基于華為“智能基座”的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理金課建設(shè)探索與實(shí)踐

鄒先霞 趙森

摘? 要：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是復(fù)雜的基礎(chǔ)軟件，國家信息化的核心技術(shù)，具有理論性強(qiáng)，工程實(shí)踐要求高等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)的核心課程，要求學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫的基本理論，具備系統(tǒng)分析能力和工程實(shí)踐能力，了解數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，把握好學(xué)科動(dòng)態(tài)。該課程團(tuán)隊(duì)在華為“智能基座”的支撐下，以金課建設(shè)為目標(biāo)，通過線上線下混合式教學(xué)、校企聯(lián)合、虛實(shí)一體的分層實(shí)踐教學(xué)等多種教學(xué)形式，注重思政融合、知識(shí)點(diǎn)的廣度和深度融合，從教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)、考核方法上實(shí)現(xiàn)課程的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

關(guān)鍵詞：一流課程；課程思政；智能基座；線上線下混合學(xué)習(xí)；校企合作

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）02-0088-04

Abstract： Database system as a complex foundational software has not only deep theory but also peculiarity of practice. The curriculum of database system theory is important for the major of computer science and technology. By leaning students must master the basic theory of databases and have ability of system analysis and engineering practice. They can grasp developments in the subject and understand the research hotspots in the field of databases. With the support of Huawei's smart base， the curriculum of database system theory is built the first-class courses as our goal through various teaching forms such as online and offline hybrid teaching， the cooperation between school and enterprise， stratified teaching and etc. We combine theory with practice and emphasize the breadth and depth of knowledge points. We achieve the high order， innovation， and challenge of the course by teaching design， teaching activities， and assessment methods.

Keywords： first-class courses; curriculum ideology and politics; Smart base; online and offline hybrid teaching; the cooperation between school and enterprise

專業(yè)核心課程是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵載體，也是建設(shè)一流學(xué)科和一流專業(yè)的基礎(chǔ)。在一流課程建設(shè)[1-2]和工程教育[3]專業(yè)認(rèn)證背景下，開展以學(xué)生為中心的教學(xué)，加強(qiáng)“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[4]的一流本科課程建設(shè)，是課程教學(xué)改革與建設(shè)的重要內(nèi)容。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的核心課程，課程目標(biāo)是使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本原理、概念、模型和方法，具有解決復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。近年來，該課程按照一流課程建設(shè)理念，依托國家一流學(xué)科建設(shè)，從教師團(tuán)隊(duì)、教學(xué)資源、教學(xué)過程與考核評(píng)價(jià)等方面持續(xù)開展課程改革與建設(shè)，提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作、溝通交流、文字表達(dá)和工程實(shí)踐等綜合技能。

一? 學(xué)情分析

數(shù)據(jù)庫原理課程作為專業(yè)課，一般設(shè)置在大二下學(xué)期或大三的上學(xué)期，主要存在以下兩方面的問題。

第一，學(xué)生的知識(shí)系統(tǒng)性不夠：各門課程相對(duì)獨(dú)立，強(qiáng)調(diào)自身知識(shí)體系的完整性和系統(tǒng)性，缺乏前后銜接和有效整合。

第二，學(xué)生實(shí)踐能力不足：缺乏分層次的實(shí)踐操作設(shè)計(jì)，專業(yè)人才培養(yǎng)無法普惠、創(chuàng)新人才難以脫穎而出，學(xué)生實(shí)踐能力難以提高。沒有可操作的工程化實(shí)驗(yàn)方法，而小規(guī)模實(shí)驗(yàn)由于缺乏足夠工程工作量，復(fù)雜系統(tǒng)中較為深層次的問題難以暴露，學(xué)有余力的學(xué)生鮮有深度解決更高層次問題的機(jī)會(huì)。

為將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程建設(shè)為省級(jí)一流本科課程，培養(yǎng)“卡脖子”基礎(chǔ)軟件的技術(shù)人才，教師團(tuán)隊(duì)通過教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)及考核方法來提升課程的高階性，實(shí)現(xiàn)課程的創(chuàng)新性，增加課程的挑戰(zhàn)度。

教學(xué)設(shè)計(jì)體現(xiàn)“高階性”：將數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)理論知識(shí)、專業(yè)技能與綜合素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決數(shù)據(jù)庫工程中復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維。課程教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)生為中心，注重激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能，融入課程思政，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力。

教學(xué)活動(dòng)體現(xiàn)“創(chuàng)新性”：課程除講授傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫外，云數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)管理及AI在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的應(yīng)用等數(shù)據(jù)庫相關(guān)的前沿技術(shù)也是課程教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)形式采取線上線下、虛實(shí)一體、校企聯(lián)合和小組協(xié)作等多種教學(xué)形式，學(xué)習(xí)結(jié)果具有探究性和個(gè)性化。

考核方法體現(xiàn)“挑戰(zhàn)度”：課程考核包括知識(shí)認(rèn)知、綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力等幾方面。知識(shí)認(rèn)知主要考查學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的掌握。綜合素質(zhì)的考核包括學(xué)生實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力等。創(chuàng)新能力的考核則包括學(xué)生對(duì)開源系統(tǒng)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目及各類競(jìng)賽項(xiàng)目的表現(xiàn)。

二? 課程思政

“人而無德，行之不遠(yuǎn)”，沒有良好的道德品質(zhì)和思想修養(yǎng)，即使有豐富的知識(shí)、高深的學(xué)問，也難成大器，因此教育要回歸育人的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生成長成才[5-8]。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程深入挖掘課程中所蘊(yùn)含的價(jià)值追求如辯證思維、職業(yè)道德、戰(zhàn)略意識(shí)等，將社會(huì)主義核心價(jià)值觀融入教學(xué)過程。表1列出了專業(yè)教學(xué)內(nèi)容融合的思政元素。

三? 實(shí)施方案

（一）? 課程貫通

學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)是碎片化的，對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握能力主要限于知識(shí)的識(shí)記，如何將知識(shí)系統(tǒng)化和運(yùn)用知識(shí)是必須解決的教學(xué)問題。課程團(tuán)隊(duì)通過知識(shí)圖譜、校企聯(lián)合開發(fā)課程大綱等進(jìn)行知識(shí)的廣度融合，為學(xué)生建立起學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)框架。環(huán)境是不斷變化的，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的技術(shù)在新的環(huán)境中出現(xiàn)了新的問題和新的需求，學(xué)生需要緊跟科技發(fā)展了解新知識(shí)和新技術(shù)，課程團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)與當(dāng)前數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)進(jìn)行深度融合，提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的高階性。在教學(xué)內(nèi)容上設(shè)計(jì)的廣度和深度融合如圖1所示。

（二）? 教學(xué)方法

課程團(tuán)隊(duì)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理的教學(xué)中引入線上線下混合式、校企合作等多種教學(xué)方法。

1? 線上線下混合式教學(xué)

線下教學(xué)是大學(xué)教育最重要的教學(xué)形式，同時(shí)通過線上教學(xué)資源的建設(shè)，將線下教學(xué)的范疇進(jìn)行擴(kuò)展為線上線下混合，提升課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度。課程團(tuán)隊(duì)以立德樹人為教學(xué)目標(biāo)，精心提煉并制作了知識(shí)點(diǎn)難點(diǎn)和拓展知識(shí)的微課視頻，利用雨課堂和學(xué)習(xí)通等平臺(tái)提供給學(xué)生線上學(xué)習(xí)。線上線下混合式教學(xué)提升創(chuàng)新實(shí)踐成果的產(chǎn)出效率。

2? 校企合作

華為智能基座項(xiàng)目[9-10]為實(shí)踐教學(xué)提供云平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫等實(shí)驗(yàn)環(huán)境，也提供真實(shí)項(xiàng)目如金融數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的需求資料等，通過開展真實(shí)項(xiàng)目，提升學(xué)生的理論知識(shí)和解決復(fù)雜工程問題的實(shí)踐能力。校企合作的實(shí)施過程如圖2所示，這是理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程，用基礎(chǔ)理論指導(dǎo)實(shí)踐，從實(shí)踐加深對(duì)基礎(chǔ)理論的理解。

3? 虛實(shí)一體，分層實(shí)踐

實(shí)踐教學(xué)遵照“厚基礎(chǔ)、分層次、分流培養(yǎng)”的培養(yǎng)目標(biāo)構(gòu)建一個(gè)“3+1”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，“3”主要指基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，“1”指的是科研探索。為加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，課程團(tuán)隊(duì)開發(fā)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，包括各類查詢、插入、刪除和更新操作等實(shí)驗(yàn)，平臺(tái)對(duì)學(xué)生書寫的SQL語句自動(dòng)進(jìn)行語法和語義檢查。結(jié)合華為云開展JDBC的綜合實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。“厚基礎(chǔ)”的同時(shí)進(jìn)行分流培養(yǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)核有興趣、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)行開源數(shù)據(jù)庫GuassDB的源碼剖析，結(jié)合深度學(xué)習(xí)對(duì)數(shù)據(jù)庫安全、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化等開展科研探索。

分層實(shí)踐教學(xué)采用“以練促學(xué)、以研促學(xué)、以果促學(xué)”個(gè)性化教學(xué)，如圖3所示。實(shí)踐教學(xué)經(jīng)過“學(xué)情分析—統(tǒng)籌安排—興趣匹配—?jiǎng)?chuàng)新驅(qū)動(dòng)”等過程讓每個(gè)學(xué)生將個(gè)人能力發(fā)展到最大可能來應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。

4? 小組協(xié)作

小組學(xué)習(xí)是提高學(xué)生綜合技能的有效教學(xué)手段。以“數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)”為例，采用以學(xué)生為中心的翻轉(zhuǎn)課堂和小組學(xué)習(xí)方式。學(xué)習(xí)過程分為三步：第一步以學(xué)生為主，老師提前為學(xué)生準(zhǔn)備參考資料和講義，學(xué)生先自學(xué)本章的內(nèi)容，以小組為單位開展本章知識(shí)的討論，加強(qiáng)對(duì)概念的理解，掌握MIS系統(tǒng)開發(fā)流程；然后小組選擇一個(gè)生活中所熟悉的案例，如銀行系統(tǒng)或火車購票系統(tǒng)等進(jìn)行小組討論和設(shè)計(jì)，按照工程開發(fā)流程和文檔規(guī)范完成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的文檔。第二步開展課堂討論，課堂上以學(xué)生小組為主，選擇部分小組的設(shè)計(jì)作品進(jìn)行展示，老師和全體學(xué)生一起討論該系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問題、基本概念、方法及文檔的書寫等。第三步通過課堂討論，小組針對(duì)討論中存在的問題對(duì)文檔進(jìn)行改進(jìn)、反思和總結(jié)。以小組為單位開展的課外學(xué)習(xí)和課堂討論有效地激發(fā)學(xué)生興趣，促進(jìn)學(xué)生思考，提高了對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，同時(shí)也促進(jìn)學(xué)生的溝通能力和協(xié)作能力。

四? 考核評(píng)價(jià)與建設(shè)成效

對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)采用多元化和過程化的考核評(píng)價(jià)方法。理論和實(shí)驗(yàn)考核都采用“主觀+客觀”的結(jié)合形式：課堂測(cè)試、期末理論考試、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)答案，客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況；作業(yè)、個(gè)人報(bào)告、小組報(bào)告、綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)采用主觀評(píng)價(jià)，關(guān)注學(xué)習(xí)態(tài)度、自學(xué)能力、書寫能力、工程實(shí)踐能力和溝通能力等；理論學(xué)習(xí)的客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)比例為6∶4，實(shí)踐的客觀和主觀評(píng)價(jià)比例為4∶6；主觀評(píng)價(jià)由老師、組內(nèi)、組間按5∶2∶3進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生開展的科研探索、國產(chǎn)軟件的學(xué)習(xí)和研發(fā)占主觀評(píng)價(jià)的5%。

主觀考核注重過程化評(píng)價(jià)。以創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)為例，學(xué)生要進(jìn)行小組選題、開發(fā)、答辯三個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重見表2。

通過調(diào)查問卷收集學(xué)生的反饋，課程結(jié)束后40%的學(xué)生對(duì)自己在數(shù)據(jù)庫技能上的能力感到非常滿意，30%的學(xué)生每周的課外學(xué)習(xí)時(shí)間達(dá)到8小時(shí)；2021年的教學(xué)班級(jí)中基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)秀率為83%，部分學(xué)生將數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作為項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)寫入個(gè)人工作簡歷，有學(xué)生通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)玫搅舜髲S的實(shí)習(xí)錄用通知。數(shù)據(jù)庫教學(xué)也獲得了校級(jí)教學(xué)創(chuàng)新大賽、教育部數(shù)據(jù)庫虛擬教研室舉辦的數(shù)據(jù)庫教學(xué)設(shè)計(jì)大賽等獎(jiǎng)項(xiàng)。

五? 結(jié)束語

課程團(tuán)隊(duì)在華為“智能基座”項(xiàng)目的支持下，開展了課程的內(nèi)涵建設(shè)和思政建設(shè)，通過課程貫通、逐步提升的教學(xué)模式和多樣化的教學(xué)方法將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程建設(shè)為一流課程。多元化和過程化的考核體系不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，全面提升課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

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