融合通用AI的“数据库原理”课程教学实践探究

［摘 要］ 传统的“数据库原理”课程往往重视理论知识的传授，但在实际应用中，学生可能会遇到诸多实践难点。针对以上问题，将以ChatGPT、文心一言为代表的通用人工智能模型整合到“数据库原理”课程中，为学生提供更加实际、直观和互动的学习体验。通过与通用人工智能模型的交互，学生不仅可以更好地理解数据库的基本原理，还可以在实际操作中得到即时的反馈和个性化指导。此外，还探索了利用通用人工智能进行数据库设计和查询的实践教学方法，使学生能够在真实场景中应用所学知识。

［关键词］ 数据库原理；通用人工智能模型；教学改革

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）31-0017-04 ［收稿日期］ 2023-10-16

引言

随着信息技术与信息规模的飞速发展，数据库技术作为数据存储与管理的核心，在各个行业应用中都发挥着至关重要的作用。传统本科教学中的“数据库原理”课程，为了培养学生的理论基础，往往着重于关系数据库、数据结构、查询优化、事务处理等方面的深入讲解。这些理论基础，无疑为学生日后的职业发展打下了坚实的基石［1-2］。然而，伴随技术的变革和产业的迭代，当前的数据库技术已经不再局限于关系数据库，大数据技术、实时流处理、分布式系统等技术已然兴起。在这样的背景下，单纯依赖传统的教育方式，如课本讲解、案例分析等，可能已经不能满足学生的学习和实践需求。针对这些问题，如何将新的技术与教育结合，提供更加实践和互动的学习体验，已经成为教育者和学者们探讨的焦点。在此背景下，本文提出一种基于通用人工智能的“数据库原理”课程交互式实践方法，在“数据库原理”课程中进行教学辅助，显著提升学生在解决实际问题中的实践能力。

一、整合通用人工智能的课程设计方法

在传统的数据库课程中，由于对于实践环节的忽视，许多学生在完成“数据库原理”课程后，仍然存在以下的问题：（1）理论知识与实际应用之间的鸿沟。学生可能掌握了大量的理论知识，但在真实场景中往往感到无所适从。（2）缺乏实际操作经验。即使是简单的数据库设计和查询操作，也可能让学生感到手足无措。（3）遇到问题时，缺乏及时有效地个性化指导和帮助。因此，当前的“数据库原理”课程已经面临着与时俱进的需求。

利用ChatGPT与文心一言等通用人工智能技术，可以为学生提供更加实际、直观和互动的学习体验，帮助他们更好地理解数据库原理，并在真实场景中应用所学知识。这不仅是一种教学创新的尝试，更是对传统教育方式的有益补充。

随着计算机科学与技术的快速发展，人工智能领域也得到了前所未有的关注和进步。尤其是近些年，随着深度学习技术的崛起，通用人工智能开始崭露头角。所谓通用人工智能，即General Artificial Intelligence（GAI），是一种与人类智能相当的机器智能，它能够在各种各样的任务中展现出与人类同样的学习和解决问题的能力。其中，OpenAI推出的ChatGPT以及国内百度推出的文心一言便是其中的代表［3］。

（一）通用大模型基础能力简介

基于预训练大型的语言模型，通用人工智能模型拥有以下技术特点。

1.知识广泛：通用人工智能基于大量的互联网文本进行训练，使其具备了广泛的知识背景，能够为学生提供及时和准确的反馈，有助于他们更快地理解和应用数据库的基本原理。

2.易于交互与理解：它能够根据给定的上下文，生成连贯、有逻辑的回复，通用人工智能的设计初衷是与用户进行自然语言交互，其友好的交互方式使得学生可以方便地询问问题并获得答案，而不需要过多地理解复杂的技术细节。

3.定制化个性化学习：作为一个通用的人工智能模型，可以根据特定的课程需求进行调整和定制，满足不同教育环境和学生需求。

（二）通用人工智能与数据库课程设计的结合

ChatGPT与文心一言等通用人工智能模型，其基于大量的知识库和实践案例，能够为学生提供即时的指导和帮助［4-5］。例如，当学生在进行数据库设计时，遇到了疑难问题，可以直接向通用人工智能模型提问，得到专业的解答和建议。这种互动方式，不仅提高了学习的效率，还能增强学生的学习兴趣。更重要的是，通过与人工智能模型的交互，学生可以在实际操作中得到真实的反馈，这对于培养学生的实践能力具有非常重要的意义。

“数据库原理”课程的教学目标：让学生掌握数据库的基本理论知识；培养学生的数据库设计与开发能力；强化学生的实际操作与应用技能。借助于上述通用人工智能所具有的多项能力，课程目标都可以与AI模型进行有机的结合。教育者可以设计与“数据库原理”课程同步的教学方案，确保AI模型在每个学习阶段都为学生提供恰当的支持。通过模拟真实的数据库操作场景，让学生在AI模型的指导下进行实践，加深对知识的理解。教育者应定期收集学生对于使用AI模型的反馈，以及他们在学习过程中遇到的问题，及时调整教学策略。

通过上述探讨，我们可以看出，通用人工智能不仅可以作为一个强大的教学辅助工具，而且其灵活性和广泛的知识库使其成为“数据库原理”课程的理想伙伴。在正确的教学策略和方案下，通用人工智能有潜力极大地改善“数据库原理”的教学效果。

（三）利用通用人工智能辅助教学

除使用通用人工智能完成课程设计外，其还可以被运用到辅助教学方面。

1.传统上，学生在学习过程中遇到疑难问题往往需要在课后向教师请教或翻阅大量资料。但是，利用通用人工智能模型，学生可以随时向其提出问题，得到快速、准确的答案。

2.真实的数据库操作往往需要复杂的环境配置和高昂的资源投入。但通过通用人工智能模型，我们可以为学生提供一个模拟的数据库操作环境，让他们在不担心误操作的情况下自由练习。

3.与传统的单向教学不同，利用通用人工智能模型，教师可以设计各种互动题目，从而提高学生的参与度和学习兴趣。这种方式不仅能够激发

学生的主动性，还能即时检测他们对知识点的掌握情况。如图1所示，在教授学生多表连接技术时，教师可以让学生尝试根据要求编写一个复杂的SQL查询，然后询问ChatGPT另一种查询方式。学生通过与ChatGPT的互动，可以对比自己的答案和模型的答案，从而得到即时的反馈和学习。

结合通用人工智能技术，如ChatGPT和文心一言，到数据库课程的教学中，不仅可以为学生提供更加丰富、直观的学习体验，还能帮助教师更好地进行教学与评估。随着技术的进步，未来这种教学模式或将成为主流，为更多的学生带来高效、有趣的学习旅程。

二、课程实践与通用人工智能的结合方式

随着信息时代的发展，传统的教学模式正逐渐向数字化和智能化转变。尤其在“数据库原理”课程中，如果仅停留在理论层面，学生可能难以体验到实际操作中的难点和挑战。因此，引入如ChatGPT、文心一言等通用人工智能模型，对数据库课程进行创新与升级显得尤为重要，整合AI技术可以为学生提供一个更加全面、实践和互动的学习体验。

（一）模拟现实场景

在当代的技术环境中，为学生提供真实世界的场景模拟是至关重要的，因为它可以更好地帮助他们面对实际工作中的挑战。利用通用人工智能，我们可以为学生提供一种更为接近真实世界的数据库设计与查询体验。例如，使用ChatGPT或文心一言，我们可以模拟真实的业务需求，如电商平台、医疗记录系统或银行交易系统等，让学生设计相应的数据库结构并执行相关查询。

（二）实时反馈

通用人工智能模型，尤其是自然语言处理模型，可以与学生进行直观的对话。学生可以向模型提出关于数据库设计和查询的问题，如“如何设计一个用于电商平台的数据库？”或“如何编写一个查询来获取所有购买过特定产品的客户信息？”。模型可以提供即时的答案或建议，并给出理由或背后的逻辑。这不仅可以加深学生的理解，还可以鼓励他们思考并提出更复杂的问题。此外，当学生在设计数据库或编写查询时遇到错误，模型可以即时提供反馈，指出问题所在并提供修正建议。这种实时的、个性化的指导是传统教学方法难以实现的，但对于学生的学习来说是非常有价值的。

利用GAI模型进行数据库的实际操作教学，学生可以从中获得多种学习经验。首先，他们可以通过亲手操作来理解和掌握数据库设计和查询的基本原理。其次，通过与模型的互动，他们可以得到更深入、更具体的知识和技能，如复杂查询的编写、性能优化和安全性考虑等。此外，学生还可以从中学到如何与GAI系统合作，这是当今技术行业非常重要的一种能力。他们可以学会如何充分利用GAI系统的能力，同时也了解其局限性，并根据实际需求调整自己的设计和查询策略。

（三）回顾反思

实践教学的另一个重要方面是反思。每次操作结束后，学生应该花时间回顾自己的工作，思考哪些地方做得好，哪些地方可以改进。通过与模型的互动，他们可以得到更具体、更深入地反馈，从而更好地进行反思和自我修正。

传统的数据库课程中，学生往往需要等到课后或实验课时才能得到反馈。而通用人工智能能够为学生提供即时的反馈，帮助学生快速纠正错误，加深理解。每名学生的知识背景、学习方式和进度都有所不同。GAI可以为每名学生提供个性化的指导，确保每名学生都能得到最适合自己的帮助。通过模型创建的模拟环境，学生可以进行真实的数据库操作，体验到实际应用中的挑战和乐趣。利用GAI模型，学生可以更加高效地学习数据库原理，节省大量的时间和资源。与GAI模型的互动不仅仅是理论学习，更多的是实践操作。学生可以在这个过程中培养自己的实践能力，为未来的工作打下坚实的基础。

总体来说，整合通用人工智能到“数据库原理”课程实践中，不仅可以为学生提供更加丰富和互动的学习体验，还可以帮助教育者更有效地传授知识，评估学生的学习效果。随着人工智能技术的进一步发展，期待在更多的教育领域看到AI技术的应用，为教育带来更多的创新和变革。

三、结论与展望

随着技术的发展，传统的教育方法已经难以满足现代学生的学习需求。特别是在计算机科学与技术领域，实践和应用是学习的关键。本文通过探索如何将通用人工智能整合到数据库原理及应用课程中，为学生提供了一个全新的学习体验。

基于GAI的教学方法打破了传统的授课模式，使学生可以在与模型的交互中加深对数据库原理的理解。这种互动式的学习方法不仅提高了学生的学习兴趣，还增强了学生的实践能力。通过与ChatGPT等模型的实践活动，学生可以将理论知识应用于实际情境中，验证和优化自己的设计思路。这种实践中学习的方法有助于培养学生的创新思维和解决问题的能力。

尽管基于通用人工智能的教学方法在“数据库原理”课程中取得了不错的效果，但我们认为还有很多潜在的应用和改进空间。随着人工智能技术的不断进步，未来可以考虑开发专门针对数据库原理的教学助手，为学生提供更加深入、全面的学习体验；除了数据库原理，通用人工智能模型还可以应用到其他计算机科学与技术课程中，如“编程语言”“操作系统”“网络原理”等，进一步扩展其在教育领域的应用范围；通用人工智能在处理学生问题时，还可以考虑结合学生的学习历程和背景，提供更加个性化的学习建议和资源。

总之，随着通用人工智能技术的进一步发展，我们有理由相信，未来的教育将更加智能化和个性化。ChatGPT和文心一言为我们提供了一个全新的教学思路和方法。我们相信通过将通用人工智能整合到传统的课程中，不仅可以提高学生的学习体验，还可以为教育领域带来革命性的变革。

参考文献

［1］宋贤霞，李燕，任真，等.深度融合信息技术的数据库课程教学设计与实践［J］.计算机教育，2023（5）：29-34.