關(guān)于高職教育數(shù)據(jù)庫理論授課方法的深入研究①

瞿斌

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?針對高職院校數(shù)據(jù)庫理論授課方法的研究，旨在探索計算機理論部分教學的方法。對比本科教育和高職教育對數(shù)據(jù)庫人才需求的不同，結(jié)合教材和學生現(xiàn)狀分析目前數(shù)據(jù)庫理論教學的不足，利用案例和引導教學法逐一分析數(shù)據(jù)庫理論課的重要知識點。通過教學效果進行驗證，最后提出后續(xù)改進的方向。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?數(shù)據(jù)庫理論;三級范式;參照完整性

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）17-0024-02

無論在本科還是高職計算機應用專業(yè)課程體系中，數(shù)據(jù)庫都是必不可少的一門核心課程。本文并不深入探討學習數(shù)據(jù)庫課程的重要性，而僅就高職教育中數(shù)據(jù)庫理論部分的教學方法進行深入研究。

上海很多本科院校數(shù)據(jù)庫課程采用國外原版教材，課程內(nèi)容偏理論和算法，重點是講授創(chuàng)建關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（例如MYSQL）所需要的算法以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的特點和規(guī)范。

高職院校普遍采用的是基于任務(wù)驅(qū)動型的數(shù)據(jù)庫教材，以某類管理系統(tǒng)（如圖書管理系統(tǒng)或?qū)W生管理系統(tǒng)）為例，一步步從創(chuàng)建庫到編輯查詢數(shù)據(jù)，從而讓學生掌握數(shù)據(jù)庫知識尤其SQL語言的用法。

可以看出，本科和高職計算機應用專業(yè)數(shù)據(jù)庫的教學內(nèi)容有很大的區(qū)別，造成這種區(qū)別的原因是培養(yǎng)目標的不同，本科計算機專業(yè)數(shù)據(jù)庫課程希望能夠培養(yǎng)出開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究型人才，而高職計算機專業(yè)數(shù)據(jù)庫課程希望培養(yǎng)出能夠從事數(shù)據(jù)庫技術(shù)應用的應用型人才。

無論這兩種培養(yǎng)目標有多么不同，針對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的基本理論尤其是三級范式都是必講的內(nèi)容，這些理論知識有助于學生對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的全面認識，同時有利于教師數(shù)據(jù)庫后續(xù)內(nèi)容的講授和學生自學。在高職數(shù)據(jù)庫教材中，數(shù)據(jù)庫理論這部分內(nèi)容大多數(shù)用專業(yè)術(shù)語和概念進行描述，示例較少或基本沒有，造成了學生對理論學習的畏懼，同時也不利于教師對這部分內(nèi)容的講解。為了改變這種情況，下文針對數(shù)據(jù)庫重點理論知識逐一深入分析，如下圖。

一、學生特點分析和教學思路研究

通過調(diào)研上海東海職業(yè)技術(shù)學院計算機專業(yè)學生情況，包括調(diào)研教師、輔導員和家長對學生的評價發(fā)現(xiàn)，高職院校的學生普遍理論基礎(chǔ)薄弱，厭倦大段的理論知識，學習主動性不夠，盡管知道計算機行業(yè)很有前途，但對自己信心不足。

同時調(diào)研發(fā)現(xiàn)學生喜歡通過具體的示例來學習知識點，針對這種情況，筆者在數(shù)據(jù)庫理論部分的教學主要采用案例和引導式教學法。具體而言就是針對部分高職學生主動性不足和缺乏自信的情況，讓學生主動參與到課程中來，通過日常生活學習的例子讓他們消除對理論學習的恐懼。通過不斷拋出問題，解決問題的過程，讓他們獲得成就感和自信心。

將數(shù)據(jù)庫理論所使用的邏輯用日常生活中的邏輯進行講解，可以提高學生的理解和記憶。

二、數(shù)據(jù)庫理論授課內(nèi)容深入分析

（一）數(shù)據(jù)庫歷史

讓學生了解在數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史中還存在過其他類型的數(shù)據(jù)庫，例如層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫被淘汰的原因是因為不能適應日趨復雜的數(shù)據(jù)存儲和查詢的需求。

同時告訴學生關(guān)系數(shù)據(jù)庫也不是萬能的，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點是數(shù)據(jù)一致和避免數(shù)據(jù)冗余。但在大數(shù)據(jù)應用中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點恰恰就是它的缺點，在大數(shù)據(jù)應用環(huán)境中系統(tǒng)希望通過一定的數(shù)據(jù)冗余來提高查詢和分析的速度。

（二）主鍵的理解

主鍵是可唯一標識一條記錄的字段或字段集。通過舉例讓學生掌握主鍵對數(shù)據(jù)表的作用。

這里通過引導式教學法進行講解，第一步告訴學生，以表1為例，相同的記錄不會給用戶帶來任何好處，反而會直接影響統(tǒng)計的準確性，因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫是不允許出現(xiàn)完全相同的記錄，主鍵是避免出現(xiàn)相同記錄的主要技術(shù)手段。第二步引導學生，針對表1哪個字段可以設(shè)置為主鍵，姓名字段還是地址字段？理論上會出現(xiàn)姓名重名和地址相同的情況，因此姓名和地址不能作主鍵。第三步告訴學生學號可以唯一標識一條記錄，可以做主鍵。

（三）Null值的含義

Null英文單詞是空的意思，但在數(shù)據(jù)庫中表示不確定，如何讓學生理解？可以舉例：張三同學被A學校錄取，他去學校報到，但由于種種原因，還沒有給他分班，因此這個學生的班級字段值就是不確定的，是Null。

（四）參照完整性

關(guān)系數(shù)據(jù)庫參照完整性（Referential ?Integrity）是指如果關(guān)系R2的外部關(guān)系鍵X與關(guān)系R1的主鍵相符，則X的每個值或者等于R1中主鍵的某一個值，或者取空值。參照完整性是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中保證數(shù)據(jù)一致性的關(guān)鍵手段。

為了理解參照完整性，舉例：

學生表是表R2，班級表是表R1，學生表的班級編號是外部關(guān)系鍵X，X的每個值或者等于班級表中的班級編號，或者為空。通過這個例子我們可以看出，為了避免數(shù)據(jù)冗余，學生表中的班級編號來源于班級表的班級編號，如果想查詢某個學生的班級信息，可以通過班級編號進行查詢。

我們換種思路，將表2的班級編號字段刪除，在表3中添加一個學號字段，可以嗎？

這種設(shè)計是使班級表中的學號來源于學生表，也可以達到查詢學生班級信息的目的，這種設(shè)計理論上是可行的，但是不合理的，因為班級表會出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，如何讓學生理解這種設(shè)計的不合理？我們可以引導學生回答以下問題：讓每個學生記住自己所在的班級容易還是讓班級記住本班所有學生容易？答案是肯定的，讓每個學生記住自己所在班級更加容易，因此表2和表3的設(shè)計是合理的。后面那種企圖讓班級記住所有學生的設(shè)計是不合理的。

（五）數(shù)據(jù)庫范式

第一范式：數(shù)據(jù)行中每一個字段值都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項，第一范式比較容易理解，這里就不展開了。

第二范式：不僅滿足第一范式，而且所有非主鍵字段完全依賴于主鍵，關(guān)鍵詞是完全依賴。

舉例如下：

我們來判斷表4是否滿足第二范式。表4的主鍵是學生編號和班級編號，通過主鍵可以確定一名學生，通過這個學生我們可以知道他（她）的性別和姓名，而單獨通過學生編號或班級編號是無法確定一個學生的，因此我們說姓名和性別字段完全依賴于主鍵。但對班級地址字段而言，我們僅需通過班級編號就可以確定班級地址，而不需要學生編號信息，因此我們說班級地址部分依賴于主鍵。所以說表4不滿足第二范式，如何進行修改而使它滿足第二范式？

解法方法是將表4的班級地址字段移到表5中，由此可以看出第二范式可以使數(shù)據(jù)表中描述的數(shù)據(jù)更加集中，例如表4是學生表，該表中的數(shù)據(jù)就應該與學生信息直接相關(guān)，不相關(guān)的班級地址數(shù)據(jù)要進行移除。

第三范式：不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主鍵字段都不傳遞任何主關(guān)鍵字，第三范式的定義很拗口，我們可以將它重新組織一下：滿足第三范式，即不存在非主鍵字段A，依賴于非主鍵字段B，而B依賴于主鍵的情況。

如何理解第三范式？我們通過一個例子來進行說明：

我們來判斷表6是否滿足第三范式？其中教師編號是主鍵，姓名和性別字段完全依賴于主鍵，職稱也完全依賴于主鍵，但是職稱工資與教師編號沒有直接關(guān)系，它只與職稱有關(guān)，因此出現(xiàn)了職稱工資依賴于職稱，而職稱依賴于教師編號的情況，所以表6不符合第三范式，如何對其進行修改使它滿足第三范式？將表6的職稱和職稱工資字段刪除，同時增加一列職稱類別。然后新建一張職稱工資表，將職稱和職稱工資增加到該表中，見表7。

第二范式和第三范式比較相似，但在表現(xiàn)形式和解決辦法上是不同的，要重點解釋這兩個范式的區(qū)別。

三、教學效果分析

本人在企業(yè)從事計算機開發(fā)工作10余年，在上海東海職業(yè)技術(shù)學院從教兩年，主要教授《數(shù)據(jù)庫原理及應用》和《動態(tài)語言設(shè)計與開發(fā)》，針對數(shù)據(jù)庫理論分別采用本文所寫內(nèi)容和傳統(tǒng)方式進行教學，明顯感覺采用案例結(jié)合引導式的教學方式使課堂氛圍更加活躍，學生提問的積極性更高，而采用傳統(tǒng)式教學學生普遍興趣不高。

我們學校采用的數(shù)據(jù)庫教材是基于微軟公司Microsoft SQLServer平臺，但有學生通過社會招聘，應聘了Oracle數(shù)據(jù)庫的開發(fā)崗位，充分說明教學內(nèi)容改革后促進了學生的就業(yè)競爭力。

四、反思和總結(jié)

除了關(guān)系數(shù)據(jù)庫外，數(shù)據(jù)庫歷史上還存在層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，層次數(shù)據(jù)庫還能找到一些資料，但網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的相關(guān)資料較少，此部分內(nèi)容無法更深入的展開，在后續(xù)的教學中還要加強這部分的內(nèi)容。

參考文獻：

[1]蔡艷.數(shù)據(jù)庫原理及應用[M].上海：上海交通大學出版社，2015.

[2]Alan Beaulieu.SQL學習指南[M].2版.張偉超，林青松，譯.人民郵電出版社，2015.

編輯 張 慧