“双一流”建设下数据库系统课程教学改革路径.pdf

西部素质教育2023 年 9 月第 9 卷第 18 期DOI：10.16681/ki.wcqe.202318037作者简介：宋艳涛（1989），女，副教授，博士，硕士研究生导师。研究方向：模式识别与计算机视觉。摘要：文章首先概述了数据库系统课程，然后分析了数据库系统课程教学现状，最后提出了“双一流”建设下数据库系统课程教学改革路径，包括采用讲与学相结合的课堂模式、开展项目式实验教学、引入课程思政、创新评价方式。关键词：数据库系统课程教学；教学评价；“双一流”中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：2095-6401(2023)18-0153-05教育是立国之本、强国之基。统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案 首次提出了“双一流”建设规划1，旨在强化人才培养的核心地位，强化一流本科教育的基础地位。党的二十大报告进一步指出：“坚持教育优先发展、科技自立自强、人才引领驱动，加快建设教育强国、科技强国、人才强国，坚持为党育人、为国育才，全面提高人才自主培养质量，着力造就拔尖创新人才。”2这为一流本科教育指明了目标和方向。一流本科教育的核心在于一流课程的建设。课程作为高校人才培养的核心内容，直接决定了学生培养的质量和立德树人根本任务能否顺利实现。而数据库系统课程作为计算机学科的核心课程，在当前教学中出现了诸多问题，因此更要秉承持续改进的理念，以“双一流”建设为导向，探索新型教学方法，从而进行系统化的教学改革，最终适应时代提出的新要求。一、数据库系统课程概述2014 年 3 月，大数据首次被写入国家 政府工作报告3。2015 年 10 月，党的十八届五中全会正式提出“实施国家大数据战略，推进数据资源开放共享”4。这表明我国已将大数据上升为国家战略。而数据库是大数据应用的基础，也是社会信息化的重要组成部分。目前，我国大多数高校都开设了数据库系统课程，以适应大数据时代社会和行业对专业人才的技能要求。数据库系统课程作为计算机学科的一门专业必修课，既是软件工程、数据挖掘等课程的先修课程，也是数据结构、程序设计等课程的后继课程，同时还是物联网、人工智能等新兴技术的理论和技术基础5，在整个课程体系中起着承上启下的作用。该课程具有理论性强且晦涩难懂，实践性高但不易掌握，新技术发展迅速等特点。“双一流”建设背景下，人才培养要以产业和社会需求为导向6。对于计算机学科来说，培养学生的系统能力是计算机产业战略发展的需求，也是创新人才培养的需求7。为此，基于数据库系统课程的特点，教师一般将课程教学分为理论教学和实验教学两个部分，其体系结构如图 1 所示。从基础理论到设计应用再到系统进阶，对课程脉络进行疏通，在实现课程内容教学的同时，还能体现知识点之间是相互联系、逐层进阶的。“双一流”建设下数据库系统课程教学改革路径宋艳涛1，2，张夏蕾2，闫涛1，2（1 山西大学大数据科学与产业研究院，山西 太原，030006；2 山西大学计算机与信息技术学院，山西 太原，030006）图 1 数据库系统课程体系结构理论教学目标是让学生掌握数据库系统的基本概念、重要理论和相关技术，强调知识的逻辑性和系统性。具体而言，理论教学主要包括以下三个层面。淤基础理论篇：介绍数据库基本概念和基础理论，包括数据管理技术的发展过程、数据库系统的重要性、关系数据库的特点、标准 SQL 语言及数据库的安全保护和完整性约束。于设计应用篇：从理论角度对数据库进行设计，包括数据库设计指南与关系规范化理论及数据库设计的步骤和方法，并对大数据环境下的数据库前沿技术进行介绍。盂系统进阶篇：从数据库设计人员的角度介绍数据库管理系统中查询的处理步骤和查询优化的基本方法，以及事务管理的基本技术，包括数据库的恢复和并发控制，为学生进一步学习数据库内部实现技术奠定基础。实验教学目标则是夯实学生对数据库基本理论的理解，目的是提高学生解决复杂工程问题及优化系统设计的能力，侧重于强化学生的实践能力和创新能力。实验教学主要以 SQL Server 为平台，让学生熟练使用数据库标准 SQL 语言，通过数据库管理系统对数据库进行操作。与理论教学相对应，实验教学也包括三个层面：淤使用 SQL 语言进行数据库基本操作，并对数据库基础理论进行实验验证；于使用数据库设计方法对数据库项目进行分析、设计及实现；盂数据库的编程开发、备份还原等，即在数据库应用系统设计的基础上，使学生掌握基本团队开发、测试等工具的使用及数据库的备份还原等知识。概言之，数据库系统课程从数据库的基础知识到数据库的设计与开发再到数据库的事务管理，理论与实验目标不同又有机结合，形成了逐层递进的双线教学模式。二、数据库系统课程教学现状（一）课堂模式被动化数据库系统课程作为一门基础理论与工程实践紧密结合的课程，涉及的知识点多且较为抽象，理论性和实操性较强且难掌握。传统教学采用以教师和课堂为中心的“灌输式”教学模式，教师只是单方面向学生输出知识点。这种课堂模式下，学生很难长时间高度集中精神，以致学习主动性差且对知识点的掌握停留在表面，很难进行深层次的理解，更难以发展创造性思维。因此，如何立足“双一流”建设下的教学目标，激发学生的学习热情，培养学生的自主学习能力，是该课程在教学方法上需要重点探索的问题。（二）实验教学模式僵化实验教学是数据库系统课程教学的一个重要组成部分，在提高学生解决实际问题能力、创新能力和综合运用知识能力等方面具有不可替代的作用。然而传统实验教学模式是教师讲解，学生参照实验指导书按部就班地进行实验验证，在这种“重结果、轻过程”的教学方式下，学生虽然完成了实验，但无法真正理解每一步操作的含义及作用。“双一流”的目标是培养创新型、应用型及复合型人才，这对数据库系统课程实验教学提出了更高的要求。（三）缺乏价值观教育数据库系统课程在培养学生的数据管理能力和解决实际工程问题能力方面具有重要的作用，能够为学生从事数据库创建、数据分析及系统维护等工作打下一定基础。在以往传统的教学模式中，鉴于课程教学任务繁重、课时量有限等，教师往往更注重课程知识目标的达成，而对课程思政的重视程度不足，造成学生只注重业务知识的学习，而忽视了职业道德的养成。因此，为保证课程思政视域下数据库系统课程的有效开展，教师结合数据库系统课程特色，提炼课程知识体系中蕴含的思政元素，对教学环节进行重新设计与完善，具有重要的意义。（四）考核机制单一以往的数据库系统课程评价方式基本上是“平时成绩+期末考试成绩”，平时成绩主要根据学生的课堂表现和课后作业完成情况进行综合评价。但在实际教学考核过程中，由于平时成绩占比较小，学生往往缺乏重视，将更多的精力集中在期末考试上。这种以终结性评价为主且缺乏贯穿学生学习全过程的形成性评价的考核机制，导致学生学习成效较低，且易形成“临阵磨枪”的功利心态。因此，有必要设计更丰富的课程考核方式，使最终的考核成绩不仅能够有效考查学生对课程知识的掌握情况，而且能够考查学生的综合素质，从而达成“双一流”建设下应用型人才培养目标。三、“双一流”建设下数据库系统课程教学改革路径基于上述数据库系统课程教学现状，结合前期教学积累，笔者所在教学团队从课堂模式、实验教学、课程思政及教学评价方式四个方面入手针对教学提出了相应的改革路径，具体改革框架如图 2 所示。（一）采用讲与学相结合的课堂模式在数据库系统课程教学过程中，教师应开展以学生为中心的课堂教学，重视和鼓励学生参与课堂互动。授课教师可以综合运用提问式、引导式、讨论式、案例式、类比式及任务驱动式等多种教学方式，将其有机结合并开展课堂教学，引导学生主动参与，将学生转变为积极主动的学习者，形成师生间、学生间的多向交流与互动，在挖掘学生的学习潜能的同时满足学生的个性化需求。例如，为了让学生更好地理解该课程的具体内涵，教师可以通过介绍大数据等相关热点让学西部素质教育2023 年 9 月第 9 卷第 18 期西部素质教育2023 年 9 月第 9 卷第 18 期图 2 课程教学改革框架生对课程产生兴趣，具体可以举例如下：某影视企业通过大数据技术，对海量的用户数据库进行分析，为电影制作方决策提供了精准的依据，从而取得了巨大的商业成功。通过轻松愉快的教学方式，学生可以对课程有一个初步的认识，并激发自身对本课程的学习兴趣。又如，在讲解关系的完整性时，教师可以学生的选课系统为例进行讲解，这种代入式学习法能使学生能更直观地理解相关概念。此外，教师应大胆尝试，勇于创新，积极探索翻转课堂教学模式，并利用雨课堂、腾讯会议、腾讯课堂、慕课等新媒体技术进行线上线下混合式教学。对于一些由于时间限制不能在线下课堂展开介绍的内容或拓展知识，教师可通过线上课堂进行延伸，真正做到因材施教。同时，学生可通过回看线上课堂视频，查缺补漏，充分理解相关知识点。作为教师，也可通过线上课堂有的放矢地进行内容讲解，如通过雨课堂的预习和作业功能，每次课后发布作业及下次课程预习内容，以便结合学生课后作业完成情况及预习反馈在课堂对其中的难点和易错点加以强调。这种由以教师为中心向以学生为中心的课堂模式转化，有助于教师激发学生的自主学习意识，引导学生养成独立思考、深入剖析和解决问题的思维，提高学生的创新能力和综合素质，使学生成为课堂的主导者而非聆听者，由被动学习转变为主动学习。学生是教学的反馈者和促进者，教师可以更好地获取学生对课堂的反馈，并通过反馈及时、准确地调整教学进程，在强化自身素养的同时，不断对教学模式进行完善，真正做到及时反馈，有效教学。（二）开展项目式实验教学根据数据库系统课程教学目标和教学大纲要求，将实验教学分解为 4 个验证性基础实验、3 个综合性提高实验及 1 个设计性应用实验。验证性基础实验内容主要包括数据库定义与操作语言、游标的使用、数据库的安全与权限及触发器的创建和使用；综合性提高实验包括数据备份与还原、数据转换及存储过程的创建和使用等；设计性应用实验则要完成数据库设计与应用大作业。学生通过开展验证性基础实验对课程理论进行验证，巩固所学理论知识点，然后在完成验证性基础实验的前提下从数据库开发人员的角度进一步应用数据库管理系统进行综合性提高实验，最后通过实际工程完成设计性应用实验。据此，教学团队改变了原有的教学模式，采用启发式教学，借助项目来驱动实验，将实验内容与实际案例相结合，由整体到局部，层层深入。首先在进行实验之前，教师应提前一个星期在理论课堂上对设计性应用实验内容进行讲解，让学生了解实验的目标和任务。学生可自由组队，根据兴趣围绕数据库设计方法，确定一个具有实际工程应用背景的项目作为设计性应用实验主题，每组不超过 5 个人，验证性基础实验和综合性提高实验的 7 项实验以个人为单位，最后设计性应用实验教学时，则以小组为单位围绕选定的项目进行。采用这种实验方式后，可形成一种相互促进的学习氛围，学生实验由被动变主动，对实验的感觉更直观，也更容易理解相关内容。每次实验结束后，学生要提交实验报告，教师要及时对实验报告进行批改及总结，并对实验中存在的共性问题进行讲解。对于实验课上没有完成的或存在问题的实验，教师可要求学生课后继续完善。应用实验是实验课的重点，需要组内成员合作，进行数据库设计、程序编写及文档编制。在项目的实施过程中，教师要对数据库设计中的需求进行收集和分析，并对概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计及数据库的实施与运行等步骤按阶段进行检查，对其中的问题进行讲解和辅导，最终按组完成选定的数据库项目，并形成一个完整的项目报告文档，最后通过PPT 进行项目答辩。由此，以理论知识为基础，通过项目驱动，将应用案例与实验相结合，这种“理论实践创新”的实验教学模式，在完成实验基本内容的基础上，可以有效提升学生的参与度和积极性，激发学生的创新思维，提高学生理论联系实际的能力。（三）引入课程思政2020 年 5 月，教育部印发了 高等学校课程思政建设指导纲要8，旨在全面推进高校课程思政建设。党的二十大报告进一步强调落实立德树人的根本任务，要求在高等教育人才培养中突显思政教育的“生命线”作用和政治保证作用。教育部高等教育司负责人就高等学校课程思政建设指导纲要 答记者问时指出，“高校教师 80%是专业教师，课程的 80%是专业课程，学生学习时间的 80%是专业学习，经过调查，80%的大学生认为，对自己成长影响最深的是专业课和专业课教师”9。因而专业课课堂是高校思政教育的主渠道，专业课教师是高校思政教育的主力军，在专业课程中融入思政元素，对提高学生的培养质量具有重要的意义。对于数据库系统课程来说，课程教学应在原有“知识目标+能力要求”的框架基础上纳入“价值维度”。与思想政治课不同，课程思政是将课程育人理念根植于课程教学环节，因此在教学过程中，教师要找准课程知识点与思政教育的切入点，以润物无声的方式将思政元素融入日常的教学过程。例如，在介绍数据库课程概述时，教师可以介绍数据库近 60 年的发展历史，数据库作为最基本、最重要的基础软件之一，之前都被西方发达国家垄断，但近年来，尤其是“十四五”期间，我国数据库产业迎来了前所未有的发展机遇。国产数据库坚持自主独立研发，在数据库产品的价格和性能等方面都取得了长足进步，产业生态逐步完善，基本上具备了比肩国外数据库的能力。通过展示我国在数据库方面的建设历程及重要意义，可以提升学生对所学课程的热爱程度，增强学生的民族自豪感。教师还可以向学生介绍数据库课程发展历程中的著名学者，以及其所应用的数学、哲学思想等课程背景知识。例如，当讲解数据库的安全性章节时，教师可以强调数据安全的重要性，尤其近年来电信诈骗案件频发，提高学生数据信息安全意识非常有必要。此外，教师还可以引入互联网公司著名的“删库跑路”的事件，即一名程序员未经公司许可，在离职当天私自将公司服务器内数据全部删除，导致公司系统瘫痪，构成破坏计算机信息系统罪，后被判刑。以数据库安全性为切入点，对学生进行职业道德规范教育，可以帮助学生明确职业操守和责任担当，从而充分发挥习近平总书记强调的“融入式、嵌入式、渗入式的立德树人协同效应”10。除此之外，数据库系统课程教师必须坚定政治立场，加强自身修养，提升对课程思政教育的认同感，将课程育人的理念根植于内心最深处，将课程思政的行动渗透于平时的课堂教学过程，充分践行“以德立身，以德立学，以德施教”11。（四）创新评价方式“双一流”建设背景下，数据库系统课程考核评价应以促进学生发展为宗旨，通过多种渠道、不同形式，对学生理解掌握及综合运用知识的水平与能力进行考查。针对数据库系统课程学生学习情况，教师要重视学生学习过程，关注评价主体的多元化和评价方式的多样化，从“表面性”评价向“本质性”评价转变。为此，针对数据库系统课程理论课程和实验课程不同的教学目标，可从以下三个方面入手对学生的学习情况进行考核评价。1.激励性评价。激励性评价是提升学生学习参与度的有效手段之一。教师要关注学生日常课堂学习表现、出勤率及雨课堂等线上教学背景下学生的预习情况等，将学生的日常表现折算为平时成绩，以使平时学习情况可量可测，提高学生的学习积极性与主动性。2.过程性评价。过程性评价主要考查学生的独立思考能力、操作能力及解决问题的能力等，主要包括学生的课后作业完成情况、阶段测试成绩及实验报告完成度。课后作业要根据学生完成质量及修改总结情况进行量化。实验则考查学生在实验过程中的表现、实验步骤、实验思考题完成情况及实验过程分析体会等，均要形成可量化的标准。教师要侧重关注学生的学习过程，从而提高学生对课程学习的重视度和连贯性。3.综合性评价。综合性评价更关注学生个人综合素质的养成。对于理论教学，综合性评价主要通过期末闭卷考试方式完成，重点考查学生理论知识目标的达成度，即从对知识点的理解、数据库的设计方法掌握及事务的处理等多角度、多方向进行理论考查。对于实验教学，综合性评价则通过分组大作业完成，侧重考查学生的专业素养，包括操作能力、表达能力、沟通能力及小组协作能力等，以及在数据库系统分析、设计、实现和技术创新等方面的能力，不仅要考核学生的专业理论知识，还要考核学生的实践操作技能。根据各小组的答辩表现、任务完成情况、协作情况、解决问（下转第 189 页）西部素质教育2023 年 9 月第 9 卷第 18 期西部素质教育2023 年 9 月第 9 卷第 18 期（上接第 156 页）题情况及报告文档的规范程度等，采用学生自评、组内互评和教师点评的方式对学生作业进行综合评价。此外，为了解教学改革成果，进而得到有效反馈，教学团队对所在学校大数据专业 2021 年进行的教学实践加以分析。从学生考试成绩、课堂表现及实验报告完成质量可以看出学生对课程的理解与思考较往年有明显改善。同时，为进一步验证改革方法的合理性和有效性，教学团队还通过与学生座谈和发放调查问卷的形式收集学生反馈。结果显示，92%的学生表示对课程有较强的学习兴趣，九成以上的学生对课程教学模式表示满意。在实验教学方面，86%的学生认为通过案例进行实验，理论与实践相辅相成，提升了理论指导实践的能力。以上表明教学改革对教学质量的提升起到了一定的促进作用。为进一步推动教学改革的良性循环，下一步将设置实验班和对照班，对教学结果进行比对，并综合分析结果和学生反馈对教学内容进行优化。四、结语数据库系统作为高校计算机类专业的必修课程，在整个课程体系中起着承上启下的作用。本文结合“双一流”建设背景下的高等教育教学改革新形势，分析了数据库系统课程的教学现状，并从课堂模式、实验教学、课程思政及教学评价方式四个方面提出了相应的教学改革策略。本次针对数据库系统课程的教学改革取得了一定成效，为了进一步提高教学效果，课程组还将继续探索持续的、动态的教学改革，形成一个促进课程发展的长效循环机制，从而满足大数据时代“双一流”建设对人才培养的要求。参考文献：1 国务院关于印发统筹推进世界一流大学和一流学科建设总体方案的通知EB/OL.(2015-10-24)2023-02-12.http:/ 习近平:高举中国特色社会主义伟大旗帜 为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告EB/OL.(2022-10-16)2023-02-12.http:/ 李克强“大数据词典”:共享、开放、安全EB/OL.(2015-08-20)2023-02-12.http:/ 授权发布:中国共产党第十八届中央委员会第五次全体会议公报EB/OL.(2015-10-29)2023-02-12.http:/ 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