PowerDesigner在《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

摘要:文章分析了《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中存在的一些問題，提出在實(shí)踐教學(xué)中利用建模工具軟件進(jìn)行輔助教學(xué)的方法，同時(shí)分析了Powerdesigner中實(shí)現(xiàn)BPM、CDM、PDM數(shù)據(jù)模型的過程以及和數(shù)據(jù)庫(kù)原理教學(xué)內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后對(duì)引入PowerDesigner來改善數(shù)據(jù)庫(kù)原理實(shí)踐教學(xué)的效果進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué);數(shù)據(jù)模型;PowerDesigner;實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2009)27-7723-02

The Application of PowerDesigner in Database Course Teaching

YANG Wei-ming

(Department of Computer Science， Nanjing Xiaozhuang University， Nanjing 210036， China)

Abstracts: This paper analyses the problems existing in DataBase curriculum teaching and learning， provides a method of assistant teaching by using modeling tool Powerdesigner. It also construes the process of BPM， CDM and PDM in Powerdesigner. Finally it makean analysis on improving practice-teaching effects in DataBase course teaching by useing PowerDesigner.

Key words: DataBase Course Teaching;Data Model;PowerDesigner;Practical Teaching

《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》是計(jì)算機(jī)及其相關(guān)專業(yè)一門重要課程。通過這門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生要能夠正確理解數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理，熟練掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用技術(shù)。該課程具有鮮明的特點(diǎn)，即較強(qiáng)的實(shí)踐性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)造性和明顯的時(shí)代發(fā)展性。

然而在該門課程教學(xué)過程中，理論和實(shí)踐教學(xué)存在不同程度的脫節(jié)。特別是講述數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容時(shí)，教材強(qiáng)調(diào)知識(shí)的完備性，理論性強(qiáng)、概念抽象。諸如如何進(jìn)行需求分析、如何確定實(shí)體間聯(lián)系、E-R圖的使用等，對(duì)學(xué)生來說都是比較空洞和抽象的。因此學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的針對(duì)性和應(yīng)用性。

針對(duì)上述問題，我們?cè)趯?shí)踐教學(xué)過程中，引入了相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)建模工具PowerDesigner，應(yīng)用軟件工程原理、概念和方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。PowerDesigner中的BPM、CDM、PDM的概念和形成數(shù)據(jù)模型的過程，都符合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立過程，即需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。學(xué)生在使用PowerDesigner進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，有助于掌握所學(xué)的概念，特別是建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計(jì)的思維方法。

1 幾個(gè)CASE工具的比較

目前，著名的CASE工具有RATIONAL公司的Rational Rose， CA公司的Erwin ，Sybase公司的PowerDesigner等。他們都各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，其中Rational Rose擅長(zhǎng)以UML(unified modeling language)構(gòu)造模型，具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄕ摚夹g(shù)偏高;Erwin-擅長(zhǎng)以E-R(entity ralationship)建立實(shí)體聯(lián)系模型，界面相當(dāng)簡(jiǎn)潔漂亮，非常適合中小型數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)，它的Diagram給人的感覺十分清晰，但不適合非常大的數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗鼘?duì)Diagram欠缺更多層次的組織;PowerDesigner是Sybase推出的主打數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)工具，它集UML與E-R精華于一身。而且它支持目前流行的多種客戶端開發(fā)工具，同時(shí)也支持30多種流行的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。目前PowerDesigner客戶已經(jīng)遍及世界各地，涉及國(guó)防、軍事、財(cái)稅、證券、電子等領(lǐng)域，它具有幾下幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。

1) PowerDesigner系列產(chǎn)品提供了一個(gè)完整的建模解決方案。它將對(duì)象設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)無縫的集成，在一個(gè)集成的工作環(huán)境中能夠完成面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)建模工作。

2) 支持開發(fā)生命周期的所有階段。在軟件的生命周期內(nèi)，提供了完整的分析設(shè)計(jì)和建模解決方案。它提供了三級(jí)建模功能，即概念數(shù)據(jù)建模、物理數(shù)據(jù)建模、面向?qū)ο蠼?，同時(shí)它還可以生成模型報(bào)告。

3) 具有良好的性價(jià)比，更能迎合市場(chǎng)潮流。已經(jīng)有許多成功的案例。

鑒于上述原因，我們選擇了PowerDesigner作為數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的工具軟件，讓學(xué)生對(duì)于概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)等幾個(gè)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)和區(qū)別有了直觀的認(rèn)識(shí)，大大提高了教學(xué)效果。

2 PowerDesigner建模流程

根據(jù)需求分析的結(jié)果.利用PowerDesigner中的CDM(Conceptual Data Model概念數(shù)據(jù)模型)描述出完整的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容，將有效的概念模型直接轉(zhuǎn)化為PDM(Physical Data Model 物理數(shù)據(jù)模型)。在PowerDesigner中選擇相應(yīng)的DBMS，可以直接由物理模型生成數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)腳本。根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，最終可以生成完整的數(shù)據(jù)庫(kù)模型。

2.1 創(chuàng)建CDM模型

創(chuàng)建CDM首先應(yīng)該明確模型所描述的業(yè)務(wù)問題:對(duì)于模型中所描述的業(yè)務(wù)流程，可以借助PowerDesigner的BPM(Business Process Model)來進(jìn)行描述。根據(jù)前期的需求分析，形成相應(yīng)的實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系，同時(shí)必須確定每個(gè)實(shí)體中的屬性內(nèi)容及實(shí)體的主碼。其中涉及到實(shí)體、屬性、商業(yè)規(guī)則、屬性的取值范圍、關(guān)系、繼承等內(nèi)容。建立好CDM后，可以使用CHECK MODEL 來判斷CDM是否有效。如果有問題，不斷進(jìn)行修改，直到CDM有效。有效的CDM可以直接轉(zhuǎn)化為PDM。

以學(xué)生選課系統(tǒng)為例，系統(tǒng)中涉及到的實(shí)體有系、學(xué)生、教師、課程。實(shí)體之間的聯(lián)系如下:系與學(xué)生的聯(lián)系以及系與教師的聯(lián)系是一對(duì)多關(guān)系、學(xué)生與課程之間以及教師與課程之間是多對(duì)多的關(guān)系。圖1描述的是學(xué)生選課系統(tǒng)的概念模型。

2.2 創(chuàng)建PDM

CDM一旦建立好后，可以通過工具中的CHECK MODEL進(jìn)行有效性驗(yàn)證，有效性驗(yàn)證時(shí)將檢查CDM中所包括的DOMAIN、DATAITEM、ENTITY、ENTITY ATTRIBUTES、RELATIONSHIP等內(nèi)容。在生成PDM時(shí)必須指定具體的DBMS，PowerDesigner支持30多種流行的數(shù)據(jù)庫(kù)。一旦選項(xiàng)定義完畢，就能夠迅速生成PDM。圖2的PDM結(jié)構(gòu)圖就是由圖1中的CDM轉(zhuǎn)換而來的。

PowerDesigner將CDM結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)換成PDM(Physical Data Model，物理數(shù)據(jù)模型)時(shí)，主要是對(duì)實(shí)體、實(shí)體屬性、關(guān)系、規(guī)則等進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對(duì)于多對(duì)多的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)獨(dú)立的關(guān)系模式，與該聯(lián)系相連的各實(shí)體的碼以及聯(lián)系本身的屬性轉(zhuǎn)換為聯(lián)系的屬性.而關(guān)系的碼為各個(gè)關(guān)系碼的組合。根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，學(xué)生和課程之間的多對(duì)多的選修聯(lián)系，轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式“選修”，且選修關(guān)系的碼是由學(xué)號(hào)和課程號(hào)共同組成，而學(xué)號(hào)、課號(hào)分別是學(xué)生和課程實(shí)體的碼，所以在選修關(guān)系中，學(xué)號(hào)和課程號(hào)也分別是外碼。同樣的規(guī)則也適合教師和課程之間任課聯(lián)系的轉(zhuǎn)換。

對(duì)于多對(duì)多的聯(lián)系，轉(zhuǎn)換后還可以加入聯(lián)系本身的屬性。如選修關(guān)系中可以加入學(xué)生選課的學(xué)期，該課程的成績(jī)等;任課關(guān)系中可以加入任課學(xué)期等屬性，最后行程一個(gè)合適的PDM。

2.3 生成數(shù)據(jù)庫(kù)

物理數(shù)據(jù)模型還不是最終需要的結(jié)果，也不是建模的最終目的。有了物理數(shù)據(jù)模型后，可由物理數(shù)據(jù)模型生成相應(yīng)的DBMS的SQL語言腳本，利用該SQL腳本，在相應(yīng)的DBMS環(huán)境下就可以生成數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)。

PowerDesigner中，在PDM生成數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，有兩種方式，分別是生成SQL腳本文件和生成ODBC數(shù)據(jù)源。用戶可以根據(jù)需要選擇生成的方式，使用非常方便。圖3是生成的學(xué)生選課系統(tǒng)的SQL腳本截圖。

3 PowerDesigner對(duì)改善數(shù)據(jù)庫(kù)原理實(shí)踐教學(xué)的效果分析

引入PowerDesigner建模工具輔助《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程教學(xué)，其教學(xué)效果反映較好。具體表現(xiàn)為:學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣普遍提高;對(duì)于課程的基本概念、理論及整個(gè)知識(shí)體系能更好地建立起一個(gè)清晰的整體認(rèn)識(shí);尤其增強(qiáng)了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)動(dòng)手與實(shí)踐能力。特別表現(xiàn)在以下幾方面:

1) 通過PowerDesigner豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)建模工具，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)結(jié)果的可視化和模型化，學(xué)生在使用PowerDesigner進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，有助于掌握所學(xué)的概念，特別是建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計(jì)的思維方法。比如理論教學(xué)時(shí)，對(duì)碼、外碼、關(guān)系、E-R模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的規(guī)則等，學(xué)生常常似懂非懂。引入PowerDesigner后，通過模型可視化，對(duì)這些概念，過程一目了然，大大提高了學(xué)習(xí)興趣。

2) 學(xué)生學(xué)習(xí)DDL命令時(shí)，由于選項(xiàng)較多，常常由于命令拼寫錯(cuò)誤，或者記憶不清造成無法正確執(zhí)行，從而有畏懼情緒。而PowerDesigner能夠自動(dòng)生成包含各類DDL命令的SQL腳本，大大降低的人為錯(cuò)誤，也為學(xué)生學(xué)習(xí)SQL命令提供了范本。

3) 開發(fā)資料規(guī)范化。教學(xué)中雖然強(qiáng)調(diào)文檔的重要性和規(guī)范化，但學(xué)生沒有感性認(rèn)識(shí)，特別是如何編寫數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)流圖等，更是無所適從。而PowerDesigner使用了一套標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型定義格式，能夠生成符合SQL語法標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)文檔，能夠統(tǒng)一每個(gè)程序設(shè)計(jì)人員的開發(fā)風(fēng)格，形成成較好的文檔管理體系，為將來的系統(tǒng)維護(hù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也讓學(xué)生也有編寫開發(fā)資料的范例。

4 結(jié)束語

通過在《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程實(shí)踐教學(xué)過程中，有機(jī)地結(jié)合使用PowerDesigner這一數(shù)據(jù)庫(kù)建模工具，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣，提高了學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)課程的認(rèn)識(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐能力，增強(qiáng)了該門課程的教學(xué)效果。

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