项目批次：2022年第二批
项目编号：220900007171006
项目类型：新工科建设项目
项目实施背景
《数据库原理》是计算机类专业的核心专业基础课程，承担着培养数据管理与系统开发能力的核心职能。课程内容包括基础篇、系统篇和应用篇三部分，基础篇主要介绍数据库系统的基本概念、数据管理技术的发展、数据模型、数据库系统的结构、关系模型数据结构定义、关系操作、关系完整性约束和SQL语言；系统篇主要介绍数据库安全性、完整性、数据库恢复技术、并发控制技术与查询优化技术；应用篇主要介绍关系规范化理论、数据库设计的基本方法及数据库应用系统开发步骤。教学内容涵盖数据模型、关系代数、SQL语言、安全控制、事务处理、查询优化、规范化理论、数据库设计等基础理论体系，构成了现代信息系统的底层逻辑框架。
随着信息技术应用创新发展和自主创新数据库推广普及加速，传统的数据库原理课程教学中面临着三大问题：
1、课程创新性不够，课程内容迭代滞后，缺乏前沿性和探索性，没有激发学生解决复杂工程问题所需的创新意识和创新能力，难以匹配企业所需的实战能力与工程思维。
教学内容应动态对接学科前沿与行业趋势，确保学生所学知识契合实际应用，满足行业对创新人才的迫切需求；教师的能力与资源亦需全面提升，以支撑课程创新性的高标准要求。学生在”前沿探索—实践锤炼—思维创新”的螺旋式学习循环中实现持续进阶，最终达到“解决复杂工程问题”的能力要求。
信息技术应用创新加速，但教育适配滞后。自主创新技术能力已具备竞争力，但传统课程教学中实验教学主要配合基础篇SQL语言内容，选用免费版“Oracle”、MySQL、SQL Server做SQL命令练习的较多，选用自主创新数据库的较少，再加上教师团队普遍存在产业经验断层，教学方式停留于理论灌输式，对前沿技术动态跟踪滞后，这些因素共同导致难以培养学生创新意识和解决复杂问题的能力。
2、课程内容高阶性不足，技术深度缺失，承上启下衔接性不足，没有培养好学生解决复杂工程问题所需的高阶思维。
传统课程教学过度聚焦SQL语法等应用层内容，系统篇讲解数据库管理系统（DBMS）的安全控制、事务处理、查询优化时，涉及到的高级运维实验在免费版“Oracle”、MySQL、SQL Server能够实验的较少，对存储引擎、查询优化器、事务处理等核心模块的底层原理剖析不足，缺乏对现代分布式数据库架构的探讨。这些问题导致课程创新思维培养维度缺失，复杂工程问题解决能力训练不足，系统级优化能力培养空白，严重制约学生高阶能力的培养。
数据库管理系统本身是计算机理论成果转化为产品的成功范例，在数据库课程的知识体系规划中，需要突出该课程在整个计算机类专业课程体系中的核心作用，发挥好该课程承上（应用系统）启下（基础理论）的纽带作用。
3、课程内容挑战度不够，尤其在数据库设计环节呈现出严重的教学浅表化现象，没有培养好学生解决复杂工程问题所需的实践能力和综合素质。
传统课程在应用篇内容讲解时仍停留在”三范式+ER图”的初级阶段，实验案例过于简单，课程内容复杂度不够。数据库应用系统没有完整呈现，学生也不能很好地理解数据库课程与其他课程之间的关系，各个知识点相互孤立，导致学生仅掌握碎片化知识点，难以构建完整的数据库系统认知体系，更无法应对实际业务场景中的复杂数据挑战。
因此，数据库课程需要改变这种”浅层教学+单一能力”的培养模式，需要重构教学内容体系，强化底层技术深度，并建立产教融合的教学培养模式。
改革思路及举措
课程团队围绕痛点问题，构建了“理论学习-技术应用-工程实践”进阶式多维度融合的内容体系，突出该课程在整个专业课程体系中的核心作用，发挥好该课程承上（应用系统）启下（基础理论）的纽带作用，激发学生对数据库原理的学习兴趣，提升学生的数据库应用能力，突出课程的创新性，提升课程的高阶性，增加课程挑战度。实行如下举措：
1、围绕创新性，打造“产教融合，以赛促教”，激发学生解决复杂工程问题所需的创新意识和创新能力。
课堂讲解数据库的安全性、数据库恢复与并发控制和查询优化原理时，概念比较抽象，通过学习GaussDB数据库的事务处理机制（数据库并发与恢复技术）、查询优化技术和安全控制方法，加深对数据库原理的理解。同时GaussDB数据库具有高性能、高可用、高安全、易运维、AI能力等主要特性，采用了众多前沿产业技术栈，比如高性能架构、双活数据中心、全局事务管理、增量检查点技术、WAL日志优化、全栈安全防护、AI4DB引擎、DB4AI框架等。因此课程融合华为GaussDB数据库，不仅能让学生接触现代数据库的云原生、分布式、智能化、云服务等概念，而且能够通过GaussDB数据库的多维度技术栈集成特性助力新工科背景下的复合型人才培养。
具体做法是采用“线上线下混合式”教学方法，有效利用华为ICT学院的课程资源学习，鼓励学生参加华为HCIA/HCIP、HCCDA/HCCDP认证及相关大赛，将学科创新竞赛作为课程教学实践的延伸场与能力试金石。
图1 进阶式多维度知识架构
图2 华为ICT学院开课情况
图3 登录GaussDB云平台实验及参与华为认证情况
2、围绕高阶性，以培养学生解决复杂工程问题的高阶思维能力为目标，构建多课程交叉融合的教学内容体系。
数据库是计算机理论成果转化为产品的成功范例，数据库管理系统是一种操纵和管理数据库的大型系统软件，内部结构复杂，通过对华为GaussDB云数据库的底层实现技术分析，使同学们明白数据结构课程中的树型结构、排序算法、操作系统中的文件管理等基础知识在系统软件开发中的作用，鼓励学生花时间去探讨和研究DBMS的底层实现技术，使学生理解基础理论课程在软件开发中的作用，培养学生高阶思维能力。
课程设计采用MySQL、GaussDB多平台对比实验，开展“多平台迁移+AI赋能”实践教学。具体实现方法是：学生根据实验指导首先在MySQL数据库中进行实验操作，然后在GaussDB平台进行同样的实验练习，对比理解不同数据库管理系统的SQL命令语法差异，从而真正理解数据迁移的意义。在代码迁移过程中，借助DeepSeek等AI工具辅助生成SQL命令，提高代码编写效率。
3、围绕挑战度，强化实践教学，激发学生的学习动能和潜能，培养学生解决复杂工程问题所需的实践能力和综合素养。
课程组设计了《基于GaussDB的“网络课程平台”系统》综合案例。案例综合应用了JavaWeb、前端开发技术、数据库原理等课程的知识，实现了多课程交叉融合。案例包含了学生数据批量导入、试卷自动生成等多项复杂业务逻辑。通过练习，学生能够更深入地理解数据库课程与其他课程之间的内在联系，能够进一步掌握数据库应用系统的设计及开发流程，提高学生的编程能力和解决复杂工程问题的能力。
图4 “网络课程平台”数据库应用系统开发案例目录
图5 “网络课程平台”系统ER图
图6 “网络课程管理系统”考试管理页面
项目成果、创新点及成效
1、项目特色与创新点
（1）“原理-实践-自主创新”三位一体的数据库系统教学改革：从原理到工程实践的全链路能力培养
在系统篇讲解数据库系统安全性、完整性、并发控制、数据库恢复、查询优化等核心原理时，对比讲解MySQL与自主创新数据库的核心技术实现差异，同时引入GaussDB数据库课程资源，涵盖集群部署、弹性扩缩容、版本控制、性能调优等工程操作，强化学生对数据库系统的理解，提升学生动手实践能力，培养企业所需的实战能力与工程思维。
（2）“多平台迁移+AI赋能”——异构数据库集群实验与SQL智能辅助教学实践
搭建MySQL、GaussDB多平台实验环境，熟悉集群部署、Linux操作等。对比不同系统的SQL差异，进行自主创新数据库迁移实践，实现对数据库迁移能力的培养。同时，融合AI工具辅助生成SQL命令，提高代码编写效率。
（3）“案例驱动、多技术融合”——基于JavaWeb的《“网络课程平台”系统》综合实验教学设计
基于JavaWeb技术设计了数据库应用系统开发综合实验，“网络课程管理系统”案例包含了学生数据批量导入、试卷自动生成等复杂业务逻辑。通过综合案例学习，学生能够进一步掌握数据库应用系统的设计及开发流程，提高学生的编程能力和解决复杂工程问题的能力。案例综合应用了JavaWeb、前端开发技术、数据库原理等课程的知识，实现了多课程交叉融合。
2、项目成果
（1）教师
①2023年成功申报河南省本科高校新工科新形态教材-《数据库原理及应用-基于GaussDB数据库》，初稿已完成，人民邮电出版社二审中。
②2022年获批基于华为云GaussDB的《数据库原理》课程和实验体系建设教育部产学合作协同育人项目，已结项、结题等级为优秀。
③2024年获批“国产软件进课堂”教学改革项目HCCDA–GaussDB一项，该项目支持学生免费考取HCCDA认证。
④2023年结项校级实验基金–基于Java Web+GaussDB的数据库应用系统创新实验开发。
⑤2024年申报校级教改项目-新工科背景下软件工程专业“金课”建设研究：以《数据库原理》为视角。
⑥2021年获得河南省教育厅黄河鲲鹏开发者大赛金融应用赛道三等奖。
⑦2020、2021、2022、2024分别获得校级教学质量奖二等奖、二等奖、一等奖、二等奖，2019、2020、2021、2022、2023连续5年获得校级优秀论文指导教师。
（2）学生
①2023年指导学生申报华为云项目校级SRTP项目5项。
②学生积极参与学科竞赛，近年来获得国家级奖项70项，省级奖项510项。
③2024年有30多人获得华为HCIX职业认证，2025年预计有100人获得华为HCIX职业认证、HCCDX华为云开发者认证。
图7 学生获奖情况
3、项目成效
图8、图9是2024-2025-1、2023-2024-1学期与2022-2023-1学期数据库卷面成绩对比，从学习数据与评价反馈来看，学生普遍对知识掌握有所提高，优秀学生增加，学生的提问从广度和深度上都有所提升。
学生的实践能力有了大幅度提高。通过跨课程的综合实验设计，学生能够更深入地理解数据库课程与其他课程之间的内在联系。从学生提交的项目成果来看，实验完成度显著提升，项目展示相较于往届也更加精彩纷呈。
图8 近3年数据库原理课程成绩分析
图9 近3年学生成绩对比
应用及推广情况
目前在学院2023、2024级数据库教学中开展该项目，后期准备扩大课程覆盖面，并根据教学反馈和评价情况，优化课程的设计。
经验总结
课程以培养学生的创新精神和实践能力为出发点，以信息技术应用创新需求为导向，构建“理论学习-技术应用-工程实践”进阶式多维度融合的内容体系，在传授数据库相关专业知识的过程中，融入思想政治教育，实现价值素养、数据库知识、科学实践能力三位一体的育人目标。
后期计划进一步引入智能教学助手等AI工具。智能教学助手可以通过大数据分析和人工智能算法，为学生提供个性化的学习建议和辅导，帮助他们更好地掌握知识。同时，AI工具还可以辅助教师进行教学管理，减轻他们的工作负担，使他们有更多的时间和精力投入到课程设计和学生指导中。此外，通过引入AI技术，可以有效解决硬件资源的限制问题，利用虚拟现实和增强现实等技术，为学生提供更加丰富和真实的实验环境。最后，通过智能教学助手的辅助，可以优化课程设置，合理分配课程负荷，使学生在轻松愉快的氛围中学习，从而提高学习效果。
案例内容由项目负责人提供