大数据时代下基于应用能力培养的金课构建与探索——以“数据库原理及应用”为例

杨 庆

(汉江师范学院 数学与计算机科学学院，湖北 十堰 442000)

一、文献综述

传统的数据库技术如何与大数据时代接轨，目前有很多针对大数据时代的数据库改革研究。袁琴琴等人增加了课程前沿技术，如新一代数据库、大数据管理(NoSQL、NewSQL数据库系统)、内存数据库系统等内容的教学，在教学过程中不断吸收国内外前沿数据库技术，使教学始终处于同时期的高起点、高水准[1]。王媛妮等人提出要将数据向大数据拓展，数据模型向非关系模型拓展，数据管理软件也应介绍非关系型数据管理软件及一些开源数据库软件，数据库相关的技术需要扩充分布式平台的内容，案例选择需要注重与行业、专业的结合[2]。陶婧提出应增设NoSQL数据管理技术、海量数据挖掘与分析算法、海量数据存储与查询、MapReduce编程模型应用、Hadoop生态系统等课程与实验。加强师资队伍建设，丰富教学内容与方法和综合考核评价[3]。刘芳将数据库课程的教学内容分为关系数据库和非关系数据库，并设计出了数据库课程的理论教学、实践教学、综合实训的教学内容[4]。

教育部高等教育司司长吴岩提出要建设中国“金课”[5]。有不少学者提出如何建设金课。颜敏提出必须以激励与约束机制做平台，以科研成果评价助推“金课”，以教研培训与学习机制保障“金课”，以第三方评价铸造“金案”[6]。陈翔等人提出了重构定量与定性有机结合的高校课程教学质量评价体系来建设中国金课[7]。余文森等人提出要用心学习、深度学习、完整学习，这样的学习才是真实发生的学习，“金课”建设必须要让学习真实地发生。为确保“金课”建设的正确方向，需要对其进行全面的设计和推进[8]。

如何培养学生的应用能力，不少学者提出了自己的看法。方芳提出要充分整合数据库教学内容，注重理论性与实用性的完美结合，实现教学内容与社会实际需求相结合。采用任务驱动教学法，以任务为主线，结果为导向充分发挥学生的主体作用，实现学生的自主学习，进而培养学生良好的实践应用能力[9]。整合教学内容、改进教学方法、加强实践教学环节和转变考核方式等方面提出了数据库系列课程教学改革的思路，为培养出符合社会实际需求的高质量数据库应用型人才提供了新途径[10]。提出了包括教学内容设置、案例式教学方法、理论实践教学相结合以及开设实习课程等方式的教学改革方法，以实现学生应用能力培养的目标，同时达到对学生理论思维培养和实践能力训练的双重目标[11]。

本文首先对当前社会实际需求进行了深入分析，挖掘出大数据时代下数据库相关职业学生所必需的应用能力，对如何打造数据库金课进行了探索。

二、现状分析

为了和社会实际需求紧密结合，培养合格的应用型专业人才，我们对各大招聘网站进行了调研分析。本文选取了“智联招聘”、“51job”、“拉勾网”、“应届生求职网”等招聘网站的职位信息，职位关键字是“数据库”，“51job”的工作地点是“广东、北京、上海、四川、湖北”，其余的工作地点默认的是全国。职位主要有“数据库开发工程师”、“数据库运维工程师”、“数据库工程师(DBA)”。去除岗位职责中描述的与数据库不密切相关的词频，词频由高到低依次是“存储过程”、“文档”、“恢复”、“数据库原理”、“数据库设计”、“SQL语言”、“数据库架构”、“SQL语句”、“触发器”、“查询”、“SQL优化”、“函数”、“索引”、“权限”、“并发”。

“数据库系统工程师”是全国计算机技术与软件专业技术资格考试中的中级资格，通过本考试的考生，可被用人单位择优聘为工程师职务。因此，本文深入分析了数据库系统工程师考试大纲，参考考试大纲进行教学设计。选择题部分主要有“数据库模型、数据库管理系统的功能和特征、数据库系统体系结构、关系运算、关系数据库标准语言、数据库的控制功能、数据库设计基础理论、数据挖掘和数据仓库基础知识”。分析题主要有“数据库设计、数据库应用系统设计、数据库应用系统实施、数据库系统的运行和管理、SQL、网络环境下的数据库、数据库的安全性、数据库发展趋势与新技术”。

三、金课构建与探索

前一阶段的现状分析，为我们探索如何构建金课提供了理论依据和宝贵价值。实践能力是教学环境中的重要一环，为了加强实践教学环节，以我校为例进行阐述。学校“数据库原理及应用”有54学时，其中理论18学时，实训36学时。在学时压缩的情况下，如何更好地组织教学内容是一件值得思考的事情。

理论学时只有18学时，如果要做到面面俱到，时间是远远不够的。因此，我们采用MOCC线上、线下混合式教学方式。根据前一阶段的应用能力需求，数据库理论课内容安排如表1所示。课前预习能够有效提升课堂效率，培养学生自主学习能力。课前采取MOOC预习的形式，并回答一些简单的问题。课上主要是重难点的讨论、学习，充分发挥学生的主观能动性。课后主要是所学知识的总结，以及学习过程中遇到的问题的解决方案进行交流。

实训内容主要包括如表2所示。考虑到学校不可能做到面面俱到，因此，我们选取了重点内容进行课上实践。这些实践内容囊括应用程序员、数据库开发人员、数据库运维人员、数据库管理员(DBA)等人员的工作。为了培养学生应用能力，掌握综合运用数据库原理、方法和技术进行数据库应用系统分析、设计和开发的能力，最后一个月的时间让学生之间(5～6位)相互合作共同完成一项大作业。这使得学生对整个数据库应用项目的流程更加了解，不仅培养了学生的团结合作能力，而且培养了学生分析问题、理解问题、解决问题的能力。

表1 数据库理论课内容与安排

表2 数据库实验内容与安排

课堂上，利用雨课堂教学工具进行互动。通过随机点名的方式，增强课堂的紧张气氛，提高学生的注意力。还可以检测学生预习，掌握知识的情况，如图1所示。对优秀学生，给予适当奖励，进一步激发其学习兴趣和热情。对于预警学生，深入了解其原因，给予更进一步的鼓励和辅导。对于学生掌握的知识点，可以简单介绍。对于重难点以及学生容易出现错误的地方应循序渐进，重点讲解，多加练习。线上采用中国大学Mooc的形式学习，根据学生观看视频的个数、次数、时长以及学生的学习等信息，了解学生线上学习情况。并设置讨论区，鼓励学生参与发帖和进行评论，增加学生的参与度。

图1 雨课堂课堂表现

图2 Mooc线上表现

四、实验结果

通过整合教学内容、改进教学方法、加强实践教学环节等一系列措施，以及学生更深入地学习课程，多数学生的应用能力在一定程度上能够得到培养和提升。本文通过QQ群投票的方式对班级同学一共发放了126张投票。共回收112张投票，如图3(a)所示。结果表明，只有7%的学生应用能力没有得到提升，多数学生的应用能力得到了提升，如图3(b)所示：

图3(a) 问卷调查结果

图3(b) 问卷调查结果饼图

通过对“比较不符合”中7%的同学进行深入调查发现，大多数同学觉得这门课程比较难，离开了书本，觉得基础不扎实。对待这些同学，教师需要更多的耐心，更多的关注等。

五、结语

本课题首先对各大招聘网站进行调研分析，挖掘出数据库相关专业需求，设计应用性人才培养方案。其次，整合教学内容，注重实践能力的培养。最后，综合分析学生线上线下的表现，对达到预警阈值的学生，及时向学生、家长以及相关教辅人员反馈，实现个性化教学。课题旨在为其他高校的相关专业提供参考借鉴。对其他专业的建设也有一定的参考价值。课题对于积极推动高等教育法、深化本科教育教学改革、全面提高人才培养质量、加快实施人才强国战略具有重要意义和深远影响。