《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革

北京城市學(xué)院信息學(xué)部 高清華

一、引言

隨著信息技術(shù)在現(xiàn)代生活中的廣泛應(yīng)用，作為信息系統(tǒng)中重要的理論應(yīng)用組成部分的數(shù)據(jù)庫，其重要性已經(jīng)越來越為人所認(rèn)識。現(xiàn)在各種本科高等院校的計算機(jī)專業(yè)和非計算機(jī)專業(yè)，幾乎都把“數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用”課程作為了必修或必選課程。2004 年6月，國家教委發(fā)布的“計算機(jī)基礎(chǔ)教育白皮書”中提出了“1+X”的課程體系，即一個大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)和一組計算機(jī)基礎(chǔ)核心課程。其中數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用被列為計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)課程體系中的典型核心課程。在上述課程體系中，數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用以大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)為先修課，與多媒體技術(shù)與應(yīng)用課程一道組成了計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容知識結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)分析與信息處理部分的骨干。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用、計算機(jī)程序設(shè)計基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用三者相結(jié)合，是目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下較大型信息應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。

正因為如此，我們認(rèn)為“數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用”有其自身的教學(xué)規(guī)律。尤其是課程大綱的制定，教學(xué)內(nèi)容的選擇，教學(xué)方法的設(shè)計，課堂教學(xué)的實施，考核方式等均值得深入探討。傳統(tǒng)上認(rèn)為，理論部分的教學(xué)非常重要，只有在學(xué)生掌握了數(shù)據(jù)庫基本概念與技術(shù)之后，才能進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動手操作實踐能力。不可否認(rèn)的是，數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容要涵蓋一定的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)理論，學(xué)生有了扎實的理論基礎(chǔ)后，才能有較靈活的應(yīng)用能力。但如果一直延續(xù)這一思路去開展教學(xué)，實際結(jié)果是大部分學(xué)生會因抽象的理論而失去進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，造成的結(jié)果就是理論沒學(xué)好，實際的應(yīng)用能力也沒有。所以，我們認(rèn)為在主線保持基本不變的前提下，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律規(guī)律，可以對預(yù)定的教學(xué)程序進(jìn)行合理分配，安排適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容。這也正好吻合我?！耙跃蜆I(yè)為導(dǎo)向”“知識應(yīng)必須，夠用”“少而精”“為了學(xué)生的終身發(fā)展”等辦學(xué)精神。基于這些考慮，我們認(rèn)真從“課程的內(nèi)容”“學(xué)生的特點”“社會的需求”三方面著手進(jìn)行研究，并在教學(xué)實踐中逐步形成了一套行之有效的方法。

二、課程設(shè)計

我校的定位是應(yīng)用型本科院校，培養(yǎng)的主要是應(yīng)用型人才。這既區(qū)別于研究型大學(xué)，又區(qū)別于注重實踐動手能力為主的高職高專。這樣，“數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用”課程就不能是簡單的研究型本科教學(xué)內(nèi)容的刪減，而是要從教學(xué)內(nèi)容、形式、組織方法等多方面進(jìn)行改進(jìn)。為此，教學(xué)設(shè)計必須擺脫研究型本科教育的影響，使其教學(xué)內(nèi)容整體要貼近學(xué)生實際的計算機(jī)文化素質(zhì)水平和社會需要，這樣才能使教學(xué)改革定位在“懂理論會操作”的層面上。

基于這些考慮，我們認(rèn)為“數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用”這門課程是講授如何科學(xué)的組織和存儲數(shù)據(jù)的理論和方法；如何高效的檢索數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)；以及如何既減少數(shù)據(jù)冗余，又能保證數(shù)據(jù)的安全，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。所以我講授這門課程時，一反傳統(tǒng)的“先將數(shù)據(jù)庫原理，再介紹一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的使用”的方法，而是采用了符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律——“感性認(rèn)識——理論原理——提高技能”的三段式教學(xué)法。

在組織教學(xué)內(nèi)容時，采用的是項目教學(xué)法。項目教學(xué)法是一種在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的教學(xué)法，是基于探索式學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的一種模式。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，有效的學(xué)習(xí)是在教師指導(dǎo)下以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)，其本質(zhì)是既強(qiáng)調(diào)學(xué)生的認(rèn)識主體作用，又充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識的提供者與灌輸者，學(xué)生是信息加工的主體，是意義的主動建構(gòu)者，而不是信息存儲的介質(zhì)和知識的被動接受對象。項目教學(xué)法的特點是將工作過程作為課程內(nèi)容的載體， 即按照工作的相關(guān)性來組織課程的教學(xué)內(nèi)容， 而不是根據(jù)知識的相關(guān)性組織課程內(nèi)容。這種教學(xué)方法要求教學(xué)設(shè)計者把教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)巧妙地隱含在一個個任務(wù)之中，即教學(xué)進(jìn)程由任務(wù)來驅(qū)動。在教學(xué)實施過程中，教師要采用相對開放的教學(xué)組織方式，以保證教學(xué)的有序進(jìn)行，講授內(nèi)容時，力求概念準(zhǔn)確，原理簡明，舉例新穎，內(nèi)容實用，通俗易懂。

依據(jù)上述的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，在教學(xué)評價時，我們制定了下面的辦法。期末考試與平時考查相結(jié)合，平時考查包括課堂表現(xiàn)和階段性考試，階段考試采用理論考試，期末考試采用大作業(yè)形式。數(shù)據(jù)庫的基本概念、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計等都是重點，對于這類知識，筆試仍然是最佳的考核方式，所以我們階段性考試主要考核該類知識。與此同時，本課程同樣著眼于學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力的培養(yǎng)，所以期末采用信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計與開發(fā)的大作業(yè)形式進(jìn)行考核。期末考試與平時考查結(jié)合起來，二者的比重可以為5： 5，進(jìn)行綜合的成績評定。平時考查的50%的比重中包括20%的出勤、課堂表現(xiàn)及課堂實現(xiàn)情況，30%的階段性考試成績。

三、課程實施

1.感性認(rèn)識——Access 2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

對于初學(xué)者來說，需要首先了解數(shù)據(jù)庫是什么？能干什么？如何使用等基本問題，然后在“做中學(xué)”即選擇一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)產(chǎn)品，完成一個簡單的、接近于社會或生活實際問題的管理應(yīng)用系統(tǒng)，在實踐過程中領(lǐng)會和加深對數(shù)據(jù)庫的理解。如果在學(xué)生剛接觸本門課程時，就學(xué)習(xí)大量枯燥、難懂的理論，很容易使他們失去對本門課程的興趣和信心。Access數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一種功能齊全但操作簡單、直觀小型DBMS（Database Management System數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）。Access 數(shù)據(jù)庫是Office辦公系列軟件的主要組件之一，是一種為數(shù)據(jù)庫管理和應(yīng)用程序開發(fā)而設(shè)計的面向?qū)ο蟮目梢暬绦蛟O(shè)計語言，不僅能使編程人員從復(fù)雜的工作中解脫出來，而且在程序開發(fā)上不再需要過多地與語言打交道，可視化的開發(fā)過程使原先以編碼為主的開發(fā)變?yōu)橐圆僮鳛橹鞯拈_發(fā)，從而極大地提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。而且，它是基于我們熟悉的操作系統(tǒng)Windows系列之上的，于是我選用了Access這種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為教學(xué)示例軟件，在第一階段Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)內(nèi)容的教學(xué)中，先使用這樣的軟件來開發(fā)一個學(xué)生非常熟悉的“教學(xué)管理系統(tǒng)”，讓學(xué)生對DBMS有一個感性的認(rèn)識。在組織課堂教學(xué)時采用項目教學(xué)法，以任務(wù)驅(qū)動的方式來完成一個個基本操作。課堂教學(xué)和上機(jī)時間按2：3的比例來安排，每次課開始的40%的時間，讓學(xué)生邊聽課、邊跟做，給學(xué)生一個學(xué)習(xí)和熟悉的過程，然后留60%的時間，讓學(xué)生自己動手完成類似的實驗作業(yè)——“圖書管理系統(tǒng)”，在這個過程中，教師不但可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在的問題，而且可以培養(yǎng)學(xué)生利用計算機(jī)解決實際問題的能力，教師及時解答學(xué)生的疑問，掌握學(xué)生的實際情況，從而動態(tài)地調(diào)節(jié)課堂教學(xué)的內(nèi)容和進(jìn)度，就能構(gòu)成一個良好的教學(xué)循環(huán)。

2.理論原理——關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用中，理論部分的教學(xué)非常重要。只有在學(xué)生掌握了數(shù)據(jù)庫基本概念與技術(shù)之后，才能進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動手操作實踐能力。數(shù)據(jù)庫是一項應(yīng)用性的技術(shù)，關(guān)系數(shù)據(jù)理論為設(shè)計數(shù)據(jù)庫奠定了堅實的理論基礎(chǔ)。結(jié)合上一階段的具體的案例——“教學(xué)管理系統(tǒng)”，通過對該數(shù)據(jù)庫E-R 圖的設(shè)計、E-R 圖到關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)庫中表的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)的增刪改與查詢等一系列操作，展示了數(shù)據(jù)庫從需求分析到實現(xiàn)應(yīng)用的全部過程，使學(xué)生對所學(xué)基本概念與技術(shù)獲得比較清晰的感性認(rèn)識，從而激發(fā)學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)興趣和熱情，使抽象的理論具體化，變枯燥為好玩，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)的概念和思想，指導(dǎo)他們綜合運(yùn)用已學(xué)的知識和技能，初步形成設(shè)計實現(xiàn)小型數(shù)據(jù)庫開發(fā)能力。要使數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建和使用既方便又快捷，關(guān)鍵的工作是設(shè)計合理、好用、效率高的數(shù)據(jù)庫。因此數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用是三分技術(shù)，七分設(shè)計。為達(dá)此目的，在開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)時，一定要做好前期的需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計和邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，以在數(shù)據(jù)庫實施后減少修改的工作量，避免大量的數(shù)據(jù)丟失。然而，數(shù)據(jù)庫理論只是一些原則和指導(dǎo)思想，在千變?nèi)f化的實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計者必須靈活地運(yùn)用數(shù)據(jù)庫理論，根據(jù)實際情況決定創(chuàng)建什么樣的數(shù)據(jù)庫，庫中包括什么信息，信息之間如何聯(lián)系，以及數(shù)據(jù)庫模式應(yīng)該達(dá)到哪個級別的范式等?！皵?shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用”課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有這樣的能力：在事務(wù)用戶和計算機(jī)之間架起橋梁，開發(fā)出滿足用戶使用的、操作簡便、功能齊全、運(yùn)行效率高的應(yīng)用系統(tǒng)。為達(dá)此目的，學(xué)生必須深刻領(lǐng)會數(shù)據(jù)庫原理的本質(zhì)，還要善于從管理的對象中，抽取出有用信息，并建立概念模型和數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，它要求設(shè)計人員不但具有數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識，熟悉DBMS，而且要求應(yīng)用領(lǐng)域方面的知識，了解應(yīng)用環(huán)境和具體業(yè)務(wù)內(nèi)容，才能設(shè)計出滿足應(yīng)用要求的數(shù)據(jù)庫管理應(yīng)用系統(tǒng)。而此能力不是靠知識的記憶，應(yīng)該是知識的綜合利用。

3.提高技能——SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

具備了數(shù)據(jù)庫基本理論知識以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方法，掌握了Access的使用方法，可以初步解決一定的實際應(yīng)用問題，但是Access屬于小型的、桌面數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在如今的網(wǎng)絡(luò)時代，數(shù)據(jù)量極大，實際應(yīng)用中，像Access這樣的DBMS很難解決所有的應(yīng)用問題，有時必須使用像Oracle、DB2、SQL Server等這些大型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。每一種數(shù)據(jù)庫軟件都有其不同的可視化操作界面和使用方法，但是對于目前廣泛使用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件，有一種共同的面向集合的數(shù)據(jù)庫語言——結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL（Structured Query Language），它可以完成創(chuàng)建、修改數(shù)據(jù)庫各種對象的功能，可以說，掌握了結(jié)構(gòu)化查詢語言，就掌握了使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的精髓。

因此，為使學(xué)生的數(shù)據(jù)庫知識能提高一個層次，我認(rèn)為我們必須在學(xué)校階段給學(xué)生一個熟悉SQL語言和大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的機(jī)會，以使學(xué)生具有更強(qiáng)的應(yīng)變能力，將來工作中能適應(yīng)不同的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫軟件，快速掌握各種DBMS?？紤]到目前大多數(shù)用戶使用的計算機(jī)操作系統(tǒng)是Microsoft的Windows系列，SQL Server 2000具有在企業(yè)級應(yīng)用的特點，也利于學(xué)生搭建應(yīng)用環(huán)境，于是，我選用了Microsoft的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品——SQL Server 2000作為運(yùn)行軟件，以Transact-SQL為標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)SQL語言。

在學(xué)習(xí)SQL Server 2000 DBMS和Transact-SQL語言中，在組織課堂教學(xué)時我仍然采用項目教學(xué)法，以任務(wù)驅(qū)動的方式來完成一個個基本操作。這次使用一個全新的項目——“期刊管理系統(tǒng)”，讓學(xué)生有個新鮮的感覺，躍躍欲試的激情。在完成一個個任務(wù)的過程中，讓學(xué)生掌握SQL語言的9個核心動詞的功能和使用。

四、結(jié)束語

總體來看，我們在課程內(nèi)容的安排上采取了三段式教學(xué)法，在每個階段中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容采用了以任務(wù)驅(qū)動為手段的項目教學(xué)法。這樣處理后，既然覆蓋了知識的內(nèi)容，又可以充分尊重學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，始終把學(xué)生作為的學(xué)習(xí)的主體，讓學(xué)生通過實際任務(wù)，把書本上的理論靈活地應(yīng)用于實際。在合適的評價措施協(xié)助下，學(xué)生在理論、實踐上均得到了提高。既有了一定的項目開發(fā)經(jīng)驗，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)，又在無形中獲得了成就感，激發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣，為將來進(jìn)入社會，參加信息系統(tǒng)的設(shè)計、管理工作有打下了扎實的基礎(chǔ)。

幾年來的實踐證明，在《數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用》這門課程中形成的教學(xué)方法有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力、獨立分析問題和解決問題的能力及協(xié)作精神，比較適合于應(yīng)用型本科院校的教學(xué)。我們也根據(jù)這些年的研究和實踐，出版、發(fā)表了體現(xiàn)這種方法的教材、論文，供相關(guān)高校借鑒和參考。