商新娜，Gao Jinzhu ，馬 楠，彭 濤，廖禮萍

（1. 北京聯(lián)合大學 機器人學院，北京100101；2. School of Engineering and Computer Science,University of the Pacific, The United States, Stockton 95211）

0 引 言

近年來，在教育部開展普通高等學校本科教學工作審核評估精神的指導下，各高校圍繞人才培養(yǎng)的中心地位，強化質(zhì)量保障體系的建設，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。實踐教學在激發(fā)學生學習興趣、促進學生將知識轉(zhuǎn)化為能力、培養(yǎng)學生開拓創(chuàng)新能力等方面發(fā)揮著不可替代的作用，與理論教學相輔相成、相得益彰。為了滿足實踐教學快速發(fā)展的需求，實踐教學應重點發(fā)展完善的教學體系、開放的實踐環(huán)境、多元化多層次的實踐項目、網(wǎng)絡化教學資源和管理等[1]92。數(shù)據(jù)庫課程是計算機科學和軟件工程專業(yè)的核心骨干課程，課程的理論性和實踐性要求都很高。在做好理論教學的同時，如何提高實踐教學體系的質(zhì)量、發(fā)揮學生的學習主動性、提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，是教學研究和改革的重點[2]。

1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫實踐教學中的問題

1）實踐環(huán)境受限制。

學校開設的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理與應用等課程目前主要以SQL Server系列數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為實驗環(huán)境，由指導教師發(fā)布實踐作業(yè)，將實驗軟件安裝在機房，學生按學時到機房上機完成實踐作業(yè)，然后提交實驗報告，這是運行了十幾年的一種實踐教學方式。這種情況下，學生完成實驗作業(yè)的時間和地點都有很大局限，有些學生在規(guī)定的時間內(nèi)完不成作業(yè)或不能熟練應用知識，而出現(xiàn)抄襲或蒙混過關的情況。由于實踐環(huán)節(jié)薄弱，學生理論知識的學習效果也越來越差。

2）實驗指導受限制。

傳統(tǒng)實踐教學中，指導教師在機房指導學生實驗，受學時等因素影響，教師不可能指導每個學生，并且通常在批改了學生的實驗報告后才能指導，具有明顯的滯后性。另一方面，由于選課學生多，指導教師人工評定成績的工作量非常大，也會導致一定的滯后。

3）實踐平臺的限制。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件作為數(shù)據(jù)庫服務器產(chǎn)品，安裝和運行占用的資源都比較多，學校機房承擔了多門課程的實踐教學任務，一般為每門課程安裝一種實驗軟件，近年來有學生在自己的筆記本電腦上安裝，但受硬件條件的限制，很難同時安裝多種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件，如MySQL、ORACLE等，對于該門課程的拓展學習也產(chǎn)生了很大限制。

2 開放實踐平臺的設計與構(gòu)建

2.1 開放實踐教學平臺的建設意義

近年來，開放式實踐教學模式得到迅速發(fā)展，成為我國高等工科教育教學改革的重要探索[3-6]。它充分利用網(wǎng)絡技術和優(yōu)勢，給學生提供多元化的學習資源和空間，突破了傳統(tǒng)實踐教學的很多限制，鼓勵學生自主學習，教師成為學生知識學習和能力培養(yǎng)的設計者、組織者、指導者[7-9]，學生從“封閉的束縛態(tài)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤伴_放的自由態(tài)”[1]91。開放實踐教學模式將教學資源、實驗資源、實驗過程、實驗評價和管理等都網(wǎng)絡化，提高了教學效率[10-13]。

2.2 總體設計

以“培養(yǎng)基本素質(zhì)好、實踐能力強，具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和社會責任感，具有一定的國際視野、較強的適應能力和可持續(xù)發(fā)展能力的高素質(zhì)應用型人才為目標”的辦學理念為指導，學校設計建設一個開放的數(shù)據(jù)庫實踐教學平臺，能夠給教師和學生提供實踐教學的完善保障，充分利用信息化手段，整個實踐教學實現(xiàn)全天候、多平臺、多功能，大幅減少人工指導和批改的工作量，拓展學生自主學習的空間和時間，提高實踐教學的廣度和深度。

平臺總體設計完成實驗內(nèi)容和實驗過程的全面管理，包括實驗內(nèi)容的設置、SQL語法檢查、程序調(diào)試、實驗過程控制、實驗教學輔導、結(jié)果驗證檢查、試驗指標評價等。系統(tǒng)面向3類用戶，分別是管理員、任課教師和學生。管理員具有最高權(quán)限，負責維護系統(tǒng)運行；任課教師可以設置課程、發(fā)布實踐任務、批改作業(yè)等；學生在規(guī)定的時間內(nèi)登錄平臺完成指定的實踐任務并查看評閱結(jié)果等功能。系統(tǒng)分為教師子系統(tǒng)、學生子系統(tǒng)和管理員子系統(tǒng)，具體的功能見圖1。

2.3 平臺的建設及應用情況

1）系統(tǒng)設置與管理。

系統(tǒng)設置分為以下幾個項目：基礎信息管理包括各類用戶的信息管理和維護，用戶主要為系統(tǒng)管理員、任課教師、選課學生等，并設置不同的權(quán)限，支持批量導入學生信息；教學任務管理主要負責管理每門課程的實驗內(nèi)容以及每個學期的教學任務信息；系統(tǒng)管理負責對系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)進行定期和不定期備份、災難恢復等功能；系統(tǒng)還具有公告和留言管理、密碼管理等功能。

2）實踐任務設置與發(fā)布。

任課教師在教師子系統(tǒng)中對當前學期選課的學生信息進行錄入或?qū)?，為不同專業(yè)和班級的學生制訂不同的實驗內(nèi)容，并為每個實驗設置起止時間。如當前學期商新娜老師為軟件工程2014級1-2班學生講授數(shù)據(jù)庫原理與應用（SQL Server平臺）課程，將該班的學生信息導入學生管理系統(tǒng)，然后從教學資源庫中為該班選定了8個具體實驗環(huán)節(jié)共16學時的實踐任務，設置每個具體實驗的開始、結(jié)束時間，拓展了學生進行實驗的空間和時間。

圖1 開放實踐平臺總體結(jié)構(gòu)圖

3）學生按時完成實踐任務。

選課的學生根據(jù)自己的學號和密碼進入學生子系統(tǒng)，在個人中心欄目可以看到自己的實踐任務和完成時間要求，見圖2。

學生根據(jù)課程進度，在實驗結(jié)束時間前，可以按照實驗具體要求的步驟進行實驗操作，對于大部分實驗內(nèi)容，系統(tǒng)能即時提示該實驗操作是否執(zhí)行正確，見圖3。如果不正確，學生可以根據(jù)錯誤提示，重復實驗。完成本次實驗的所有任務后，學生可以在線編輯完成自己的實驗報告，并上交。

4）教師評閱與反饋。

任課教師可以隨時評閱學生上交的實驗報告，給出實驗得分和評語，并針對學生實驗過程中碰到的問題，逐個反饋或者發(fā)布公告講評。學生登錄系統(tǒng)后能看到教師的評分和反饋，改進自己的實驗。在學期末，系統(tǒng)自動匯總每個學生的實驗成績并保存。

2.4 實踐平臺應用效果

數(shù)據(jù)庫開放實踐平臺自2013年實施以來，實踐教學與理論教學相輔相成，在學生鞏固理論知識、提高動手能力、培養(yǎng)創(chuàng)新意識等方面都起到了推進作用。學生普遍反映使用開放實踐平臺實驗提高了興趣和積極性。由于時間和空間的靈活性，學生自主學習的習慣慢慢養(yǎng)成。很多學生還利用業(yè)余時間對很多實驗問題進行了深入了解和探索，并通過課程的學習對很多前沿數(shù)據(jù)庫領域的研究（如大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘等）產(chǎn)生了濃厚的興趣。2013級軟件工程100名畢業(yè)生中有近20名學生在數(shù)據(jù)庫相關領域就業(yè)或深造，這個比例較之前有大幅提高。

圖2 學生查看教師安排的實驗任務

圖3 學生進行在線實驗

應用開放實踐平臺以來，實驗室和教師的壓力也得到了緩解。數(shù)據(jù)庫實驗中80%的項目不再占用實驗室的正常排課時間，教師能靈活安排時間進行實驗批閱和在線答疑，教學壓力也得到了分散。

2.5 實踐平臺的進一步發(fā)展規(guī)劃

開放實踐平臺將繼續(xù)支持數(shù)據(jù)庫類課程的實踐教學，并針對實際運行的問題，不斷改進和優(yōu)化，進一步設計開發(fā)移動終端實踐平臺系統(tǒng)，為教學提供更大空間。

開放實踐平臺本身就是一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計和實施的典型案例，課題組教師正在整理該系統(tǒng)設計和實施過程，按照數(shù)據(jù)庫類課程的知識點，形成一套完整的教學案例，應用于教學中，該案例也為程序設計類課程和Web技術類課程提供了案例參考。

實踐開放平臺在支撐常規(guī)實踐教學的同時，逐步積累了大量的學生實踐、教師評閱等方面的數(shù)據(jù)。當這些數(shù)據(jù)達到一定規(guī)模后，就可以進行學生學習行為等多角度的數(shù)據(jù)分析，為課程改革和培養(yǎng)方案制訂等提供可靠的數(shù)據(jù)基礎，成為決策依據(jù)。

3 結(jié) 語

數(shù)據(jù)庫開放實踐教學平臺的建設，拓展了學生參與實踐的時間和空間，提高了實驗室資源的利用率，分散緩解了教師教學壓力，提高了實踐教學的質(zhì)量和效果，是高校開放實踐教學模式的有益嘗試，使實踐教學在人才培養(yǎng)中發(fā)揮越來越重要的積極作用。開放式實踐教學模式還有很大的發(fā)展空間，需要緊跟時代發(fā)展、不斷創(chuàng)新，才能使它得到更廣泛和深入的應用。