周泓
淮陰工學(xué)院計(jì)算機(jī)與軟件工程學(xué)院,江蘇,淮安,223003
關(guān)鍵字:新工科;數(shù)據(jù)庫(kù)課程;多維融合一體化
為培養(yǎng)適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的卓越工程創(chuàng)新人才,教育部提出了新工科建設(shè),實(shí)現(xiàn)面向未來(lái)、面向世界、面向需求的“新工科”工程教育[1,2]。“新工科”教育理念對(duì)大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)課程的教學(xué)體系、內(nèi)容、方法等提出了新的要求,需代表最新的產(chǎn)業(yè)或行業(yè)發(fā)展方向,體現(xiàn)引領(lǐng)性、交融性、創(chuàng)新性、跨界性和發(fā)展性[3]。本文以應(yīng)用型本科課程《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》為實(shí)例,闡述“新工科”通專融合視域下的數(shù)據(jù)庫(kù)課程重構(gòu)思路與方法。
淮陰工學(xué)院為應(yīng)用型本科院校,其所開(kāi)設(shè)的《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》課程是江蘇省在線開(kāi)放課程(MOOC),也是江蘇省一流的線上線下混合式課程。該課程依托于中國(guó)MOOC平臺(tái)開(kāi)展線上線下混合教學(xué),講授數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理和工程實(shí)踐,為學(xué)習(xí)者從事數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域相關(guān)工作或后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。本課程面向“新工科”人才培養(yǎng)需求,面向數(shù)據(jù)庫(kù)行業(yè)領(lǐng)域新態(tài)勢(shì)、新需求,分別從課程體系、內(nèi)容與資源三方面進(jìn)行課程重構(gòu)。
《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》課程結(jié)合自身特點(diǎn),以學(xué)院創(chuàng)客中心、產(chǎn)業(yè)學(xué)院、合作企業(yè)為依托,以數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用、創(chuàng)新人才為主線,構(gòu)建多維融合一體化課程體系。課程強(qiáng)調(diào)“思政引領(lǐng)、通專融合、多鏈協(xié)同”,建立以學(xué)生為主體、市場(chǎng)需求為導(dǎo)向、產(chǎn)業(yè)發(fā)展為牽引的產(chǎn)教一體化、集成式課程體系;促進(jìn)高等教育供給側(cè)精準(zhǔn)對(duì)接產(chǎn)業(yè)需求側(cè),著力打造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、人才標(biāo)準(zhǔn),“雙標(biāo)準(zhǔn)”融會(huì)貫通的特色課程。
為此,學(xué)院投入1600余萬(wàn)元,建成了1170平方、370個(gè)工位的情景交融式創(chuàng)客空間,以學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新項(xiàng)目、創(chuàng)客項(xiàng)目為切入點(diǎn),形成“工程師-教師-學(xué)生”互動(dòng)式學(xué)習(xí)氛圍,促進(jìn)知識(shí)分享、跨界協(xié)作,引導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)專業(yè)知識(shí)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意以至產(chǎn)品化,提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。同時(shí),學(xué)院設(shè)立校企聯(lián)合研發(fā)中心,企業(yè)工程師與學(xué)生一起進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品研發(fā)。
自校企共建課程以來(lái),企業(yè)選派系統(tǒng)分析師、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)師、軟件設(shè)計(jì)師等高端專業(yè)人才及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)骨干30余人次,進(jìn)校、進(jìn)課堂、進(jìn)研發(fā)中心,傳授、指導(dǎo)、分享先進(jìn)的技術(shù)知識(shí)、研發(fā)方法、經(jīng)典案例,助力學(xué)生快速成長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)畢業(yè)就業(yè)無(wú)縫銜接。
數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要分支,在很多行業(yè)都有著廣泛而重要的應(yīng)用。應(yīng)用型本科數(shù)據(jù)庫(kù)課程教育當(dāng)下存在一個(gè)較為突出的矛盾,并隨著產(chǎn)業(yè)不斷升級(jí)與技術(shù)迅猛發(fā)展而日益尖銳,即產(chǎn)業(yè)與人才的供需矛盾。一方面是企業(yè)雖然給出了高薪,但是仍然招不到或招不滿專業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)技能與企業(yè)需求相匹配的人才;另一方面是學(xué)生畢業(yè)后,很難找到理想或合適的工作。解決此供需矛盾的最根本方法是了解產(chǎn)業(yè)實(shí)際、新興需求,使產(chǎn)教深度融合;同時(shí)要關(guān)注國(guó)家新戰(zhàn)略和領(lǐng)域發(fā)展,引入前沿技術(shù)[4,5],打通課堂到職場(chǎng)的最后一公里。
本課程深化產(chǎn)教融合,結(jié)合企業(yè)需求與學(xué)生的實(shí)際能力水平,持續(xù)更新迭代教學(xué)內(nèi)容,以避免出現(xiàn)教學(xué)滯后、與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)的問(wèn)題。例如,當(dāng)前產(chǎn)業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的需求主要分為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用與基礎(chǔ)研究?jī)蓚€(gè)方向。針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用方向,在了解到產(chǎn)業(yè)對(duì)SQL語(yǔ)句的排錯(cuò)與調(diào)優(yōu)能力有較高需求后,實(shí)際教學(xué)中講授SQL語(yǔ)句時(shí),在SQL語(yǔ)句編寫的基礎(chǔ)教學(xué)上,增加并強(qiáng)化了SQL語(yǔ)句調(diào)試、排錯(cuò)與調(diào)優(yōu)的高級(jí)教學(xué),分層次遞進(jìn)實(shí)施。對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)研究部分,受限于課程學(xué)時(shí)與學(xué)生能力,主要在課外針對(duì)學(xué)優(yōu)生進(jìn)行,引入產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)資源,與江蘇卓易(中國(guó)大陸唯一BIOS固件供應(yīng)商)聯(lián)合打造特色鮮明、內(nèi)涵豐富的教學(xué)內(nèi)容,研究數(shù)據(jù)庫(kù)與BIOS之間中間件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),解決基礎(chǔ)軟件中的“卡脖子”問(wèn)題。
本課程將領(lǐng)域新知識(shí)、新技術(shù)、新應(yīng)用及時(shí)引入課程教學(xué),考慮到教材編寫與更新的時(shí)間和物質(zhì)成本,本課程主要通過(guò)對(duì)教學(xué)課件、案例庫(kù)、實(shí)踐項(xiàng)目的更新完善,以及領(lǐng)域前沿技術(shù)文獻(xiàn)、視頻、課程的分享推送,或是課外開(kāi)展學(xué)術(shù)交流、學(xué)科競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等課外實(shí)踐與研究活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域前沿的引入,保證教學(xué)內(nèi)容與形式的持續(xù)優(yōu)化。例如,本課程在大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面,引入了非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)踐課題,實(shí)現(xiàn)了從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)向非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)遷移;人工智能應(yīng)用方面,在課外拓展引入知識(shí)庫(kù),引導(dǎo)學(xué)生探究知識(shí)庫(kù)在數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的實(shí)現(xiàn);嵌入式開(kāi)發(fā)方面,引入了嵌入式“小”“微”數(shù)據(jù)庫(kù)的教學(xué)案例,拓寬知識(shí)體系。課程的教學(xué)內(nèi)容和形式與時(shí)俱進(jìn),充分體現(xiàn)了高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[6],培養(yǎng)了擁有新知識(shí)結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新能力、滿足未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)實(shí)際需求的創(chuàng)新人才。
《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》課程的MOOC線上教學(xué)主要面向本科學(xué)生以及社會(huì)學(xué)習(xí)者,線下教學(xué)則主要面向本校計(jì)算機(jī)、軟件、網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、信息與計(jì)算科學(xué)等專業(yè)的本科在校生。以專業(yè)為導(dǎo)向,不同專業(yè)在執(zhí)行本課程教學(xué)時(shí),在教師、課時(shí)、學(xué)分、內(nèi)容、考核等環(huán)節(jié)上均進(jìn)行了針對(duì)性的設(shè)計(jì),以適應(yīng)不同要求和專業(yè)背景的同學(xué)來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)與技術(shù),提高教學(xué)實(shí)效性。
師資方面,不同專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)授課教師相對(duì)固定,且要求具有該專業(yè)的相關(guān)工程背景,以確保教學(xué)效果。課時(shí)、學(xué)分與考核方面,相較于非計(jì)算機(jī)專業(yè),計(jì)算機(jī)類專業(yè)的《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》課時(shí)更多,學(xué)分更高,考核更難。教學(xué)內(nèi)容方面,緊扣專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),注重與學(xué)科專業(yè)知識(shí)的融合。在課時(shí)有限的情況下,在課程與專業(yè)間找準(zhǔn)知識(shí)、技術(shù)體系的“黃金交叉點(diǎn)”,并以此為“支點(diǎn)”,在夯實(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)理論基礎(chǔ)的同時(shí),強(qiáng)化專業(yè)素養(yǎng)與能力。
本課程面向“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”專業(yè),研究數(shù)據(jù)庫(kù)體系架構(gòu)的優(yōu)化與創(chuàng)新,數(shù)據(jù)庫(kù)中間件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)速度和使用效率的提高;面向“軟件工程”專業(yè),研究SQL語(yǔ)句優(yōu)化、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化;面向“物聯(lián)網(wǎng)工程”專業(yè),研究移動(dòng)智能設(shè)備中數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用;面向“網(wǎng)絡(luò)工程”專業(yè),研究政企云服務(wù)模式中數(shù)據(jù)庫(kù)的部署與應(yīng)用;面向“數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)”專業(yè),研究智慧城市中的大數(shù)據(jù)解決方案。最終實(shí)現(xiàn)“同課異構(gòu)”的專業(yè)特色教學(xué),培養(yǎng)“?!薄熬比瞬拧?/p>
“新工科”背景下,倡導(dǎo)學(xué)科交叉和跨界整合[7],強(qiáng)調(diào)學(xué)科和產(chǎn)業(yè)融合,以避免出現(xiàn)傳統(tǒng)的學(xué)科劃分過(guò)細(xì)、過(guò)于獨(dú)立帶來(lái)的領(lǐng)域知識(shí)局限性強(qiáng)、難以支撐解決重大科學(xué)及工程問(wèn)題的現(xiàn)象。
數(shù)據(jù)庫(kù)作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)的專業(yè)核心課程,也是信息、管理、計(jì)算科學(xué)等與工程相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,跨學(xué)科(工、理、農(nóng)、經(jīng)、文等)特征明顯;數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中(工、農(nóng)、商、醫(yī)、政等)應(yīng)用廣泛,跨產(chǎn)業(yè)特征顯著。產(chǎn)業(yè)中的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用實(shí)際需求,并不只局限于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),通常會(huì)需要有相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等能力,然而這些能力不是某一門課程能夠獨(dú)自覆蓋的。因此,《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》課程著力打造“博”與“通”的知識(shí)架構(gòu),強(qiáng)調(diào)課程、學(xué)科、產(chǎn)業(yè)的交叉融合,培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)、計(jì)算、系統(tǒng)思維和通融識(shí)見(jiàn)的能力,并能夠在實(shí)踐中應(yīng)用這些能力。
(1)課程間交叉融合。課程交叉融合主要體現(xiàn)在教學(xué)中對(duì)先修課程(如編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等)以及后續(xù)課程(如高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)挖掘等)的承上啟下。在實(shí)際授課中,會(huì)在第一節(jié)課中先引入導(dǎo)論,介紹本專業(yè)、本領(lǐng)域相關(guān)的完整知識(shí)體系,說(shuō)明課程地位、指出課程目標(biāo)、介紹相關(guān)產(chǎn)業(yè)和職業(yè)的能力需求。在隨后的課程實(shí)際教學(xué)中,教師也不會(huì)局限于只對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行講解,而是由點(diǎn)到面,從知識(shí)碎片到知識(shí)體系不斷延伸與拓展。例如,在講授數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟時(shí),會(huì)與軟件工程中的軟件開(kāi)發(fā)步驟一起聯(lián)動(dòng)講解;在講授數(shù)據(jù)庫(kù)“索引”時(shí),會(huì)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的串聯(lián),回憶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中有關(guān)“樹(shù)”的概念,在復(fù)習(xí)以往知識(shí)的同時(shí)加深對(duì)“索引”新知識(shí)的理解,強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。
此外,還要積極推進(jìn)跨課程的綜合實(shí)訓(xùn),將與數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用密切關(guān)聯(lián)的課程(如編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程等)各自單獨(dú)的課程設(shè)計(jì)或?qū)嵙?xí)統(tǒng)編為一個(gè)綜合實(shí)訓(xùn),打破課程壁壘、提升實(shí)效。例如軟件開(kāi)發(fā)綜合實(shí)訓(xùn),從需求分析到設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),從編程實(shí)現(xiàn)到測(cè)試優(yōu)化,整個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)覆蓋了多門課程的知識(shí)點(diǎn),去除了以往各課程獨(dú)立實(shí)訓(xùn)中的低價(jià)值重復(fù)課業(yè),增加了課程融合后的綜合性,對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行立體化培養(yǎng),事半功倍。
(2)學(xué)科與產(chǎn)業(yè)的交叉融合。學(xué)科與產(chǎn)業(yè)交叉主要體現(xiàn)在案例教學(xué)與項(xiàng)目實(shí)踐中。本課程注重產(chǎn)教融合,精選并設(shè)計(jì)了跨學(xué)科、跨產(chǎn)業(yè)的工程案例與實(shí)踐項(xiàng)目,構(gòu)建專題式、模塊式且與學(xué)習(xí)內(nèi)容相匹配的真實(shí)、專業(yè)、復(fù)雜的工程教學(xué)實(shí)踐環(huán)境。針對(duì)不同知識(shí)背景和基礎(chǔ)水平的學(xué)生提供了不同主題、難度的項(xiàng)目,打破學(xué)科、產(chǎn)業(yè)壁壘,推進(jìn)個(gè)性化、差異化教學(xué)。
以課程教學(xué)中所選用的智能審圖系統(tǒng)為例,該項(xiàng)目來(lái)源于授課教師已產(chǎn)業(yè)化的科研項(xiàng)目,涉及計(jì)算機(jī)、建筑、審查等不同行業(yè),涵蓋數(shù)據(jù)庫(kù)、圖像處理、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等不同技術(shù)的綜合運(yùn)用。對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行拆解與脫敏,依托于該項(xiàng)目進(jìn)行案例教學(xué)或?qū)嵺`指導(dǎo),將多學(xué)科交叉與產(chǎn)業(yè)技術(shù)攻關(guān)研究有效結(jié)合起來(lái),引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)新技術(shù)、新方法,構(gòu)建多學(xué)科交叉的知識(shí)結(jié)構(gòu);對(duì)核心復(fù)雜的跨域問(wèn)題展開(kāi)深入研究,發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造知識(shí);培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于復(fù)雜工程的研發(fā)實(shí)踐能力,以及自適應(yīng)學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)的能力。
此外,本課程還以跨域工程項(xiàng)目為依托,以學(xué)生為主導(dǎo),推進(jìn)情景式、沉浸式學(xué)習(xí)。在專題學(xué)習(xí)與項(xiàng)目實(shí)踐時(shí),設(shè)置不同的職業(yè)崗位,讓學(xué)生充分體驗(yàn)、學(xué)習(xí)、掌握職業(yè)技能、提升職業(yè)素養(yǎng),培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力,以適應(yīng)未來(lái)的職業(yè)需求。例如,在數(shù)據(jù)庫(kù)項(xiàng)目實(shí)踐中,采用項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)制,由其制定總體方案,控制進(jìn)度。團(tuán)隊(duì)中設(shè)有需求分析師、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)師、數(shù)據(jù)庫(kù)工程師、數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試員、數(shù)據(jù)庫(kù)管理師等不同崗位。
本課程邀請(qǐng)專家、合伙企業(yè)全程參與課程建設(shè),撰寫課程大綱、編寫教學(xué)案例、開(kāi)發(fā)實(shí)踐項(xiàng)目,共同構(gòu)建“情景交融”式“立新真”課程資源。
“立”,即課程資源立體化。本課程線上、線下資源豐富立體(省一流混合式課程)。線上資源有:中國(guó)MOOC在線開(kāi)放MOOC課程1門(省級(jí))、校外引用SPOC課程1門、校內(nèi)SPOC課程1門、超星在線開(kāi)放課程1門(校級(jí))。本課程出版教材6部,其中省級(jí)精品教材2部、重點(diǎn)教材2部。線下資源有:多媒體課件庫(kù)1個(gè);自建題庫(kù)、試題庫(kù)各1套;產(chǎn)學(xué)研案例庫(kù) 1個(gè);拓展資源庫(kù)1個(gè)。
“新”,即課程資源新穎化。本課程資源善用網(wǎng)絡(luò)、新媒體及各種先進(jìn)信息化工具與手段,制作多媒體課件(曾獲國(guó)家級(jí)課件大賽三等獎(jiǎng))、編輯動(dòng)畫、錄制微課視頻等,讓課程資源繪聲繪色起來(lái)。
“真”,即課程資源情景化。本課程依托江蘇沖浪軟件有限公司,精選企業(yè)真實(shí)、典型的信息系統(tǒng)軟件項(xiàng)目10余項(xiàng),構(gòu)建情景交融式產(chǎn)學(xué)研案例庫(kù)。以“課題+項(xiàng)目”為主體,實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的學(xué)、踐、研、創(chuàng)貫通,通過(guò)開(kāi)源服務(wù)和再開(kāi)發(fā),引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)。例如,基于企業(yè)“數(shù)字房產(chǎn)地理信息系統(tǒng)軟件”的教學(xué)案例,集成了房屋登記、檔案管理、圖形管理三個(gè)系統(tǒng),以房屋登記為主線,實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)權(quán)產(chǎn)籍管理。利用該系統(tǒng)案例,學(xué)生可以在真實(shí)的項(xiàng)目情境中學(xué)習(xí)基于SQL Server的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)互通、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新、數(shù)據(jù)治理與質(zhì)量控制等,有效提升了學(xué)生面向領(lǐng)域平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的實(shí)踐能力。
為了契合“新工科”創(chuàng)新型復(fù)合人才的培養(yǎng)需求,適應(yīng)新態(tài)勢(shì)、新技術(shù)帶來(lái)的新需求,《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》課程針對(duì)課程理論性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn),圍繞著產(chǎn)教學(xué)研深度融合,從課程體系、課程內(nèi)容、課程資源三個(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行重構(gòu),構(gòu)建以“教師-工程師-科創(chuàng)導(dǎo)師-學(xué)生”為主體的良性互動(dòng)式“多維融合一體化”學(xué)習(xí)環(huán)境。從實(shí)施現(xiàn)狀來(lái)看,重構(gòu)后的課程可解決課程教學(xué)滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展、學(xué)生職業(yè)適應(yīng)性不足、課程教學(xué)內(nèi)容拓展度較低、對(duì)學(xué)生未來(lái)的工作和科研支持度有限、專業(yè)發(fā)展適應(yīng)度不高等問(wèn)題,全面打造數(shù)據(jù)庫(kù)“金課”,為培養(yǎng)復(fù)合、創(chuàng)新的數(shù)據(jù)庫(kù)人才提供更多的動(dòng)力和更強(qiáng)的支撐。