張曉麗， 李川， 張少應(yīng)， 胡秋霞

(西安航空學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院， 陜西 西安 710077)

0 引言

“數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用”課程是計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，面向大三年級(jí)的本科生，該課程主要講授數(shù)據(jù)庫(kù)原理的基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用，要求學(xué)完該課程后，學(xué)生具備數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)的能力，能夠利用所學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)結(jié)合軟件開發(fā)語(yǔ)言和工具解決實(shí)際生活中的相關(guān)問題。作為一門理論性、工程性和實(shí)踐性比較強(qiáng)的課程，該課程的很多理論知識(shí)都是建立在實(shí)踐的基礎(chǔ)上，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)理解課程精髓，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，通過實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)可以大幅度提升學(xué)生的動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新思維能力[1]，從而提升學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

隨著新一輪教學(xué)改革的深入，本文總結(jié)分析西安航空學(xué)院數(shù)據(jù)庫(kù)課程在目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，依據(jù)以學(xué)生為中心，以教育產(chǎn)出為導(dǎo)向的改革思路，從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和方法等方面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改革探索，從而變實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)為實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)，不斷提高學(xué)生工程應(yīng)用能力和自主創(chuàng)新能力。

1 現(xiàn)狀分析

西安航空學(xué)院數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程共48學(xué)時(shí)(32+16)，其中理論課為32課時(shí)，理論教材選用高等教育出版社王珊編著的“數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論”，主要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)基本原理及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)主要講授數(shù)據(jù)庫(kù)編程及查詢等基本操作。數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在理論知識(shí)點(diǎn)講解之后針對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)展開的，由于知識(shí)點(diǎn)單一，其中大部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)，且在授課過程中通常以老師為主體，學(xué)生根據(jù)老師講解、演示，在老師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在這種授課模式下，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定，且在有限的課時(shí)內(nèi)學(xué)生動(dòng)手操作的有效時(shí)間相對(duì)較短，部分學(xué)生不能完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，而動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué)則在完成實(shí)驗(yàn)后也沒有發(fā)揮余地，再加上班級(jí)學(xué)生人數(shù)較多，一個(gè)老師在課堂上并不能關(guān)注到所有的學(xué)生，使得有的同學(xué)沒有進(jìn)行充分鍛煉，實(shí)驗(yàn)效果并不理想[2]。另外，課后學(xué)生只需要提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并未深入思考實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也從未考慮過在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新拓展設(shè)計(jì)。

因此通過16課時(shí)的實(shí)驗(yàn)，大部分學(xué)生對(duì)于簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)掌握較好，但是面對(duì)綜合應(yīng)用、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，由于學(xué)生缺少綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力往往無(wú)從下手。

2 實(shí)驗(yàn)改革思路

實(shí)驗(yàn)課程作為理論教學(xué)的輔助環(huán)節(jié)，其目的是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)?zāi)芨玫乩斫夂驼莆绽碚撝R(shí)，提高個(gè)人的動(dòng)手能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。而學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)要在實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力[3]。針對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，我們以該課程的課程目標(biāo)作為出發(fā)點(diǎn)，基于課程能力要求，遵循“以學(xué)生為中心，以教育產(chǎn)出為導(dǎo)向，教學(xué)科研相融合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式等方面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)進(jìn)行了改革和探索，著重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用實(shí)踐能力。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案

3.1 多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)必須遵循從基本操作能力的培養(yǎng)到綜合能力的過渡，針對(duì)目前課程教學(xué)中存在的項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)分散、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主等問題，針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)課程的特點(diǎn)，首先在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上進(jìn)行改革創(chuàng)新，針對(duì)學(xué)生不同層次、不同階段的學(xué)習(xí)，采用了多層次、遞進(jìn)式的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，精心設(shè)計(jì)教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中由淺入深、循序漸進(jìn)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。該實(shí)驗(yàn)體系根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)點(diǎn)的特點(diǎn)，由基礎(chǔ)驗(yàn)證型、應(yīng)用提高型和綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)3個(gè)層次構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

在多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，課程實(shí)驗(yàn)圍繞基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開，引導(dǎo)學(xué)生由淺入深地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，在熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境及基本操作以后深入理解SQL語(yǔ)言的綜合應(yīng)用，在應(yīng)用提高型實(shí)驗(yàn)中引入工程項(xiàng)目思想，為下一步進(jìn)行綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)，綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中要求學(xué)生能夠綜合各門課程知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行完整的數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，主要考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，強(qiáng)化學(xué)生解決問題的能力。

該實(shí)驗(yàn)體系由淺入深分層次遞進(jìn)式引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握課程的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，從建立數(shù)據(jù)庫(kù)開始到設(shè)計(jì)完成綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，在整個(gè)過程中使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，形成以提高學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力為一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

3.2 遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

傳統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目大部分以驗(yàn)證性為主，學(xué)生在老師指導(dǎo)下根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在此過程中，項(xiàng)目?jī)?nèi)容和知識(shí)點(diǎn)比較分散，學(xué)生缺少整體項(xiàng)目的實(shí)施鍛煉，不利于學(xué)生工程應(yīng)用實(shí)踐能力的培養(yǎng)。而面向工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)，要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來源于工程項(xiàng)目或科研課題，引導(dǎo)學(xué)生分析解決問題[4]。因此在多層次遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)課程體系中，我們依據(jù)課程培養(yǎng)目標(biāo)，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)整合，從趣味性、工程性角度考慮，增加工程性、靈活性更高綜合設(shè)計(jì)型和應(yīng)用創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)[5]。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)中，從數(shù)據(jù)庫(kù)基本操作出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)過程中，結(jié)合Java程序設(shè)計(jì)等多科目實(shí)施完整的圖書管理系統(tǒng)項(xiàng)目，保證每個(gè)實(shí)驗(yàn)都包含數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過程中的知識(shí)點(diǎn)和技能，由淺入深分層次遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，循序漸進(jìn)逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握課程的知識(shí)點(diǎn)，以此提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示。

表1 3個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

從表1中可以看出，基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)安全性完整性等基礎(chǔ)操作，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生掌握操作數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，為下一步的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。這一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求學(xué)生必須完成。

應(yīng)用提高型實(shí)驗(yàn)包括了數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)過程、函數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)備份恢復(fù)等機(jī)制的學(xué)習(xí)，同時(shí)在這一部分實(shí)驗(yàn)要求中，有能力的同學(xué)可以使用JDBC/ODBC去訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生使用SQL語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)編程能力，在深入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)的基礎(chǔ)上強(qiáng)化工程實(shí)踐能力。

綜合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是在學(xué)完數(shù)據(jù)庫(kù)理論基礎(chǔ)之后進(jìn)行的綜合創(chuàng)新應(yīng)用，主要考察學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)的綜合應(yīng)用。該部分實(shí)驗(yàn)題目不拘泥于某一個(gè)課題，學(xué)生可以自主選擇自己感興趣的題目，也可以完成教師科研課題或企業(yè)項(xiàng)目案例，也沒有固定的實(shí)驗(yàn)步驟，要求學(xué)生在設(shè)計(jì)中以數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)為主線，綜合其他諸如算法分析設(shè)計(jì)、Java等課程，按照數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟完成一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)和其他課程有機(jī)結(jié)合。該部分內(nèi)容要求學(xué)生以小組為單位完成，教師引導(dǎo)，由學(xué)生帶動(dòng)學(xué)生，目的是為了培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和分析解決問題能力。

3.3 線上線下混合式教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，教師占主導(dǎo)地位，從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、執(zhí)行、完成基本上都是老師來完成，學(xué)生處于被動(dòng)接受的狀態(tài)，從而導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，教學(xué)效果不理想。加上課堂實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，僅靠課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此在數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使理論實(shí)踐、課內(nèi)課外能充分融合，提高實(shí)驗(yàn)效率，我們采用線上線下混合式教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。線上課前通過學(xué)習(xí)通平臺(tái)向?qū)W生推送實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要預(yù)習(xí)的知識(shí)，讓學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)，老師將該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)視頻通過學(xué)習(xí)通進(jìn)行資料分享，方便學(xué)生隨時(shí)下載學(xué)習(xí)，另外學(xué)生也可以通過學(xué)習(xí)通隨時(shí)向老師反饋實(shí)驗(yàn)中存在的問題。線下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以學(xué)生為主體，教師引導(dǎo)，讓更多的學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)過程掌握相應(yīng)的知識(shí)和技能，提高分析解決問題能力。同時(shí)采用分組協(xié)作的教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生個(gè)人情況，確保每組中的學(xué)生呈現(xiàn)階梯狀組建小組，每組指定一個(gè)負(fù)責(zé)人。在實(shí)驗(yàn)過程中，同一小組內(nèi)針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展開討論，進(jìn)一步加深理論知識(shí)的理解，同時(shí)小組內(nèi)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)動(dòng)手快的同學(xué)在掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并完成后可以協(xié)作組內(nèi)稍弱一些的同學(xué)，同時(shí)各小組間也能互幫互助，共同進(jìn)步，這樣有助于解決教師在實(shí)驗(yàn)時(shí)不能兼顧每位同學(xué)的問題，還能促進(jìn)同學(xué)間交互交流討論，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

僅靠有限的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此我們要求學(xué)生利用課外時(shí)間擴(kuò)展課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并鼓勵(lì)學(xué)生參與各類課外科技活動(dòng)、學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目等。依托這些競(jìng)賽活動(dòng)平臺(tái)，以比賽任務(wù)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、相互協(xié)作。同時(shí)通過競(jìng)賽，促使學(xué)生更加了解社會(huì)行業(yè)的人才需求，關(guān)注行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，為今后的就業(yè)發(fā)展做好準(zhǔn)備。

實(shí)踐證明，學(xué)生通過參與各種實(shí)踐項(xiàng)目，極大地提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性，在該過程中，各組學(xué)生都能利用個(gè)人所長(zhǎng)在項(xiàng)目競(jìng)賽中完成相應(yīng)的任務(wù)內(nèi)容，促進(jìn)了理論和實(shí)踐的結(jié)合，提高了學(xué)生個(gè)人自信心，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力，同時(shí)能將所學(xué)的知識(shí)融入實(shí)踐項(xiàng)目中，極大地鍛煉了學(xué)生的工程實(shí)踐應(yīng)用能力。

4 總結(jié)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是驗(yàn)證、深化理論知識(shí)的重要途徑，是提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)[6]。

本文針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，圍繞該課程的培養(yǎng)目標(biāo)，以工程能力培養(yǎng)為導(dǎo)向?qū)υ搶?shí)驗(yàn)教學(xué)從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等方面進(jìn)行了改革，并鼓勵(lì)學(xué)生通過參與學(xué)科競(jìng)賽等活動(dòng)，激發(fā)了學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，以此提升個(gè)人工程實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用能力。