应用型本科院校数理学院的数据库原理课程的教学研究

时间：2024-08-31

陈淼超陈侃彭维才

（巢湖学院数学系，安徽合肥 238000）

1 引言

数据库技术[1]起源于20世纪60年代中期，发展至今已50多年的历史,数据库的建设规模,信息量的大小以及使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要参数之一。随着现代计算机信息系统与计算机应用系统的发展，数据库技术的应用越来越广泛，数据库原理这门具有较强实用性的课程也不再仅仅是计算机专业学生的专业课，它也是数理学院的必修课之一。因此，对应用型本科院校数理学院的数据库原理课程的教学研究是非常重要并且有意义的。由于应用型本科院校数理学院的学生与计算机专业的学生的课程结构设置不同，所以不能照搬计算机专业的模式去讲授，提高本专业学生的教学效果和教学质量，是从事数据库教学工作者普遍关注的问题。

2 理论教学改革

2.1 优化教学内容，完备知识体系

为了配合应用型本科院校的定位，我们在教学内容的选择上对传统的数据库理论知识进行了压缩和精炼，增加了这门课程实用部分以及前沿技术[2]（如关系逻辑、对象数据库、递归SQA、WWW与数据库、XML技术等内容）的教学，让学生不仅仅停留在掌握这门课的理论知识，而是能够很好的将理论与实践相结合，做到学以致用。另外，教学中还应重视学生的数据库设计水平和应用能力的培养，要求熟练应用SQL语言。

经典理论，主流产品技术，技术的交叉应用，前沿技术是数据库教学中的四个模块[3]，教学过程要注意始终贯穿数据库的三条线索。第一条线索：数据模型从层次模型、网状模型、关系模型、对象模型的演变。第二条线索：数据库技术的“用户”和“系统”两个端点。第三条线索：数据语言的演变。在教学过程中不断吸收国内外的前沿数据库技术，结合课程组成员在数据库技术方面的科研成果，使教学始终处于同时期的高起点、高水准。

2.2 合理的教学方法和教学手段

采用合理的教学方法和教学手段能够更好的激发学生学习主动性和积极性，要敢于打破传统的学生被动接收知识的模式，摒弃传统的满堂灌，而要将教学重心放在如何引导学生，让学生真正的成为教学的主体，使学生乐于主动思考问题，解决问题，从而达到促进知识的加深和迁移的目的。教师在实际的教学中应采用传统教学法、案例教学法、PBL教学法相结合的教学模式，已达到设定的教学目标。

2.2.1 传统教学法

几年的教学，经常听到学生反映：这门课程特别抽象，有些概念和数学公式不容易理解；再者，数据库技术的发展对于一个国家有着至关重要的作用，技术的应用与其强大的理论基础有着重要的联系，理论指导实践，只有在正确的指导下，才能充分发挥其强大作用，所以对于本门课程的应用一定要在良好的理论下进行。例如：在进行关系数据理论讲解时，很多数学推导即便是数理学院的学生也会感到无从下手，这就需要教师的耐心讲解，而不能惯性的认为学生对这门课程中的数学推导有优势。《数据库原理》这门课程是一门理论与实践结合非常密切的一门课程，所以在运用新教学法的同时，既要对传统教学有所突破，又不能完全弃用，是传统的与新的要融会贯通，相得益彰。

2.2.2 案例教学法

案例作为案例教学的基本材料，其质量对教学效果的影响至关重要，特别是对于非计算机专业的学生而言，由于计算机相关专业知识所限，案例教学中案例的选取将直接影响学生对知识点的掌握程度，因此，案例的选择一定要符合本专业学生知识结构的特点。案例教学中对于案例的选取首先做到下面五个字，那就是：精、实、新、深、准。其次，选取的案例要有一定的扩展性和深度，要结合应用型本科院校数理学院的学科特点选取适合本学科的案例。所谓的案例分析法又可以叫做案例讨论法，因此，对于数据库原理这门课程在实施案例教学中不但要强调教师的讲解部分，亦不能忽视在案例教学中学生参与的重要性，要充分调动学生的主观能动性，让学生有参与的热情，从而达到培养学生创造性思维能力，综合运用知识解决问题的能力。一旦学生投入极高的参与热情，那么学生之间通过讨论和分析，学生解决问题的思维方法和能力将得以提高。需要提出的是，课堂教学和实验教学应设计不同的教学案例。

通过案例教学使数据库原理这门课程的教学工作不仅限于纸上谈兵，可以使学生对一个项目的方案设计、方案的讨论以及最终的开发等诸方面有一个更直观立体的认识，从而加快学生对抽象理论和方法的理解和掌握。例如在教学过程中，我们可以选取学籍管理作为教学案例，使其贯穿于数据库原理的整个教学过程中。介绍关系代数和语言时，通过该案例，可以加深学生对基本原理和操作的理解和认识；在介绍数据库设计时，我们仍然以该案例为基础，通过对学籍管理系统进行需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和模式求精等一系列的演示，从而最终设计出学籍管理系统，使学生能够直观的理解和掌握相关的原理和概念，对数据库设计的过程有能够更深入的理解，为将来数据库设计工作做好充分的准备。

2.2.3 PBL教学法

PBL（Problem-based learning，简称 PBL）教学模式包含了提出问题、分析问题、交流讨论、巩固创新、解决问题、总结等基本过程。PBL教学模式的优势在于教师可以针对该课程中的重要知识点，有针对性的设计教学任务，以达到提升学生对该课程重难点的掌握的目的。这种模式教学法的最大优势就是能够促使学生从被动接受性学习到自主思考，使学生之间能够相互帮助与沟通，通过协作学习来探求解决问题的途径。在数据库原理教学中，在讲授关系数据理论一章时，教师可以从问题入手，循序渐近、由浅入深引导学生，启发学生。例如：在讲授2NF时，可以先给出一个满足第一范式的关系模式：学生成绩（学号，系别，课程号，成绩）；接着针对这一关系模式分析其将产生哪些问题，为什么会产生这些问题，应该如何解决；最后给出2NF的概念，接下来，对前面的分析结果再进一步分析引出3NF的概念。通过这样的教学模式，可以充分的激发学生的学生兴趣，提高学生分析和解决问题的能力。

3 实践教学改革

3.1 构建阶梯式的实践教学模式

随着信息技术的不断发展，数据库技术的发展也应顺应时代的发展，因此，培养应用型本科院校非计算机专业的学生的数据库技术方面要结合企业用人需求，要有自己的特色，将培养应用复合型人才作为目标，全面提高数据库课程的实践教学质量。

对于数据库原理实践教学改革的第一步就是要在原有的实验大纲与实验内容上进行修改和调整。在实验教学中可以对学生进行阶梯式训练[4]，第一层次为基础实验项目，第二层次为综合性实验项目，第三层次为设计性实验项目，第四层次为创新性实验项目，以上四个层次中，前一个是后一个的基础，后一个是前一个拓展，这四个层次相辅相成，相互促进。通过对学生进行这种阶梯式的训练，学生的动手能力和创新能力将会得以提高。

3.2 改进实践教学方法和手段

在实验室教学中，教师的教学一定不能落入师单一讲授，学生按部就班进行操作的传统的实践教学模式之中。教师应根据本课程的教学现状以及本专业学生知识结构特征，在实践教学方法和手段上进行了探索，充分调动学生的学习积极性，让学生主动地参与到实验项目的讨论中来。改进实践教学手段将从以下四个方面进行。

3.2.1 多媒体教学模式

多媒体等教学手段[5]的优势在于能够使学生更直观更准确的地学习和理解一些较难掌握的实验内容，实践教学环节教师通过多媒体手段的讲解和演示，教学效果将达起到事半功倍的效果.例如，教师在讲授“管理权限和角色”相关章节时，会讲到“系统权限不会被级联回收，而对象权限会被级联回收”的概念，学生理解起来比较困难，如果教师在实践教学中通过多媒体来演示，将会获得更直观的表达效果，以期获得更好的实践教学效果。

图1和图2中的菱形代表用户，矩形代表权限。那么，系统权限不被级联回收的情况如图1所示。

图1 系统权限不被级联回收

如果授予的权限不是系统权限，而是对象权限，情况就不同了，对象权限被级联回收的情况如图2所示。

图2 对象权限被级联回收

3.2.2 启发互动式教学

在实践教学中，教师不能一味的讲授知识点，可以采用启发式教学[6]与传统讲授式教学相结合的方法，让学生主动思考问题，引导学生进行探究式的学习，有利于学生更好的掌握本课程中的重点和难点。另外，在实践教学中，教师应善于发现学生在操作过程中普遍遇到的问题，并以予及时的指导，教师与学生，学生与学生之间相互探讨、相互交流，构建良好实验教学氛围。

3.2.3 任务驱动和分工协作式教学

对于综合性较强的实验，单兵作战的思路显然是不行的，教师应引导学生采用团队协作的方案。在此教学模式下，教师可以将学生划分为若干个实验小组，每个小组负责整个实验的一个部分，各小组成员根据自身特点再进行分工与协作，是学生感受团队合作的重要性与必要。最后，各小组对实验进行总结，共同完成实验报告，教师可通过学生答辩的形式对学生的实验报告进行评估.通过任务驱动和分工协作式教学这种方式，能够培养学生的团队协作精神，为学生将来走向工作岗位打下坚实的基础.

3.2.4 实验室开放机制

由于课时所限，仅靠课上学时无法满足实验教学需要，因此可定期开放实验室，让学生利用课余时间完成本课程的自主学习。对学有余力的学生，教师可提供了一些创新实验项目[7]供学生实践，鼓励学生形成课余学习兴趣小组，对小组配备有经验的实验教师进行指导。这样的教学模式的优势在于增加了实践教学的灵活性与自主性，对培养学生的自我管理与与自我约束能力有很好的效果。

3.3 改革实践教学评价标准

传统的实践教学考核中，通常是教师将学生的实验报告收上来进行批阅，以作为学生实验完成实验质量的唯一评价标准，然而，这种传统的评价方式，很大程度上忽略了培养学生综合和素质，最终的结果就是学生的实验报告抄袭严重，往往一个班甚至一个专业仅有几个版本的结果，实验任务的完成情况差强人意。因此，制定科学、合理的实践评价标准[8]是培养学生的综合实践能力以及分析问题和解决问题的能力的保障，教师可将实践考核项目分为预习报告、实验报告、出勤情况和实验能力这四项评价标准来综合考查学生在完成整个实验中的表现，其分配比例如表1所示。

表1 数据库原理课程实践教学评价比例分配