信息与计算科学专业数据库课程的实验教学探索

［摘 要］ 数据库课程是信息与计算科学专业的专业核心课，其中实验部分具备较强的实践应用性。基于新疆理工学院信息与计算科学专业，结合本专业数据库课程实验教学现状，对数据库课程的实验教学内容、教学模式、考核体系进行设置和优化，并加强实验课程与社会需求的融合，以增强学生实践能力，培养适应于社会需求的人才。

［关 键 词］ 数据库实验教学；教学方法；教学模式；考核体系；社会需求

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）18-0121-04

一、引言

为更好满足人才市场需求，教育部于1998年整合出新的数学类专业——信息与计算科学，该专业涵盖信息、数学和计算机相关知识，具备很强的应用性。在新疆理工学院信息与计算科学专业的课程体系设置中，数据库课程的课程性质为专业核心课，数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一，已成为计算机信息系统与智能应用系统的核心技术和重要基础[1]。数据库课程具备理论性强、应用实践要求高的特点，其中数据库课程的实验部分是本专业学生从理论向实际应用思维模式转化的重要部分之一，要达到对理论的深入理解和应用必须在不断实践中才能实现，所以数据库实验教学的质量把控尤为重要。相较于理论教学，实验教学具备直观性、实践性、综合性与创新性等特点，它在培养学生综合素质和创新能力方面发挥着不可替代的重要作用。自20世纪80年代以来，为了适应经济发展的需要，国外高等院校都将培养出的人才能否契合社会及行业的需求作为衡量实验教学工作的质量考核标准。为此，各国高等院校都在基本理论教学、基础知识教学和实验教学方面进行了不同程度的改革，在提高学生灵活运用理论知识进行创新性地解决问题能力的同时，提倡综合性的博才教育，培养具有跨学科研究能力的人才，鼓励学生及早从事科研，开发实验，使实验内容不断得到更新[2]。

二、数据库课程实验教学现状

数据库课程是一门面向大学三年级学生的专业核心课，共48课时，实验教学占16课时。学生在进行数据库实验课程前，对计算机基础和编程知识学习较少，不能将理论与实践相结合灵活运用。此外，本专业数据库实验教学设计存在一定问题，具体如下：

（一）实验教学内容不完善

当前的实验教学模式侧重于传统的知识传授，实验项目往往局限于课本后的练习题，这使得最新的数据库技术发展趋势和实际应用探索未能充分融入课堂，从而降低了教学的吸引力，难以点燃学生的学习兴趣。同时，实验教学偏重于验证性练习，培养学生创新思维和综合应用能力的设计性、综合性实验相对匮乏。因此，虽然学生可能在执行验证性实验方面表现出色，但他们对数据库的深度探究和创新应用的理解却相对薄弱，不能有效地将所学知识与社会实践需求相结合，这使得课程的实际应用价值大打折扣。

（二）实验教学模式单一

首先，教学模式过于传统，依赖教师的讲授和多媒体演示，实践环节缺乏互动。这种单向的教学方式可能使学生在理解和掌握知识上存在困难。其次，学生学习的积极性和主动性不高，表现为照搬书本完成实验，而没有主动思考和探索。这可能是由于缺乏有效的引导和激励机制，学生对实验内容缺乏深度理解和兴趣，仅仅停留在完成任务的层面。最后，问题解决机制不完善。当学生在实验中遇到问题时，无法得到及时的解答和帮助，这可能影响他们的学习进度和自信心，长此以往，会降低学生学习的自主性，他们可能更倾向于被动接受知识，而非主动去解决问题。因此，改进的方向是引入更加互动和实践性的教学模式，比如小组合作学习，让学生在实践中互相学习和交流；设置问题解决环节，鼓励学生主动寻找答案，培养他们解决问题的能力。同时，教师应积极参与到学生的实验过程中，及时解答疑惑，激发学生的学习兴趣和自主性。

（三）实验考核不合理

实验考核环节在教育体系中扮演着至关重要的角色，它能够深度检验学生对理论知识的掌握程度以及他们在实际操作中的应用能力。在数据库课程中，实验考核不仅评估学生对数据结构、查询语言、数据库设计等理论概念的理解，更关键的是去查他们能否在遇到实际问题时，灵活运用这些知识去构建、管理和优化数据库。然而，目前我们专业的数据库课程实验考核存在一些不足，其考核方式过于简化，可能未能全面反映出学生的真实水平。首先，考核标准过于侧重理论理解，而对实践应用能力考察不足。这会导致学生在理论知识上得分较高，但在实际操作中出现困难。其次，对于不同类型、难度的实验，考核权重分配不合理，没有体现出复杂性和创新性实验的价值，这无疑削弱了学生进行深度探索和创新的动力。最后，这种考核方式无法有效激励学生提升实践应用能力，使得他们在面对实际工作场景时，可能会因为缺乏实践经验而显得力不从心，从而影响他们在就业市场的竞争力。因此，我们需要对现有的数据库课程实验考核方式进行改革，增加实践操作的比重，对不同类型的实验设置合理的评价标准，鼓励学生积极参与、勇于尝试，以此提高他们的实践能力和创新思维，以期他们在未来的职业生涯中具备更强的竞争力。

（四）实验课程与社会需要融合不够

在当前教育部倡导的新工科人才建设战略中，教育体系被鼓励与新兴技术和产业发展紧密结合，以培养能够应对未来挑战的创新型工程人才。在数据库课程的教学实践中，这一理念的渗透显得尤为重要，因为数据库技术是支撑众多新经济和新产业的核心。然而，现有的教学模式往往过于侧重理论传授，实验和实践环节相对薄弱，这使得学生在学习过程中可能无法充分理解实际工作环境中数据库系统的运作和管理。教师在教学中存在一个显著的缺陷，即他们可能精通学术理论，但在将这些理论与行业需求对接方面缺乏实践经验。他们不太清楚如何将课堂上的概念转化为解决实际问题的技能，尤其是在快速变化的数据库行业，如云计算、大数据分析等领域。此外，由于缺乏与企业的深度合作，教师对行业内的最新趋势、岗位需求以及技术标准的了解可能不足，这直接影响到学生能否获得与行业需求相符的实践能力和创新能力。因此，建立有效的校企合作关系成为改革的关键。这种合作不仅应包括企业参与课程设计，提供真实的项目案例和实习机会，还应让行业专家担任客座讲师或导师，以便让学生直接接触到行业实践。通过这种方式，可以确保学生的技能训练与行业需求保持同步，从而培养出更具应用价值和创新思维的数据库专业人才，满足企业和市场的实际需求。

三、信息与计算科学专业数据库实验教学探索

（一）优化实验教学内容

根据专业人才培养方案的培养目标，结合课程教学大纲，优化数据库实验教学体系。加强设计性和综合性实验的设置，实验项目由易到难，由浅入深，顺序为验证性实验、设计性实验、综合性实验，根据实验类型、实验内容和实验目标，有针对性地开展实验教学，学生的知识体系会更牢固。教学内容如表1所示。

为顺应数据库技术发展的趋势，提高实验的应用场景多样性，加强学生数据库综合应用能力、提高学生逻辑思维能力，根据信息与计算科学专业学生基础及现状，对于综合性实验项目，无具体的实验项目，选题合理、适中即可，学生可以基于教师给出的实验项目进行实验，也可以根据所感兴趣的领域自建实验项目。此部分学生分组进行，通过相互协商、明确分工，共同完成实验项目。部分选题见表2[3]。

（二）改革实验教学模式

随着科技和社会的进步，大数据时代对数据库技术提出了更高要求，传统的实验教学模式难以满足行业对信息与计算科学专业的要求，数据库实验教学要以积极引导学生参与课堂实验、激发学生自主探索意识为核心的教学模式作为重点，采用线上线下结合任务驱动式教学和阶段性检验的混合式实验教学模式[4]。在课前通过线上智慧平台发布实验项目及相关实验要求，让学生提前熟悉实验内容，同时提供线上资源、实验项目相关信息进行指引，对于此过程出现的疑惑，学生可以在讨论区发布或者可以自行探索后在课堂实践中得到解决，这种方式可以在一定程度上提高学生对实验课堂的参与度；在课中以任务驱动式教学进行实验教学，学生分组进行项目讨论，在行业背景下构思项目的具体解决方案，每个组分配一个组长，每个组分工协作完成涉及的任务，任务完成后，教师及时根据课堂实情进行总结和点评，任务驱动式教学可使学生在实验过程中发现和思考，有助于养成良好的学习习惯；在课后鼓励学生积极参与课程相关的各类实践活动，如全国计算机二级证书、数据库类竞赛、企业实习、大学生“三创”项目等。此外，为加强学生对数据库的SQL语言操作能力，可建立数据库超星学习通题库。题目内容的选择根据讲课内容及课程进度选择，同时结合计算机二级证书及数据9RetejheXeuTBlrmMwGJXd5xxo4OWBl80d5/CTvSCvM=库类竞赛相应题目，题型多样、难易适中、筑牢基础、适度创新。以超星学习通数据库题库为工具，生成试卷，根据课程进展情况进行阶段性测试。根据测试结果的答题情况，任课教师能及时了解学生对于数据库实操部分的学习情况，动态调整课程内容。同时，学生也可以根据测试结果，及时了解自己的学习情况，查漏补缺，阶段性地反馈学习状态。为保证实验实操内容的前沿性及满足不同层次学生的需求，题库中的试题也要不断更新，部分试题可结合当下新兴科技和热点话题，引导学生积极思考、探索。混合式和阶段性检验的实验教学模式有助于提高学生数据库实践实操能力、参与实验课堂的积极性，培养学生的团结协作精神。

（三）细化实验考核体系

实验考核是对学生阶段性学习的考查，合理的考核方式会提高学生对数据库课程的兴趣，同时也能全面准确判断学生的知识掌握情况。数据库实验教学考核可基于实验性质及难度采用结构化考核方式，对验证性实验、设计性实验和综合性实验在实验考核总成绩中赋予不同的权重，考核着重点放在实验过程。验证性实验较简单，以验证为主，主要考查学生对理论知识的掌握和理解程度，学生能将书本理论知识进行验证，得到准确结果即可，考核方式为课堂实操及实验报告的方式，根据学生对实验原理、实验要求及实验步骤熟练程度给予不同的分数，此部分在实验总成绩中的权重为20%；设计性实验较验证型实验难一些，在掌握实验步骤要体现其设计性，比如SQL语句查询数据，如何能写出结构简单、逻辑清晰且查询速度较优的语句，这需要学生不断地调试，设计出较优的方案，此类型实验以上机操作和实验报告结合的方式考核，教师根据学生课堂上机实操及实验报告，对设计思路较优秀的学生可酌情加分，此部分在实验总成绩中的权重为35%；综合性实验以小组汇报和实验报告的方式考核，组长汇报小组所选实验项目的成果，同时提交数据库设计阶段成果，比如需求分析、进度计划、设计思路等文档作为实验报告的附属材料，根据实验项目难度、完整程度、在项目团队中发挥的不同作用和做出的贡献，赋予不同的分数，权重为45%。通过加强过程性和区分重点形式的考核，全面而公平地考查学生实践能力，可以使学生对实验部分更加重视，真正参与实验课堂教学过程和实验探索。

（四）构建多方合作的协同育人机制

信息与计算科学专业的数据库相关课程中，仅有数据库原理与应用课程较少涉及程序、软件开发等部分，导致学生知识结构体系不连贯，而为了增强本专业学生的就业竞争力，院部及授课教师需要在深入了解数据库课程基础上，结合学生数学基础优势，围绕国家战略需要和企业发展需求，以协同育人、发展互通为基础，构建具有鲜明应用型人才培养特色的多方合作的协同育人机制。协同育人机制包括两方面：一方面，授课教师可参与数据库岗位相关的企业实践，通过参加企业实践能够在实际场景中发现问题、解决问题，在生产实践过程中检验并整合基础理论知识，在实际操作中不断调整数据库原有实践经验，将理论知识向实践实操转化，促进教师由学科思维模式转向解决问题的思维模式。参加企业实践有助于教师了解行业发展现状、熟悉企业生产环境学习先进理念与技术等，为教师数据库实践教学及教材编写工作提供生动具体的素材，丰富授课教师的专业教学资源，同时有助于教师提高专业操作能力，强化“双师”素质，提升职业教育人才培养工作的质量；另一方面，可邀请企业数据库相关工程师参与数据库实验教学，将行业发展及人才需求情况进行普及，弥补任课教师教育教学工作在应用性方面不足的同时，以企业数据库平台为依托，讲解分析数据库相关项目规划及流程，结合信息与计算科学专业优势，引导学生结合本专业所学前序课程探索数据的处理、分析及信息整合，进一步培养学生数据分析、信息处理能力，帮助学生更快地融入职业。通过协同育人机制的指引，任课教师以数据库相关产业需求为导向，在实验教学部分开展有针对性的实验实训，突破传统学科专业设置限制，企业数据库相关工作人员进入数据库实验课堂，推进实践环境融合，实现产学研多方合作，协同发展，形成以培养高素质应用型人才为核心的人才培养共同体，最终培养出满足产业和技术发展最新需求的高素质应用型人才。

四、结束语

综上所述，数据库实验课程在信息与计算科学专业的教育中占据关键位置，它切实地将理论知识与实际操作相结合，凸显了专业的应用特性。课程设计需依据人才培养方案，充分考虑学生的学习状况，创新实验教学内容和方法，设计富有挑战性的实验任务。同时，建立校企合作、产学研融合的育人模式，引入行业实践元素，能有效提升学生的实战技能。这样的教育策略能够培育出符合社会需求，具备扎实理论基础和优秀实践能力的专业人才。

参考文献：

［1］王珊，萨师煊.数据库系统概论（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］韩茂慧.高等学校实验教学改革与研究［J］.职业圈， 2007（2）：2.

［3］余艳，刘云冰，邢远秀.信息与计算科学专业数据库课程实验教学探索［J］.计算机教育，2023（1）：176-179，183.

［4］王娟.任务驱动教学模式在数据库实验教学中的应用［J］.高教学刊，2017（9）：80-81.

◎编辑 马花萍

作者简介：胡文萍（1994—），女，汉族，安徽阜阳人，助教，硕士研究生，研究方向：数据挖掘。

王浩东（1994—），男，汉族，河南郑州人，讲师，硕士研究生，研究方向：数据分析。

贺元强（2002—），男，汉族，四川内江人，本科在读，研究方向：信息与计算科学。