物联网应用技术专业数据库课程教学探讨

2021-01-31张竞丹

深圳信息职业技术学院学报 2021年2期

张竞丹，王乐

（深圳信息职业技术学院信息与通信学院，广东深圳 518172）

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后的又一次信息产业革命。目前，物联网已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。物联网产业的迅速发展，使得相关产业人才呈现供不应求的态势[1-2]。为促进物联网产业持续、健康、快速地发展，迅速建立物联网人才培养体系、加快物联网人才培养步伐，各高职院校相继开设了物联网应用技术专业，以服务地方经济发展需要。

物联网设备应用广泛，数据产生速度快、数据量大，需要更加有效的手段对数据进行存储、组织，并提供便捷的查询。数据库技术已成为物联网应用技术的重要支撑和基础。高职院校物联网应用技术专业开设数据库课程，要求学生能够根据物联网应用系统中的实际问题实现数据库的设计、创建、维护、检索等，具备物联网应用系统数据库管理的基本能力[3]。

1 课程教学现状及存在的问题

深圳信息职业技术学院物联网应用技术专业开设《SQL Server数据库技术》课程，教学中主要学习和借鉴计算机、软件技术等专业数据库课程方面的教学研究成果[4-7]。基于开课两年来的教学总结，以及对课堂教学、项目实践、考试情况的现状分析，归纳影响物联网应用技术专业数据库课程教学效果并亟待解决的问题如下。

（1）课程内容设计缺乏总体性

在课程内容、实验设计上多是对某一知识点的具体应用，不能平衡总体知识目标，难以按照企业、行业岗位需求设计和优化课程内容。学生通过学习仅仅掌握了数据库基础知识，却无法有效地利用知识解决和处理实际问题。

（2）教学方法单一，无法吸引学生学习

数据库课程理论知识难度较大，需要储备一定的数据结构、离散数学、操作系统等课程的相关知识。与计算机、软件技术等专业不同，高职专科物联网应用技术专业没有开设上述课程，学生在相关的知识储备上存在不足。

课堂教学中，教师以“照本宣科”的形式讲授理论性强、难度大的数据库理论知识，教学方法形式单一、教学过程枯燥无味，难以吸引和调动学生。理论教学后的实验实践中，缺少对理论知识的理解，学生只能学会教师指导的一个或几个实验，而无法做到对知识的举一反三、灵活运用。

（3）案例项目设计不能突出专业特色

物联网应用技术专业数据库课程的教材、课程设计主要参考计算机、软件技术专业的相关资源，教学实践案例多采用“学生选课系统”。虽然此案例学生较为熟悉、便于理解，但是在案例设计、项目选取等方面都没有突出物联网应用技术专业特色，不能切合物联网行业发展需求。

（4）教学形式单一，缺少课前课后的自主学习

以课堂教学为主的教学形式，教师课堂口头布置课前预习和课后复习内容。高职学生学习主动性略显不足，教师缺乏对课前课后任务的监督，大部分学生无法自主完成预习和复习任务。

（5）考核方式应试化，无法衡量学生真实能力

考核是对学生学习效果的检验方式，是激发学生积极、认真学习的手段之一。以笔试为主的传统考核方式，形式较为“应试化”。学生在临近考试时，突击复习书本上的学习内容，以此应付通过考试。数据库课程的学习方式枯燥、缺乏实践应用性，学生在整个过程中仅仅机械地记忆了部分理论知识，而且这种机械性的记忆在考试后很容易忘记。

笔试的考核方式无法准确衡量每个学生的真实水平，难以反映学生在实践中的数据库技术水平。无法更好地激发学生在实践中锻炼自身的动手能力和分析、处理实际问题的能力，不能更好地契合人才培养目标。

2 课程教学改革探索

为满足物联网行业、企业对应用型人才的需求，深化高职教育教学改革，解决当下教学实践中出现的问题，尝试在数据库课程教学中积极扩展教学思路、完善教学内容和教学设计，提高人才培养质量。

2.1 重构课程内容与课程设计

课程内容是数据库知识和技能的载体，是课程建设的核心；课程设计以物联网企业需求为驱动，选取物联网应用系统数据库建设项目为课程案例，提高学生运用所学知识和技能解决复杂实际问题的能力。教学实践中以案例项目重构数据库课程内容与实验实践，突出教学与实践内容的整体性。

教学中按照行业、企业岗位需求设计并优化课程内容，将数据库理论内容按照案例分析与实践过程进行分块，如“物联网智慧城市数据库系统”需求分析、抽象数据库系统的概念模型、绘制E-R图、将E-R图转换为关系模型、运用规范化理论对关系模型进行优化设计、完成整个数据库的设计方案并以SQL语言实现数据库系统等多模块内容。讲授的理论内容是分块的，实践案例的过程是整体的，案例贯穿整个课程的教学过程，将零散的理论知识点与实践技能训练串连起来，强化了数据库技术学习的系统性与完整性。

案例教学以提升职业能力为导向，通过理论联系实际、增强学生学习兴趣、启发学生动脑思考，提高学生们团队合作共同分析、解决实际问题的能力，增强学生数据库工程项目经验。学生们在学中做、做中学，更突出综合职业素养和职业核心能力的培养。

2.2 以启发式教学吸引学生

孔子曰“不愤不启，不悱不发”。启发式教学将学生的关注点引入到问题的焦点上，让学生主动思考、激发其学习知识的欲望，同时提高学生分析问题和解决问题的能力。

数据库课程教学中将以教师为主体的单一讲授方式，转换为以学生为中心的启发式教学方式。在设计表中各属性列的数据类型时，尽管物联网专业的学生缺乏数据结构课程的相关基础知识储备，可以启发学生结合C语言课程中有关数据类型的知识主动思考与分析，并针对学生的分析结果进行点评。例如，确定温度传感器编号的数据类型时，学生可能采用整型或定长的字符串类型进行描述，教师点评可以针对这两种数据类型进行比较和分析，阐明它们在实际的应用中的优缺点，加深学生的记忆与理解。在讲解并发调度时，采用图表的形式增加形象性和直观性，即使学生缺少操作系统中的基础知识，也能了解事务调度的本质。并引导和启发学生思索并发调度中出现数据不一致的情况，由学生主动分析原因、思考解决问题的方法。学生在启发式教学和主动思考后对理论知识的理解会更加深刻，增加坚持学习数据库技术的动力。

2.3 设计符合专业特色的教学案例、项目

职业教育是“职业”与“教育”的结合，教育为职业提供人才，职业为教育提供方向。物联网专业数据库课程以培养物联网企业岗位需求的应用型人才为目标，教学案例、项目的选取与设计都要突出物联网专业特色。

在案例项目选取上，教师和企业数据库工程师积极交流，由企业提供物联网应用系统中的数据库系统案例，并根据教学的实际需要进行精简和改进。与国内物联网龙头企业——新大陆数字技术股份有限公司开展校企合作，并购置了“物联网智慧城市物联网系统”用于实践教学。数据库课程以“物联网智慧城市数据库系统”为教学案例，学生对此系统较为熟悉，有利于学习数据库的各种技术。项目实践与物联网专业实际应用相结合，突出职业特色，加强对学生职业核心能力的培养。

2.4 以线上线下混合式教学提高教学效果

“互联网+”时代的到来，大大改变了学生的学习环境、方式和习惯。建设数据库课程的网络课程，拓展课余时间的线上学习，有利于学生更好地开展“课前预习”“课后复习”等活动[8,9]。

以“边建设边使用”的方式，在职教云平台建设《SQL Server数据库技术》课程的网络课程，并在课程教学中使用。目前，已建设课程总体设计、单元设计、授课计划、电子课件、课程微视频、练习题目等网络资源。课前，教师发布电子课件、视频资源引导学生提前对学习内容进行预习，并反馈预习中的难点；课堂教学中，教师借助网络平台完成学生签到、开展教学互动，重点讲解和处理学生预习中遇到的难点，开展实操练习；课后，教师通过网络课程发布作业任务并收集学生的作业。

网络平台为教师和学生提供了更多的交流方式，学生不仅通过线上平台获取资源，还可以与教师互动探讨学习问题、交流数据库技术的新方向、新进展，实现对线下教学的补充和完善。既调动了学生的学习兴趣，又促进教师自我学习、自我反思、自我提升，师生共同提高教学效果。网络课程为学生搭建了自主学习平台，培养了学生的自主学习能力，奠定了其终身学习的基础[10]。

2.5 以任务驱动强化学生自学能力

“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学法。教师为学生设计在课后完成的数据库系统任务，学生在教师的帮助下紧紧围绕这个新的任务，进行自主探索和互动协作的学习。在这个过程中，学生不断地获得成就感，更大地激发出求知欲望，逐步形成一个感知心智活动的良性循环，从而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。

在任务设计上，选取物联网应用系统中的数据库管理项目，例如“血站冰柜管理数据库系统”“仓储监测数据库系统”“农场环境管理数据库系统”“食品厂运输管理数据库系统”等。根据任务的难易程度，将学生进行分组，每组2至4人共同完成一个任务。每个小组通过自主学习、相互协作的方式，根据课程教学进度完成任务的相应部分，在课程结束时完成整个任务。

为了督促和监督学生小组任务的完成进度、保障任务完成的质量，在每个教学单元完成后，教师抽出部分课堂时间组织学生小组汇报其数据库系统任务阶段性完成情况，其他学生和教师针对汇报情况进行讨论、提出合理化建议，学生小组整理教师和学生们的建议对系统进行改进和完善。整个任务完成后，学生小组在努力协作后体验到了成就感、增强了学习自信心、更收获了友谊、强化了团队精神，为今后走上工作岗位奠定坚实的基础。

2.6 以实践能力评价学生的成绩

科学、规范的学生成绩评定是教学工作的重要环节，不仅对学生的学习具有良好的导向作用，对教学工作也有积极的推动作用。数据库课程以培养物联网企业岗位需求的应用型人才为目标，学生成绩要真实地反映学生以数据库技术解决实际问题的能力。

成绩考核分为四个部分，包括考勤20%，课堂项目实验成绩20%，课后小组项目任务成绩20%，以及期末考试成绩40%。其中，期末考试以数据库项目实践为考试内容，重点考核学生的数据库技术实践能力。

考试题目中数据库项目与课程教学中的案例项目在考查的知识点上相近。例如，课程教学中以“物联网智慧城市数据库系统”为案例，考试项目同样选择学生较为熟悉的系统，比如“基于物联网的图书馆数据库系统”“智能超市数据库管理系统”等。为了更全面地考查学生的成绩，考试中可以将数据库设计和SQL语言实现数据库系统分为两个不同的项目，避免学生因为数据库设计的失误影响整体成绩。例如，考查数据库设计的项目为“基于物联网的图书馆数据库系统”的需求分析，绘制E-R图并转换为关系模型；考查SQL语言实现数据库系统的部分设计为“智能超市数据库管理系统”，由学生独立完成数据库的创建、表的创建、视图、索引和存储过程的创建，并按照查询要求完成相关查询问题。考核过程重点关注学生利用所学的数据库技术知识解决实际问题的能力，更符合以能力为本位的人才培养目标。