“数据库原理及应用”课程教学改革.pdf

“数据库原理及应用”课程教学改革李子龙，姜代红，王小磊（徐州工程学院信息工程学院，江苏 徐州，221018）“数据库原理及应用”是徐州工程学院（以下简称“我校”）计算机类专业的专业核心课程，该课程系统地介绍了数据库的基本概念、基本原理及应用技术，并结合课程实验，安排学生在主流数据库管理系统中进行实践，进一步巩固所学的相关理论知识，是信息技术应用开发方面的基础课程。近年来，随着信息技术的不断发展，新的教学理念、教学手段和教学平台层出不穷1-3，这对“数据库原理及应用”课程提出了更高的要求，“数据库原理及应用”课程应及时改革跟进4-6。一、“数据库原理及应用”课程教学存在的问题传统的“数据库原理及应用”课程教学主要存在以下四个方面的痛点问题需要教师加以改进：淤以往的授课内容重视知识传授、轻视能力培养，脱离应用实际，这导致学生学习效率低下、学习动力不足；于以往的授课模式以教师为中心，对知识生硬地“满堂灌”，教学方法单一，理论与实践脱离，导致学生的参与度不够高；盂以往的授课方式忽略价值塑造，缺乏教师与学生的情感交流和价值引领，课程育人功能不完善；榆以往的课程评价方式单一、重结果而轻过程，无法真实地反映学生的最终学习成果。为了解决上面提到的传统课程教学中的痛点问题，提高“数据原理及应用”课程教学质量，课程组基于工程教育认证标准，注重线上线下相结合、多种手段并用，从课程教学目标、课程内容、教学设计、资源建设、课程思政、过程考核和实践教学等方面对课程展开了改革与实践，取得了较好的教学效果。二、“数据库原理及应用”课程教学改革策略（一）明确教学目标我国高校工程教育认证工作的深入推进，极大地推动了我国高校工科类专业的建设和改革7-9。此外，作为一种能够将线上教学和传统教学的优势结合起来的教学模式，混合式教学在教育领域里被广泛地研究和实践10-12。为此，课程组结合工程教育认证中产出导向的教学理念和混合式教学中线上、线下教学相结合的方式明确课程教学目标。首先，课程组通过对企业、毕业生、兄弟院校等展开调研，确定本门课程的总教学目标为培养学生设计和使用关系数据库的能力；其次，课程组经过反复讨论、研究，将总教学目标分解成四个子教学目标，并分别对应工程教育认证中的毕业要求，如图 1 所示；最后，课程组根据混合式教学的特点再进一步细化课程的四个子教学目标，具体描述如下。教学目标 1：学生课前能够自学数据库基本理论内容，能够分析数据存储和管理的复杂性及约束条件；教师授课过程中能够引导学生对不同数据库应用系统的方案进行比较和分析。教学目标 2：学生课前能够自学关系规范化理论，能够分析和评价关系数据模式；教师授课过程中能够引导学生结合具体应用背景对关系模式进行优化。教学目标 3：学生课前能够自学数据库设计基本知识，掌握常用数据库设计工具；教师授课过程中能够引导学生针对应用问题进行需求分析，并设计出符合要求的数据库概念结构、逻辑结构及物理结构。教学目标 4：学生课前能够自学数据库应用系统实现和部署方面的知识，掌握常用数据库访问方法；教师授课过程中能够引导学生结合具体应用需求，解决数据库应用过程中的相关问题。（二）优化课程内容在明确课程教学目标之后，课程组对教学内容进行了梳理，明确了四个教学目标对应的教学内容，从中筛选出重要的知识点，并对其进行了难度DOI：10.16681/ki.wcqe.202323036作者简介：李子龙（1979），男，副教授，博士。研究方向：计算机视觉。注：本文系江苏省教育信息化研究课题（编号：20172129）；徐州工程学院高等教育教学研究课题（编号：YGJ1958）。摘要：为了提高课程教学质量，促进计算机类专业应用型人才培养，文章首先分析了“数据库原理及应用”课程教学存在的问题，然后提出了“数据库原理及应用”课程教学改革策略，最后总结了“数据库原理及应用”课程教学改革效果。关键词：“数据库原理及应用”课程；计算机类专业；思政元素中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：2095-6401(2023)23-0150-04西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期划分，以便后续开展相应教学，如表 1 所示。这些重点内容和难度等级都是课程组根据本门课程在整个专业课程体系中的地位和学生将来在工作中的实际需要总结出的。对于其中的低阶和部分中阶内容，也就是识记、理解难度低的内容，可以利用课程资源，让学生以自学为主；对于部分中阶和高阶内容，也就是需要进行分析、运用方面的内容，主要以教师进行课堂教学为主；对于需要操作和实践方面的内容，则通过实验教学和学期末的集中环节来完成。图 1 课程教学目标设计思路表 1 重点讲解内容分类分级（三）教学过程设计在明确课程教学目标和优化课程内容的基础上，课程组基于“数据库原理及应用”课程教学的需要，重构传统教学模式，深入开展混合式教学改革探索，以期获得更好的教学效果。课程组将混合式教学作为“数据库原理及应用”课程整个教学活动的主框架，并结合案例式教学、翻转课堂和讨论式教学等多种教学方法实施教学。此外，课程组借助雨课堂进行师生互动、随堂测验和课堂讨论。基于“数据库原理及应用”课程教学实际，教师为学生提供线上自主学习任务清单及时间节点，学生可以在线上通过开放的课程资源进行自学，并完成在线测试和题目讨论。教师要实时跟踪学生课前的学习情况，通过测验、话题讨论发现学生存在的共性问题。“数据库原理及应用”课程的课堂教学过程主要包括课堂导入、随堂测验、知识串讲、课堂讨论、总结归纳和课后巩固六个教学活动。对于这六个教学活动，教师可根据教学内容的难易程度灵活安排，教学活动的核心设计理念是从学生的专业背景出发，紧扣未来应用需求，通过案例讨论的方式充分引导学生主动思考，从而提升学生运用数据库原理理论知识解决复杂实际问题的能力。教学设计的整体思路如图 2 所示。（四）构建特色化课程资源中国大学 MOOC 平台“数据库原理及应用”课程为校级在线开放课程，包含 6 章，有 27 个知识点视频，共 48 学时。2020 年在爱课程（中国大学 MOOC）上线，已开设 2 期，本校 20192020 级计算机类 2 个专业共 575 名学生在线上学习了本课程，校内外累计注册人数逾 1 300 人。课程内容突出了应用型和计算机类专业特色，降低了数据库事务管理比重，弱化了查询优化内容，以区别高层次院校。教材选用课程组编写的应用型本科教材，辅以国内外优秀教材作为参考，并制作了与教材配套的 PPT，所建的资源库包含各类题型 500 余道。课程组所编教材获批江苏省高校重点教材，被福建师范大学、北京印刷学院等 20 余所高校选用。通过在教材中设置典型例题、提出复杂问题和融入前沿进展，突出数据库应用地位，方便软件工程、数据科学与大数据技术等其他专业学生学习。教学内容重点讲解知识点难度级别课程目标数据库概述数据库系统的基本概念数据模型数据库系统的体系结构低阶高阶中阶教学目标 1教学目标 1教学目标 1关系数据库与关系数据库标准语言SQL数据查询简单查询数据查询连接查询数据查询嵌套查询索引视图低阶中阶高阶中阶低阶教学目标 1教学目标 1教学目标 1教学目标 1教学目标 1关系规范化理论函数依赖范式模式分解低阶中阶高阶教学目标 2教学目标 2教学目标 2数据库设计需求分析概念结构设计逻辑结构设计物理结构设计中阶高阶高阶低阶教学目标 3教学目标 3教学目标 3教学目标 3数据库保护技术数据库安全性数据完整性并发控制数据库故障与恢复低阶中阶高阶低阶教学目标 1教学目标 1教学目标 1教学目标 1数据库管理系统与数据库编程数据库的创建与管理T-SQL 编程数据库管理系统的部署、维护与优化低阶中阶高阶教学目标 4教学目标 4教学目标 4西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期图 2 教学设计整体思路（五）深入挖掘思政元素课程组要认真、仔细地梳理“数据库原理及应用”课程知识点，充分挖掘其中蕴藏的思政元素。在这一过程中，教师可以从数据库本身的发展历程、发展成果，以及相关科学家或模范人物的事迹、生活实践等入手，挖掘其中蕴含的思政元素，进而达成育人和育才的统一。在思考融入思政元素时，课程组总结了三个基本原则：谈历史，向学生推崇先辈先贤；谈前沿，激发学生的家国情怀；谈技术，让学生树立科学观。课程组经过反复讨论，最后确定了本门课程的三个德育目标，具体描述如下。德育目标 1：在我国实施大数据战略的背景下，学好专业知识，充满文化自信。德育目标 2：了解典型行业的数据库应用场景，并为将来在行业领域工作而培养良好的职业精神。德育目标 3：了解当前数据库技术的发展现状，理解国内外数据库产品的主要差异性，具有振兴国产数据库产品的责任和意识。具体实践中，课程组将课程思政引入课程预习环节，有机融入社会主义核心价值观、中华优秀传统文化、习近平新时代中国特色社会主义思想，特别是中国特色社会主义道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，并采用随堂测验和专题分组讨论的形式，确保学生对此引起重视，以期达到立德树人的教育目标，培养具有文化自信、工程职业道德和社会责任感的高素质应用型人才，从而实现思想政治教育与知识体系教育的有效统一。（六）构建过程化多元考核体系基于知识、能力和素质考虑，要形成全过程的多元考核评价。课程组要通过线上线下多种渠道采集学生学习过程数据，以便为综合评价提供支撑。“数据库原理及应用”课程的考核包括期末考试（60%）、平时考核（20%）和实验考核（20%）。其中，期末考试包括求解题、分析题、综合题等题型，这不同于传统的考试中考查学生记忆方面的题目，重点考查的是学生对知识的理解和运用。对于平时考核，传统的平时考核主要为课后作业，而改革后的平时考核在此基础上增加了课堂测验、课堂表现。其中，课堂表现指标较为丰富，有课前预习、课前测验、小组讨论、回答问题、雨课堂弹幕等。对于实验考核，传统的实验考核重点关注实验结果，而改革后的实验考核在此基础上增加了对学生在实验过程中知识运用的考核。对于不同考核内容，课程组制定了具体的考核评价细则表，表中列出了考核重点、考核评价方式、不同授课内容支撑的课程教学目标及其在整个考核体系中的权重。所有任课教师都依据此表进行过程化多元考核，同时也基于此表进行课程教学目标达成度的计算，这能够为后续教学改革的持续改进提供支持。（七）理论教学与实践教学相融合传统“数据库原理及应用”课程教学重视理论授课、轻视实践教学，这导致学生的动手实践能力不强。学生必须通过亲自动手实践，才能深度掌握该课程的理论知识，且学生的实践能力也必须在深入掌握理论知识之后才能得到有效培养。为了实现课程与实践的有效衔接，课程组完善了实践教学过程，强化了理论教学与实践教学的融合。首先，教师提前发布实验相关文档及其涉及的理论知识；其次，教师在实验课堂上针对实际的案例，结合相应的理论知识讲解实验任务和实验内容，并就难点、疑点进行小组讨论；最后，学生通过单打独斗和协同合作的方式分别完成基础实验的训练和综合实验的探索，从而实现理论知识的1.为学生提供线上自主学习任务清单及时间节点2.学生在线学习相关内容：完成在线测试、完成课程题目讨论3.教师跟踪学生学习情况。通过测验、话题讨论发现共性问题线上学习混合式教学课堂教学让学生明确章节间关系，理解本节课在本课程中的地位检查学生课前和课中学习情况串讲知识点之间的逻辑关系，突出重点及难点教师总结本节课内容，学生进行归纳，教师进行点评小组讨论、翻转课堂、小组汇报等安排课后练习题目，师生交流讨论1.课堂导入2.随堂测验3.知识串讲4.课堂讨论5.总结归纳6.课后巩固西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期实际应用和实验验证。为了使得实践教学的过程实现最优化，“数据库原理及应用”课程的实践教学由学院的信息技术综合实验中心和软件与服务外包工程实践教育中心提供支持。此外，为了更好地支持学生完成综合性实验，学院利用中央财政专项经费采购了“云计算与大数据实训平台”“GPU 加速运算服务器”“云计算服务器”等设备。三、“数据库原理及应用”课程教学改革效果（一）教学评价结果具体来说，通过学生评教，建立学生评价；根据督导组、校外专家听课意见，建立同行评价；按照工程教育认证要求，建立课程目标达成度评价的自我评价。“数据库原理及应用”课程是校级优质课程，课程组主讲教师近三年在学院教师教学质量评价中均取得了“优秀”的结果。此外，课程组主讲教师曾在全校范围举办“数据库原理及应用”公开示范课，介绍教学改革成效，深受专家、同行好评。另外，课程组所编教材获批江苏省高等学校精品教材、江苏省高等学校重点教材，课程组教师获得了江苏省高校微课教学比赛三等奖 1 项，获得校级优秀主讲教师荣誉，本课程也被认定为江苏省首批省级一流本科课程。（二）总的教学目标达成度课程组从 18 级开始开展混合式教学，我们针对2018 级至 2020 级的“数据库原理及应用”课程目标总达成度绘制了一个趋势图，如图 3 所示。从图 3 中可以看出，随着课程教学改革的不断深入推进，总的教学目标达成度逐年提高，学生的学习表现越来越好，收到了良好的教学效果。图 3 近三年课程目标总达成度变化趋势（三）学生学习成果“数据库原理及应用”课程改革促进了学生专业能力和综合素质的提升。近三年，授课学生获江苏省高校优秀毕业论文 10 余项，参加创新创业训练计划项目 50 余项，参加各类学科竞赛、创业大赛100 余项，学生公开发表论文、申请专利和软件著作权 60 余项。四、结语依据我校应用型人才培养目标的定位，“数据库原理及应用”课程旨在培养学生分析、设计和开发数据库应用系统的能力。为此，课程组认真贯彻工程认证教育理念，对符合我校实际情况的基于应用型本科教育的“数据库原理及应用”课程教学改革进行了探索。课程组从实际出发，研究学生的接受能力和学习特点，对教学内容、教学模式、课程考核和实践教学等方面进行改革探索，并加入课程思政，取得了良好的教学效果，培养了学生运用数据库基本理论知识分析、解决实际问题的能力，最终使学生具备了数据库分析、设计和开发技能。目前，课程组已经取得了一些成果，积累了一些经验。在今后的应用和推广中，课程组将进一步完善这些改革成果和教学经验，以取得更大的成效。参考文献：1 李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念J.中国高等教育,2014(17):7-10.2 陈红,王珊.数据库系统概论慕课课程建设与应用J.计算机教育,2017(11):10-13,18.3 谭春娇,陈微,赵亮,等.工程教育认证理念指导下的教学改革J.计算机教育,2019(2):123-126.4 林颖贤,浦云明,李传目,等.基于 OBE 理念的数据库原理课程混合式教学模式J.计算机教育,2020(7):62-65.5 夏浩飞.基于首要教学原理的翻转课堂教学研究:以数据库应用技术课程为例J.计算机教育,2021(4):174-178.6 聂玉敏,邵娇芳,束传军.医学院校数据库原理课程的教学内容设计和实践J.科教文汇,2022(21):69-71.7 韩朝怡,程永喜,王建军,等.应用型本科教育下“数据库原理及应用”课程改革探究:以太原工业学院为例J.西部素质教育,2022,8(21):138-141.8 汪洋.数据库原理与应用 课程思政教学模式设计与实践J.电脑知识与技术,2022,18(28):120-123,129.9 罗小龙,覃金春.基于雨课堂的数据库课程混合教学模式构建J.科技视界,2022(26):107-110.10 徐颖慧.数据库原理及应用课程线上教学系统设计J.信息与电脑(理论版),2022,34(17):254-256.11 马静.线上线下混合教学模式在 数据库应用 课程中的实践与研究J.陕西教育(高教),2022(4):36-38.12 李唯唯,尹静.数据库原理及应用课程思政建设探究:以理论与实践相结合为视角J.教育信息化论坛,2022(3):105-107.其他作者简介：姜代红（1969），女，教授，博士。研究方向：计算机视觉。王小磊（1978），男，讲师，硕士。研究方向：计算机安全技术。0.900.850.800.750.702018 级2019 级2020 级0.850.820.74