鄭藝峰 陳碧珍 黃茹芬 閩南師范大學

數(shù)據(jù)庫課程實驗教學模式改革及其實踐平臺設(shè)計

鄭藝峰 陳碧珍 黃茹芬 閩南師范大學

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機科學的核心基礎(chǔ)課程之一。通過對數(shù)據(jù)庫課程的深入學習與研究，可以使學生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的理論知識、技術(shù)基礎(chǔ)及相關(guān)的實踐技能。針對目前本科教學偏重理論而導(dǎo)致實踐教學缺乏，從數(shù)據(jù)庫原理課程實驗教學平臺為出發(fā)點對該課程進行教學改革。該實驗教學平臺可以方便教師布置實驗內(nèi)容和審閱學生實踐情況，學生與教師之間可以隨時方便地交流，從而提高學生的學習積極性，改善實驗教學成果。

實驗教學 教學改革 數(shù)據(jù)庫課程 教學平臺

1 引言

當今社會信息量激增，處于信息爆炸的時代，信息處理尤其重要。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機信息系統(tǒng)中的核心和基礎(chǔ)，是目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。數(shù)據(jù)庫課程是計算機科學與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)的必修課程。為了適應(yīng)社會的發(fā)展需要，必須培養(yǎng)出能將計算機信息技術(shù)具體應(yīng)用于各個不同領(lǐng)域的人才。通過數(shù)據(jù)庫課程的教學，使得學生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、基本技術(shù)與實踐技能。

目前，數(shù)據(jù)庫課程所使用的相關(guān)教材都是依據(jù)課程原理的教學內(nèi)容編寫。在教材的章節(jié)組織上，通常以系統(tǒng)原理介紹為主，然后給出知識點以及相對應(yīng)的例題。這種以知識點為核心的傳統(tǒng)教學方式側(cè)重于理論知識的講解，主要著眼于把知識介紹給學生，而不是把知識和技能的應(yīng)用方法教給學生。在教學過程中，往往忽視數(shù)據(jù)庫技術(shù)在實際環(huán)境中的應(yīng)用，對于本科院校的學生來說效果相對較差，導(dǎo)致大部分學生在課程實踐應(yīng)用能力不強。

本文主要針對數(shù)據(jù)庫課程的實驗教學環(huán)節(jié)，通過構(gòu)建課程實驗平臺，運用于課堂教學過程中，增加教師課外參與度，提高學生對理論知識的掌握，更好的將知識運用到各個具體領(lǐng)域。從實驗課程和實驗考核兩個方面入手，對課程實驗進行改革探索。此外，教師可通過平臺有效的進行教學質(zhì)量監(jiān)控和管理，提高學生主動學習的積極性，將理論教學與實驗充分的結(jié)合起來。

2 傳統(tǒng)教學體系存在的問題

在本科教學體系中，通常采用的是理論教學結(jié)合實驗教學的方式。大多數(shù)學校是在大學本科二年級第2學期安排數(shù)據(jù)庫原理課程，學時為72學時（其中理論教學54學時，實驗教學18學時），實驗環(huán)節(jié)只占總課時的25%；在大學本科三年級第1學期安排與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的課程設(shè)計。從表面上看，整體的教學結(jié)構(gòu)合理，但由于教學過程中偏向于理論教學，在培養(yǎng)學生的實踐能力上存在不足，影響到整體的教學效果和教學質(zhì)量。

因此，在數(shù)據(jù)庫課程的實驗教學中普遍存在的以下問題：

（1）數(shù)據(jù)庫理論知識是應(yīng)用技術(shù)的基石，主要涉及關(guān)系數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ)等知識點。教師在教學過程中過分關(guān)注于課程的理論教學，一味的按照教學計劃講解書本上的內(nèi)容，力求在有限的課堂時間內(nèi)將知識點灌輸給學生。在學習過程中，無法在有限的時間內(nèi)將知識真正的消化和理解。與理論知識對應(yīng)的實驗環(huán)節(jié)相對較少，實驗環(huán)節(jié)的內(nèi)容僅僅只是針對課程內(nèi)容的需要安排，無法與具體的實踐項目相結(jié)合，學生很難在課堂上將知識真正的應(yīng)用起來。

（2）在實驗環(huán)節(jié)的考核過程中，多數(shù)教師采取平時出勤與實驗成績相結(jié)合的考核方式。學生在數(shù)據(jù)庫課程實驗過程中學習興趣不足，實驗報告雷同，存在抄襲現(xiàn)象。實驗考核主要側(cè)重于檢查學生作業(yè)完成與不完成，對學生難以起到真正的提升效果，影響了部分同學的學習積極性。另外，學生在課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中表現(xiàn)出實踐應(yīng)用能力不強等問題。

（3）在實驗教學過程中，教師只按照實驗計劃進行教學安排授課，學生在課堂時間內(nèi)往往無法完成實驗所安排的內(nèi)容。目前，實驗教學僅僅局限于課堂教學，無法真正的監(jiān)督學生的實驗進度并及時進行內(nèi)容輔導(dǎo)。實驗過程中，由于學生人數(shù)過多，每個學生在實驗過程中所遇到的問題并不一定是普遍問題。因此，教師在指導(dǎo)過程中無法及時解決每個學生所出現(xiàn)的問題。

（4）學生個人所使用的操作系統(tǒng)版本具有多樣性，無法很好的支持實踐過程中所指定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，導(dǎo)致部分學生離開實驗課堂后無法繼續(xù)完成實驗。另外，由于實驗室環(huán)境的特殊性，難以保證學生實驗過程中前后實驗數(shù)據(jù)的延續(xù)性。

上述問題導(dǎo)致部分學生對實驗環(huán)節(jié)的不重視，出現(xiàn)實驗拷貝應(yīng)付的現(xiàn)象，同時也極大地影響到了其他同學的學習積極性。為此，如何利用先進的技術(shù)手段來解決該問題，以加強對該課程的實踐環(huán)節(jié)的管理和質(zhì)量監(jiān)控具有重要的意義。

3 課程改革思路

根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標，結(jié)合學生今后的就業(yè)方向，培養(yǎng)學生實際操作能力。課程整體改革主要考慮實驗教學環(huán)節(jié)來進行，具體的改革思路主要包含兩個方面的內(nèi)容：調(diào)整授課計劃中實驗課程所占的比重；構(gòu)建實驗教學平臺。

3.1 調(diào)整授課計劃中的實驗課程所占的比重

目前，現(xiàn)有教學體系中，實驗環(huán)節(jié)為18學時，每周1學時，具體實驗教學計劃如表1所示。實驗環(huán)節(jié)的安排主要是以理論教學為基礎(chǔ)，實驗課程所講解的知識點無法滿足具體數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)過程需要。針對這個問題，主要考慮增加實驗環(huán)節(jié)所占的課時比重，將實驗環(huán)節(jié)調(diào)整為30學時，調(diào)整后的實驗教學計劃如表2所示。

3.2 構(gòu)建實驗教學平臺

在數(shù)據(jù)庫實踐教學改革過程中，主要考慮數(shù)據(jù)庫課程的實踐環(huán)節(jié)，針對學生在數(shù)據(jù)庫課程的實踐過程中存在學習興趣不足，數(shù)據(jù)庫分析和應(yīng)用能力不強等問題，構(gòu)建開發(fā)的實驗教學實踐平臺。根據(jù)學生在線提交的實驗內(nèi)容，平臺可以自動判斷語法的正確性，并給出相應(yīng)的出錯信息，訓練學生獨立解決問題的能力。同時，教師可以通過平臺對學生進行指導(dǎo)，使學生在有限的時間內(nèi)，鞏固和加深對理論的認識，并有效的進行教學質(zhì)量監(jiān)控和管理，實現(xiàn)實踐教學信息化、網(wǎng)絡(luò)化。

4 數(shù)據(jù)庫課程實踐平臺設(shè)計

4.1 實踐平臺的架構(gòu)

平臺設(shè)計采用B/S架構(gòu)（即瀏覽器和服務(wù)器架構(gòu)），對C/S架構(gòu)的一種變化或者改進發(fā)展而來的。B/S架構(gòu)是三層業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，用戶操作通過瀏覽器來實現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實現(xiàn)，簡化了系統(tǒng)開發(fā)、維護和使用，如圖1所示。B/S架構(gòu)方式減輕用戶終端的載荷，在Internet/Intranet模式下，實現(xiàn)在不同的地點，不同的人員，以不同的接入方式訪問和操作，有效地保護數(shù)據(jù)平臺和訪問權(quán)限，有利于保證服務(wù)器數(shù)據(jù)庫安全，應(yīng)用也更方便、快捷。

具體過程：（1）用戶通過瀏覽器輸入數(shù)據(jù)，提交并發(fā)送到Web服務(wù)器。（2）Web服務(wù)器接受并處理數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中查詢或錄入數(shù)據(jù)。（3）將結(jié)果傳送到客戶端并顯示出來。如圖2所示。

圖1 三層業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)

圖2 B/S具體業(yè)務(wù)流程

4.2 實踐平臺的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)主要由兩部分構(gòu)成：教學實驗和實驗考核，如圖3所示。

教學實驗功能主要包括：

（1）實驗內(nèi)容布置和提交，實現(xiàn)對實驗進度的有效監(jiān)督，以便教師能了解學生的作業(yè)完成情況，并及時做出反饋。

（2）通過代碼自動評判，對學生實驗內(nèi)容語法正確性進行評測，并給予相應(yīng)的提示信息。

（3）根據(jù)學生提交的實驗內(nèi)容，在后臺生成標準格式的實驗報告，并提交上傳到服務(wù)器，從而規(guī)范實驗教學過程，有利于對實驗教學進行質(zhì)量監(jiān)控，使得教師能及時對學生的實驗內(nèi)

容進行評價。

實驗考核主要功能包括：預(yù)先設(shè)置題庫，教師可以根據(jù)教學需要設(shè)定需要進行考核的章節(jié)，由系統(tǒng)生成隨機數(shù)從題庫中抽取每個章節(jié)的題目題號生成隨機試卷，從而實現(xiàn)學生的實踐考核。

圖3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

4.3 關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)

4.3.1 自動改卷

自動改卷的實現(xiàn)方法有兩種：查詢結(jié)果比對和答案匹配。

查詢匹配的方法是先將數(shù)據(jù)庫題學生題目答案提取出來進行語句查詢得出學生結(jié)果，然后將題目的標準答案提取出來進行語句查詢得出標準答案結(jié)果，進行學生結(jié)果行數(shù)和標準答案結(jié)果行數(shù)的匹配。

答案匹配的方法是將題目答案進行去空格處理，然后將學生答案和題目標準答案進行字符串匹配。

4.3.2 實驗報告文檔和數(shù)據(jù)庫文件自動生成實現(xiàn)方法

為了規(guī)范化文檔，根據(jù)學生所提交的內(nèi)容生成兩個文檔：實驗報告（word文檔）和相對應(yīng)的代碼文件（SQL文檔）。兩個文檔的內(nèi)容主要包括三部分：實驗題目、實驗?zāi)康暮兔恳坏李}的答案。在實現(xiàn)過程中，主要使用的是ASP.NET中的StreamWriter方法來實現(xiàn)，對文件的編碼主要采用的是GB2312編碼。

5 結(jié)束語

數(shù)據(jù)庫課程實驗教學是計算機專業(yè)的重要教學環(huán)節(jié)，其教學的質(zhì)量直接影響到整個課程以及后續(xù)課程的學習。本文以此為出發(fā)點，利用網(wǎng)絡(luò)化、信息化的實驗教學平臺對實驗教學進行有效的評判和監(jiān)控，有利于規(guī)范化實驗教學過程，提高實驗教學質(zhì)量。

[1]岳昆,陳紅梅,王麗珍.大數(shù)據(jù)時代本科數(shù)據(jù)庫課程體系改革設(shè)想[J].計算機教育,2015(11):104-107

[2]馬力,時念云,龔安.信息化時代數(shù)據(jù)庫課程建設(shè)教學改革研究[J].計算機教育,2014(1):88-91

[3]關(guān)佶紅,魏 .數(shù)據(jù)庫課程分類教學與實踐模式探索[J].計算機教育,2010(22):105-108

[4]何蘇勤,王建林.信息類教學實驗平臺的建設(shè)與實踐教學改革[J].實驗室研究與探索,2006(1):14-16

[5]胡旺,鄭莉華,陳安龍.一種進階式的數(shù)據(jù)庫課程實驗方案設(shè)計[J].計算機教育,2012(1):39-42

閩南師范大學校級教改項目“數(shù)據(jù)庫課程實驗教學網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)”（JG201524）。

作者介紹

鄭藝峰（1980—），男，福建漳州，閩南師范大學，實驗師，碩士，主要研究方向：數(shù)據(jù)挖掘。

G642

A