數(shù)據(jù)庫原理與應用工程教育方法改革

殷　旭，何玉潔，岳　清

(北京信息科技大學　計算機學院，北京　100101)

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數(shù)據(jù)庫原理與應用工程教育方法改革

殷旭，何玉潔，岳清

(北京信息科技大學計算機學院，北京100101)

摘要：實踐是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效途徑之一,針對數(shù)據(jù)庫原理與應用課程教學過程中存在的專業(yè)理論知識與實踐能力之間脫節(jié)的問題，改變傳統(tǒng)的教學模式，采用案例教學方法，在案例中突出了一個問題多種解法，并將相關課程中涉及的多種知識融為一體，拓寬學生知識的深度與廣度，真正提高學生的思維能力和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：實踐教學；案例驅(qū)動；工程教育；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

一、引言

數(shù)據(jù)庫原理與應用是目前各高校計算機類專業(yè)的專業(yè)基礎課程之一，也是我校計算機學院核心課程之一，與UML、Java、JavaWeb技術等其他課程有著緊密的聯(lián)系。學習數(shù)據(jù)庫原理與應用的主要目標之一就是開發(fā)出數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，所以數(shù)據(jù)庫原理與應用是一門強調(diào)實踐類的課程，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的有效途徑之一。

由于學生沒有對較為復雜應用系統(tǒng)的認識及開發(fā)實踐體驗，為了讓學生能夠綜合運用所學知識開發(fā)出數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，同時還要提高學生解決實際問題與創(chuàng)新的能力，因此在教學過程中引入案例教學法來連接已經(jīng)學過的知識與實際問題中的運用，引發(fā)學生內(nèi)在學習動機，強化學生主動學習的行為，增強學生自我引導的學習技巧，增強知識的遷移，使學生能學以致用[1]。傳統(tǒng)的教學目標很容易被定位成僅僅使學生完成教師布置的項目和對理論知識更深入的理解，而往往忽視學生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，這不僅與素質(zhì)教育及全面發(fā)展的教育理念不相符合，與人才市場的需求也存在明顯的差距[2]。針對數(shù)據(jù)庫課程教學目前存在的問題, 基于多年從事數(shù)據(jù)庫及軟件工程的一線教學與實踐輔導，不斷對實踐類課程進行教學創(chuàng)新并精心組織實施,積累了一些經(jīng)驗與一系列的改革方法, 從多方位教學相結(jié)合、案例教學、教材資源整合形成標準等方面進行教學改革探索，以適應創(chuàng)新人才培養(yǎng)。實踐表明案例教學法比口述與文字敘述能更有效連接知識與實際應用，能更好地激發(fā)學生的好奇心和求知欲，使數(shù)據(jù)庫原理與應用課程發(fā)揮實踐應有的作用,提高了學生的綜合知識應用能力與創(chuàng)新能力,促進了學生創(chuàng)新能力和素質(zhì)的培養(yǎng),達到培養(yǎng)應用型及社會發(fā)展緊缺型人才的目的,以適應社會發(fā)展的需要。

二、課程內(nèi)涵及現(xiàn)狀分析

(一)課程內(nèi)涵

數(shù)據(jù)庫原理與應用是與操作系統(tǒng)、UML、Java、Web技術等課程并行開設的一門課程，學時64，其中40學時授課、24學時上機，通過2-3人/組的形式完成所選題目,以常見實際問題為背景，研究如何運用已學知識解決數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)過程中實際問題的一門課程，是將數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)各組成部分如增加、刪除、修改等操作按照業(yè)務邏輯組裝成為一個完整的軟件整體所實施的改進技術及實施方法與步驟[3]，要求學生必須對數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的分析過程及其相關工具、技術有一定深度的理解和比較熟練的運用，還要具備系統(tǒng)實現(xiàn)的能力，對學生實踐能力的培養(yǎng)有極大的幫助。

(二)學生缺乏經(jīng)驗

在數(shù)據(jù)庫原理與應用課程的教學過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學生對大部分理論知識都能理解，但在實踐過程中要具體應用時常常達不到要求，顯示學生對理論知識的掌握不牢固，在相關課程的學習過程中存在突擊而沒有真正的掌握，有相當一部分學生對開發(fā)工具的運用還不太熟練，另外學生很缺乏開發(fā)一個比較完整的業(yè)務處理系統(tǒng)的經(jīng)驗和體驗，對目標系統(tǒng)的印象非常抽象，無法對系統(tǒng)的開發(fā)實踐過程有一個整體的把握，缺少計劃，被動依賴老師的指導。

(三)缺少統(tǒng)一的規(guī)范和范例

規(guī)范化包括設計過程中方法和步驟的規(guī)范化以及設計成果的規(guī)范化，在缺少范例模板的情況下，由于軟件本身具有抽象性的特點，學生對開發(fā)過程的管理很難駕馭，小組人員分工不合理導致互相推諉而影響進度，很容易誤入歧途而走彎路。另外，不同教科書和參考資料對分析和設計工具的符號表示方法甚至一些概念的解釋上也有所差別，會給學生帶來一些負面的影響。

三、 教學內(nèi)容改革

采用CDIO即構(gòu)思(Conceive)、設計(Design)、實現(xiàn)(Implement)和運作(Operate)的工程教育理念，以實現(xiàn)學生能力培養(yǎng)為目標，完成實踐教學的改革與大學生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。

(一)明確工程教育的目標定位

為了使相關課程如數(shù)據(jù)庫原理與應用、UML、Java、Web技術等課程在知識體系上達到有效整合與綜合運用，另外軟件工程專業(yè)學生畢業(yè)大多從事軟件開發(fā)、軟件測試等行業(yè)，所以本課程的定位目標以職業(yè)活動為向?qū)?，除了培養(yǎng)學生基本的專業(yè)素養(yǎng)之外，還包括綜合素質(zhì)的培養(yǎng)任務，包括：團隊協(xié)作能力，組織能力，項目管理能力，分析問題、解決問題能力，處理問題的方法和思維習慣等多方面素質(zhì)[5]。因此，我們要求學生分組并建立組員任務分工表(學號/姓名、任務、進度、完成情況、貢獻值)，把小組每個人員做的具體工作及完成的時間點交待清楚，提高學生們的項目組織、協(xié)作及管理的能力。

(二)教師指導工作的前瞻性與規(guī)范化

在數(shù)據(jù)庫原理與應用、UML、Java、Web技術等課程的教學過程中，教師要重點強調(diào)知識的相關性及重要性，讓學生有充分的時間牢固掌握相關的理論知識并熟練運用開發(fā)工具，做好宣傳工作，引起學生重視，調(diào)動學生做好準備工作的積極性和主動性。另外還應該對教師指導工作的內(nèi)容制定規(guī)則，包括如何組織設計小組、引導學生如何分工及制定進度規(guī)劃，加強對系統(tǒng)分析、設計及實施階段的指導、總結(jié)及考核方面的規(guī)定等，詳細說明指導工作的要素、重點、方法與步驟。例如我們明確規(guī)定考核點：實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的增刪改查、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計合理、命名符合要求、連接數(shù)據(jù)庫進行封裝、查詢功能的有效性、界面設計合理、代碼及報告格式要規(guī)范、報告內(nèi)容要完整等；規(guī)范了教師在指導過程中的行為和態(tài)度，提高了教師的工作效率，使教師有更多的時間和學生做更細致的溝通，為教師對學生綜合素質(zhì)及能力的培養(yǎng)創(chuàng)造了一定的空間。

(三)加強學生設計過程的規(guī)范化訓練

學生缺乏解決具有一定規(guī)模和復雜度問題的經(jīng)驗，對指導教師的依賴性較強，極大地影響開發(fā)效率，另外不同參考書及資料對分析和設計過程中的模型表示不盡相同，因此有必要提供具有統(tǒng)一標準的范例方便學生參考，如圖書借閱系統(tǒng)的用例模型(見下圖)、關系數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)(見下表)起到模板的作用，使學生對開發(fā)過程各階段要提交的成果及標準清晰明了，減少學生規(guī)范化方面的偏差，使學生把主要精力集中在設計的優(yōu)化和創(chuàng)新上面，促進了學生能力和素質(zhì)的提高，使主動性、創(chuàng)造性得到充分發(fā)揮。

表關系表結(jié)構(gòu)

圖用例圖

四、案例設計的思路

教學案例的設計既要符合教學目標又要具有真實性，案例的選取直接影響到教學效果及學生的學習興趣，好的教學案例能使學生自覺地完成知識的學習及遷移過程。所以根據(jù)教學計劃相關知識點對收集的素材有針對性地進行了篩選，如學生熟知圖書借閱系統(tǒng)，提出問題“如何對借閱信息進行管理”引導學生思考，如何用ER圖抽象借閱信息中的學生、圖書、借閱等實體并最終轉(zhuǎn)化成如上表的關系結(jié)構(gòu)，當學生面對一個既熟悉又具有實際意義的問題情境，便能激發(fā)學生求知的欲望和興趣，有益于學生對問題及解決方法的探究和理解，保證后續(xù)啟發(fā)式教學方法的貫徹。

另外案例要具有一定的啟發(fā)性，即案例的設計要有一定的深度，要求案例既能體現(xiàn)理論知識及其應用，又能做到舉一反三，留給學生足夠的思維空間，如連接數(shù)據(jù)庫有多種方法，案例先給出ODBC連接數(shù)據(jù)庫的方法，這種連接方式相對簡單，易于成功，適于初學，給學生建立起自信，同時讓學生了解連接數(shù)據(jù)庫的原理。但是這種方法限制比較大，有其缺陷，要求學生探究jdbc、開源框架hibernate及JNDI DataSource連接數(shù)據(jù)庫的方法，并了解其特點，即使用jdbc連接是操作數(shù)據(jù)庫最直接、最快速的方式，自己添加驅(qū)動包，出現(xiàn)錯誤易發(fā)現(xiàn)易調(diào)試。開源框架hibernate操作方式是直接將數(shù)據(jù)庫中的表反映射成java程序中的實體，以操作實體的方式操作數(shù)據(jù)庫的表，是目前比較主流的方式，但在響應速度方面比jdbc連接要差。DataSource方式可以提高系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫的效率，因為應用程序和數(shù)據(jù)庫每建立一次連接都要消耗系統(tǒng)的資源和時間，目前很多基于B/S的項目，同時訪問的人數(shù)很多，每一個訪問者都要調(diào)用一個連接，在這種情況下數(shù)據(jù)庫連接效率不可忽視。通過討論分析逐步給出結(jié)論，從而培養(yǎng)學生提出問題、解決問題的能力，建立起探求知識的思維習慣和信心。

案例還要具有一定的規(guī)范性，各階段形成的文檔要與教材標準保持一致，最終形成針對各開發(fā)階段成果的標準規(guī)格說明，作為學生的參考模板，減少學生規(guī)范化方面的偏差，降低了返工率，使學生對最終提交成果的目標很清晰，提高開發(fā)效率。

五、結(jié)束語

數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)相關技術發(fā)展較快，新的理論、方法和技術還會不斷出現(xiàn)，教學內(nèi)容需要不斷的更新和完善，案例驅(qū)動不僅能提高學生的學習能力和實踐能力，還能培養(yǎng)他們解決工程實際問題的能力，對增強學生的專業(yè)意識起到非常重要的作用，得到了學生的充分肯定。為了適應現(xiàn)代信息技術的高速發(fā)展，我們將繼續(xù)探索新的教學方法，使教學水平穩(wěn)步提升，教學效果越來越好。

(責任編輯：梁京章)

參考文獻：

[1]董東,解建軍. 信息系統(tǒng)工程案例設計[J]. 計算機教育,2012(5): 33-37.

[2]巫華芳. 軟件工程教學案例設計初探[J]. 教育與職業(yè),2007(27): 139-140.

[3]紀賢標,邵哲平. 管理信息系統(tǒng)課程設計教學改革研究[J]. 集美大學學報,2008(1): 83-86.

[4]EDWARD F.CRAWLEY.重新認識工程教育-國際CDIO培養(yǎng)模式與方法[M].顧佩華，譯.北京：高等教育出版社,2009.1.

[5]張建林,王鎖柱. 應用型本科信息系統(tǒng)分析與設計教學改革實踐[J].計算機教育,2010(5): 2-5.

Teaching Reform of Principle and Application of Database

HE Yu-jie，YUE Qing，YIN Xu

(Beijing Information Science and Technology University，Beijing 100101,China)

Abstract：Practice is one of the effective way to develop students ability to innovate, against the problem of gap between professional theoretical knowledge and the ability to analyze and to solve practical problems in the teaching process, changing the traditional teaching mode, Using case teaching method, highlighting a variety of solution about a problem in the case, and integration a variety of knowledge of related courses, expanding the depth and breadth of students' knowledge, truly improving students' thinking skills and the ability to innovate

Key Words：practice teaching；case-driven；engineering Education；information system

基金項目：北京信息科技大學教育教學改革項目“基于過程化考核的數(shù)據(jù)庫核心課程教學效果研究”(2015JGYB22)；北京信息科技大學課程建設項目“數(shù)據(jù)庫課程過程化考核方式探索”。

收稿日期：2015-11-13修稿日期：2015-11-27

作者簡介：殷旭(1964-)，女，安徽肥東人，副教授，研究方向為數(shù)據(jù)庫，軟件工程。

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1671-9719(2016)1-0074-03