数据科学与大数据技术专业数据库系列课程教学改革与探索

向洪波,褚洪波,秦 佳

(黑龙江工业学院 电气与信息工程学院,黑龙江 鸡西 158100)

大数据时代,各个高校都在积极开设数据科学与大数据技术专业,其中,数据库原理、Oracle数据库、大型数据库应用、NoSQL数据库等是该专业开设的数据库相关的课程。这些课程的开设为学生将来就业并从事大数据相关领域的研究打下了坚实的基础。

当前各高校在数据库相关课程的培养目标、教学计划、教学理念、实验环境及师资力量等方面的设置上存在着一定的差异[1],在研究型大学里,往往注重强调相关的理论概念,重点学习基本原理、基本概念及实现技术。对于普通高校或应用型高校,课程培养目标主要是要求学生能够熟练的使用某一种的数据库管理系统,并能在实际的工作中进行应用,所以课程设置自然应面向数据库的应用而不是数据库本身的研究,其培养目标是在对数据库基本原理讲述的基础上,重点培养学生实际操作和解决具体问题的能力。

一、现状分析

黑龙江工业学院数据科学与大数据技术专业从2018级开始就确定了数据库系列课程在人才培养方案中的重要基础作用。大二上学期开设数据库原理及应用课程,大三下学期开设Oracle数据和大型数据库课程设计课程,大四上学期开设NoSQL数据库课程,其中,数据库原理及应用是56学时,Oracle数据库48学时,大型数据库课程设计30学时,NoSQL数据库48学时。这些课程的开设体现了“从理论到实践再到开发”三步走的教学思想,为培养应用型人才打下了坚实的基础,但在实际教学过程中也发现存在一些问题:授课内容与实际应用脱节,不能满足大数据时代的需求;教学实践有悖于工程化原则,不能满足学生就业的需求;相关的课程中存在重复性内容等,这些问题的出现与课程设置、教学内容和教学方法不无关系[2]。故数据库系列课程在教学内容、教学方法和教学技术手段等方面的改革已迫在眉睫。

二、课程改革措施

1.教学内容的改革

课程组教师结合时代背景及应用型本科教育的毕业要求,重新修订了数据库原理及应用课程的教学大纲,并合理设置课程目标和教学内容。同时,压缩了Oracle数据库课程中与数据库原理及应用课程中有重复的教学内容,并对大型数据库课程设计的评分标准及要求做了重新修订。

(1)调整实践学时,并增加新技术模块

数据库原理及应用课程教学大纲共概括为四个模块,十二个大的知识点。第一个模块为基础知识,包括的知识点为:绪论、关系数据库、关系数据库标准语言SQL;第二个模块为数据库管理与保护,包括的知识点为:数据库安全性、数据库完整性、数据库恢复技术以及并发控制;第三个模块为设计与应用开发知识,包括的知识点为:关系数据理论、数据库设计、数据库编程;第四个模块为新技术,包括的知识点为:大数据管理、内存数据库系统及数据仓库与联机分析处理技术。其中,关系数据库标准语言SQL讲解时以SQL Server为平台,这部分内容分配的学时较多,共分配18学时,其中实践部分为10学时,通过理论与实践结合强化学习效果,培养学生使用结构化查询语言的基本功。教学大纲中第四个模块是新增加的内容,这部分内容的增加可为学生后期学习其他专业课奠定基础,同时在一定程度上为学生塑造大数据思维做了一定的铺垫[3]。

(2)压缩整合重复的教学内容

大三下学期开设的Oracle数据库课程中有关结构化查询语句部分是重复性内容,这部分内容在大二上学期开设的数据库原理及应用课程中已经详细讲解,因此,在Oracle数据库课程中对这部分内容进行压缩,讲解过程中以复习回顾为主。大型数据库课程设计是在数据库原理及应用和Oracle数据库课程之后开设的一门课程设计,由于此时学生已经学习了SQL Server和Oracle两种数据库管理软件,所以在该课程设计中放宽了评分标准,允许学生选择两个管理软件中的任意一个来完成课程设计,这样可以增加学生选择的多样性,学生使用自己熟悉擅长的数据库管理系统可以激发他们的主动性和完成设计的成就感,进而提高他们解决实际问题的能力。

(3)在课程中融入课程思政元素

在数据库原理及应用课程教学内容中增加了课程思政教学元素。在课程中融入思政元素,实现“全程育人、全方位育人”,有效地提高了人才培养质量。在授课过程中结合课程章节内容挖掘思政元素;结合学生特点进行科学引导;结合课程教学方式方法、教学手段,将课程内容和课程思政有机结合[4]。

表1为大纲中涵盖的知识体系及课程思政的结合点。

表1 数据库原理及应用课程知识体系表

2.教学模式的改革

改变教学模式,实施“以学为主、以教促学”的方式,使学生的学习由被动变主动。调整课程目标、知识结构和课程内容;加强课程的实践环节;并在内容的安排上留出一部分内容让学生自学,使教学过程从“知识传授型”向“能力培养型”快速过渡。在实践过程中制定验证性实验、设计性实验和创新性实验,加强学生创新能力、实践能力以及团队合作能力等综合性素质的培养。

转变传统的以课堂讲授为主的教学模式,采用线上线下相结合的教学模式。在线下授课中,注重激发学生的独立思考和自主探索的能力,在线上平台中,通过线上引导性教学资源库的建设,注重学生对所学知识的巩固和加强。在上课前,教师通过智慧树平台向学生提前发布课程的学习资料,让学生有计划有目的的预习;之后在线下教学过程中通过知识点讲解,将课前学生学习的相关内容穿插其中,针对不同教学内容进行合理的安排组织,学生可以更加专注重点内容,从而激发学生的学习兴趣和探知欲;课后教师通过线上智慧树平台布置具有一定代表性和应用性的思考题、作业题及测试题,以此来达到对所学知识点的巩固和深化的目的,同时提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

此外,教师建立了课程的微信群和智慧树的课程群,学生可随时在群中把不理解的问题提出,其他同学和授课教师团队可以随时给予解答,达到了实时解决的效果,其他同学也会关注到同学的问题,可以帮助学生加强理解,能够有效推动集体学习,这种形式可以便于教师掌握学生学习状况,对知识点的理解等。这种有针对性的讲解的优点是解决课堂时间不充足,部分同学不能马上提问,老师不能马上回答学生的问题的情况;营造学生之间共同学习,避免个别学生掉队,提高学生学习的积极性。

在授课过程中可以引导学生综合运用数据库知识,解决实际问题,锻炼实践能力。这种“以学为主、以教促学”的教学模式在一定程度上能够提高学生学习的主动性、知识理解力、综合应用能力,进而提高学生的学习能力。

3.考核方式的改革

以往的考核方式中过分侧重于理论知识的考核,忽略了实践性内容以及自主学习内容所占的比例,改革之后,采用多元化、全过程的考核方式,由之前单一的试卷成绩决定最终成绩,改革为多形式、多渠道、多方位的考核方式,以此来考核学生的综合素质能力[5]。考核过程中注重学生创新性实验和设计性实验的完成情况、团队合作情况,充分调动学生学习的积极性。考核可分为以下几个部分。

(1)自主学习考核

教师定期会在智慧树发布该课程的课前预习、课后复习的课件以及授课过程中的课件和视频,学生可以根据自己的实际情况对这部分内容进行学习,教师会定期统计学生自主学习的情况。这部分考核的意义在于提高学生的自主学习能力,有效地提高课堂教学效率。

(2)线上作业及测试考核

教师在授课过程中选取各章节中的重点、难点以及易错点,建立难度系数不同的主客观课程题库。教师每一章节讲授、实践结束后,在题库中选取不同难度的题组成测试题或作业题,并发布在智慧树平台。学生提交后,教师要统计学生的作业和测试题的完成效果,并及时总结统计。对于学生掌握不好的知识点,教师要及时进行讲解和辅导,帮助学生理解掌握。通过线上作业及测试考核可以有效地帮助学生养成良好的学习习惯,对所学知识加深理解。

(3)线下实验考核

在数据库原理及应用课程的实验环节,课程组教师可以根据学生的基础以及对知识的掌握情况布置验证性实验、设计性实验和创新性实验。课程实践环节着重对学生实践动手能力进行考核。主要考核的内容为:实验过程、实验代码、实验报告三部分。

结语

数据库原理及应用、Oracle数据库、大型数据库课程设计、NoSQL数据库等数据库系列课程的开设,充分体现了数据科学与大数据技术专业“从理论到实践再到开发”三步走的教学思想,对应用型人才的培养起着举足轻重的作用。数据库系列课程的改革与探索在2020和2021级数据科学与大数据技术专业的实践中取得了一定的效果,但在实践中仍然存在一些不足。在今后的教学实践过程中,课程组教师将进一步深化数据库系列课程的教学改革和探索,提高教学效率和质量,为培养应用技术型人才做出一定的贡献。