人工智能背景下應用型本科數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的專創(chuàng)融合教學改革與實踐

  數(shù)據(jù)已經(jīng)成為人工智能時代的重要生產(chǎn)要素,隨著大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)開發(fā)與管理在各個行業(yè)中的應用前景廣闊,包括教育、醫(yī)療、金融、零售等領(lǐng)域,都在依賴數(shù)據(jù)支撐其智能化轉(zhuǎn)型。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理及相關(guān)實踐課程,是計算機類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程,既是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法原理、程序設(shè)計等課程的延伸,也是軟件工程、計算機科學與技術(shù)、信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全等課程的基礎(chǔ),還是人工智能與大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的重要支撐,具有承上啟下的作用[1]。數(shù)據(jù)庫作為人工智能時代的軟件“底座”,是數(shù)字化技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵,具有極強的實踐性。然而,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程教學和實踐存在理論與實踐脫節(jié)、創(chuàng)新實踐不足、教學實踐案例缺乏、教師無法獲取學生實時學習反饋、忽視學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)業(yè)意識的培養(yǎng)等問題,難以適應人工智能時代對人才的新要求。對于應用型本科院校來說,改革傳統(tǒng)課程教學模式,實現(xiàn)專業(yè)課教學與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的深度融合(專創(chuàng)融合),既是解決上述問題的有效途徑,也是提升數(shù)據(jù)庫課程教學質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新型數(shù)據(jù)庫人才的關(guān)鍵舉措。
　　一、人工智能背景下應用型本科數(shù)據(jù)庫課程的變革需求
　　(一)技術(shù)迭代對教學內(nèi)容的沖擊
　　大模型時代,數(shù)據(jù)管理已經(jīng)從傳統(tǒng)的“存儲中心”轉(zhuǎn)向“價值”中心,促使傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)向文本、圖像、視頻等多模態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變、從傳統(tǒng)企業(yè)升級應用轉(zhuǎn)向智能應用、智能推薦、智能服務等新場景。而當前多數(shù)應用型本科數(shù)據(jù)庫課程,仍以傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫關(guān)系模型和SQL語言為主,缺乏對新興數(shù)據(jù)技術(shù)和應用場景的覆蓋,這種差距導致學生進入企業(yè)后難以適應實際工作需求,難以應對復雜多變的業(yè)務場景,因此,課程內(nèi)容亟須更新,融入大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術(shù),強化多模態(tài)數(shù)據(jù)處理能力,以適應智能應用新需求,培養(yǎng)具備創(chuàng)新思維和實踐能力的高素質(zhì)數(shù)據(jù)庫人才[2]。
　　(二)技術(shù)融合對教學模式的影響
　　當前,隨著大語言模型的出現(xiàn),人工智能發(fā)展進入密集活躍期,并推動了教育的改革。在知識隨處能學、隨時可學的背景下,傳統(tǒng)以傳授學生知識和培養(yǎng)基礎(chǔ)技能的教育模式已然不再適應,需要轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘囵B(yǎng)學生創(chuàng)新能力、解決復雜問題能力為核心的教學模式。人工智能與數(shù)據(jù)庫課程的深度融合[3],一方面可以借助人工智能實現(xiàn)教學內(nèi)容的個性化推送,另一方面學生能借助人工智能工具進行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)和應用,實現(xiàn)從傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計與維護,拓展到具備利用人工智能技術(shù)進行創(chuàng)新應用開發(fā)的能力,以滿足社會的實際需求。
　　(三)技術(shù)發(fā)展對人才能力結(jié)構(gòu)的重塑
　　當前數(shù)據(jù)庫課程的教學目標比較單一,側(cè)重于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本原理及技術(shù)、SQL語言查詢和編程技術(shù)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安裝與維護、簡單數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)等基礎(chǔ)技能[4],而大語言模型時代,學生不僅需要掌握主流數(shù)據(jù)庫技術(shù),還需要掌握數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、數(shù)據(jù)分析等跨學科知識,并具備需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、性能優(yōu)化和發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)價值和設(shè)計數(shù)據(jù)驅(qū)動的創(chuàng)新方案,以應對復雜的業(yè)務場景。這種能力結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,要求課程設(shè)計更加注重學生實踐應用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　二、人工智能背景應用型本科數(shù)據(jù)庫課程的專創(chuàng)融合教學改革路徑
　　專創(chuàng)融合教學改革是應用型本科教育改革的重要方式,本文以成果導向教育(Outcome　Based　Education,OBE)為指導,探索基于人工智能技術(shù)的數(shù)據(jù)庫課程的專創(chuàng)融合教學改革路徑,其改革前后對比,如圖1所示。
　　(一)結(jié)合專業(yè)特點,設(shè)定分層教學目標
　　專創(chuàng)融合的關(guān)鍵在于將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿于專業(yè)教學過程中,不斷培養(yǎng)同時兼具專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)素養(yǎng)的復合型人才[5]。因此,在人工智能背景下,根據(jù)學生專業(yè)學習需求和市場對數(shù)據(jù)庫相關(guān)崗位對人才的能力要求,在數(shù)據(jù)庫課程實施中,設(shè)置分層級的教學目標(如表1所示),以切實做到因材施教。
　　(二)融合前沿知識,改革教學內(nèi)容
　　1.數(shù)據(jù)庫課程教材內(nèi)容的改革
　　遵循基礎(chǔ)、提升、創(chuàng)新這一職業(yè)能力發(fā)展規(guī)律,開發(fā)數(shù)據(jù)庫課程的活頁式教材,該教材主要包括三個模塊:數(shù)據(jù)庫技術(shù)應用的理論和技能學習模塊、數(shù)據(jù)庫前沿技術(shù)探索模塊和人工智能數(shù)據(jù)庫創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐模塊,每個模塊中分為理論學習、技能學習、知識和技能測評、實踐項目設(shè)計、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例分析等多個任務活動,促進理論與實踐的結(jié)合。通過模塊化教學,學生不僅能扎實掌握數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ),還能緊跟技術(shù)前沿,提升實戰(zhàn)能力,實現(xiàn)理論知識與實踐應用的深度融合。
　　2.數(shù)據(jù)庫課程教學內(nèi)容的改革
　　基于OBE理念的改革強調(diào)能力本位,專創(chuàng)融合教學強調(diào)以學生為中心,讓學生在實踐性場景中鍛煉解決問題的能力,并將易于忘記的信息和知識經(jīng)過實踐內(nèi)化吸收。針對當前數(shù)據(jù)庫課程停留在SQL和ER圖模型的現(xiàn)狀,根據(jù)2024年《中國數(shù)據(jù)合規(guī)人才缺口與培育白皮書》中數(shù)據(jù)合規(guī)人才的要求,融合ICT大賽、中國大學生計算機設(shè)計大賽、“藍橋杯”大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽、挑戰(zhàn)杯等大賽內(nèi)容,構(gòu)建“底層筑基(20%)+智能升級(50%)+工程實戰(zhàn)(50%)”的數(shù)據(jù)庫課程體系,并將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿到各個板塊學習中,如表2所示。
　　(三)借助人工智能,重構(gòu)教學過程
　　1.智慧平臺輔助理論教學
　　在專創(chuàng)融合教學實施過程中,針對課程體系中的每一個模塊,依托校企合作的智慧教學平臺,開展“課前—課中—課后”全過程融合式互動教學。其中,在課前環(huán)節(jié)中,教師提前發(fā)布課程視頻、課件等學習資源,學生自主學習,同時平臺通過智能分析學生學習情況,并為其智能推送涵蓋數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)治理等前沿領(lǐng)域的最新研究動態(tài),以及豐富的慕課、學術(shù)論文、專業(yè)書籍等學習資料。課中環(huán)節(jié),教師借助微課、人工智能工具等開展項目式、案例式教學,對案例進行分析、明確目標、知識解析、演示操作、突破知識重難點、發(fā)布任務,分析指導,點評作品和總結(jié)應用,學生分組討論、分成練習協(xié)助完成；課后環(huán)節(jié),學生利用手機端便捷查看結(jié)構(gòu)化課程資源,完成個性化作業(yè),教師根據(jù)平臺反饋進行針對性輔導,形成閉環(huán)教學體系,提升教學效果。
　　2.人工智能輔助實驗教學
　　數(shù)據(jù)庫課程傳統(tǒng)的實驗教學模式下,由于班級人數(shù)眾多,教師無法實時響應和解答學生學習和編程實踐中的問題,導致學生實踐效果不佳。利用人工智能技術(shù)和openGauss開源關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),輔助數(shù)據(jù)庫實驗教學,能夠較好地解決以上痛點問題。一方面,利用人工智能技術(shù),可以為學生實驗提供思路啟發(fā)、問題解答等實時輔導,并完成對實驗報告的批閱。例如,AI代碼助手,可以隱藏關(guān)鍵代碼,通過引導學生自主探索,逐步揭示編程邏輯,培養(yǎng)獨立解決問題的能力；另一方面,openGauss的智能優(yōu)化功能,能實時監(jiān)測學生操作,提供性能調(diào)優(yōu)建議,提升實驗效率,確保理論與實踐緊密結(jié)合,深化知識理解。此外,在學生實訓環(huán)節(jié)中,通過校企合作模式引入項目學習,根據(jù)企業(yè)真實需求設(shè)計數(shù)據(jù)庫實訓項目,學生在實際操作中提升實戰(zhàn)能力,企業(yè)導師全程指導,確保理論與實踐無縫對接,進一步強化學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
　　(四)優(yōu)化評價體系,培養(yǎng)適應時代需求的高素質(zhì)人才
　　為解決傳統(tǒng)課程考核方式通過一次性考核確定學生成績的片面性問題,針對人工智能背景下數(shù)據(jù)庫課程的專創(chuàng)融合教學特點,遵循OBE理念“產(chǎn)出導向”的基本原則,構(gòu)建“診斷性評價(20%)+形成性評價(50%)+總結(jié)性評價相結(jié)合(30%)”的評價體系。其中,診斷性評價,主要借助智慧教學平臺的數(shù)據(jù)分析功能,對學生基礎(chǔ)知識掌握情況進行評估；形成性評價則包括學生線上學習的完成情況、在課堂上參與活動和任務活動完成情況、小組管理實踐情況等,全面記錄學生的學習過程和成長軌跡；總結(jié)性評價則通過期末考試、項目成果、實驗報告等多種方式評定學生的創(chuàng)新能力和綜合素養(yǎng),確保評價結(jié)果客觀全面,激勵學生持續(xù)進步,培養(yǎng)適應未來挑戰(zhàn)的高素質(zhì)人才。此外,在學生參與項目學習過程中,還由企業(yè)導師對學生的項目執(zhí)行能力、團隊合作精神等創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力進行綜合評價,進一步豐富評價維度,確保評價體系多元化和立體化。企業(yè)導師的評價結(jié)果占總結(jié)性評價的20%,結(jié)合校內(nèi)教師評分,形成更全面的評價體系。通過這種多維度的評價機制,不僅有利于學生的專業(yè)技能,還培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維和團隊協(xié)作能力,真正實現(xiàn)專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育需求的緊密對接。
　　三、結(jié)束語
　　綜上所述,在當今數(shù)字化時代,數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為信息管理和處理的核心手段,廣泛應用于各個領(lǐng)域中。人工智能的崛起,為數(shù)據(jù)庫課程的教學帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)。應用型本科數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的專創(chuàng)融合教學改革,一方面將人工智能與數(shù)據(jù)庫技術(shù)深度融合,提升學生創(chuàng)新應用能力；另一方面,借助人工智能平臺實現(xiàn)對學生學習的實時反饋與個性化指導,優(yōu)化教學效果,有利于滿足人工智能時代對高素質(zhì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的需求,同時也為其他領(lǐng)域課程改革提供了可借鑒的模式,推動教育教學整體創(chuàng)新。

文章來源：  《經(jīng)濟導報》   http://xwlcp.cn/w/qt/35712.html