依托课程学习提升专业学位研究生的实践创新能力<br/>——以数据库理论及应用课程为例

依托课程学习提升专业学位研究生的实践创新能力
——以数据库理论及应用课程为例

2023-03-22王海凤石宝

创新创业理论研究与实践 2023年3期

王海凤，石宝

（内蒙古工业大学信息工程学院，内蒙古呼和浩特 010080）

研究生教育是我国培养高层次人才的重要途径，专业学位研究生教育是培养高层次应用型专门人才的主渠道。《专业学位研究生教育发展方案（2020-2025）》指出[1]，到2025年，将专业学位硕士（专硕）招生规模扩大到硕士招生总规模的三分之二左右。如何保障专业学位研究生的培养质量，提升专硕学生的实践创新能力，适应社会经济发展对科技应用和转化方面人才的迫切需求[2-3]，是研究生教育工作者必须思考的问题。在研究生培养的各个环节中，课程学习是保障研究生培养质量的重要环节之一[4]，在研究生成长成才中具有全面、综合和基础性作用。

研究生的课程学习一般只有一年，包括公共基础课和专业课学习，是学生掌握基础理论和专业知识，构建知识结构的主要途径。专业学位培养以提高学生实践创新能力为目标，主要培养具有较强专业能力和职业素养、能够创造性地从事实际工作的高层次应用型专门人才[5-7]。数据库理论及应用课程是计算机类专业学位研究生的核心专业课，理论性和实践性都很强[8]，对学生实践创新能力的培养具有重要作用。本文以该课程为例，分析目前课程普遍存在的问题，并提出培养学生实践创新能力的整体方案，包括调整课程教学目标，梳理和优化教学内容，建设和完善课程教学案例库，改革课程考核方式等。

1 课程教学现状及存在的问题

1.1 教学目标缺少针对性，简单套用学术学位教学模式

过去，我校计算机学科点的数据库理论及应用课程，因为学生总体人数不多，学术学位和专业学位研究生安排在一起上课。后来，随着专业学位研究生招生规模的扩大，虽然分班授课，但还是没有考虑专业学位与学术学位不同的培养目标，仍然套用学术学位的课程教学模式。偏重对学生数据库理论和科研能力的培养，忽略了对专业学位研究生实践应用能力的培养，教学目标缺少针对性。

1.2 教学内容陈旧且偏重理论，实际演练内容少

数据库技术发展变化非常迅速，目前课程教学内容涉及新技术新方法的篇幅较少，不能紧跟数据库发展趋势，需要不断调整和更新。另外，现有教学内容偏重数据库理论教学，没有考虑专业学位研究生独特的教育模式，缺少实践与实验内容，学生实际操作演练不多，与专业学位注重实践创新能力的培养目标不一致。

1.3 缺少实践教学案例分析，学生知识应用转化能力差

目前在教学环节中缺少具体的实践案例分析和讲解，学生对数据库相关的抽象概念和原理没有深入的理解，因此利用理论知识解决实际问题的能力没有得到充分锻炼，学生数据库实践应用能力没有明显提高，知识转化应用能力较差。

1.4 课程考核方式单一，学生积极性不高

课程基本沿用传统教学模式，以教师理论讲授为主，学生被动接受。课程考核方式以笔试为主，缺乏对学生学习过程的考核。近些年随着招生规模的扩大，学生生源参差不齐，教学过程中也没有考虑学生的差异性。这些都导致学生课堂参与感不强，缺乏学习的主动性和积极性，没有发挥出学生的潜力，教学效果不太理想。

2 依托数据库理论及应用课程提升学生实践创新能力的整体方案

2.1 调整课程教学目标，优化课程教学内容

2.1.1 调整课程教学目标

数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据，是现代信息系统开发与应用中一项极为重要的基础技术。数据库理论及应用课程主要介绍数据库系统工作原理、主要技术和关键方法。通过该课程的学习，使学生掌握扎实的数据库理论知识和关键技术，解决数据处理和信息系统方面实际的应用问题。为了提升专业学位研究生的实践创新能力，调整和修改后的课程教学目标主要包括以下四个方面：（1）掌握关系数据库理论和数据库设计方法学，能够根据具体应用场景，分析和设计合理的数据库模式。（2）熟练掌握1-2 种主流大型数据库管理系统、相关数据库设计和开发工具，具备研制和开发数据库应用系统的能力。（3）掌握高级事务处理技术和原理，包括事务调度、各种并发控制协议和方法、数据库恢复技术和策略等，具备大型数据库管理系统性能调优能力。（4）紧跟数据库技术和应用开发的最新发展趋势和前沿技术，能结合实际应用提出新问题、新思路和新方法。

2.1.2 优化课程教学内容，加强实践能力的培养

研究生阶段的课程设置应该更加重视教学内容的实践性和前沿性[9]，凸显对专业学位研究生实践应用能力和创新能力的培养。根据新的教学目标，课程教学内容也做了适当调整和优化，主要包括三大知识模块，具体教学内容和培养目标见表1。

表1 课程教学内容和培养目标

知识模块一，学习关系数据理论和数据库设计。包括数据依赖理论、关系范式理论、模式分解理论、数据建模、数据库设计、数据操纵语言SQL、数据库应用系统开发和实验演练等内容，为了让学生更好地理解和掌握抽象的数据库理论，该模块会结合大量实例进行讲解和案例分析。案例贯穿数据库理论分析、建模、设计到实际系统开发的整个生命周期，让学生深入体验利用所学知识解决实际问题的全过程。知识模块二，学习事务处理高级技术。本科阶段的数据库课程已经学习了事务处理的基本概念和基本技术，因此该模块主要深入学习事务高级主题技术。主要包括事务调度中冲突可串行化、视图可串行化、基于封锁的并发控制、基于时间戳和基于有效性确认的并发控制方法、数据库恢复中故障种类、恢复实现技术、恢复策略和数据库安全等内容。该模块虽然涉及大量抽象理论和算法，但是实践性也很强，因此要求学生至少熟练掌握一种大型关系数据库管理系统，能够将该模块知识在实际系统上进行实践和验证，培养学生管理、维护和优化大型数据库系统的能力。知识模块三，学习数据库新技术。在当前云计算和大数据时代下，数据库技术也面临空前挑战，新技术和新系统层出不穷。该模块内容主要有XML 数据库、分布式数据库、大数据、NoSQL数据库、NewSQL 数据库等，培养学生关注领域前沿知识的习惯。

综上，针对学生实践应用和创新能力的培养，模块一和模块二都增加了大量实例讲解、案例分析和实验演练项目，增强理论与实际的联系，提高学生解决数据库实际问题的能力。随着云计算和大数据的发展，模块三数据库新技术内容更新较多，讲解大数据时代数据库的最新发展和前沿技术，为学生从事大数据管理和信息系统研发奠定坚实的基础。

2.2 构建教学案例库，提升实践创新能力

数据库理论及应用课程涉及大量抽象的概念、原理、数据模型和方法，这些内容理论性强、难度大。为了让学生深入了解抽象的理论和方法在实际场景中的应用，有必要建立内容丰富的课程教学案例库。将复杂抽象的理论融入形象直观的教学案例中，不仅能调动学生学习的积极性，而且能显著提升课程教学效果[10-12]。

2.2.1 教学案例收集和整理原则

案例教学的效果取决于所采用的教学案例，因此教学案例的筛选至关重要[13-14]。课程教学案例的选取，要注意系统性、合理性、关联性、工程性、前沿性。教学案例尽可能涵盖课程各知识模块的教学内容，可以将课程各个知识点融合在一起，培养学生融会贯通、综合应用知识的能力。对于重难点知识，可以设置有针对性的特殊教学案例，比如事务调度、性能调优的教学案例，指导学生如何将看似晦涩难懂的理论知识服务于数据库管理，培养学生实践探究能力。案例库中绝大多数教学案例工程性很强，从真实的应用场景中选取，让学生深切体会如何应用复杂抽象的理论解决实际工程问题。在云计算、大数据的推动下，数据库技术发展很快，教学案例的选取一定要联系当前数据库领域的前沿和热点问题，培养学生跟踪最新技术、发现新问题、提出新思路的能力。

2.2.2 教学案例库分类

依据课程教学内容和教学案例收集与整理原则，构建三类教学案例库：数据库设计与应用开发类案例、数据库系统管理类案例与数据库新技术新应用类案例。

（1）数据库设计与应用开发类案例。

数据库设计与应用开发类案例涵盖数据建模、数据库设计、数据规范化处理、数据库访问和数据库SQL语句等知识点。此类案例可以选自与研究生学习和生活贴近的应用场景，比如研究生科研业绩管理系统、研究生复试管理系统、研究生课程管理系统、学科点评估信息平台建设等。

（2）数据库系统管理类案例。

数据库系统管理类案例涵盖数据库查询处理和优化、数据库事务处理、事务调度、事务并发控制与数据库恢复技术等知识点。此类案例可以选自大型数据库系统的性能调优、参数设置等实际的应用和管理工作。比如在Oracle 数据库系统中管理控制文件、管理重做日志、管理归档日志、配置各种系统参数、制定恢复策略、制定备份策略、备份和恢复配置等。

（3）数据库新技术新应用类案例。

数据库新技术新应用类案例涵盖云计算、大数据、NoSQL 数据库、NewSQL 数据库等知识点。此类教学案例可以从学科点的大数据科研项目、主流电子商务平台或大数据平台等进行选取，对学生进行介绍和展示。

2.2.3 教学案例的结构

课堂教学中适时适当地引入教学案例分析，不仅有助于学生对课程理论知识的理解和掌握，而且有利于提高学生分析问题、解决问题的能力。每个教学案例由案例目标、案例背景、问题描述、关键问题和技术、关联的理论知识点、解决方案、案例实现等部分构成。案例的收集和编写工作量非常大，需要教学团队所有成员共同参与，经过长期的积累和精心的设计，才能逐步建成符合教学要求的高质量教学案例库。

2.3 改革课程考核方式，激发学生自主性和参与性

改变以往单一的评价方式，新的课程考核方式以学生为中心，强调自主性、参与性、过程性和互动性。课程最终考核成绩由以下四部分构成：案例分析问答成绩占20%；小组讨论报告成绩占20%；实验演练成绩占20%；期末试卷成绩占40%。

教师在课堂上引入相关教学案例时，面向问题阐述数据库理论的核心内容，并且巧妙设问，以问题导引方式让学生主动参与到案例分析和讨论中，将学生的表现记录在册，作为案例分析问答成绩。因课程学时有限，有些模块的知识点也可以安排学生以小组为单位，进行讨论报告式学习，从报告内容的难度、PPT 制作、逻辑性和条理性、成员分工与合作、讲解与问答等方面进行评分，作为小组讨论报告成绩。为了锻炼学生知识应用能力，课程知识模块一和模块二安排了实验演练项目，但因为课程学时有限，可以让学生在课后完成，同时将实验分析与设计、实验步骤、实验效果等内容以实验报告形式提交，作为实验演练成绩。课程的基础知识和核心理论可以采取期末试卷形式进行考核。

改革后的课程考核方式注重考查学生的整个学习过程，贯穿基础理论学习、案例分析与讨论、小组合作汇报、实验设计与演练等环节，最终建立课程知识体系全过程。以此激发学生学习的积极性和主动性，通过课程学习，不仅达到了课程教学目标，同时提升了学生利用所学理论知识发现问题、分析问题、解决问题的实践创新能力和综合应用能力。