KM教學法在數(shù)據(jù)庫原理課程中的應(yīng)用研究

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

【關(guān)鍵詞】KM教學法；數(shù)據(jù)庫原理；關(guān)系數(shù)據(jù)庫

1.引言

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機科學技術(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)存儲數(shù)據(jù)、管理信息、共享資源的最先進最常用的技術(shù)，是企業(yè)、機構(gòu)乃至整個信息社會賴以運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，在當今社會中扮演著越來越重要的角色。因此，《數(shù)據(jù)庫原理》課程不僅是計算機科學與技術(shù)專業(yè)和信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)的必修課程，也是許多非計算機專業(yè)的選修課程。

在《數(shù)據(jù)庫原理》的教學過程中，探索高效實用的教學模式一直是教學的一個重要環(huán)節(jié)。本文將KM教學法引入《數(shù)據(jù)庫原理》課程的教學過程中，嘗試和探索將知識邏輯結(jié)構(gòu)圖和思維導圖應(yīng)用于課程教學，以提高教學質(zhì)量。

2.《數(shù)據(jù)庫原理》課程教學現(xiàn)狀

《數(shù)據(jù)庫原理》是一門理論性和實踐性都很強的計算機專業(yè)核心課程。課程內(nèi)容不僅涉及與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的基本概念、原理，數(shù)據(jù)庫設(shè)計的理論與方法，還涉及SQL操作，要求學生既要掌握數(shù)據(jù)庫的基本原理，又要能基于常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，課程的最終目的是培養(yǎng)學生運用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決實際問題的能力。

目前多數(shù)高校《數(shù)據(jù)庫原理》課程仍然采用傳統(tǒng)的以“教師為中心”的教學方式進行授課，由于知識點抽象、概念多，學生普遍感覺內(nèi)容枯燥、似懂非懂、難以掌握。有的學生甚至覺得本課程沒什么實用價值，而缺乏學習興趣，所以教學效果并不理想。通過多年的《數(shù)據(jù)庫原理》課程教學，我們發(fā)現(xiàn)學生學習這門課之后，仍然不會“用”數(shù)據(jù)庫——不會設(shè)計數(shù)據(jù)庫，不會管理數(shù)據(jù)庫，不會開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。

將KM教學法應(yīng)用于《數(shù)據(jù)庫原理》課程旨在改變當前教學中存在的問題，激發(fā)學生學習該課程的興趣，從根本上解決教學中的問題。

3.KM教學法

3.1 KM教學法的機制

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

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

在教學過程中，先講框架或結(jié)構(gòu)，把課本知識變“薄”，使得學生對所學知識全貌一目了然，有一個宏觀的認識，并且很容易理清知識總體條理；然后在框架中填充知識，也就是把課本知識變“厚”；而在介紹微觀知識的過程中，借助思維導向啟發(fā)學生對知識進行逐層深入的研究；最后再把填充知識概括起來，即把知識變“薄”回到主框架中，使得學生加深對知識的理解和掌握以便進入下一部分知識。從而形成以知識邏輯結(jié)構(gòu)為主體貫穿、將思維導圖融入進去的一種綜合集成、多層次遞階的知識認知體系，符合學生學習和認知事物的科學規(guī)律。

3.2 KM教學法的實現(xiàn)

KM教學法歸納出來一套行之有效的方法，即教學過程可以描述為“抽點——連線——成網(wǎng)——擴展”的知識邏輯加工過程。

抽點：主要是對理論體系實施逐節(jié)——逐單元——逐章——逐篇的、由個別到一般的剖析。通過剖析，將每一部分的概念、定理、法則、理論的知識要點抽出，暫時舍棄那些次要的、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“知識鏈”的主線。

成網(wǎng)：在知識間的內(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，要注重知識在橫縱方向上的聯(lián)系，以形成“知識網(wǎng)絡(luò)”。

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

4.KM教學法在《數(shù)據(jù)庫原理》課程教學中的實施

4.1 《數(shù)據(jù)庫原理》課程的KM教學方法

《數(shù)據(jù)庫原理》課程的教學主要講述支持關(guān)系模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫編程以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理與維護等。教學目標是使學生在掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫基本概念和和原理的基礎(chǔ)上，能夠基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)根據(jù)實際應(yīng)用環(huán)境設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并開發(fā)高效的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。

在實際的課程教學中，通過引入KM教學法，采用“薄——厚——薄”的教學思路，邏輯銜接地、有側(cè)重點地講授知識。具體而言，首先給出《數(shù)據(jù)庫原理》課程的總體架構(gòu)，然后按照思維導圖實施啟發(fā)式教學，邏輯銜接地把知識鋪展開來，重點講解關(guān)系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL、關(guān)系數(shù)據(jù)理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計以及數(shù)據(jù)庫安全性、完整性、恢復(fù)與并發(fā)控制，最后給出相應(yīng)思考題目供學生練習，并對每一部分內(nèi)容進行總結(jié)。

4.2 邏輯結(jié)構(gòu)圖

在KM教學法的指導下，《數(shù)據(jù)庫原理》課程的整體知識邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。整個課程主要由四部分組成：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫編程以及數(shù)據(jù)庫的管理與維護。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（簡稱DBMS）是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心組成部分，用來對數(shù)據(jù)進行科學地組織和存儲、高效地獲取和維護，數(shù)據(jù)庫建立在DBMS的基礎(chǔ)上，應(yīng)用系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫操作的環(huán)境，用來對數(shù)據(jù)庫進行操縱，應(yīng)用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫的各種操作請求都是由DBMS來完成。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的一個基本問題，它決定了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)模式，而關(guān)系數(shù)據(jù)理論是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的有力工具；應(yīng)用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫進行操作必然離不開數(shù)據(jù)庫編程；此外，數(shù)據(jù)庫管理與維護對整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供安全保護。

學生學習該課程時一個很大的問題就是覺得知識點之間缺少聯(lián)系，非常零散。通過該圖就能較好地體現(xiàn)知識的整體性，將知識“由厚變薄”。

4.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成的思維導圖

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是《數(shù)據(jù)庫原理》課程的核心，其組成的思維導圖如圖2所示。關(guān)系數(shù)據(jù)庫是《數(shù)據(jù)庫原理》課程需要掌握的重點內(nèi)容，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的教學過程是按照數(shù)據(jù)模型的三要素來組織的，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)系操作包括三種語言：關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算和SQL，這三種語言在表達能力上是等價的，關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算為抽象的操作語言，SQL是關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標準語言，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來實現(xiàn)的。

DBMS主要負責數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)定義、組織與存取、數(shù)據(jù)操作，此外，DBMS還提供了對數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一控制、統(tǒng)一管理與維護功能，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(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)用需求而提供的計算機程序，用來對數(shù)據(jù)庫進行操縱，這就涉及到數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)以及嵌入式SQL等數(shù)據(jù)庫編程的相關(guān)知識。

當然，KM教學法不是獨立的，它要配合其他教學手段、練習題目、作業(yè)及設(shè)計性題目等，通過多方面的支持讓學生積極參與以達到事半功倍的效果。

5.結(jié)論

數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為無處不在、幾乎涉及任何活動的技術(shù)，今天每個IT應(yīng)用都以某種形式使用數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫已經(jīng)對幾乎所有的應(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。為了使學生更好地掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的原理和技術(shù)，以開發(fā)出高效的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)，本文將KM教學法應(yīng)用到《數(shù)據(jù)庫原理》課程中。KM教學法按照知識延伸和發(fā)展的內(nèi)在邏輯性，確立以講授知識的邏輯結(jié)構(gòu)、理論框架和內(nèi)在聯(lián)系為主，對思維活動加以誘導，堅持“先搭架，后填充，再誘導”和少而精的原則，進行知識的組織和教學，是一種非常值得大力推廣的教學方法，可以推廣到其他的科目、其他的專業(yè)、進行跨學科的具體實施。

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