新工科下的數據庫原理課程改革建設

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摘要：數據庫原理課程是計算機類專業的主干課程，是大型軟件開發的核心技術。從新工科背景下對本校計算機專業人才培養的新要求出發，對數據庫原理課程的教學目標定位、教學內容構建、教學模式實施以及教學質量考核方式進行分析，提出相應的改革建設思路和方法，以促進課程教學與時俱進，適應新時期的人才培養需求。

關鍵詞：新工科；數據庫原理課程；教學改革建設；計算機類專業

“新工科建設”是在以信息技術為主導的新一輪產業變革的背景下產生的，目的是在“卓越工程師教育培養計劃”基礎上持續深化工程教育改革，以通過多學科交融、多主體參與的方式培養學生解決復雜工程問題的能力、創新實踐能力、學習能力、溝通管理能力及國家情懷等這些在新經濟環境下的核心競爭力[1]。數據庫技術是支撐新經濟社會的核心技術之一，未來社會對復雜數據管理能力的需求會不斷增強，對于計算機專業的學生而言，培養具有科學的數據管理思維和工程能力顯得非常重要。數據庫原理課程是計算機類專業的核心課程，是培養學生數據管理思維的基石。新工科背景下建設好該課程，對建立科學的數據管理思維，培養學生解決未知領域復雜數據工程問題的能力具有重要的意義。本文基于北京工業大學計算機專業人才培養要求，結合目前數據管理技術的發展情況，從數據庫原理課程的教學目標、學習內容、教學模式以及考核方式等方面對該課程的改革建設思路進行了探索。

1課程目標的設置

北京工業大學計算機專業致力于培養適應國家和京津冀地區產業和社會發展需要，具備復雜計算系統的設計、開發、應用能力的工程應用型人才。在新經濟時代，隨著物聯網及智慧城市建設的不斷深入，對大量復雜數據進行科學的組織和管理是信息領域面臨的重要問題。因此，對于計算機專業的學生而言，擁有未知領域復雜數據的組織、管理能力顯得尤為緊迫，這也是新工科背景下對學生能力培養的新要求。為達到這一要求，需要對數據庫原理課程的目標進行重新定位。數據庫原理課程對學生的工程知識、學科素養和設計開發等能力有著重要的支撐作用[2]。在工程知識方面，要培養學生掌握數據組織的基本理論，能對數據模型進行正確的表達，理解數據操作的理論依據和實現技術；在學科素養方面，培養學生數據庫建模的思維與方法，能夠針對應用系統進行數據模型的抽象，并通過邏輯推理等方法進行模型的評價和優化，依據具體的應用環境對建模中的冗余和效率問題進行識別、分析及正確處理；在設計開發方面，培養學生掌握基于數據庫的復雜應用系統的體系結構和模式結構，建立需求驅動的理念并掌握完整的數據庫系統設計和開發過程，能夠利用所學知識對數據庫多種設計方案進行對比平衡，并選擇合適的DBMS和語言進行數據庫及相關應用的實現。基于此，數據原理課程將培養學生掌握數據的抽象建模思維、邏輯推理能力、復雜數據系統的設計與實施、基于應用的評價與優化等工程能力，這也是本專業必須達到的教學目標。

2教學內容的構建

目前數據庫原理課程主要以關系理論為核心內容，但是隨著應用需求的變化、數據類型的擴展和數據量的劇增，出現了許多新的數據模型，如xml模型，同時也出現了許多新的數據管理技術和系統，如nosql等。它們有自己的數據組織方式和操作方法，適用于不同的領域。從與時俱進的角度出發，課程內容需要根據這些變化進行適當的調整。首先，在分析目前數據管理理論和技術發展的基礎上，以關系理論為核心提煉總結主要的理論與技術框架，并在此基礎上進行適當擴展，將數據管理理論從適用于結構化的集合論向適用于非結構化的相關理論擴充，如可擴展xml模型的基本思想及運算理論、非結構化數據組織的基本思路和方法等，從而培養學生科學的數據管理思維和面對未知領域的創新思維意識，這一點對于奠定數據組織與管理的理論基礎，提高數據管理領域的學科素養有促進作用。其次，在數據庫設計方面，在以“需求分析→概念模型→邏輯模型”為主要思路的基礎上，適當擴展復雜數據建模的相關方法，并引導學生建立以需求為中心的工程意識，培養方法運用的能力和解決未知問題的思維意識。最后，在數據庫實現方面，在sql的基礎上適當擴展其他數據庫或存儲機制的定義和查詢操作，以擴展學生的視野，了解目前數據管理領域的主流技術和工具的應用情況。

3教學模式的改革

教學模式改革是新工科背景下培養高水平工程科技人才的必然途徑。由于新經濟形勢下對人才能力的要求越來越高，因此要求教學模式的改革要從“知識傳授”向“能力培養”轉變，數據庫原理課程的教學改革尤其要體現這一點。為達到這一目標，可以從以下幾個方面出發：

3.1以課堂為平臺推進教學模式改革

此項改革主要解決兩個問題：一是根據數據庫領域的知識特征確定以何種方式將知識傳遞給學生；二是隨著知識內容的增加和基本要求的提高，如何解決有限的課時量與較高的課程目標之間的矛盾。為此，需要充分研究互聯網時代學生的學習特點和在線教學平臺、教學工具的作用，掌握這些在線學習平臺和教學工具在人才培養中的長處，并在此基礎上對課程的內容、知識點進行仔細地梳理，分析其特征，研究不同內容的不同學習方式。充分利用在線教學平臺制作在線課程和相關資源，通過合理設計線上和線下結合的教學方式，發揮教師的引導性，激發學生利用線上資源擴充知識的主動性，從而既培養學生的自我探究和學習能力，又解決了課時的有限性和知識的無限性間的矛盾，這也是未來教學和學習模式的發展趨勢。

3.2深化校企合作

改革實踐教學環節新形勢下學生的工程能力主要體現在能夠靈活運用所學知識，創新性地解決未知、復雜系統的數據組織問題。為此，實踐環節需要在實踐內容的深度、廣度、系統性、復雜性和先進性等方面加強建設，而深化校企合作，通過產學協同育人的方式是實現實踐環節建設的根本途徑[3]。具體而言可以通過兩方面的合作改革實踐環節的建設：第一，引入企業已有的數據庫系統項目，并對其進行研究、梳理，將知識穿插、融合、擴充形成完整而利于實踐教學的案例。這樣的案例具有很強的實用性，有利于拉近理論與實際的距離，學生易于接受。同時學生通過實踐能夠掌握數據庫從設計到實施的完整過程，能充分理解其中具有一定復雜性和矛盾性的關鍵問題求解，并通過實際應用建立數據安全意識并明確自身的責任。第二，在實踐環節中引入企業在數據庫領域的先進理念、先進技術和主流工具，從而使學生能夠學習當前企業的研究方向、發展理念和主流工具的使用方法，激發其主動學習的興趣，有效培養學生數據庫系統的工程能力和工程意識。

4建立科學的考核機制

數據庫原理課程對學生學科素養、工程知識、創新實踐等多方面能力的培養起重要的支撐作用，以往的基于一紙試卷或“試卷+實驗結果”的考核方式無法體現對這些能力培養情況的評價，因此需要從多角度出發，對課程學習效果構建精細化、過程化的評價體系，以確保學生學習后能夠達到課程的學習目標。從考核內容來看，注重基本概念、基本理論和基本方法掌握情況的考核已經不再適用新工科時代對學生能力要求的評價。新工科時代需要重點考查復雜數據庫系統設計與實現過程中知識的運用能力、關鍵問題解決方案的創新設計能力、面對多因素沖突問題求解的工程思維和工程意識，如冗余與效率、簡單與復雜、關系代數與sql表達查詢的優化意識等，因此對于考核內容的深度和復雜度方面要進行擴充。為此，在考題的形式上選擇、填空、簡答等客觀題的比例要大幅減少，甚至可以沒有，要擴大與實際結合緊密的、蘊含理論與方法的、體現工程能力素質的試題。對于實踐環節的內容要求也必須具有一定的復雜度。從考核形式來看，要對“試卷+實驗結果”的兩元評價進行擴展，基于課程的目標要將學習過程中體現學生能力培養的關鍵環節都計入評價，建立多元化、過程化、可追溯的評價體系。這些環節包括參與教學活動的積極程度，主動解決問題的次數和正確率，實踐過程中設計解決方案的積極程度，選題的復雜程度，課題完成的完整性和創新性，幫助他人解決問題的意愿和水平，實踐總結及答辯效果等。把這些環節與筆試成績相結合，可構成一個能綜合評價學生所獲得的數據庫基本原理知識、設計與實現能力、數據庫系統工程意識、合作交流能力、指導能力、總結表達能力的多元化、過程化的評價體系。

5結語

新工科是在新的歷史發展階段對高等教育提出的新要求。“新工科建設”要實現產教深度融合、改革教育教學機制。在新工科的發展框架下數據庫原理課程建設要體現技術發展需求及對人才培養的核心支撐。本文針對新工科背景下數據庫原理課程的改革建設進行探索，對課程目標定位、內容構建、教學模式以及考核評價機制提出新的建設構想，以使該課程能緊密結合時代需求，滿足專業人才的培養需要。

參考文獻

[1]蔣宗禮,姜守旭.發揮本科教學質量國家標準對新工科建設的推動作用[J].中國大學教學,2018(1):41-45.

[2]蔣宗禮.新工科背景下的計算機類專業改革[J].中國大學教學,2017,8(15):34-39.

[3]劉鑫橋.新工科建設、產教融合與產業轉型升級[J].高等職業教育探索,2018(1):1-4.

作者：杜金蓮 趙文兵 金雪云 單位：北京工業大學