KM教學(xué)法在數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程中的應(yīng)用研究

【摘要】KM教學(xué)法將知識(shí)按內(nèi)部聯(lián)系進(jìn)行分類、分層組織，并經(jīng)思維導(dǎo)圖進(jìn)行微觀演繹擴(kuò)展，使得抽象知識(shí)以直觀、符合思維邏輯的方式展現(xiàn)出來(lái)，既有利于教師組織教學(xué)也有利于學(xué)生把握知識(shí)脈絡(luò)。本文針對(duì)《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)中存在的問題，提出將KM教學(xué)法應(yīng)用于該課程中，將其知識(shí)內(nèi)容按邏輯結(jié)構(gòu)化傳授給學(xué)生，使得課程知識(shí)邏輯銜接緊密，促使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)快速、牢固地掌握更多的知識(shí)，達(dá)到高效的教學(xué)目的。

【關(guān)鍵詞】KM教學(xué)法；數(shù)據(jù)庫(kù)原理；關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)

1.引言

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，也是應(yīng)用最廣的技術(shù)之一。它已成為各行各業(yè)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、管理信息、共享資源的最先進(jìn)最常用的技術(shù)，是企業(yè)、機(jī)構(gòu)乃至整個(gè)信息社會(huì)賴以運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，在當(dāng)今社會(huì)中扮演著越來(lái)越重要的角色。因此，《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的必修課程，也是許多非計(jì)算機(jī)專業(yè)的選修課程。

在《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》的教學(xué)過程中，探索高效實(shí)用的教學(xué)模式一直是教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文將KM教學(xué)法引入《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的教學(xué)過程中，嘗試和探索將知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖和思維導(dǎo)圖應(yīng)用于課程教學(xué)，以提高教學(xué)質(zhì)量。

2.《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)現(xiàn)狀

《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)核心課程。課程內(nèi)容不僅涉及與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的基本概念、原理，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的理論與方法，還涉及SQL操作，要求學(xué)生既要掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理，又要能基于常用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，課程的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。

目前多數(shù)高?！稊?shù)據(jù)庫(kù)原理》課程仍然采用傳統(tǒng)的以“教師為中心”的教學(xué)方式進(jìn)行授課，由于知識(shí)點(diǎn)抽象、概念多，學(xué)生普遍感覺內(nèi)容枯燥、似懂非懂、難以掌握。有的學(xué)生甚至覺得本課程沒什么實(shí)用價(jià)值，而缺乏學(xué)習(xí)興趣，所以教學(xué)效果并不理想。通過多年的《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課之后，仍然不會(huì)“用”數(shù)據(jù)庫(kù)——不會(huì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，不會(huì)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，不會(huì)開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。

將KM教學(xué)法應(yīng)用于《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程旨在改變當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，從根本上解決教學(xué)中的問題。

3.KM教學(xué)法

3.1 KM教學(xué)法的機(jī)制

KM教學(xué)法是由北京科技大學(xué)楊炳儒教授經(jīng)過近20年教學(xué)實(shí)踐的探究提出的一種基于創(chuàng)新性教學(xué)思想的教學(xué)論。KM教學(xué)法是指經(jīng)深層邏輯思維加工，通過抽點(diǎn)—連線—成網(wǎng)—擴(kuò)展—嵌入等步驟，分別在宏觀架構(gòu)與微觀演繹層面上，形成知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖與思維導(dǎo)圖相融合的教學(xué)方法。其中，K是指Knowledge Logic Structure（知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)），M則是指Mind Mapping（思維導(dǎo)圖）。

知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)是通過知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖的形式給出所論知識(shí)系統(tǒng)的總體框架，表示了其中各知識(shí)子系統(tǒng)間的內(nèi)在聯(lián)系，是從宏觀層面而論的，而思維導(dǎo)圖則是從微觀層面揭示了知識(shí)子系統(tǒng)中思維過程的一種自然導(dǎo)向的表達(dá)。KM教學(xué)法將“知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)”與“思維導(dǎo)圖”相結(jié)合，既注重傳授具體知識(shí)，也注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新思維，其核心思想是引導(dǎo)學(xué)生以“知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)”為主體，貫穿、融入“思維導(dǎo)圖”方法，構(gòu)造綜合集成、逐層遞階的知識(shí)體系。

在教學(xué)過程中，先講框架或結(jié)構(gòu)，把課本知識(shí)變“薄”，使得學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)全貌一目了然，有一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，并且很容易理清知識(shí)總體條理；然后在框架中填充知識(shí)，也就是把課本知識(shí)變“厚”；而在介紹微觀知識(shí)的過程中，借助思維導(dǎo)向啟發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行逐層深入的研究；最后再把填充知識(shí)概括起來(lái)，即把知識(shí)變“薄”回到主框架中，使得學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握以便進(jìn)入下一部分知識(shí)。從而形成以知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)為主體貫穿、將思維導(dǎo)圖融入進(jìn)去的一種綜合集成、多層次遞階的知識(shí)認(rèn)知體系，符合學(xué)生學(xué)習(xí)和認(rèn)知事物的科學(xué)規(guī)律。

3.2 KM教學(xué)法的實(shí)現(xiàn)

KM教學(xué)法歸納出來(lái)一套行之有效的方法，即教學(xué)過程可以描述為“抽點(diǎn)——連線——成網(wǎng)——擴(kuò)展”的知識(shí)邏輯加工過程。

抽點(diǎn)：主要是對(duì)理論體系實(shí)施逐節(jié)——逐單元——逐章——逐篇的、由個(gè)別到一般的剖析。通過剖析，將每一部分的概念、定理、法則、理論的知識(shí)要點(diǎn)抽出，暫時(shí)舍棄那些次要的、枝節(jié)性的東西。

連線：在程序上，先分析局部再分析擴(kuò)大片，最后分析總體。在內(nèi)容上，要尋求兩種要素：一是各概念、定理、法則、理論間的內(nèi)在聯(lián)系；二是貫穿于各部分概念、定理、法則、理論間稱之為“知識(shí)鏈”的主線。

成網(wǎng)：在知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系不斷豐富和理論逐步發(fā)展的基礎(chǔ)上，由淺到深、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由具體到抽象的沿多層次結(jié)構(gòu)不斷深化，一環(huán)套一環(huán)地發(fā)展著。同時(shí)，要注重知識(shí)在橫縱方向上的聯(lián)系，以形成“知識(shí)網(wǎng)絡(luò)”。

擴(kuò)展：在先前形成的知識(shí)框架的基礎(chǔ)上，沿著各個(gè)“脈絡(luò)”去發(fā)展和延伸，將各相應(yīng)部分加入全部細(xì)節(jié)，從而擴(kuò)充與上升到知識(shí)的總體框架中去。這樣掌握的知識(shí)是成串、成套的，是具有“空間”結(jié)構(gòu)的，而不是“平面”結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單展現(xiàn)。從認(rèn)識(shí)論的角度講，此階段的認(rèn)知是螺旋式上升。

4.KM教學(xué)法在《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)中的實(shí)施

4.1 《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的KM教學(xué)方法

《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的教學(xué)主要講述支持關(guān)系模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，包括與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)編程以及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的管理與維護(hù)等。教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生在掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基本概念和和原理的基礎(chǔ)上，能夠基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并開發(fā)高效的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)。

在實(shí)際的課程教學(xué)中，通過引入KM教學(xué)法，采用“薄——厚——薄”的教學(xué)思路，邏輯銜接地、有側(cè)重點(diǎn)地講授知識(shí)。具體而言，首先給出《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的總體架構(gòu)，然后按照思維導(dǎo)圖實(shí)施啟發(fā)式教學(xué)，邏輯銜接地把知識(shí)鋪展開來(lái)，重點(diǎn)講解關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL、關(guān)系數(shù)據(jù)理論、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)安全性、完整性、恢復(fù)與并發(fā)控制，最后給出相應(yīng)思考題目供學(xué)生練習(xí)，并對(duì)每一部分內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。

4.2 邏輯結(jié)構(gòu)圖

在KM教學(xué)法的指導(dǎo)下，《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的整體知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。整個(gè)課程主要由四部分組成：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)編程以及數(shù)據(jù)庫(kù)的管理與維護(hù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DBMS）是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心組成部分，用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)地組織和存儲(chǔ)、高效地獲取和維護(hù)，數(shù)據(jù)庫(kù)建立在DBMS的基礎(chǔ)上，應(yīng)用系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫(kù)操作的環(huán)境，用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操縱，應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作請(qǐng)求都是由DBMS來(lái)完成。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的一個(gè)基本問題，它決定了數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)模式，而關(guān)系數(shù)據(jù)理論是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的有力工具；應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作必然離不開數(shù)據(jù)庫(kù)編程；此外，數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維護(hù)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供安全保護(hù)。

學(xué)生學(xué)習(xí)該課程時(shí)一個(gè)很大的問題就是覺得知識(shí)點(diǎn)之間缺少聯(lián)系，非常零散。通過該圖就能較好地體現(xiàn)知識(shí)的整體性，將知識(shí)“由厚變薄”。

4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成的思維導(dǎo)圖

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程的核心，其組成的思維導(dǎo)圖如圖2所示。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的教學(xué)過程是按照數(shù)據(jù)模型的三要素來(lái)組織的，即關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作和關(guān)系完整性約束。其中，關(guān)系操作包括三種語(yǔ)言：關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算和SQL，這三種語(yǔ)言在表達(dá)能力上是等價(jià)的，關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算為抽象的操作語(yǔ)言，SQL是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，集數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)控制與一體，這些功能都是通過DBMS來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

DBMS主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)定義、組織與存取、數(shù)據(jù)操作，此外，DBMS還提供了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)一控制、統(tǒng)一管理與維護(hù)功能，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)。

應(yīng)用系統(tǒng)是為滿足用戶不同領(lǐng)域、不同問題的應(yīng)用需求而提供的計(jì)算機(jī)程序，用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操縱，這就涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)以及嵌入式SQL等數(shù)據(jù)庫(kù)編程的相關(guān)知識(shí)。

當(dāng)然，KM教學(xué)法不是獨(dú)立的，它要配合其他教學(xué)手段、練習(xí)題目、作業(yè)及設(shè)計(jì)性題目等，通過多方面的支持讓學(xué)生積極參與以達(dá)到事半功倍的效果。

5.結(jié)論

數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)成為無(wú)處不在、幾乎涉及任何活動(dòng)的技術(shù)，今天每個(gè)IT應(yīng)用都以某種形式使用數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)對(duì)幾乎所有的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大影響，并且使教育、娛樂、工業(yè)以及銀行等領(lǐng)域產(chǎn)生了根本的變化。為了使學(xué)生更好地掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的原理和技術(shù)，以開發(fā)出高效的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)，本文將KM教學(xué)法應(yīng)用到《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程中。KM教學(xué)法按照知識(shí)延伸和發(fā)展的內(nèi)在邏輯性，確立以講授知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)、理論框架和內(nèi)在聯(lián)系為主，對(duì)思維活動(dòng)加以誘導(dǎo)，堅(jiān)持“先搭架，后填充，再誘導(dǎo)”和少而精的原則，進(jìn)行知識(shí)的組織和教學(xué)，是一種非常值得大力推廣的教學(xué)方法，可以推廣到其他的科目、其他的專業(yè)、進(jìn)行跨學(xué)科的具體實(shí)施。

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