过最终完成情况来看，有98%的小组能正确完成项目任务要求，学生掌握“数据库原理及应用”课程知识的程度较好。通过与学生的访谈倾听学生的反馈可以发现，学生普遍认为“数据库原理及应用”课程实训项目有较强的应用性，比教科书上的案例难度更高、挑战性更强，这激发了他们探索学习的动力。而且有的项目选题较为新颖，学生拟进一步深化探究，以此参加计算机类相关竞赛。

　　(五)积极组织课外竞赛，提升综合运用能力

　　学校面向数据科学与大数据技术专业学生创办大数据竞赛协会，并在“数据库原理及应用”课堂中向学生宣传协会的宗旨和活动，鼓励学生积极参与相关专业竞赛。通过组织学生参加计算机工程大赛，可提升学生的综合能力。例如，我校参赛学生荣获了国家二等奖一项、国家三等奖两项。通过课外竞赛的开展，可促使学生将软件开发、数据库设计开发等内容融会贯通，进而提高综合实战能力。

 　总之，秉承“以学生为中心”“产出导向”“产学结合”“持续改进”的应用型本科教育理念，课程组以我校数据科学与大数据技术专业建设为契机，探索应用型本科教育下的“数据库原理及应用”课程改革。课程组通过对教学内容、教学模式、课程考核的改革探索，并加入了项目驱动和思政元素，取得了较为良好的教学效果，锻炼了学生分析和解决问题的能力。概言之，“数据库原理及应用”课程改革探索为实施应用型本科教育提供了参考，并为数据科学与大数据技术专业课程群体系建设提供了创新理念和实施思路。

　　参考文献：

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　　其他作者简介：程永喜(1984—)，男，副教授，博士。研究方向：量子输运。

　　王建军(1968—)，男，教授，硕士。研究方向：基础数学。吴智军(1979—)，男，讲师，硕士。研究方向：数据库应用。

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