數(shù)據(jù)庫課程體系建設(shè)和教學(xué)方法探索

文章編號：1672-5913(2008)18-0086-03

摘要：本文論述了我院從數(shù)據(jù)庫系列課程體系的構(gòu)建、課程知識結(jié)構(gòu)化及優(yōu)化、針對課程各模塊內(nèi)容特點的教學(xué)方法手段的選取、實驗教學(xué)方式、課程設(shè)計教學(xué)模式等五個方面進(jìn)行的積極而有效的探索。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；教學(xué)方法；課程體系

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Research on Course Architecture and Teaching Method of Database System

CHEN Long-meng

(College of Information Science and Engineering， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， Shandong， China)

Abstract: For the purpose of achieving the innovative education target of database system and improving teaching quality， this paper presented the active probes into the following five aspects: the construction of the database system series courses， the optimization of the course knowledge， the adoption of the teaching methods and means gearing to the characteristicsof each module in the course， the teaching mode of experiment， the teaching pattern of course design.

Key words: database system， teaching method， course architecture

1數(shù)據(jù)庫課程體系建設(shè)

1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程的教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用廣泛、快速發(fā)展的實際情況，按照學(xué)校關(guān)于加強(qiáng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力、培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的要求，我們確立了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程的教學(xué)目標(biāo)，用一句話概括為使學(xué)生具備“對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的認(rèn)知、分析、設(shè)計、應(yīng)用能力和學(xué)科素質(zhì)”，具體而言就是：較全面的掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和基本原理，了解學(xué)科發(fā)展前沿和發(fā)展趨勢，提高數(shù)據(jù)庫的理論知識水平；學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)和方法，掌握其應(yīng)用技能，提高學(xué)生的動手實踐能力；培養(yǎng)學(xué)生綜合運用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的知識、技術(shù)和方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和實施的能力，提高其綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

1.2課程體系的構(gòu)建

上述教學(xué)目標(biāo)較龐大，單靠一門課程、一學(xué)期難以達(dá)到。上述教學(xué)目標(biāo)體現(xiàn)出明顯的層次性，即“基礎(chǔ)、應(yīng)用和綜合”，為此我們將上述教學(xué)目標(biāo)分解為三個層次，分三階段來實現(xiàn)。因此我們設(shè)立了如下數(shù)據(jù)庫系列課程：

Ⅰ 必修課：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第6學(xué)期開設(shè))；

Ⅱ 選修課：“SQL SERVER使用技術(shù)”，“動態(tài)網(wǎng)站建設(shè)”(第7學(xué)期前面開設(shè))

Ⅲ 必修課：數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(第7學(xué)期后面開設(shè))

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課程是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的第一門課程，屬于基礎(chǔ)層次，肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)庫基本理論、基本技術(shù)和方法及其基本應(yīng)用的能力，使學(xué)生獲得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫知識結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用技能，為后續(xù)課和考研打下基礎(chǔ)；

SQL SERVER使用技術(shù)、動態(tài)網(wǎng)站建設(shè)兩門課程都是選修課(學(xué)習(xí)選擇權(quán)交給學(xué)生)，其教學(xué)目的是使學(xué)生掌握一種數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具(人利用工具而生存)，進(jìn)一步掌握數(shù)據(jù)庫理論和方法的應(yīng)用，提高學(xué)生的動手實踐能力。

數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生全面理解和綜合運用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及相關(guān)學(xué)科的知識、技術(shù)和方法分析問題、進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和實施以解決實際問題、提高其綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學(xué)目標(biāo)培養(yǎng)中的最高層次。在這一教學(xué)階段，學(xué)生需要綜合運用前兩階段所學(xué)課程的知識，以及程序設(shè)計、軟件工程、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)知識才能完成本階段教學(xué)任務(wù)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

因為上述三階段的課程在內(nèi)容上前后相承，層次遞進(jìn)，所以在教學(xué)時間安排上，它們的開設(shè)學(xué)期前后相連，符合循序推進(jìn)的教學(xué)規(guī)律，在教學(xué)上可起到趁熱打鐵的作用。

1.3教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化與優(yōu)化

課程體系教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化包括教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化、確定重點教學(xué)內(nèi)容和在系列課程間合理分配教學(xué)內(nèi)容和任務(wù)，使課程間教學(xué)內(nèi)容不重復(fù)不遺漏，優(yōu)化目的是最大程度地實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課程在整個數(shù)據(jù)庫系列課程中處于基礎(chǔ)和支柱地位，因此課程體系教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化首要是該課程教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化。按照美國教育心理學(xué)家和教育改革家布魯納提出的“學(xué)科基本結(jié)構(gòu)”的觀點，教師要指導(dǎo)學(xué)生掌握教材全貌，使知識結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化[1]。為此，筆者從教學(xué)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化入手，經(jīng)過精心整理，將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課程的教學(xué)內(nèi)容歸結(jié)為“兩行四塊”的知識體系結(jié)構(gòu)[2]，見表1?！皟尚小奔窗凑昭芯糠懂?即本身的性質(zhì))將課程教學(xué)知識點在水平方向上分為理論知識和技術(shù)知識兩類，四塊就是按照在人才培養(yǎng)中的作用將課程教學(xué)知識點在縱向上分為原理、設(shè)計與應(yīng)用、系統(tǒng)維護(hù)管理、前沿與趨勢四個模塊。

觀察表1，發(fā)現(xiàn)有兩條水平的有交叉的線索，第一條是理論知識線索，第二條是技術(shù)知識線索，前者為后者提供嚴(yán)格的理論支持，后者為前者的提出和完善提供素材，兩者相輔相成，統(tǒng)一于關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。這樣一種內(nèi)容設(shè)計上的安排，既讓學(xué)生扎實地掌握數(shù)據(jù)庫的基本理論，又使學(xué)生全面掌握數(shù)據(jù)庫的實際應(yīng)用，可以迅速投入實際工作。

數(shù)據(jù)庫基本概念、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、關(guān)系模型數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)理論(含關(guān)系規(guī)范化，數(shù)據(jù)依賴的公理系統(tǒng)，模式的分解)等部分，構(gòu)成了關(guān)系數(shù)據(jù)庫核心理論基礎(chǔ)，本部分在數(shù)據(jù)庫學(xué)科知識體系中處于基礎(chǔ)地位；SQL語言、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫編程等部分講述數(shù)據(jù)庫的開發(fā)技術(shù)和方法，這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)要直接用到關(guān)系數(shù)據(jù)理論等基礎(chǔ)；在數(shù)據(jù)庫基本理論的基礎(chǔ)上，講授數(shù)據(jù)庫安全性和完整性控制、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)、并發(fā)控制技術(shù)以及關(guān)系查詢處理及優(yōu)化技術(shù)，使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的維護(hù)管理和優(yōu)化方面的知識和技能；對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的前沿動態(tài)僅作簡介，學(xué)生了解即可。因為關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已成為最重要、應(yīng)用最廣泛的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，所以，關(guān)系數(shù)據(jù)模型的原理、技術(shù)和應(yīng)用無疑是本課程的教學(xué)重點。知識結(jié)構(gòu)化，利于學(xué)生從整體上把握課程知識體系，了解知識點間的關(guān)聯(lián)，這樣才能使同學(xué)們帶著明確的目的性去學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)的主動性和適應(yīng)性，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

1.4課程間教學(xué)內(nèi)容分配

在講解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論課程中SQL語言部分的內(nèi)容時，為使學(xué)生能看到SQL語句的執(zhí)行結(jié)果，采用Ms SQL Server 2000為平臺，來演示語句的執(zhí)行情況。在此使用SQL Server 2000這一DBMS時，僅以滿足本章內(nèi)容教學(xué)演示的需要為目的，只講解其必要的操作使用，對其它具體深入的應(yīng)用不予講解，留待學(xué)生課下自學(xué)或在后續(xù)“SQL Server實用技術(shù)”選修課中學(xué)習(xí)，這就避免了上述兩門課在教學(xué)內(nèi)容上的重疊。

2教學(xué)方法與教學(xué)手段

2.1適當(dāng)應(yīng)用一般的教學(xué)方法和手段進(jìn)行教學(xué)

課程體系及教學(xué)方案設(shè)定后，教學(xué)方法和手段就成為影響教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)的重要因素。教學(xué)方法和手段是為實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，以提高教學(xué)質(zhì)量為目的的。為此，在教學(xué)中筆者針對各部分教學(xué)內(nèi)容的具體特點，以教學(xué)質(zhì)量的高低為取舍依據(jù)，靈活采用多種教學(xué)方法和手段。同時，在滿足一般學(xué)生學(xué)習(xí)要求的前提下，對有一定基礎(chǔ)的同學(xué)還增加一些個性化的教學(xué)，為學(xué)生的個性化發(fā)展提供空間。

例如，對于綜述性知識，如課程緒論部分，采用多媒體授課效果較好；關(guān)系代數(shù)、關(guān)系數(shù)據(jù)理論等部分教學(xué)內(nèi)容都是很抽象的理論，采用講解+板書授課方式要比多媒體授課效果更好；數(shù)據(jù)庫設(shè)計這一章詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)庫的設(shè)計的步驟和方法，其內(nèi)容和實踐聯(lián)系很緊密，非常適合用案例教學(xué)法[3]。在這一章教學(xué)中，我們采用課后習(xí)題圖書館數(shù)據(jù)庫設(shè)計作為教學(xué)案例，結(jié)合教材中的理論內(nèi)容，詳細(xì)講解每一階段的工作和形成的成果，這樣既使學(xué)生深刻地理解了課本上抽象的理論內(nèi)容，又使學(xué)生學(xué)到了如何用理論來指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的實踐，起到了一箭雙雕的功效。

在引入新知識時，如關(guān)系數(shù)據(jù)理論和并發(fā)控制技術(shù)時，采用啟發(fā)式教學(xué)法，得出一個不好的關(guān)系模式存在的四類異常問題，和數(shù)據(jù)庫共享可能引起的三類數(shù)據(jù)不一致問題，從而引出相應(yīng)概念：數(shù)據(jù)依賴和封鎖。

對SQL語言這一章，一要結(jié)合目前信息系統(tǒng)建設(shè)的實際進(jìn)行全面講解，以增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，二要讓學(xué)生能親歷查詢的結(jié)果，以加深理解。實際講解時，筆者應(yīng)用SQL Server 2000這一DBMS 平臺，讓學(xué)生實實在在地看到查詢結(jié)果，這樣加深了理解，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。此外，指導(dǎo)學(xué)生課下自學(xué)一種DBMS，如SQL Server 2000，并以此為平臺進(jìn)行上機(jī)實驗，讓學(xué)生通過對SQL語句的使用來掌握SQL語言的各種語法和功能。

對于重要算法，如求最小覆蓋算法、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)算法等，先講清思路，再輔以動畫進(jìn)行演示。

2.2運用計算機(jī)學(xué)科特有的方法論于課堂教學(xué)

理論、抽象和設(shè)計描述了計算學(xué)科的研究和實踐的三種形態(tài)，是學(xué)科方法論的最根本內(nèi)容[4]。當(dāng)講解抽象的概念或理論時，教師恰當(dāng)運用從理論到設(shè)計或從抽象到設(shè)計的形態(tài)轉(zhuǎn)化，會使學(xué)生對其產(chǎn)生興趣并留下很深的印象。這就要求教師理解課程體系中點、線、面的關(guān)系。例如實體完整性是指關(guān)系中主關(guān)鍵字不能為空且其值不能相同。在人事管理信息系統(tǒng)中個人數(shù)據(jù)庫的職工號就是主關(guān)鍵字。參照完整性是指不允許引用數(shù)據(jù)庫中不存在的外鍵數(shù)據(jù)，在進(jìn)行參照完整性檢查和約束時，可通過觸發(fā)器來完成。

針對該課程的實踐性、應(yīng)用性，我們在教學(xué)中加強(qiáng)了實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，具體做法是：按照課程內(nèi)容的進(jìn)度設(shè)計了從SQL語言的使用操作到數(shù)據(jù)庫編程的系列上機(jī)實驗。上機(jī)實驗密切結(jié)合基本知識和基本技術(shù)，幫助學(xué)生消化課程內(nèi)容，讓學(xué)生在實際的DBMS(SQL Server 2000)上進(jìn)行實際操作和實驗，提交規(guī)范化的上機(jī)實驗報告。這種課堂教學(xué)與上機(jī)實驗緊密結(jié)合的教學(xué)方式既利于學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的掌握，又利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3課程設(shè)計

課程課程設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生全面理解、綜合運用數(shù)據(jù)庫知識和技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和實施，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，提高其計算機(jī)理論水平和綜合素質(zhì)。這一實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力方面起著不可替代的作用，我們非常重視其教學(xué)組織，從選題到答辯采取了一系列切實措施來確保其教學(xué)質(zhì)量。

3.1成立課程設(shè)計指導(dǎo)教師小組，提前下達(dá)課程設(shè)計任務(wù)

課程設(shè)計指導(dǎo)教師小組由承擔(dān)過該門課程且有實踐經(jīng)驗的教師組成，設(shè)組長一名，在組長協(xié)調(diào)下共同進(jìn)行課程設(shè)計前的準(zhǔn)備，如制定課程設(shè)計任務(wù)和實施計劃等，共同組織對學(xué)生的答辯；但分工明確，每人指導(dǎo)1個班。數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計為期2周，安排在第7學(xué)期后半部分。指導(dǎo)小組在第7學(xué)期第一周向布置課程設(shè)計任務(wù)，組織學(xué)生分組和選題。課程設(shè)計時學(xué)生分組一般是按照學(xué)生的知識、能力、性別、性格等特征互補(bǔ)的原則搭配，每組2～3人，設(shè)組長一名。選題在第二周內(nèi)完成。這樣早地布置任務(wù)，目的是讓同學(xué)提前進(jìn)入課程設(shè)計，早開始，早準(zhǔn)備。

3.2選題

課程設(shè)計題目的命題原則是：符合教學(xué)要求，緊密聯(lián)系實際。具體題目一般是由指導(dǎo)教師小組提供備選題目清單，由各學(xué)生小組選擇，也可以是學(xué)生從自己感興趣并熟悉的方面提出，經(jīng)指導(dǎo)老師審核通過的題目。學(xué)生小組組長負(fù)責(zé)召集和協(xié)調(diào)討論本組的課程設(shè)計，組員間既明確分工，又相互協(xié)調(diào)配合。

3.3以過程管理管理為著力點，確保課程設(shè)計保質(zhì)保量完成

指導(dǎo)教師組將從選題和分組確定后到集中課程設(shè)計周之前的八周左右的時間，按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段和軟件工程時間進(jìn)度相應(yīng)地劃分為若干階段(一般為6階段)，明確規(guī)定各時間階段結(jié)束前各小組要上交階段報告和設(shè)計方案，并記錄是否按時上交情況，記入平日成績，以促使學(xué)生抓緊此項學(xué)習(xí)任務(wù)。對上交的階段報告和設(shè)計方案，教師要及時評閱、反饋和指導(dǎo)，使其可行。

在集中課程設(shè)計周，采用以安排學(xué)生集中上機(jī)為主，分散設(shè)計為輔的形式。教師制定集中上機(jī)時間內(nèi)上機(jī)紀(jì)律，并對學(xué)生考勤。之所以設(shè)置分散設(shè)計，是為學(xué)生對上機(jī)實施中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行研討或資料查閱留出時間。

3.4考核與評定

課程設(shè)計完成后，不但要提交軟件系統(tǒng)、課程設(shè)計報告，而且還要進(jìn)行答辯，答辯含講解、演示、答問三環(huán)節(jié)。為避免在小組課程設(shè)計中，有的同學(xué)不積極參與，采用隨機(jī)抽查個人和以抽簽方式隨機(jī)確定一位同學(xué)代表本組上臺答辯的方式來考核小組的成績，促使小組內(nèi)部相互督促、相互幫助。通過這種課程設(shè)計組織方式，既培養(yǎng)了學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊意識和協(xié)作精神。

課程設(shè)計的成績由考勤、平日成績(各階段報告提交情況、隨機(jī)抽查情況)、課程設(shè)計報告、答辯(含軟件運行情況)成績等部分組成。這種成績構(gòu)成方式，強(qiáng)化了對課程設(shè)計過程的監(jiān)督和控制。

上述一系列措施，經(jīng)過我們帶多屆學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的教學(xué)實踐證明，是行之有效的，并且可供其它軟件類課程設(shè)計的教學(xué)指導(dǎo)所借鑒。

4結(jié)束語

經(jīng)近年來對“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論”課程的建設(shè)，我們以綜合實踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新教育為本課程教學(xué)目標(biāo)，構(gòu)建了數(shù)據(jù)庫系列課程體系，建立了課程教學(xué)大綱、教案、多媒體課件、實驗指導(dǎo)書和教學(xué)網(wǎng)站等，并對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化、教學(xué)方法手段進(jìn)行了改革和革新，對實驗教學(xué)方式和課程設(shè)計教學(xué)模式進(jìn)行了探索，取得了成效。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 連潤江. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論教學(xué)改革的探討[J]. 湖北廣播電視大學(xué)學(xué)報，2007，(5):22-23.

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[3] 陳龍猛，王保桂，李吉忠，于仁師. 大案例教學(xué)法在Visual Basic程序設(shè)計教學(xué)中的探究[J]. 計算機(jī)教育，2008，(5):60-61.

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