新工科下的数据库原理课程改革建设

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摘要：数据库原理课程是计算机类专业的主干课程，是大型软件开发的核心技术。从新工科背景下对本校计算机专业人才培养的新要求出发，对数据库原理课程的教学目标定位、教学内容构建、教学模式实施以及教学质量考核方式进行分析，提出相应的改革建设思路和方法，以促进课程教学与时俱进，适应新时期的人才培养需求。

关键词：新工科；数据库原理课程；教学改革建设；计算机类专业

“新工科建设”是在以信息技术为主导的新一轮产业变革的背景下产生的，目的是在“卓越工程师教育培养计划”基础上持续深化工程教育改革，以通过多学科交融、多主体参与的方式培养学生解决复杂工程问题的能力、创新实践能力、学习能力、沟通管理能力及国家情怀等这些在新经济环境下的核心竞争力[1]。数据库技术是支撑新经济社会的核心技术之一，未来社会对复杂数据管理能力的需求会不断增强，对于计算机专业的学生而言，培养具有科学的数据管理思维和工程能力显得非常重要。数据库原理课程是计算机类专业的核心课程，是培养学生数据管理思维的基石。新工科背景下建设好该课程，对建立科学的数据管理思维，培养学生解决未知领域复杂数据工程问题的能力具有重要的意义。本文基于北京工业大学计算机专业人才培养要求，结合目前数据管理技术的发展情况，从数据库原理课程的教学目标、学习内容、教学模式以及考核方式等方面对该课程的改革建设思路进行了探索。

1课程目标的设置

北京工业大学计算机专业致力于培养适应国家和京津冀地区产业和社会发展需要，具备复杂计算系统的设计、开发、应用能力的工程应用型人才。在新经济时代，随着物联网及智慧城市建设的不断深入，对大量复杂数据进行科学的组织和管理是信息领域面临的重要问题。因此，对于计算机专业的学生而言，拥有未知领域复杂数据的组织、管理能力显得尤为紧迫，这也是新工科背景下对学生能力培养的新要求。为达到这一要求，需要对数据库原理课程的目标进行重新定位。数据库原理课程对学生的工程知识、学科素养和设计开发等能力有着重要的支撑作用[2]。在工程知识方面，要培养学生掌握数据组织的基本理论，能对数据模型进行正确的表达，理解数据操作的理论依据和实现技术；在学科素养方面，培养学生数据库建模的思维与方法，能够针对应用系统进行数据模型的抽象，并通过逻辑推理等方法进行模型的评价和优化，依据具体的应用环境对建模中的冗余和效率问题进行识别、分析及正确处理；在设计开发方面，培养学生掌握基于数据库的复杂应用系统的体系结构和模式结构，建立需求驱动的理念并掌握完整的数据库系统设计和开发过程，能够利用所学知识对数据库多种设计方案进行对比平衡，并选择合适的DBMS和语言进行数据库及相关应用的实现。基于此，数据原理课程将培养学生掌握数据的抽象建模思维、逻辑推理能力、复杂数据系统的设计与实施、基于应用的评价与优化等工程能力，这也是本专业必须达到的教学目标。

2教学内容的构建

目前数据库原理课程主要以关系理论为核心内容，但是随着应用需求的变化、数据类型的扩展和数据量的剧增，出现了许多新的数据模型，如xml模型，同时也出现了许多新的数据管理技术和系统，如nosql等。它们有自己的数据组织方式和操作方法，适用于不同的领域。从与时俱进的角度出发，课程内容需要根据这些变化进行适当的调整。首先，在分析目前数据管理理论和技术发展的基础上，以关系理论为核心提炼总结主要的理论与技术框架，并在此基础上进行适当扩展，将数据管理理论从适用于结构化的集合论向适用于非结构化的相关理论扩充，如可扩展xml模型的基本思想及运算理论、非结构化数据组织的基本思路和方法等，从而培养学生科学的数据管理思维和面对未知领域的创新思维意识，这一点对于奠定数据组织与管理的理论基础，提高数据管理领域的学科素养有促进作用。其次，在数据库设计方面，在以“需求分析→概念模型→逻辑模型”为主要思路的基础上，适当扩展复杂数据建模的相关方法，并引导学生建立以需求为中心的工程意识，培养方法运用的能力和解决未知问题的思维意识。最后，在数据库实现方面，在sql的基础上适当扩展其他数据库或存储机制的定义和查询操作，以扩展学生的视野，了解目前数据管理领域的主流技术和工具的应用情况。

3教学模式的改革

教学模式改革是新工科背景下培养高水平工程科技人才的必然途径。由于新经济形势下对人才能力的要求越来越高，因此要求教学模式的改革要从“知识传授”向“能力培养”转变，数据库原理课程的教学改革尤其要体现这一点。为达到这一目标，可以从以下几个方面出发：

3.1以课堂为平台推进教学模式改革

此项改革主要解决两个问题：一是根据数据库领域的知识特征确定以何种方式将知识传递给学生；二是随着知识内容的增加和基本要求的提高，如何解决有限的课时量与较高的课程目标之间的矛盾。为此，需要充分研究互联网时代学生的学习特点和在线教学平台、教学工具的作用，掌握这些在线学习平台和教学工具在人才培养中的长处，并在此基础上对课程的内容、知识点进行仔细地梳理，分析其特征，研究不同内容的不同学习方式。充分利用在线教学平台制作在线课程和相关资源，通过合理设计线上和线下结合的教学方式，发挥教师的引导性，激发学生利用线上资源扩充知识的主动性，从而既培养学生的自我探究和学习能力，又解决了课时的有限性和知识的无限性间的矛盾，这也是未来教学和学习模式的发展趋势。

3.2深化校企合作

改革实践教学环节新形势下学生的工程能力主要体现在能够灵活运用所学知识，创新性地解决未知、复杂系统的数据组织问题。为此，实践环节需要在实践内容的深度、广度、系统性、复杂性和先进性等方面加强建设，而深化校企合作，通过产学协同育人的方式是实现实践环节建设的根本途径[3]。具体而言可以通过两方面的合作改革实践环节的建设：第一，引入企业已有的数据库系统项目，并对其进行研究、梳理，将知识穿插、融合、扩充形成完整而利于实践教学的案例。这样的案例具有很强的实用性，有利于拉近理论与实际的距离，学生易于接受。同时学生通过实践能够掌握数据库从设计到实施的完整过程，能充分理解其中具有一定复杂性和矛盾性的关键问题求解，并通过实际应用建立数据安全意识并明确自身的责任。第二，在实践环节中引入企业在数据库领域的先进理念、先进技术和主流工具，从而使学生能够学习当前企业的研究方向、发展理念和主流工具的使用方法，激发其主动学习的兴趣，有效培养学生数据库系统的工程能力和工程意识。

4建立科学的考核机制

数据库原理课程对学生学科素养、工程知识、创新实践等多方面能力的培养起重要的支撑作用，以往的基于一纸试卷或“试卷+实验结果”的考核方式无法体现对这些能力培养情况的评价，因此需要从多角度出发，对课程学习效果构建精细化、过程化的评价体系，以确保学生学习后能够达到课程的学习目标。从考核内容来看，注重基本概念、基本理论和基本方法掌握情况的考核已经不再适用新工科时代对学生能力要求的评价。新工科时代需要重点考查复杂数据库系统设计与实现过程中知识的运用能力、关键问题解决方案的创新设计能力、面对多因素冲突问题求解的工程思维和工程意识，如冗余与效率、简单与复杂、关系代数与sql表达查询的优化意识等，因此对于考核内容的深度和复杂度方面要进行扩充。为此，在考题的形式上选择、填空、简答等客观题的比例要大幅减少，甚至可以没有，要扩大与实际结合紧密的、蕴含理论与方法的、体现工程能力素质的试题。对于实践环节的内容要求也必须具有一定的复杂度。从考核形式来看，要对“试卷+实验结果”的两元评价进行扩展，基于课程的目标要将学习过程中体现学生能力培养的关键环节都计入评价，建立多元化、过程化、可追溯的评价体系。这些环节包括参与教学活动的积极程度，主动解决问题的次数和正确率，实践过程中设计解决方案的积极程度，选题的复杂程度，课题完成的完整性和创新性，帮助他人解决问题的意愿和水平，实践总结及答辩效果等。把这些环节与笔试成绩相结合，可构成一个能综合评价学生所获得的数据库基本原理知识、设计与实现能力、数据库系统工程意识、合作交流能力、指导能力、总结表达能力的多元化、过程化的评价体系。

5结语

新工科是在新的历史发展阶段对高等教育提出的新要求。“新工科建设”要实现产教深度融合、改革教育教学机制。在新工科的发展框架下数据库原理课程建设要体现技术发展需求及对人才培养的核心支撑。本文针对新工科背景下数据库原理课程的改革建设进行探索，对课程目标定位、内容构建、教学模式以及考核评价机制提出新的建设构想，以使该课程能紧密结合时代需求，满足专业人才的培养需要。

参考文献

[1]蒋宗礼,姜守旭.发挥本科教学质量国家标准对新工科建设的推动作用[J].中国大学教学,2018(1):41-45.

[2]蒋宗礼.新工科背景下的计算机类专业改革[J].中国大学教学,2017,8(15):34-39.

[3]刘鑫桥.新工科建设、产教融合与产业转型升级[J].高等职业教育探索,2018(1):1-4.

作者：杜金莲 赵文兵 金雪云 单位：北京工业大学