高職院?！稊?shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜述

畢誠 程晨

摘要：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)歷經(jīng)三代演變，取得了輝煌成就。對目前數(shù)據(jù)庫的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)，并重點(diǎn)結(jié)合高校數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行梳理和探究，旨在把握這一教學(xué)研究領(lǐng)域的基本情況，探尋數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新方法，將《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究推向更深層面。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ);實(shí)驗(yàn)教學(xué);綜述

中圖分類號： TP391? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0016-03

1 數(shù)據(jù)庫發(fā)展概述

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)從20世紀(jì)60年代中期至今，歷經(jīng)三代演變，取得了十分輝煌的成就：造就了三位圖靈獎得主;發(fā)展了以數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）為主的核心技術(shù);內(nèi)容豐富的一門學(xué)科;帶動了數(shù)百億美元的軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。今天，伴隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)和應(yīng)用環(huán)境發(fā)生了巨大變化，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)量激增、數(shù)據(jù)類型繁多、應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛等，為此數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與發(fā)展從未停止腳步，數(shù)據(jù)庫技術(shù)和系統(tǒng)有力地促進(jìn)了信息技術(shù)與各行業(yè)的深度融合，推動了新技術(shù)和新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)依據(jù)數(shù)據(jù)模型的進(jìn)展分為三個發(fā)展階段：第一代的層次、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);第二代的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);以及新一代的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

由于早期數(shù)據(jù)量較小，第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多以層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型出現(xiàn)，其簡單的結(jié)構(gòu)能直接描述現(xiàn)實(shí)世界，并在當(dāng)時得到廣泛地使用。隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，第一代系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)實(shí)的需要，支持關(guān)系數(shù)據(jù)模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代誕生。由于關(guān)系模型簡單明了、具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，所以一經(jīng)推出就受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視和熱烈響應(yīng)，并很快成為數(shù)據(jù)庫市場的主流。但是隨著第三次信息化浪潮的到來，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的局限性也開始顯現(xiàn)：它對“表格型數(shù)據(jù)”處理十分高效，但對越來越多的復(fù)雜類型的數(shù)據(jù)無能為力。以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為代表的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能勝任新領(lǐng)域的需求，面向?qū)ο蠹夹g(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由此產(chǎn)生。1990年美國高級DBMS功能委員會發(fā)表了《第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宣言》提出了第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個基本特征：一是應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)管理、對象管理和知識管理;二是必須保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術(shù);三是必須對其他系統(tǒng)開放。目前，第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最主要的數(shù)據(jù)庫類型是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法相結(jié)合的產(chǎn)物，它既是一個DBMS，又是一個面向?qū)ο笙到y(tǒng)。但是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)也存在一定的局限性，新一代的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念還在不斷變化中。

2 數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

目前高職院校中，開設(shè)《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》的專業(yè)多為計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)，課程采用的系統(tǒng)基本都是SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用方便，易于維護(hù)，適合高職院校師生使用。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可在掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，較為全面、系統(tǒng)地掌握SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其應(yīng)用開發(fā)。

根據(jù)SQL Server的關(guān)鍵知識點(diǎn)，參考相關(guān)教材，結(jié)合實(shí)驗(yàn)大綱和高職院校學(xué)生特點(diǎn)，教師在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)定義語句、數(shù)據(jù)操作語句、數(shù)據(jù)控制語句、數(shù)據(jù)庫編程四個實(shí)驗(yàn)?zāi)K，教學(xué)內(nèi)容涵蓋了數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與操作、數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建與操作、數(shù)據(jù)庫查詢與視圖、索引、存儲過程、觸發(fā)器等重點(diǎn)知識。

下面詳細(xì)介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)K。學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用的數(shù)據(jù)庫為“電腦銷售數(shù)據(jù)庫”，庫中含有“商品一覽表”“銷售表2020”“進(jìn)貨表2020”“員工表”“供貨商表”。具體如下：

1）商品一覽表（貨號，貨名，規(guī)格，單位，平均進(jìn)價，參考價格，庫存量）;

2）銷售表2020（序號，銷售日期，客戶名稱，貨號，貨名，單價，數(shù)量，金額，銷售員）;

3）進(jìn)貨表2020（序號，進(jìn)貨日期，貨號，數(shù)量，進(jìn)價，供貨商ID，收貨人）;

4）員工表（員工ID，姓名，性別，出生日期，部門，工作時間，照片，個人簡歷）;

5）供貨商表（供貨商ID，供貨商，廠家地址，賬戶，聯(lián)系人）。

2.1 數(shù)據(jù)定義語句

本實(shí)驗(yàn)?zāi)K內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫、表、索引、視圖的創(chuàng)建和管理。數(shù)據(jù)庫和表的實(shí)驗(yàn)考查重點(diǎn)在于創(chuàng)建、修改、刪除。索引是提高查詢速度的有效手段，索引的實(shí)驗(yàn)有創(chuàng)建、刪除。視圖是一個或多個表的動態(tài)數(shù)據(jù)集合，是一個虛擬數(shù)據(jù)表，可以屏蔽數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜性，視圖的實(shí)驗(yàn)有創(chuàng)建和刪除。本模塊的實(shí)驗(yàn)見表1。

2.2 數(shù)據(jù)庫操作語句

本模塊的設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)更新、單表查詢和多表查詢。數(shù)據(jù)更新實(shí)驗(yàn)考查數(shù)據(jù)的插入、更新、刪除，以及與子查詢結(jié)合的相關(guān)應(yīng)用。單表查詢實(shí)驗(yàn)考查的是基本查詢語句、去除重復(fù)、排序、分類統(tǒng)計(jì)、條件查詢等應(yīng)用。多表查詢實(shí)驗(yàn)考查的是表的各種連接。本模塊的實(shí)驗(yàn)見表2。

2.3 數(shù)據(jù)庫控制語句

數(shù)據(jù)庫控制語句中，權(quán)限管理是數(shù)據(jù)庫安全控制的一項(xiàng)重要措施。權(quán)限管理決定了用戶能夠?qū)δ男?shù)據(jù)庫對象執(zhí)行哪種操作以及能夠訪問、修改哪些數(shù)據(jù)。本模塊的實(shí)驗(yàn)見表3。

2.4 數(shù)據(jù)庫編程

存儲過程可作為一個單元被用戶直接調(diào)用，相當(dāng)于其他編程語言的函數(shù)、過程、方法。存儲過程實(shí)驗(yàn)考查的是創(chuàng)建方法。觸發(fā)器是一段自動執(zhí)行的程序，是一種特殊的存儲過程。觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)考查的是創(chuàng)建方法。本模塊實(shí)驗(yàn)見表4。

3 數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究

《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，實(shí)驗(yàn)課程中反復(fù)多次訓(xùn)練，是保障熟練使用SQL語言，達(dá)成教學(xué)效果的重要途徑。作為實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)通過細(xì)致地學(xué)情調(diào)研，把準(zhǔn)學(xué)情脈搏，以學(xué)生為主體，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為此，教師團(tuán)隊(duì)探索出適合《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)的項(xiàng)目式翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中充分掌握實(shí)驗(yàn)技能和技巧，從而完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。

3.1 建立以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念

在整體教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，課程團(tuán)隊(duì)采用“項(xiàng)目式翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法”開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

項(xiàng)目實(shí)施與探討階段（實(shí)驗(yàn)課堂），以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)。學(xué)生在職教云平臺完成教師布置的課前任務(wù)，經(jīng)過課前自主學(xué)習(xí)，學(xué)生是帶著問題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)課堂的。教師根據(jù)前期的情況了解，讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的要求分小組進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施;學(xué)生可以根據(jù)各自的技術(shù)特點(diǎn)和興趣愛好制訂合理的分工和實(shí)施方案。

在項(xiàng)目實(shí)施過程中，教師作為指導(dǎo)員，一方面參與學(xué)生研討，注重啟發(fā)學(xué)生對數(shù)據(jù)的選取、對數(shù)據(jù)庫建設(shè)的整體思維;同時注重學(xué)情觀察，在知識的傳授中注重培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)和精益求精的工作態(tài)度;此外，教師作為參與者，也常常被學(xué)生富有創(chuàng)新意識的思維啟發(fā)，產(chǎn)生靈感的碰撞，教師注重學(xué)情記錄，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長。

在項(xiàng)目實(shí)施后的研討階段，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采取項(xiàng)目解說和輔助答疑。首先，學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目解說，項(xiàng)目解說是學(xué)生對小組作業(yè)的一次深入剖析和成果展示，此過程既是對學(xué)生學(xué)習(xí)成效的一次有效檢驗(yàn)，也是對學(xué)生表達(dá)能力和樂學(xué)風(fēng)貌的一次生動展示，學(xué)生通過項(xiàng)目解說能夠更好地體驗(yàn)到自身學(xué)習(xí)主體地位，學(xué)生之間通過相互關(guān)照也能各取所長，汲取經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到互助學(xué)習(xí)。

此外，教師團(tuán)隊(duì)依然注重學(xué)情記錄，對學(xué)生難以消化的知識難點(diǎn)、技能痛點(diǎn)進(jìn)行記錄和統(tǒng)一細(xì)致講解，并作為教學(xué)反思為后續(xù)課程診改做好記錄。

3.2 推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化技術(shù)改革

在教育信息化、數(shù)字化的快速推動下，傳統(tǒng)的課堂形式已經(jīng)不能適應(yīng)社會發(fā)展。為此，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)依托網(wǎng)絡(luò)課程平臺，融合網(wǎng)絡(luò)、視頻、動畫等多種方式輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué);建立多元實(shí)驗(yàn)考核方法，統(tǒng)籌考核實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，逐步?shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的全面開放，服務(wù)以學(xué)生為中心的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)和自主式、合作式、研究式學(xué)習(xí)。目前，我校已建立《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》精品線下開放課程，團(tuán)隊(duì)完成了課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、教案、課件、教學(xué)案例庫、習(xí)題庫、試題庫、微課等課程資源建設(shè)。依托《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》精品線下開放課程，學(xué)生可以跨越時間、空間限制，實(shí)時進(jìn)行有效學(xué)習(xí);教師可以借助課程平臺，與學(xué)生進(jìn)行及時的溝通，幫助學(xué)生答疑解惑，同時課程的數(shù)據(jù)留痕、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析，更能夠幫助教師對學(xué)情進(jìn)行科學(xué)的分析和預(yù)警，也為整體教學(xué)評價提供了客觀依據(jù)，使得教學(xué)評價體系更富多元、更加科學(xué)高效。2020年初學(xué)校因疫情開展了線上教學(xué)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的這些教學(xué)資料將不便于展示的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以數(shù)字化資源的形式發(fā)布給學(xué)生，學(xué)生可以反復(fù)觀摩，從而保障了實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)效果。

同時，現(xiàn)代虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目也是推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)時間和空間、提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和水平的重要舉措。生動、逼真、立體的表現(xiàn)形式，能讓抽象的實(shí)驗(yàn)過程濃縮在形象逼真的動畫演示中，教師可結(jié)合實(shí)際的教學(xué)需求，最大限度地發(fā)揮虛擬設(shè)備資源的優(yōu)勢，提高教學(xué)效果，演示實(shí)驗(yàn)室無法完成的實(shí)驗(yàn)。

3.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍建設(shè)

高職院校一般較為重視實(shí)驗(yàn)室設(shè)備采購?fù)度?，部分高校對?shí)驗(yàn)室教師的認(rèn)知還停留在“負(fù)責(zé)電腦維護(hù)”的階段，對實(shí)驗(yàn)室教師隊(duì)伍的建設(shè)上還有待加強(qiáng)培養(yǎng)力度。伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，實(shí)驗(yàn)室教師同樣急需參加各類培訓(xùn)、進(jìn)修提升教學(xué)水平。

學(xué)校應(yīng)安排高水平教授作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的帶頭人，帶動團(tuán)隊(duì)教師進(jìn)行教學(xué)研討、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、自制實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)備的開發(fā)等，提高教師的綜合素質(zhì)。同時，應(yīng)安排專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)保障實(shí)驗(yàn)教師培訓(xùn)、進(jìn)修，在業(yè)務(wù)考核、技術(shù)職務(wù)晉升等方面制定相應(yīng)的政策，努力提高實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍的學(xué)歷、職務(wù)層次。實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)等方面所取得的成果（如實(shí)驗(yàn)方案創(chuàng)新、自制儀器設(shè)備等）和其他教學(xué)、科研成果應(yīng)同等對待。

3.4 提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真實(shí)性

目前《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)》課程實(shí)驗(yàn)主要是學(xué)生依據(jù)教材里的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)案例的選擇具有一定的局限性，與企業(yè)項(xiàng)目運(yùn)作有很大的差別，針對這種情況，學(xué)校應(yīng)采取校企合作的方式共建實(shí)驗(yàn)室，合作開發(fā)實(shí)驗(yàn)教材，讓真實(shí)的案例進(jìn)入課堂，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真實(shí)性。

實(shí)驗(yàn)教師也應(yīng)進(jìn)入企業(yè)，參與到企業(yè)項(xiàng)目的實(shí)施，努力縮小教學(xué)內(nèi)容和社會科技發(fā)展的距離。同時，學(xué)校也應(yīng)聘請企業(yè)的一線技術(shù)和管理崗位的人員擔(dān)任兼職教師，共同制定實(shí)驗(yàn)方案，把產(chǎn)業(yè)最新的技術(shù)帶到課堂，授課的同時還穿插一些企業(yè)文化知識，讓學(xué)生了解企業(yè)，認(rèn)清自身職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)的不足。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】