数据库课程开放实践教学平台的改革与建设

商新娜，Gao Jinzhu ，马 楠，彭 涛，廖礼萍

（1. 北京联合大学 机器人学院，北京100101；2. School of Engineering and Computer Science,University of the Pacific, The United States, Stockton 95211）

0 引 言

近年来，在教育部开展普通高等学校本科教学工作审核评估精神的指导下，各高校围绕人才培养的中心地位，强化质量保障体系的建设，不断提高人才培养质量。实践教学在激发学生学习兴趣、促进学生将知识转化为能力、培养学生开拓创新能力等方面发挥着不可替代的作用，与理论教学相辅相成、相得益彰。为了满足实践教学快速发展的需求，实践教学应重点发展完善的教学体系、开放的实践环境、多元化多层次的实践项目、网络化教学资源和管理等[1]92。数据库课程是计算机科学和软件工程专业的核心骨干课程，课程的理论性和实践性要求都很高。在做好理论教学的同时，如何提高实践教学体系的质量、发挥学生的学习主动性、提高学生的工程实践能力和创新能力，是教学研究和改革的重点[2]。

1 传统数据库实践教学中的问题

1）实践环境受限制。

学校开设的数据库系统、数据库原理与应用等课程目前主要以SQL Server系列数据库管理系统为实验环境，由指导教师发布实践作业，将实验软件安装在机房，学生按学时到机房上机完成实践作业，然后提交实验报告，这是运行了十几年的一种实践教学方式。这种情况下，学生完成实验作业的时间和地点都有很大局限，有些学生在规定的时间内完不成作业或不能熟练应用知识，而出现抄袭或蒙混过关的情况。由于实践环节薄弱，学生理论知识的学习效果也越来越差。

2）实验指导受限制。

传统实践教学中，指导教师在机房指导学生实验，受学时等因素影响，教师不可能指导每个学生，并且通常在批改了学生的实验报告后才能指导，具有明显的滞后性。另一方面，由于选课学生多，指导教师人工评定成绩的工作量非常大，也会导致一定的滞后。

3）实践平台的限制。

数据库管理系统软件作为数据库服务器产品，安装和运行占用的资源都比较多，学校机房承担了多门课程的实践教学任务，一般为每门课程安装一种实验软件，近年来有学生在自己的笔记本电脑上安装，但受硬件条件的限制，很难同时安装多种数据库管理系统软件，如MySQL、ORACLE等，对于该门课程的拓展学习也产生了很大限制。

2 开放实践平台的设计与构建

2.1 开放实践教学平台的建设意义

近年来，开放式实践教学模式得到迅速发展，成为我国高等工科教育教学改革的重要探索[3-6]。它充分利用网络技术和优势，给学生提供多元化的学习资源和空间，突破了传统实践教学的很多限制，鼓励学生自主学习，教师成为学生知识学习和能力培养的设计者、组织者、指导者[7-9]，学生从“封闭的束缚态”转变为“开放的自由态”[1]91。开放实践教学模式将教学资源、实验资源、实验过程、实验评价和管理等都网络化，提高了教学效率[10-13]。

2.2 总体设计

以“培养基本素质好、实践能力强，具有创新创业精神和社会责任感，具有一定的国际视野、较强的适应能力和可持续发展能力的高素质应用型人才为目标”的办学理念为指导，学校设计建设一个开放的数据库实践教学平台，能够给教师和学生提供实践教学的完善保障，充分利用信息化手段，整个实践教学实现全天候、多平台、多功能，大幅减少人工指导和批改的工作量，拓展学生自主学习的空间和时间，提高实践教学的广度和深度。

平台总体设计完成实验内容和实验过程的全面管理，包括实验内容的设置、SQL语法检查、程序调试、实验过程控制、实验教学辅导、结果验证检查、试验指标评价等。系统面向3类用户，分别是管理员、任课教师和学生。管理员具有最高权限，负责维护系统运行；任课教师可以设置课程、发布实践任务、批改作业等；学生在规定的时间内登录平台完成指定的实践任务并查看评阅结果等功能。系统分为教师子系统、学生子系统和管理员子系统，具体的功能见图1。

2.3 平台的建设及应用情况

1）系统设置与管理。

系统设置分为以下几个项目：基础信息管理包括各类用户的信息管理和维护，用户主要为系统管理员、任课教师、选课学生等，并设置不同的权限，支持批量导入学生信息；教学任务管理主要负责管理每门课程的实验内容以及每个学期的教学任务信息；系统管理负责对系统的各项数据进行定期和不定期备份、灾难恢复等功能；系统还具有公告和留言管理、密码管理等功能。

2）实践任务设置与发布。

任课教师在教师子系统中对当前学期选课的学生信息进行录入或导入，为不同专业和班级的学生制订不同的实验内容，并为每个实验设置起止时间。如当前学期商新娜老师为软件工程2014级1-2班学生讲授数据库原理与应用（SQL Server平台）课程，将该班的学生信息导入学生管理系统，然后从教学资源库中为该班选定了8个具体实验环节共16学时的实践任务，设置每个具体实验的开始、结束时间，拓展了学生进行实验的空间和时间。

图1 开放实践平台总体结构图

3）学生按时完成实践任务。

选课的学生根据自己的学号和密码进入学生子系统，在个人中心栏目可以看到自己的实践任务和完成时间要求，见图2。

学生根据课程进度，在实验结束时间前，可以按照实验具体要求的步骤进行实验操作，对于大部分实验内容，系统能即时提示该实验操作是否执行正确，见图3。如果不正确，学生可以根据错误提示，重复实验。完成本次实验的所有任务后，学生可以在线编辑完成自己的实验报告，并上交。

4）教师评阅与反馈。

任课教师可以随时评阅学生上交的实验报告，给出实验得分和评语，并针对学生实验过程中碰到的问题，逐个反馈或者发布公告讲评。学生登录系统后能看到教师的评分和反馈，改进自己的实验。在学期末，系统自动汇总每个学生的实验成绩并保存。

2.4 实践平台应用效果

数据库开放实践平台自2013年实施以来，实践教学与理论教学相辅相成，在学生巩固理论知识、提高动手能力、培养创新意识等方面都起到了推进作用。学生普遍反映使用开放实践平台实验提高了兴趣和积极性。由于时间和空间的灵活性，学生自主学习的习惯慢慢养成。很多学生还利用业余时间对很多实验问题进行了深入了解和探索，并通过课程的学习对很多前沿数据库领域的研究（如大数据、数据挖掘等）产生了浓厚的兴趣。2013级软件工程100名毕业生中有近20名学生在数据库相关领域就业或深造，这个比例较之前有大幅提高。

图2 学生查看教师安排的实验任务

图3 学生进行在线实验

应用开放实践平台以来，实验室和教师的压力也得到了缓解。数据库实验中80%的项目不再占用实验室的正常排课时间，教师能灵活安排时间进行实验批阅和在线答疑，教学压力也得到了分散。

2.5 实践平台的进一步发展规划

开放实践平台将继续支持数据库类课程的实践教学，并针对实际运行的问题，不断改进和优化，进一步设计开发移动终端实践平台系统，为教学提供更大空间。

开放实践平台本身就是一个数据库系统设计和实施的典型案例，课题组教师正在整理该系统设计和实施过程，按照数据库类课程的知识点，形成一套完整的教学案例，应用于教学中，该案例也为程序设计类课程和Web技术类课程提供了案例参考。

实践开放平台在支撑常规实践教学的同时，逐步积累了大量的学生实践、教师评阅等方面的数据。当这些数据达到一定规模后，就可以进行学生学习行为等多角度的数据分析，为课程改革和培养方案制订等提供可靠的数据基础，成为决策依据。

3 结 语

数据库开放实践教学平台的建设，拓展了学生参与实践的时间和空间，提高了实验室资源的利用率，分散缓解了教师教学压力，提高了实践教学的质量和效果，是高校开放实践教学模式的有益尝试，使实践教学在人才培养中发挥越来越重要的积极作用。开放式实践教学模式还有很大的发展空间，需要紧跟时代发展、不断创新，才能使它得到更广泛和深入的应用。