新工科背景下数据库教学模式改革与研究
时间：2023-04-17 09:05:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
薛淑敏
宝鸡文理学院 陕西宝鸡 721016
随着社会的发展和信息技术的提高，大家每天都和不同的软件打交道，有软件就有数据库，因此，各行各业都在使用数据库技术来管理信息资源。而教师在讲授数据库原理课程中也存在相应的挑战，总的来说，主要存在以下问题：一是该课程内容比较抽象，学生的学习积极性和兴趣逐渐下降，从而引起对该课程的认知和理解差异较大，最严重的情况是有部分学生甚至连最基本的SQL语句都看不懂，更不用说书写问题；
二是在教学方法中，理论课仍然是以教师为主体，教师按照教材上的内容进行教学，学生被动地听课、完成作业，实验课上部分学生总是根据实验指导书进行复制操作，导致没有理解吸收知识，没有实现理论知识在实践中的应用，导致动手能力差；
三是由于课时约束，教师上课时间主要集中在课堂，拓展知识讲得相对比较少，而学生没有很好地抓住课堂学习，又浪费了课外学习时间，从而导致很多需要自己实践的内容被忽略，导致自我认为实验课很枯燥，养成不良习惯，动手能力越来越差。长此以往，导致这门课的教学效果越来越差。
根据以上所述，目前的教学模式存在很多弊端，从教师和学生的角度都不利于对知识的理解和掌握，更不用说利用应用相关知识解决实际问题了。此种教学模式越来越落后，跟不上时代的发展，而且学生在评教中屡次提出意见。
2.1 新工科提出的需求
数据库原理是计算机类专业的专业核心课程，主要目标是要求学生系统地掌握数据库的基本原理、基本技术和基本方法；
能熟练掌握使用SQL语句及数据库规范化理论；
具备操纵数据库、设计数据库和开发简单数据库系统的基本能力；
能够运用工程基础知识和数据库专业的基本理论知识解决实际工程应用问题。然而地方高校在数据库原理专业课程的教学内容和教学方法上相对比较滞后，达不到培养学生实践动手创新能力的要求。特别是在人才培养、课程设置、教学实施等方面，重理论、轻实践，很难激发学生的积极性和主动性，无法提高动手能力，很难真正实现与企业的零距离对接，忽视了岗位工作能力的培养。随着数据库技术的快速发展，各种新的教学方法和实践成果的涌现使得大数据技术和人们的工作生活息息相关。而目前还在讲授的关系数据库理论和结构化查询语言SQL操作实验为主的模式，已经阻碍了数据库技术发展的步伐。
2.2 面临的挑战
在新工科背景下，类似于数据库原理等专业课程，除了让学生掌握专业理论知识外，还需要培养学生的解决工程问题的意识和实践能力。目前，大多数教师在教学过程中只注重专业理论知识的讲解，重视了课本，轻视了应用，从而忽视了学生工程实践能力和解决问题能力的训练。在这种教育模式下，大部分学生把时间放在课本知识的学习和成绩上，轻视了动手实践应用能力，这与新工科背景下的培养目标不相符，以至于部分同学毕业就面临了失业。因此，为了适应社会的实际需要，满足新工科背景的需求，有必要对现有的“讲授式”教学模式进行改革和调整。
3.1 教学内容结合专业
新工科建设要求“将产业和技术的最新发展动态、行业对人才培养的最新要求引入到教学过程中，不断更新教学内容和课程体系”。目前，大多数高校的数据库原理课程理论教学内容基本相同，几乎都采用关系数据库理论和结构化查询语言。该校采用的是王珊和萨师煊老师所著的数据库系统概论教材，要求学生能够系统地掌握数据库系统的基本原理和技术，熟练掌握SQL语句的应用能力及数据库规范化理论，具备操纵数据库，设计数据库的基本能力。由于课时原因，数据库应用部分的课程内容教学已经被取缔，因此，大部分同学存在理论知识难以理解，概念抽象，不知道所学知识的具体应用，从而失去兴趣，导致学习的主动性和积极性大打折扣。
而该模式以学生为中心，以案例为引导，学生可以根据实际数据库系统设计与实现各类业务相关的数据定义、数据查询和数据操纵，能够综合运用单表查询、多表查询、分组查询、子查询和连接查询等设计和实现具有多层嵌套、复杂连接关系相互协同的SQL语句。可以根据数据库结构设计要求，具体分析数据库需求、抽象客观业务流程的实体和实体关系从而设计相应E-R图、转换E-R图为关系模式、使用规范化理论分析和评价关系模式、优化数据库表结构和存储结构。
3.2 基于项目驱动的实验教学
新工科背景下，高校对学生的动手实践能力的培养要求比较高。而数据库原理课程的实践教学目标使学生在学习专业课程理论的基础上，通过实践环节深入学习SQL Server开发工具，在实践中逐步掌握数据库的设计方法和过程，从而培养学生的动手能力，并提高分析问题和解决问题的能力。
实验主要内容包括：数据库及表的建立、修改与删除；
视图及索引的建立与删除；
表中数据的查询，包括单表查询、嵌套查询、连接查询等；
表中数据的插入、修改及删除；
约束与安全性；
触发器和存储过程；
T-SQL程序设计等数据库的基本操作。
该课程还设有开放性实验，可以实现课内基础实验和课外开放性创新实验项目相结合，将知识进行融会贯通，从而提高学生的综合应用能力。
(1)数据库原理课程在实践环节中主要采用基于项目驱动的教学方法，该方法将学生在实际生活中所能接触到的软件系统(例如：图书管理系统、购票系统、教务管理系统、点餐系统等)和典型的毕业设计题目做相应的凝练，作为实验课程备选实践选题，让学生自主进行分组，然后把项目进行拆分，以团队合作形式进行设计。实践环节的设置需满足专业培养的目标要求，既要考核学生对理论知识的运用及协作分工能力，还要符合学生短期学习目标，又可以将理论知识与实践技能有机结合。
(2)数据库课程设计作为一门独立的专业实践课程，可以很好地锻炼学生的学习、实践能力，但是课程设计与理论课程教学模式不同，是一个学生自己动手实践、在实践过程中获得感性认识的过程，不能简单地用命题考试的方式进行考核，必须对课程设计进行全过程的规范化管理，要求学生按照规定认真完成课程设计的任务，并提交规范的课程设计报告，记录课程设计的各个步骤的成果，认真总结课程设计的收获及体会。
根据实验条件和学生的动手能力，每5～6个同学一组，完成系统的设计与开发工作，各小组可以在完成数据库结构设计的基础上，借助开发工具实现应用系统的原型，进一步锻炼、提升实践能力和应用能力。
3.3 多样化的教学模式
3.3.1 理论教学模式
以往的专业教学方式相对落后，达不到培养学生实践能力和创新能力的要求，理论课时占据多数，实践环节课时较少，很难激发学生动手实践的兴趣，动手能力的培养难以保障。随着新技术的发展，案例分析法、翻转课堂、微视频等教学方法也被引入到课堂教学中，在数据库原理课程中加入以上教学方法，可以很好地调动学生学习的积极性和主动性。因此，数据库原理理论课可安排部分章节在机房上课，例如：第三章SQL语句、第四章数据库安全性、第五章数据库完整性等。教师使用教师机与学生进行教学内容实时交互，通过教师机将自己的电脑桌面分享到学生机，全体学生可看到教师的讲解与其他学生的提问，教师与学生形成互动。除此以外，学生可以及时地对课堂所学知识进行动手练习，加深了对所学知识的理解和掌握，提高了学习兴趣。
以数据库安全性控制为例：
(1)导入新课。先复习上次课学习的关于数据库的不安全因素，通过新闻案例，让学生明确发生数据泄露的原因——撞库、漏水、通讯录匹配。提出问题：如何避免数据泄露？本次课我们就如何保证数据安全的方法进行展开讲解。
(2)新课解析。第一节课：以“案例驱动，示范讲解”讲授新课。通过各种登录界面讲解用户身份鉴别，让学生能更深入地理解所学理论知识；
通过教务管理系统教师录入成绩操作过程讲解DAC存取控制中的GRANT授权和REVOKE回收权限；
为了更高程度保证数据的安全性，讲解MAC实现双向验证的规则，避免高权限修改低密级的数据。对课堂教学中的理论知识内容用户身份鉴别和存取控制进行深入的讲解，并且以实际应用进行技能的传授，让学生多做练习，同时允许学生随时提问，进行课堂答疑互动。这种教学方法能够引导学生很好地将理论和实践结合起来，讲理论知识应用于数据库实践安全问题的解决方案中，从而提高学生课堂的兴趣和学习的主动性。
(3)课堂小结。对本节课的教学过程进行小结，让学生了解用户身份鉴别属于数据库最外层安全控制，即开启数据库安全大门的钥匙。为了进一步保证数据的安全性，应该掌握自主存取控制中授权和回收权限的操作。为了实现主体和客体的双向验证，应该掌握强制存取控制规则。
(4)布置作业。实践表明，案例驱动式教学方式可以提高学生的学习主动性和积极性。
3.3.2 实验教学模式
混合式实验教学可以从以教师的“教为中心”到学生的“学为中心”的转变，采用基于问题为导向的模式，让学生全程参与实验过程，对学生的学习结果进行评价，课堂的主体发生了改变，教师只对学生的实验过程进行指导、反馈和点评。混合式实验教学主要由课前预习、课堂讨论和课后改善提升三个阶段组成，具体如右图所示。教师在上课前对教学内容进行提炼重组，将知识点融入到每个实验任务中，以微视频的形式向学生进行展示，学生自主学习，完成任务，掌握知识点；
基于问题导向开展任务驱动式的教学活动，教师通过问题导入激发学生的思考互动，以此展开问题的深度讨论，形成活跃的思维互动性课堂，提高学生的学习兴趣；
课后的点评答疑环节，主要通过展示学生学习成果的方式提高学生的自信心，从而自主完成课后拓展实验，通过学思结合的形式，促进学生思考和能力的发展，实现知识的应用和转移，解决行业中的实际问题，从而达到工程能力培养的目标。
混合实验教学模式图
3.4 紧跟时代依托平台
依托企业提供的教学平台及资源，在实际的教学中降低学生学习成本，减少教师的授课时间，同时又能获得较好的实践创新效果。学生可以通过平台案例深入理解掌握知识点，对课本内容进行深度学习。在观察总结的基础上，引导学生从实际出发，建立自己的理论知识体系。采用问题解决式的研究型教学方法，大幅减少以理论讲解为主的课堂授课环节，将时间归还给学生自己；
根据数据库开发流程，将学生以小组为单位进行划分，通过组员彼此之间的交流学习、互相探讨，梳理理论框架，培养学生自己独立思考和独立解决问题的能力。
以产学合作、协同育人项目为基础，大力加强引进企业实训平台，以切合实际的方式进行课程模式改革。通过教学模式改革，培养学生的自主学习能力、创新意识、团队协作精神等综合素质，以及在实践应用中发现问题、分析问题和解决问题的能力，实现和企业零距离对接。
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