原创《新工科背景下数据库技术和应用课程交叉融合教学模式》
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摘 要：针对数据库技术课程教学存在的问题,依据新工科背景下工程专业对信息技术的需求,按照“二线三段”教学思路,构建了“数据库技术与应用”课程交叉融合的教学模式.实践表明,在新的教学模式下,能够提高数据库技术与应用课程学生的学习效果,使教学更符合新工科对人才培养的需求,为解决复杂专业问题提供信息技术支撑.
关键词：新工科；数据库技术；交叉融合；教学模式
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：16727800（2018）12002303
0引言
随着“创新驱动发展”、“中国制造2025”、“互联网+”等国家重大战略的实施,以新技术、新业态以及新产业为特点的新经济蓬勃发展.新经济发展需要创新创业能力和跨界整合能力的工程人才［12］.因此,高等工程教育迫切需要建立跨学科工程教育培养模式,实现不同专业课程内容的交叉融合,满足新经济对复合型的工科人才的需求［34］.
数据库技术在新经济发展中起着重要作用.“数据库技术与应用”课程是计算机基础课程体系的重要课程之一.改革该课程适应新工科专业发展非常重要.本文总结了新经济对工程教育的新要求,分析了数据库技术在工程教育中存在的问题,提出改革思路及做法.
1存在的问题
中南大学非计算机工科专业大多已将“数据库技术与应用”作为重要的公共课程列入培养方案.但该课程的教学模式应对新工科人才培养的要求,还存在以下问题：
（1）对不同专业的学生采用相似的教学大纲.教学目标侧重于数据库的理论知识和基本操作,未能很好地将数据库技术与专业问题求解结合起来,使学生的学习目的不明确,对课程缺乏足够的重视和学习的积极性［3,5］.
（2）实践教学环节不能满足工程化要求.目前数据库实践课程教学主要采用验证式的实验方法,这种教学方法比较注重学生单个技能的培养,对数据库技术在项目开发过程中的综合应用缺乏系统的讲解与训练,致使学生能理解基本概念,却无法在具体项目实践中应用所学知识进行综合设计及开发.
（3）考核评价体系不够全面.该课程采用的考核方式是“平时成绩×30%+期末考试成绩×70%”,考核重点在于学生对概念、原理、语法的掌握情况,导致部分学生忽视学习过程,死记硬背应付考试,忽视了学生动手能力、团队合作意识、沟通表达能力等方面的考核.
2基于交叉融合的数据库技术与应用课程的教学思路
中南大学深入研究了机械、化工、冶金、环境等多个工科专业对数据库技术的需求,收集各专业数据处理问题,分别设计出一个或多个专题项目,每个专题项目建立一个项目数据库,以项目数据库作为连接数据库技术与专业问题的桥梁.压缩和精炼教学中数据库理论知识,加重数据库设计方面的教学,增加工科专业应用方面内容,提出“二线三段”的数据库技术及应用课程教学思路.
“二线”即教学线与实践线.教学线以项目数据库为案例数据库,将工程化教学思想［6］贯彻到数据库课堂教学中,采取“学习-模拟-设计”三段式教学法进行教学,即：学习阶段主要是学生学习知识并验证结果；模仿阶段是学生自己实现类似的任务；设计阶段是学生自己动手应用所学知识解决新的问题.实践线按“分析-设计-应用”三阶段完成数据库应用系统开发的实践教学目标,即：问题或需求分析、数据库设计、数据库应用系统开发三阶段.
教学线以教师为主导,实践线以学生为主体,两条线相互作用、相互穿插,使数据库技术与工科专业的融合从基础到应用逐步贯彻到教学的全过程.
3构建交叉融合的“数据库技术及应用”课程的教学模式
以“二线三段”的教学思想为指导,根据“数据库技术与应用”课程特点、教学中存在的问题、与专业课程内容的相关性,构建面向新工科的通专融合的“数据库技术及应用”课程教学模式.
3.1建设专题项目资源库
分析授课专业对数据处理的需求,抽取低年级学生易于理解的、需要进行数据处理的典型专业问题,设计成专题项目,如：共享单车混线设计管理、矿石储量数据管理、高速公路车辆管理、长江水质分析与预测管理等.同时收集与专业问题关联的数据集,创建项目数据库.整合这些项目信息,构建专题项目资源库.该资源库的结构由专题项目的原始数据集、项目资料、教学用专题项目数据库、数据库应用程序等数据项组成.
3.2设计通专融合的课程教学大纲
教学大纲是实现课程人才培养的主体,关系到培养的学生能否真正成为工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的新工科人才.它是本课程教学改革的重点.
本课程教学大纲以一个与授课专业相关的专题项目——专题数据库管理系统的具体实现为项目案例,对课程学时分配、教学目标、教学任务、各单元教学内容及基本要求、课程考核等进行设计.以项目数据库系统的设计、应用开发为案例,贯穿教学全过程,即通过这个实际数据库应用开发项目的层层推进,使学生在学习解决问题的过程中,学会数据库的应用技术、原理和工具的使用,培养学生成为能够胜任生产、服务、技术和管理工作的高素质劳动者和高级技术应用型人才.
以专题项目为载体,模块化重组教学内容,将教学线与实践线各阶段对应的知识点以子项目的方式向学生呈现,将学生要完成的任务根据实际数据库的设计和开发过程划分为8个子项目,如表1所示.
3.3采用“案例导向、项目驱动”的教学方法
结合数据库技术与应用课程特点及教学体验,按照“案例导向、项目驱动”的教学方法［7］,选择专题项目作为案例,通过项目案例将数据库技术与学科专业关联起来,将理论学习与实践训练融为一体.课堂教学按教学线进行,以讲解基础知识为基石,介绍项目案例为主,讨论为辅.实践教学按实践线进行,以项目开发为主,模拟企业的项目管理和开发过程,以项目开发带动数据库课程的理论学习,每一个子项目按照“任务实现→问题分析→知识储备→项目实践”的模式,使学生可以循序渐进地学习数据库的知识和技能,更好地掌握所学内容,并与学科专业相融合.
例如在数据库概念设计的教学中,教师可提供一个专项项目的数据集,要求学生对数据集进行分析、抽象,描述数据的实体、属性,画出E-R图.再对学生展示的设计结果组织分析讨论,教师对不同种设计方案的优劣进行重点讲解.这样以项目为媒介的师生互动增强了教学效果.
3.4建立多元化课程考核模式
课程考核是促进学生学习的动力之一,是确定学生能力的方法.本课程采用多元化考核的方式,包括平时考核、项目考核和期末考核.平时考核包括出勤、课堂表现、测验、作业等,占总成绩的20%；项目考核由项目功能、项目质量、文档撰写、答辩情况4个方面组成,占总成绩的30%；期末考核包括理论知识、实际操作的综合性考试,是对整个课程的全面考核,使用随机试题,占总成绩的50%.
其中项目考核注重学生对数据库应用系统的综合设计与开发的能力,考核成绩主要由项目功能、项目质量、文档撰写、答辩情况构成.学生以组为单位,从项目发布到课程结束,每组选择一个数据库应用系统项目进行设计和开发,题目可以是教师设计的项目（如“企业库存管理”、“江河水质分析预测”、“矿石储量管理”等）,也可以是学生从本专业出发设计的项目,要求完成系统需求分析、系统设计、数据库设计、SQL编程、应用程序开发与调试、文档撰写等任务.最后要求学生展示自己的作品并答辩.从项目功能和质量、现场答辩情况、学生之间的互评情况、教师对项目的综合评价等方面确定成绩.
课程的考核既注重结果考核,也注重过程考核,以促进学生积极参与到课程中,提升工程实践能力、创新能力.
中南大学在2016级、2017级冶金、工管、能器、机械、临床等非计算机专业约840名学生的“数据库技术与应用”课程进行了连续两年交叉融合的教学模式的实践,课程共48课时,为期12周,获得了比对效果较好的应用数据.
第一年在2016级约420名学生中实施.由于教师也处于尝试和摸索阶段,教学经验和教学手段有所欠缺,项目资源库建设尚未完善,项目实施期设置较晚（课程第9-12周）,学生进入设计与应用开发的角色也较晚,有大约40%以上的学生感觉与专业融合有些困难,但仍有20%左右的学生觉得能加深对专业的了解,在分组设计与项目开发环节表现突出.
第二年在2017级相同专业同等数量的学生中再次实施.全面总结上年教学情况,将项目实施期提前拉长（课程第5-12周）.在课程的第5-6周开始发布任务,要求学生收集数据,确定项目,进行需求分析、概念设计、写出说明书；第7-8周进行逻辑设计、数据结构设计,建立数据库；第9-12周进行数据库应用系统的功能设计、界面设计等.由于学生进入项目早,准备时间充分；教师按周介入,进行检查、指导、考核,项目完成情况与上一年比,学生涉及专业知识更多、实现功能更全、界面设计更多样化.大约有62%的学生选择自选项目（设置了奖励措施）,认为在项目设计过程中学到很多知识与技能,很有成就感.在项目考核时,教师随机抽取小组中的一个学生代表该组进行项目展示和答辩,并以该生的成绩作为全组的成绩.这使得小组每一个成员都特别投入,认真地完成各自的任务,并尽量熟悉整个项目的各个部分,提高了学生的团队协作能力,对学生的学习热忱起了极大的促进作用.如此反过来又促进了学生对课程内容的理解,期末考试平均成绩较2016级同专业的学生提高了约9.3分.
两年教学实践表明,采用交叉融合教学模式,学生能更好更主动地应用数据库技术解决本专业的数据处理问题.
4结语
本文在新工科背景下,对数据库技术与应用课程与学科专业交叉融合的教学模式进行研究与实践,按照新工科人才培养目标,提出了“二线三段”的教学思路,改革教学模式,建立专题项目资料库,重订教学大纲,重组了教学内容,实施“案例导向、项目驱动”教学方法和多元化考核机制.实践表明,在此教学模式下,学生能积极主动地将数据库技术与学科专业相融合,利用数据库技术解决本专业实际问题,为学生不断获取新知、接受终身教育奠定了基础.
参考文献：
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［3］赵广辉.面向新工科的Python程序设计交叉融合案例教学［J］.计算机教育,2017(8)：2327.
［4］许涛,严骊,殷俊峰,等.创新创业教育视角下的“人工智能+新工科”发展模式和路径研究［J］.远程教育杂志,2018(1)：8088.
［5］吴爱华,侯永峰,杨秋波,等.加快发展和建设新工科,主动适应和引领新经济［J］.高等工程教育研究,2017(1):19.
［6］张丽,赵卫东,冯超男,等.基于PSP的程序设计语言类课程工程化教学改革［J］.计算机教育,2017(3)：119123.
［7］张璞.“案例驱动+项目导向”的Ja程序设计课程教学模式研究［J］.计算机教育,2017(2)：5861.
（编辑：戴皓）
数据库技术论文参考资料：
简而言之，上述文章是一篇关于数据库技术与应用和新工科背景和教学模式方面的相关大学硕士和数据库技术本科毕业论文以及相关数据库技术论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
