新工科和冠状疫情下的数据库系统概论教学新模式

周华平

摘要：为满足新工科背景下工程专业对数据库相关课程的新需求，针对数据库概论等课程教学存在的问题，依据新工科建设的四点要求，结合数据库课程自身特点，构建了数据库概论课程教学新内容和方法。提出了项目驱动法在《数据库系统概论》中的实践及实施办法，结合课程内容，采用项目驱动法制定了详细的任务分解，在冠状病毒疫情下提出线上教学辅助线下教学新模式，线上教学提出BOIOAO（Before Online，In Online，After Online）教学模式，实践表明，在新的教学要求下，能够提高学生数据库概论学习兴趣，符合新工科对人才培养的需求。

关键词：新工科;数据库概论;项目驱动法

中图分类号：G642.0        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）36-0131-03

1 背景

2017年，教育部组织高校形成了“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”，随后教育部正式发布《新工科研究与实践项目指南》，指南规划出的新工科研究与实践项目有新理念、新结构、新模式、新质量、新体系 5 个部分共 24 个选题方向，宗旨升级传统工科，提高人才培养质量，提升国家教育实力[1]。

在新工科背景下，计算机类本科专业学生应具有计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计与实现能力、系统能力等。数据库系统正是培养学生具备上述能力的重要途径。新工科要求教师要有新的教学理念[2]，从传统的以灌输语法与知识为主转变为提升学生能力为主，从传统的以过分强调结果的考核转变为过程考核为主，过程考核与结果考核相结合的方式。

教师要加强和改进教学过程的设计，要改革传统的教学模式，发挥学生的主观能动性[3-5];改革传统的以章节顺序组织教学的教学体系转变为以知识点的相关性、连通性进行教学的新体系。当前，不少企事业单位反映计算机类毕业生实际应用知识、动手与应用能力不够、数据库程序开发经验严重不足，能力无法达到用人单位的要求。而在新工科背景下，计算机类毕业生计算思维能力[6-8]、程序和数据库系统设计能力，是评判一个学生是否为一名合格的计算机类专业学生的重要指标[9-11]，也是反映学生解决实际问题能力的重要体现，反映出新工科对计算机类毕业生数据库开发和设计提出的新要求。

工科专业中包含计算机类专业，计算机类专业中各高校基本都开设数据库相关课程，《数据库系统概论》[12]这门课程是普通本科院校计算机类专业都会开设的专业课。在发布的《计算机类教学质量国家标准》中，列举的核心课程有数据库相关课程，比如数据库系统原理、数据库系统概论。数据库系统概论这门课程开课较早，虽然教材的版本有所改进，但传统的教学方法、教学思路并没有大的变动，所以急需要对该课程进行改革研究。

2 改革思路

2.1改革数据库概论教学重点

新工科对高校课程开设提出了新要求，课程要能够反映产业的需求，课程也要能够根据产业进行调整。当前随着人工智能、大数据和云计算等新兴产业兴起，数据库的教学要能紧密服务于此。数据库系统概论作为一种计算机类传统的课程，要能够和现在增加的新课程联系好，关联好，比如人工智能、大数据、数据挖掘等。改革数据库概论的授课内容和授课重点，突出服务于新工科要求的实践性，删减一些难懂、纯原理性的知识，数据库系统概论中融入一些当前发展新技术，是对建设新工科很好的呼应，也很好地顺应了“卓越工程师培养计划”的要求，很好地培养了学生的创新能力和实践能力。重点讲解以下内容：

1）关系数据库：相关概念，什么是关系数据库，关系代数和关系演算;

2）关系数据库标准语言SQL ：数据定义（包含模式，基本表，索引等对象），数据查询（单表，多表），数据更新（插入、删除和修改），视图;

3）数据库完整性：实体完整性（通过主码设置），参照完整性（通过外码设置），用户定义的完整性（根据用户需求）;

4）数据库设计：六个步骤，分别得出相应的结果，最终实现数据库设计，这个环节可以结合数据库课程设计展开;

对于关系数据库的理论，要讲解为什么要进行规范化，怎么进行规范化，每个范式满足的条件。

2.2  项目驱动的教学内容

《数据库系统概论（第四版）》全书共分四篇，本科教学中只讲授前三篇的内容，共包括十一个章节，分别为：数据库系统引论、关系数据库、关系数据库标准语言SQL、数据库安全性、数据库完整性、关系数据理论、数据库设计、数据库编程、数据库恢复技术、并发控制。根据教学内容，整个教学包括三个环节：课堂教学、实验操作、课程设计。课堂授课9个教学周（每周4课时）共36个课时，12个课时的实验课穿插于整个授课环节，2周课程设计共28课时，安排在课程授课结束后开设。在教学的三个环节中，均采用项目驱动的教学方法。按照教学内容，设计教学任务， 把项目分解成一个个任务，一共分为15个前后有关联的任务， 每个任务又对应若干个知识点， 分配到不同章节中教学，如下表1 所示。其中任务1-8穿插到教学中，作为课堂和实验的内容，任务9-15为数据库系统概论课程结束后课程设计的内容。这样， 将数据库的知识和项目开发融合在一起， 循序渐进且有效地培养了学生的职业技能。

2.3线上教学辅助线下教学

线下教学主要指传统的教学方式，教师和学生集中在教室或实验室面对面授课方式，线上教学主要指通过网络平台非面对面授课方式。在冠状病毒疫情环境下，针对线上教学，本文提出BOIOAO（Before Online，In Online，After Online）教学模式。线前线中和线后相结合，学生自学与师生互动相结合。在时间轴上，可分为线上、线中、线后。线前，采用异步方式，教师在网络平台上发布知识点视频、课题组自录视频、电子课件等教学资源，布置线前任务;学生线上自主学习、预习课件PPT及完成预习练习题目。线中，师生讨论线上学习遇到的问题，这时采用同步方式，直播平台采用钉钉、腾讯会议、qq群课堂网络都比较稳定，然后教师精讲知识点。线后，教师反思教学，学生提交作业，线上测试练習，复习反馈。线前、线中和线后混合式教学模式，一方面，学生可随时、随地观看教学资源，有利于个性化学习。此外，教师借助网络教学平台查看学生的前续课程的学习情况，及时调整教学计划，对个别差生进行个性辅导，从而做到因材施教，教师还可以进行线上集体答疑，提高学生与教师互动的兴趣和学习热情。