熊 瑛

（中南民族大學電子信息工程學院）

《中華人民共和國高等教育法》明確提出，高等教育的任務是“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級專門人才”。新世紀以來，社會對高級專業(yè)人才的要求日益增高，不僅要求他們要有寬素質(zhì)的專業(yè)知識和扎實的基本知識，還要有較強的創(chuàng)新能力和實踐能力，更好地適應社會發(fā)展的實際需要。在高等院校，實驗教學是學生學習的重要途徑。它可以更好地將理論與實踐相結合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和專業(yè)技能。因此，必須搞好實驗教學改革，不斷提高實驗教學水平，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。《數(shù)據(jù)庫原理及應用》本身的實踐性較強，在這個課程中，實驗教學是非常重要的一部分。通過實驗教學，學生能夠熟練地運用當前的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和開發(fā)工具，掌握數(shù)據(jù)結構的設計和數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的開發(fā)方法，使理論知識在實踐中得以應用。所以，對實驗教學改革的探索我們應當重視，并以此不斷提高其教學質(zhì)量。

一、數(shù)據(jù)庫原理及應用課程實驗教學的現(xiàn)狀分析

近年來，數(shù)據(jù)庫原理課程在各大高校已經(jīng)成為必修內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)儲存的載體，其基本原理的充分掌握，能夠為后續(xù)數(shù)據(jù)庫的學習開發(fā)打下基礎。在數(shù)據(jù)庫原理課程教學中，理論教學是確保學生對數(shù)據(jù)庫原理相關知識進行了解的前提條件，但數(shù)據(jù)庫原理課程最終目的是學生能夠通過理解對數(shù)據(jù)庫原理進行掌握并應用，因此實驗教學對數(shù)據(jù)庫原理課程來說十分重要。 實驗教學是一種實踐性的教學方式，在數(shù)據(jù)庫原理課程中，實驗教學是通過實際上機操作，實現(xiàn)學生對理論知識的進一步掌握，并確保學生能夠靈活應用[1-2]。通過在實驗教學過程中對學生操作的具體情況進行了解，對學生操作進行評估指導能夠有效了解學生對知識的掌握水平，進而有針對性地幫助學生掌握相關技能，并對日常教學活動進行調(diào)整。實驗教學也能夠為學生最終的考核成績提供依據(jù)，確保成績考核的全面性。

電子信息工程學院數(shù)據(jù)庫原理及應用課程共44學時（32+12），其中理論課為32課時，理論教材選用何玉潔編著機械工業(yè)出版社出版的“數(shù)據(jù)庫原理與應用教程”，主要學習數(shù)據(jù)庫基本原理及數(shù)據(jù)庫設計等理論性較強的內(nèi)容，實驗學時主要講授數(shù)據(jù)庫增、刪、改、查等基本操作。實驗教學是在理論知識點講解之后針對這個知識點展開的，因為知識點單一，實驗內(nèi)容大部分為驗證性實驗，缺乏全面綜合性的實驗，且通常在實驗授課過程中老師主講，學生根據(jù)老師的講解與演示，在老師的指導下完成實驗項目。此種授課模式下，實驗內(nèi)容固定，且學生實際動手操作的有效時間相對較短，部分學生不能完成實驗項目內(nèi)容，而動手能力較強的同學則在完成實驗后也沒有發(fā)揮余地，再加上班級學生人數(shù)較多，一個老師在課堂上并不能關注到所有的學生，使得有的同學沒有進行充分鍛煉，實驗效果并不理想。另外，課后學生只需要提交實驗報告，并未深入思考實驗內(nèi)容，也從未考慮過在實驗基礎上進行創(chuàng)新拓展設計。因此通過12課時的實驗，大部分學生對于簡單的基礎實驗掌握較好，但是面對綜合應用、設計性、創(chuàng)新性實驗項目，由于學生缺少綜合創(chuàng)新設計能力往往無從下手。

二、面向工程能力培養(yǎng)的數(shù)據(jù)庫原理及應用課程實驗教學新模式探索

實驗課程作為理論教學的輔助環(huán)節(jié)，其目的是讓學生通過實驗能更好地理解和掌握理論知識，提高個人的應用創(chuàng)新能力和動手能力。而學生工程實踐能力的培養(yǎng)是要在實驗教學的每一個環(huán)節(jié)中實現(xiàn)，目的是為了提升學生分析問題、解決問題的能力。針對實驗教學中存在的問題，以本課程的課程目標為出發(fā)點，以課程能力要求為基礎，遵循“以學生為中心、教育產(chǎn)出為導向、教學與科研相結合”的實驗教學理念，從實驗教學體系、實驗教學內(nèi)容、實驗教學模式等方面，對數(shù)據(jù)庫原理及應用實驗課程的教學進行了探索和改革，重點培養(yǎng)學生工程應用實踐能力。

（一）多層次實驗教學體系

實踐能力的培養(yǎng)必須遵循從基本操作能力培養(yǎng)向綜合能力培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，針對當前課程教學中存在的實驗內(nèi)容單一、項目知識點分散、以驗證性實驗為主的問題和數(shù)據(jù)庫課程的特點，首先在實驗教學體系和實驗內(nèi)容上進行改革創(chuàng)新，針對學生不同層次、不同階段的學習，采用了多層次、遞進式的數(shù)據(jù)庫實驗教學體系，自編實驗教材，精選教學示范案例，引導學生在實驗過程中由淺入深、循序漸進地進行實驗，目的是為了激發(fā)學生學習的熱情，提高學生學習的主動性。此實驗體系結合數(shù)據(jù)庫知識點的特點，由基礎驗證型、應用提高型和綜合創(chuàng)新型實驗3個層次實驗組成。

在多層次實驗教學體系中，課程實驗主要圍繞基礎驗證實驗項目展開，引導學生由淺入深自主學習。在他們熟悉數(shù)據(jù)庫環(huán)境和基本操作后，可以深入理解SQL語言的綜合應用，將工程項目思想引入到面向應用的實驗中，為下一步的綜合創(chuàng)新實驗打下基礎。在綜合創(chuàng)新性實驗中，學生需要綜合各門課程的知識，結合實踐設計完整的數(shù)據(jù)庫項目，主要檢驗學生對知識的綜合應用能力，使學生解決問題的能力得到加強。

本實驗體系從簡單到深入，從數(shù)據(jù)庫的建立到綜合實訓項目的設計和完成，逐步引導學生掌握課程的相關知識點。在整個過程中，學生可以整合所學知識，形成實驗教學體系，提高學生的實踐和創(chuàng)新能力。

（二）遞進式實驗內(nèi)容

傳統(tǒng)的課程實驗教學項目主要以驗證性為主，學生是在老師指導下按照實驗指導書的要求完成實驗項目，在這個過程中，實驗內(nèi)容和知識點比較分散，學生缺乏整體項目的實施鍛煉，學生工程應用實踐能力很難得到提升。而面向工程實踐能力培養(yǎng)的實踐教學，要求實驗內(nèi)容來源于工程項目或者科研課題，引導學生在實際場景中分析解決問題。因此在多層次遞進式的實驗教學體系中，我們根據(jù)課程培養(yǎng)方案，在目前實驗內(nèi)容的基礎上對實驗內(nèi)容進行修整，從趣味性、工程性、實用性等方面考慮，增加工程性、靈活性要求更高的綜合設計型和應用創(chuàng)新型實驗。在整個實驗內(nèi)容設計中，從數(shù)據(jù)庫的一些基本操作出發(fā)，在實驗過程中，結合Java等多科目共同實現(xiàn)完整的圖書管理系統(tǒng)項目，并且保證每個實驗都包含數(shù)據(jù)庫設計過程中的知識點，由淺入深分層次遞進式實驗教學，循序漸進逐步引導學生掌握課程的知識點，從而使學生的綜合應用能力得到提高。

基礎驗證性實驗是實驗內(nèi)容的基礎，學生要實現(xiàn)數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)完整性與安全性等最基本的操作，目的是為了培養(yǎng)學生掌握數(shù)據(jù)庫操作的基礎知識和技能，為接下來的學習打好基礎，學生必須完成這一部分實驗內(nèi)容。

應用提高型實驗包括了數(shù)據(jù)庫中函數(shù)、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)備份恢復等機制的學習，同時在這一部分實驗要求中，學有余力的同學可以使用JDBC/ODBC去訪問數(shù)據(jù)庫，目的主要是為了鍛煉學生使用SQL語言進行數(shù)據(jù)庫高級編程能力，并在此基礎上強化工程實踐的能力。

綜合創(chuàng)新實驗是在學習數(shù)據(jù)庫理論基礎后進行強化的綜合創(chuàng)新應用，主要檢驗學生對數(shù)據(jù)庫知識的綜合應用掌握情況。這部分題目不局限于一個題目，學生可以自由選擇自己感興趣的題目，同時也可以完成老師的科研課題，甚至參加一些學科競賽，沒有固定的實驗步驟，要求學生在設計中以數(shù)據(jù)庫知識為主線，結合其他如Java、算法設計等課程，按照數(shù)據(jù)庫設計開發(fā)的步驟完成一個綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫知識和其他課程有機結合。此部分內(nèi)容要求學生以小組的形式完成，由老師帶隊，學生帶動學生，也大大培養(yǎng)了培養(yǎng)學生分析解決問題團隊協(xié)作能力和團隊協(xié)作能力。

（三）線上線下混合式教學模式

在傳統(tǒng)的實驗教學模式中，教師主導，從實驗的設計、執(zhí)行、完成都是由教師參與，學生處在一個被動接受狀態(tài)，降低了學生學習積極性，教學效果沒有達到理想狀態(tài)。此外，課堂實驗課時有限，僅僅依賴課堂實驗環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學生的工程能力是遠遠不夠的。因此在數(shù)據(jù)庫實驗教學改革中，為了充分調(diào)動學生的學習積極性，使理論實踐、課內(nèi)課外能充分融合，提高實驗效率，我們采用線上線下混合式教學模式進行實驗教學。線上課前通過學習平臺推送學生預習實驗項目的知識，讓學生提前了解實驗內(nèi)容。同時，教師通過學習平臺分享實驗項目的相關知識學習視頻，方便學生隨時下載學習。此外，學生還可以通過學習平臺，隨時向老師反饋實驗中存在的問題。線下實驗教學，以學生為主體，教師為引導，讓更多的學生通過實驗過程掌握相應的知識和技能，提高分析問題和解決問題的能力。同時采用小組合作的教學模式。根據(jù)學生的個人情況，保證每組學生組成一個階梯狀的小組，每個小組指定一個負責人。實驗過程中，同組討論實驗內(nèi)容，進一步加深對理論知識的理解。同時，組內(nèi)學習能力強的同學在掌握實驗內(nèi)容并完成后，可以與組內(nèi)稍弱的同學合作。同時，每個小組可以互相幫助、共同進步。這將有助于解決教師在實驗中無法兼顧每個學生的問題，也可以促進學生之間的互動和討論，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力。

僅僅通過有限的課內(nèi)實驗環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學生的綜合應用能力是遠遠不夠的。因此，我們要求學生利用課外時間拓展課程實驗內(nèi)容，鼓勵學生參加各類課外科技活動、學科競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等。依托這些競賽平臺，學生可以自主學習，也可以通過競賽任務相互合作。同時，通過大賽督促學生更好地了解社會行業(yè)的人才需求，關注行業(yè)發(fā)展動態(tài)，為未來就業(yè)發(fā)展做好準備。

（四）自主編寫實驗教材，不斷更新實驗內(nèi)容

數(shù)據(jù)庫技術是目前計算機科學領域中得到最廣泛應用，也是發(fā)展最迅猛的技術，相應的數(shù)據(jù)庫課程的教學內(nèi)容也日新月異。因此，我們自主編寫的實驗指導書，明確地給出每次實驗的實驗目的、實驗內(nèi)容、實驗要求、實驗步驟或方法、實驗原理、操作技巧和注意事項。每次實驗后也都給出適量的思考和練習題，使學生進一步鞏固實驗內(nèi)容，徹底改變了以往實驗課缺乏或沒有實驗指導書，學生不清楚每次實驗的目的、內(nèi)容、要求和實驗原理，上機就去翻課本上的例題的情況。近年來，我們針對不同層次的數(shù)據(jù)庫教學編寫了四本實驗指導書，保證了實驗教學質(zhì)量的穩(wěn)步提高。

（五）改革實驗教學方法，激發(fā)學生學習熱情，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力

實驗教學是教學過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅是培養(yǎng)學生綜合能力的重要手段，也是衡量高校教學質(zhì)量和就業(yè)形勢的關鍵。但“授人以魚不如授人以漁?！保艘髮W生完成規(guī)定的實驗內(nèi)容外，我們注重把提高學生的能力和素質(zhì)作為實驗教學的目標。在數(shù)據(jù)庫實驗教學過程中，我們注重培養(yǎng)學生以下能力。

理論知識的運用能力。理論教學和實踐教學相輔相成，兩者內(nèi)在統(tǒng)一。理論教學是基礎，重點在于傳授知識；實驗教學則是應用，重點在與對學生能力的培養(yǎng)。通過實驗，不僅可以檢驗學生對理論知識的掌握程度，還可以培養(yǎng)學生的理論應用能力，教會學生充分理解理論知識的深刻內(nèi)涵，學會達到實際應用的目的，從而進一步培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。例如，在綜合設計實驗中，要求學生設計一個特定需求的數(shù)據(jù)庫，除了按照數(shù)據(jù)庫設計方法進行設計，還要按照需求分析對邏輯結構設計、概念結構設計、物理結構設計、數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)等步驟進行設計。除此之外，還要引導學生運用關系數(shù)據(jù)的理論知識，不忽略數(shù)據(jù)的完整性，設計出具有真正實用價值的數(shù)據(jù)庫。

獨立探究能力。雖然現(xiàn)在科學技術在迅猛發(fā)展，知識也日新月異，但是由于書本和課時的限制，老師不可能實時更新所有的新知識并傳授給學生。培養(yǎng)學生的學習熱情是我們的主要目的，讓他們主動學習，在實踐中不斷探索，通過個人努力提高自己。在實驗教學中，應充分發(fā)揮學生的主體地位，以學生為中心，教師只作為教學的組織者，對學生進行現(xiàn)場指導。老師和學生可以進行互動，營造和諧的教與學的氛圍。對學生在操作、設計、調(diào)試過程中經(jīng)常遇到的問題老師進行及時的啟發(fā)和引導，培養(yǎng)學生的學習興趣，讓學生逐漸深入其中進行獨立自主探究學習。比如在處理多表復雜查詢這一問題時，怎樣通過創(chuàng)建視圖快速提取有效數(shù)據(jù)，這就需要學生不斷嘗試探索。在綜合設計性實驗中，需要對數(shù)據(jù)庫進行操作，涉及數(shù)據(jù)庫的連接技術、數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等操作。學生在課后應廣泛查閱書籍，查找相關資料進行自主學習，然后通過不斷的實踐，最終可以完成一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)。除此之外，加強自主探究能力的培養(yǎng)，拓展知識面和技能，對學生將來從事相關技術工作非常重要。

團隊協(xié)作和交流能力。在實驗中，除了培養(yǎng)學生的實踐能力外，還要注重學生其他相關能力的培養(yǎng)。目前很多大型項目都是通過團隊合作完成的，良好的溝通能力是前提。在實驗中，要注重這種能力的培養(yǎng)。對于綜合設計性實驗，鼓勵學生通過個人能力和團隊協(xié)作完成實驗任務，實驗組采用自由組合的方式進行分組。小組成員通過分工合作，相互研究討論，共同完成實驗任務。最后，各組以答辯的形式對實驗進行總結，并提交相關報告，讓學生充分融入實驗，體驗實驗帶來的樂趣。通過培養(yǎng)學生的語言溝通能力和團隊合作精神，為學生將來工作打下堅實的基礎

三、結束語

過本次實驗教學改革后，實驗課時為12學時，一共安排3次實驗，每次實驗4學時，分別是基礎驗證型實驗、應用提高型實驗、綜合創(chuàng)新型實驗。

實驗教學是驗證和深化理論知識的重要途徑，也是提升學生工程實踐能力的重要教學環(huán)節(jié)。以工程能力培養(yǎng)為導向，從教學體系、教學內(nèi)容、教學模式等方面改革實驗教學，自編教材，完善考核機制，鼓勵學生參加學科競賽等活動，激發(fā)學生學習的主動性和積極性，從而提高學生的工程實踐能力和綜合應用能力。實踐證明，學生通過參加各種實踐項目，可以大大提高學習的主動性。在這個過程中，每組學生都可以在項目競賽中發(fā)揮個人特長完成相應的任務，促進了理論與實踐的結合，使學生的個人自信心得到提高，培養(yǎng)了學生的團隊合作能力，同時將所學知識融入到實際項目中，極大地鍛煉了學生的工程實踐應用能力。