项目驱动式《数据库技术与应用》课程教学改革与实践

殷伟凤

（浙江传媒学院电子信息工程系，杭州310018）

0 引言

高等工程教育是工程科技人员培养的主渠道,为工程科学技术的发展源源不断地提供着新鲜活力。我国高等工程教育培养规模已经跃居世界第一，但培养学生的质量、工程素质一直存在问题[1]。为了培养具有工程实践和创新能力的工程技术人才，教育部于2010年6 月实施“卓越工程师教育培养计划（卓越计划）”。工程教育理念强调在高等院校教学的基础上，重视学生工程能力的培养，更加重视工程实际、工程本身的系统性和完成性。

工程类专业核心课程是培养能够解决复杂工程问题的未来工程师的关键。提高工程技术人才培养质量的重要抓手是专业课程。专业课程着重培养学生扎实的学科专业知识以及动手能力、创新精神[2]。

随着信息社会的到来，数据日益成为宝贵的资源，数据库作为数据管理的基本技术和工具，正广泛应用于各行各业。《数据库技术及应用》是计算机类及其他信息类专业的核心课程，是一门工程性、实践性都非常强的课程，但目前普通高校整个数据库课程与实践教学中存在着重理论教学、轻工程实践，重过程形式、轻能力培养，评价考核机制不科学、欠公平等问题，很多学生在学习完该课程后却仍然无法从事数据库工程应用与实践开发，尤其是许多普通高校的学生，自学能力相对较弱，甚至连毕业设计中涉及到的一些数据库工程设计任务也无法独立完成，更别说行业内一些实际的数据库工程项目开发了[3]。造成这种现象的主要原因在于：一方面，任课教师本身缺乏工程实践的背景，无法指导学生从事工程实践；另一方面，学生学习过程中缺乏数据库工程开发的理念和工程训练实践。在课程的教学上，知识点分散，缺乏连贯，所讲解的原理知识点，穿插在各章节，较为零碎，各章节知识点的出现先后顺序并不符合数据库系统开发的生命周期，造成学生仅仅能掌握单独的知识点，而无法从系统开发与应用层面将多个知识点融合起来，加以灵活地使用[4]。

针对目前普通高校尤其是应用型高校在数据库课程与实践教学中存在着的问题，对数据库的教学内容和教学模式进行改革，以数据库系统开发生命周期为主线，将数据库理论知识分解到各个阶段，并以一个实际案例贯穿整个过程。将工程化的方法和思想贯穿于整个数据库技术与应用课程的教学，通过渐进式工程能力培养模式的探索[3]，从而培养学生的工程能力。

1 教学内容组织

数据库课程所讲授的理论知识一般涉及数据库基本概念、关系代数与关系演算、关系模型、SQL 结构化查询语言、关系理论、数据库安全、并发控制、数据库设计过程等[5-6]。对数据库教学内容进行整理、分类，对每个模块进行知识点划分。如表1 所示。

表1 数据库基础理论知识点

数据库系统开发生命周期的各个阶段及其主要活动内容如表2 所示。其中的核心阶段是数据库设计，包括三个主要阶段：数据库的概念设计、逻辑设计和物理设计，给出了一套既能为专业技术人员也能为非技术人员所用的数据库设计方法学[7]。数据库的基本概念和理论主要也体现在这三个阶段中，因此教学内容的组织即以数据库设计过程为主线，将知识点分解到各个过程中讲授，如表2 所示，并以一个完整的案例贯穿整个数据库的生命周期。

2 教学过程实施

我院目前的数据库课程的教学安排是理论学时为32，实验学时为16，改革之前的教学模式是典型的课堂+课后作业+课内实验的传统授课模式，教学内容完全按照教材的章节进行授课，学生以纸质形式完成每章的课后习题。实验内容主要是选取某一个DBMS（如MySQL），熟悉DBMS 的使用，围绕SQL 语句（表定义、更新、查询）的使用进行，基本上是处于验证实验。

表2 数据库系统开发生命周期各个阶段的主要活动及知识点

改革后的课程教学选取一个典型的案例——“学生自动注册系统”[8]，该案例与学生的学习生活息息相关，易于学生理解，相关的数据和系统规模适合课程教学和说明数据库设计的过程，其实现也可与面向对象程序设计课程对接。将此案例与数据库系统开发的生命周期的各个阶段进行结合，对此案例进行分析、设计、实现和运行，并在生命周期的每一个阶段结合案例对表2 所定位的知识点进行讲解，使得数据库的理论知识不再枯燥、脱离应用实际。

在教学实施过程中，引导学生进行自主学习，依托网络平台，为学生提供课程内容视频和网上题库，数据库理论知识的理解和巩固完全采用网上平台的题库形式来完成。为了提高学生的工程实践能力，学生的课后作业和实验将结合小型项目设计进行。每个班的学生以1至3 人分组，教师提供案例如表3 所示。每组学生选取其中一个案例，按照数据库系统开发生命周期的要求分阶段完成相应任务，最终以一个完整的数据库系统项目的大作业形式完成。大作业的要求如图1 所示。

表3 供学生选用案例

图1 数据库系统大作业要求

课堂教学方式除了教师讲授以外，还组织学生就其案例完成情况进行说明、讨论、交流以及互评等多种形式。

3 渐进式的工程教学模式

工程能力的培养不仅仅是一门课程所能解决的，而是需要建立一个相关的课程体系，针对计算机工程实践能力的培养，建立高级语言程序设计（C 语言）、数据结构、Java 语言程序设计、数据库技术与应用的计算机类课程群，提出以学生实践为主的自主学习模式和渐进式工程能力培养训练模式[9]，并进行了实践。在此模式的实践下，对“初步体验、独立项目实践、从业实践与实训”3 个层次的渐进式实践教学进行了深化和改进。对三个层次的内容和要求进行调整。

以数据库系统为核心，根据专业培养方案的设置，三个层次的实践活动分别安排在课程教学、短学期集中实践、毕业实习和毕业设计中。

在初步体验层次，由于受课时和时间限制，只能以较简单、小型化的数据库系统为案例，主要完成表2 中开发生命周期的前5 个阶段的活动。在短学期的集中实践，要求完成完整的生命周期，实现一个功能相对完整的数据库系统案例，在此阶段可以独立完成，也可以进行1-3 人的组队。而在毕业设计阶段，要求独立完成，尽量选取与现实应用接轨的项目，综合应用专业的相关知识和技术，项目的规模和要求要达到毕业设计的要求。

4 结语

通过教学改革，学生能更好地理解和掌握数据库的基本原理，并能将理论和概念与实际应用相结合，提高了学生的实践动手能力。改革的模式和内容要不断适应社会的发展和需求，教学改革也是一个不断实践的过程。随着大数据的应用和发展，以及互联网+的应用，教学内容和教学手段还将持续的改进和改革。结合工程专业认证，还将对课程做进一步的改革，切实达到学生工程能力的培养。