勢科學(xué)視角下數(shù)據(jù)庫基本操作教學(xué)改革實踐

張江維

摘要：勢科學(xué)理論在人文社會科學(xué)研究中的重要意義就在于它的普適性與科學(xué)性。應(yīng)用勢科學(xué)原理對數(shù)據(jù)庫基本操作環(huán)節(jié)進(jìn)行教學(xué)改革，以工程軟件開發(fā)實踐為教學(xué)素材，將文件讀寫操作、文件復(fù)制操作和通信數(shù)據(jù)的存取等內(nèi)容同步引入數(shù)據(jù)庫基本操作教學(xué)實踐，能夠提高課程教學(xué)的信息量和針對性，收到良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：勢科學(xué)；數(shù)據(jù)庫操作；教學(xué)改革

勢科學(xué)這一概念是由李德昌教授提出的。勢科學(xué)研究的主要內(nèi)容是與素質(zhì)、創(chuàng)新及和諧有關(guān)的、現(xiàn)有理論無法給以科學(xué)闡述的、涉及復(fù)雜系統(tǒng)的內(nèi)容。勢的運(yùn)行機(jī)制是“差別促進(jìn)聯(lián)系，聯(lián)系擴(kuò)大差別”。人才成長和教育過程是一個信息作用的動力學(xué)過程，是學(xué)生在現(xiàn)有知識體系下，通過與教師或教材進(jìn)行信息互動，學(xué)習(xí)新知識，重新建立自我知識體系的動態(tài)過程。教學(xué)的信息量大小決定教學(xué)效果和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。在此，信息量大并不是指講述或給出大量信息，而是信息量與信息勢等價，即信息量=差別÷距離=差別×聯(lián)系。由此公式可知，如果所講知識與學(xué)生當(dāng)前知識體系差別巨大（極限狀態(tài)為相反），且沒有任何聯(lián)系則信息量為0，如果所講知識與原有知識聯(lián)系非常緊密（極限狀態(tài)為相同），但沒有差別，信息量也為0，既相反又相同，則信息量最大。例如：用學(xué)生已經(jīng)掌握的知識或者原理，解釋新的完全不同的知識或原理，則學(xué)生最容易接受，就是信息量大的緣故。在教學(xué)的過程中，如果展示給學(xué)生的信息量過小，就難于激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情，使其產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

數(shù)據(jù)庫操作中數(shù)據(jù)的存儲與讀取是信息訪問的最基本操作，是各種信息系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，一般信息系統(tǒng)都涉及數(shù)據(jù)庫操作，包括基本數(shù)據(jù)的存取、批量數(shù)據(jù)存取和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。通常在教學(xué)中，這些內(nèi)容往往分散進(jìn)行，極少考慮工程軟件分層設(shè)計、時間性能等需求因素，與實際信息系統(tǒng)應(yīng)用需求脫節(jié)嚴(yán)重，學(xué)生的實踐操作比較零散，缺乏系統(tǒng)性和針對性，遇到實際應(yīng)用往往束手無策。為此，依據(jù)勢科學(xué)原理，對數(shù)據(jù)庫操作部分進(jìn)行教學(xué)改革實踐，將多個差異較大且分散的教學(xué)內(nèi)容通過信息系統(tǒng)應(yīng)用聯(lián)系起來，提高教學(xué)信息量，營造信息勢，學(xué)生將多個不同的教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系起來，達(dá)到學(xué)以致用的目的，在應(yīng)用中提高了學(xué)生的實踐動手能力。

一、工程軟件數(shù)據(jù)操作簡介

課程教學(xué)以某信號控制裝置配置工程軟件開發(fā)為背景進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，該軟件主要完成信號控制裝置基本參數(shù)的設(shè)置與修改，需要記錄多組參數(shù)、與主裝置進(jìn)行以太網(wǎng)通信交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等功能。軟件以Windows為運(yùn)行平臺，采用C#語言開發(fā)，用Access數(shù)據(jù)庫記錄配置數(shù)據(jù)，采用以太網(wǎng)通信與裝置進(jìn)行交換數(shù)據(jù)。其中，數(shù)據(jù)操作部分包括頁面數(shù)據(jù)存儲與顯示、通信數(shù)據(jù)的存取和數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)。

二、頁面數(shù)據(jù)的存儲與讀取顯示

頁面數(shù)據(jù)的存儲與讀取主要完成信號控制裝置基本配置數(shù)據(jù)的編輯、保存和顯示，即數(shù)據(jù)記錄的存儲和讀取，是最基本的數(shù)據(jù)庫操作，也是通常教學(xué)中的重點講解內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫訪問包括聯(lián)機(jī)和脫機(jī)兩種模式。為了提高數(shù)據(jù)的訪問效率和軟件系統(tǒng)的運(yùn)行性能，實際應(yīng)用中通常采用脫機(jī)模式，該方式下，數(shù)據(jù)存取主要包括以下步驟：連接數(shù)據(jù)庫，下達(dá)數(shù)據(jù)操作命令，即讀取數(shù)據(jù)至內(nèi)存或?qū)?nèi)存數(shù)據(jù)更新至數(shù)據(jù)庫，關(guān)閉連接。通常教學(xué)中，為了方便，往往在一個頁面文件中組織所有數(shù)據(jù)庫操作工作，沒有分層的概念，數(shù)據(jù)庫訪問、業(yè)務(wù)邏輯和表示層不分離，這種方式雖然易于實現(xiàn)和理解，但不利于今后的軟件開發(fā)實踐。為此，在教學(xué)實踐中，先以這種方式實現(xiàn)，然后增加其他業(yè)務(wù)訪問需求，讓學(xué)生探討這種訪問方式的不足及解決方法。在討論的基礎(chǔ)上，利用面向?qū)ο笏枷胩岢龇謱咏鉀Q方案。將數(shù)據(jù)庫訪問剝離出來，創(chuàng)建專門的數(shù)據(jù)庫訪問類，同時將業(yè)務(wù)層與表示層分離，創(chuàng)建基礎(chǔ)業(yè)務(wù)類和頁面顯示類，以此形成三層訪問結(jié)構(gòu)。

（一）創(chuàng)建專門的數(shù)據(jù)庫訪問類

該類主要用于訪問Access數(shù)據(jù)庫、執(zhí)行數(shù)據(jù)操作命令、返回從數(shù)據(jù)庫中獲得的數(shù)據(jù)。為了提高數(shù)據(jù)庫訪問的便捷性，即能夠訪問任意位置的Access數(shù)據(jù)庫，在類構(gòu)造函數(shù)中動態(tài)設(shè)置數(shù)據(jù)庫連接串，同時將數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)邏輯剝離，以參數(shù)的形式傳遞數(shù)據(jù)庫操作參數(shù)，以達(dá)到向數(shù)據(jù)庫傳遞任意操作命令的目的，最后將數(shù)據(jù)集的形式返回從數(shù)據(jù)庫中查詢獲得的數(shù)據(jù)。這樣數(shù)據(jù)庫訪問類就是一個通用的數(shù)據(jù)庫訪問類。

（二）創(chuàng)建基礎(chǔ)業(yè)務(wù)類及訪問函數(shù)

基礎(chǔ)業(yè)務(wù)類主要完成信息系統(tǒng)所涉及對象的基本數(shù)據(jù)的定義、相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯的轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)庫操作函數(shù)，在該類中要創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫訪問類對象，這里同樣需要數(shù)據(jù)庫連接串，為此該業(yè)務(wù)類也同樣設(shè)置連接串屬性，以便從頁面訪問層傳遞該參數(shù)。利用創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫訪問類對該對象進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問。在數(shù)據(jù)庫操作函數(shù)中，由于已經(jīng)涉及具體的對象以及業(yè)務(wù)邏輯，因此需要明確具體的數(shù)據(jù)庫操作命令以及操作參數(shù)，并傳遞給數(shù)據(jù)庫訪問類，注意這里傳遞的參數(shù)仍然不是具體的數(shù)據(jù)而是相關(guān)業(yè)務(wù)對象的相關(guān)屬性。

（三）頁面顯示類

頁面顯示類主要完成人機(jī)交互，是信息顯示和錄入的主要窗口。在該類中，創(chuàng)建基礎(chǔ)業(yè)務(wù)類對象，并對對象的各個屬性賦值，通過對象的業(yè)務(wù)函數(shù)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互數(shù)據(jù)。

二、通信數(shù)據(jù)的存取

由于信號控制裝置參數(shù)的配置是通過網(wǎng)絡(luò)口完成，包括下載和上傳數(shù)據(jù)兩個功能，下載數(shù)據(jù)主要完成當(dāng)前數(shù)據(jù)庫配置數(shù)據(jù)的讀取和組織成IP數(shù)據(jù)包，這與頁面數(shù)據(jù)的讀取沒有太多區(qū)別。上傳數(shù)據(jù)主要完成將信號控制裝置當(dāng)前的配置數(shù)據(jù)上傳至軟件并保存至數(shù)據(jù)庫。這種數(shù)據(jù)庫存取操作與頁面數(shù)據(jù)的存儲主要區(qū)別是，通信數(shù)據(jù)是從網(wǎng)絡(luò)口獲得的批量數(shù)據(jù)，即多條記錄，而且一個通信數(shù)據(jù)包并不能獲得全部配置數(shù)據(jù)，需要多個數(shù)據(jù)包。另外，由于采用異步通訊，通信有時間響應(yīng)要求。如果按照頁面數(shù)據(jù)的存取方法，則不能滿足異步通信的時間要求，為此，需要先將多次通信收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并先存儲在內(nèi)存中，等通信結(jié)束即所有通信數(shù)據(jù)都收集完成后，再一并寫入數(shù)據(jù)庫中。由于批量寫入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)較多，會對頁面操作有延遲影響，在軟件設(shè)計與實現(xiàn)時，考慮到在另外一個線程中完成批量數(shù)據(jù)存儲操作。

三、數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)

數(shù)據(jù)庫的備份與恢復(fù)是信息系統(tǒng)必備的功能。也是系統(tǒng)容錯的基本方法。數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)也是批量數(shù)據(jù)的操作，但是與通信數(shù)據(jù)存取的區(qū)別是，一次可以獲得全部數(shù)據(jù)。另外，數(shù)據(jù)庫備份和恢復(fù)有多種方式，包括文件復(fù)制和文件寫入與讀取。

（一）文件復(fù)制

由于Access數(shù)據(jù)庫是以文件的形式存在，故可以采用文件復(fù)制的方式進(jìn)行備份和恢復(fù)，即將整個數(shù)據(jù)庫文件復(fù)制為其他名稱和后綴的文件進(jìn)行冗余備份，恢復(fù)時用備份的文件替換現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫文件，數(shù)據(jù)庫文件名保持不變?；謴?fù)是備的逆過程，也就是用備份的數(shù)據(jù)庫文件，替換當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫文件，以達(dá)到恢復(fù)數(shù)據(jù)庫的目的。

（二）文件寫入與讀取

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)寫入文件，也就是將數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)先都讀取出來，再按照一定的格式記錄在其他文件中，如文本文件或二進(jìn)制文件。由于文本文件易于讀取和編輯，但安全性不好，為了比較對比，軟件備份時采用兩種方法實現(xiàn)。在備份時要注意規(guī)范備份格式，嚴(yán)格按照格式要求進(jìn)行寫入和讀取，否則就會出現(xiàn)恢復(fù)異常。另外，從二進(jìn)制文件中進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)時，一定要先將二進(jìn)制文件中的數(shù)據(jù)完全讀入內(nèi)存中，然后批量寫入數(shù)據(jù)庫，如果按照頁面數(shù)據(jù)存取模式即單條記錄寫入會比較占用時間，用戶將會難以容忍。

文件復(fù)制備份簡單易于實現(xiàn)，但是備份的文件比較占空間，而且備份的文件即使改為其他類型的后綴依然可以用Access軟件打開，存在安全隱患。將數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)寫入二進(jìn)制文件，實現(xiàn)比較麻煩，但備份的文件比較小，數(shù)據(jù)庫大小為2.6MB的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)備份為二進(jìn)制文件大小僅為269字節(jié)，是原有數(shù)據(jù)庫文件的萬分之一，比較節(jié)約空間，而且安全性較好。

四、小結(jié)

筆者以工程軟件實踐為背景，利用勢科學(xué)思想——信息量=差別÷距離=差別×聯(lián)系，將文件讀寫操作，文件復(fù)制操作、數(shù)據(jù)庫單條記錄讀寫操作和批量讀寫操作等差異較大的教學(xué)內(nèi)容，通過軟件應(yīng)用實踐緊密聯(lián)系起來，提高了課堂教學(xué)信息量，使理論教學(xué)過程與工程實踐緊密結(jié)合起來，明確了學(xué)習(xí)的針對性、提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)習(xí)效果明顯提升。

參考文獻(xiàn)：

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