數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程設計實踐教學改革研究

　　摘要：本文介紹我院在計算機特色專業(yè)建設過程中圍繞數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程設計實踐教學環(huán)節(jié)所開展的一系列工作，分析數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程教學的狀況，并從教學內(nèi)容、教學方法等方面進行探討，提出案例教學法和問題驅(qū)動教學法，并強調(diào)實驗環(huán)節(jié)，合理改進考核方法，注重學生編程能力和實際應用能力的提高，以達到提高課程教學質(zhì)量的目的。
　　關鍵詞：案例教學法；問題驅(qū)動法；課程設計；教學改革
　　
　　數(shù)據(jù)庫技術是計算機科學技術中發(fā)展最快且應用最廣泛的技術之一。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論作為計算機專業(yè)的重要課程，由于涉及到理論、技術和應用三個方面，加之以數(shù)據(jù)庫為核心的信息系統(tǒng)發(fā)展迅速，數(shù)據(jù)庫學科和應用中的新思想、新概念和新技術層出不窮。教材組織上理論概念多、應用實例少，教學安排上課堂講授多、實踐動手少，課程考核上死記硬背多、靈活應用少。學生為考試過關而學，并不注重提高自身能力，不利于激發(fā)學生學習的主動性，教師僅為完成教學任務而教，并不注重培養(yǎng)學生的能力。因此，在教學上必須改變這種紙上談兵、理論脫離實際的狀況。本文結(jié)合計算機特色專業(yè)建設，就數(shù)據(jù)庫課程設計的教學內(nèi)容、教學方法、考核方式等方面進行了教學改革分析。
　　
　　1　課程設計教學目標、內(nèi)容及要求
　　
　　1.1　課程教學目標
　　隨著計算機的不斷發(fā)展，新的軟件不斷出現(xiàn)，版本不斷升級，學生不可能把所有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都學習一遍，因此，教學安排應強調(diào)基礎性、系統(tǒng)性、綜合性。為達到這一目標，教師應該周密、細致地安排和優(yōu)化教學過程，使知識教學與實踐教學相互銜接、緊密結(jié)合、交叉進行。
　　我們制定的教學目標是：通過課程設計，使學生掌握數(shù)據(jù)庫的基本概念，結(jié)合實際的操作和設計，鞏固課堂教學內(nèi)容，使學生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、原理和技術：將理論與實際相結(jié)合，應用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)建模工具和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件，規(guī)范、科學地完成一個小型數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，培養(yǎng)學生調(diào)查研究、查閱技術文獻、資料、手冊以及編寫技術文獻的能力。
　　
　　1.2　教學內(nèi)容
　　數(shù)據(jù)庫設計是指對于一個給定的應用環(huán)境，構(gòu)造最優(yōu)的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，使之能夠有效地存儲數(shù)據(jù)，滿足用戶的應用要求，包括數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設計和數(shù)據(jù)庫的行為設計。因此，課程設計的教學內(nèi)容包括：掌握對用戶業(yè)務需求、數(shù)據(jù)需求、處理需求等進行分析的方法，掌握數(shù)據(jù)模型中語義的表達方法，能夠熟練地利用E-R圖為現(xiàn)實世界建立概念數(shù)據(jù)模型，了解UML的E-R建模方法；掌握概念數(shù)據(jù)模型到邏輯數(shù)據(jù)模型間的映射關系，掌握關系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論：重點掌握函數(shù)依賴的概念及有關問題；了解數(shù)據(jù)庫物理設計的內(nèi)容，掌握簇集設計的原則、索引設計的原則，掌握文件組織結(jié)構(gòu)和訪問方式的選擇方法，結(jié)合具體案例按照數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計的需求分析、概念結(jié)構(gòu)設計、邏輯結(jié)構(gòu)設計、物理結(jié)構(gòu)設計、數(shù)據(jù)庫實施、數(shù)據(jù)庫運行和維護這六個階段，根據(jù)軟件工程的方法和理論進行應用程序的設計，分階段分步驟進行講解，讓學生熟悉完成每一個階段的任務。
　　
　　1.3　培養(yǎng)要求
　　(1)分析能力的培養(yǎng)：主要是對用戶數(shù)據(jù)需求分析的能力培養(yǎng)。
　　(2)設計能力的培養(yǎng)：要求學生通過本課程的學習，能夠為用戶的需求建立數(shù)據(jù)模型、能夠進行邏輯設計和物理設計、能夠用規(guī)范化理論進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)庫設計。
　　(3)自學能力的培養(yǎng)：通過本課程的教學，要培養(yǎng)和提高學生對所學知識進行整理、概括、消化吸收的能力，以及圍繞課堂教學內(nèi)容，閱讀參考書籍和資料，自我擴充知識領域的能力。
　　(4)表達能力的培養(yǎng)：主要是通過設計報告，清晰、整潔地表達自己解決問題的思路和步驟的能力。
　　(5)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)：培養(yǎng)學生獨立思考、深入鉆研問題的習慣，以及針對問題提出多種解決方案、選擇不同設計方案的能力。
　　
　　2　課程設計教學方法
　　
　　2.1　轉(zhuǎn)變教學觀念，學以致用貫穿教學全過程
　　數(shù)據(jù)庫課程設計重點應貼近實際應用，以應用為目的，以應用為出發(fā)，即以提高技能為宗旨。為達到這一目標，教師應不滿足于一般的教材引進和自己原有的那點經(jīng)驗，而要精細、周密地安排和優(yōu)化教學過程，使知識教學與實踐教學相互銜接，緊密配合，交叉進行。
　　
　　2.2　案例法和問題驅(qū)動法相結(jié)合，實現(xiàn)啟發(fā)和引導
　　在教學過程中應精選有代表性的案例，從問題的提出、方案的設計與實施，到最終問題的解決，使學生能全面了解解決問題的全過程。教師授課的重點應放在系統(tǒng)化的開發(fā)步驟和關鍵性問題的求解上，介紹案例的設計思想、方法和程序設計的思想和方法。如在講到課程設計中的開發(fā)技術時，對于面向?qū)ο蟪绦蛟O計中的對象、事件和方法，通過結(jié)合實際案例中如何建立一個實用的數(shù)據(jù)庫訪問窗體，使學生了解該窗體要實現(xiàn)功能的設計思想、控件的使用方法，然后再講對象的基本概念、對象的引用方法，這樣的案例可以起到啟發(fā)引導的作用。另外在處理某些具有代表性的控件或?qū)ο蟮膶崿F(xiàn)上，留有一定的空間和余地，學生去思考和發(fā)揮，然后再去分析和總結(jié)。
　　問題驅(qū)動教學法從問題入手，多角度分析問題，注重教學過程中師生之間的交互，有利于激起學生的求知欲、調(diào)動學生的學習自覺性和主動性，從而提高學生分析問題和解決問題的能力。如在講授“數(shù)據(jù)庫規(guī)范化——范式”設計時，可以從問題入手，采用通俗的語言，循序漸近、由淺入深地講述不同的范式。例如，在講授“第二范式”時，首先給出一個滿足第一范式的關系模式例子：學生成績(學號，系別，系名，課程號，成績)；然后針對這一關系模式分析其將產(chǎn)生哪些問題，為什么會產(chǎn)生這些問題，應該如何解決，最后給出第二范式的設計思路。接下來，對前面的分析結(jié)果再進一步分析引出第三范式的概念。由此根據(jù)該問題驅(qū)動教學可以使學生對數(shù)據(jù)庫規(guī)范化的概念有一個全面的了解，從而提高學生學習理論知識的興趣。
　　結(jié)合案例中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，教師應指導學生如何查閱資料，同時要指導學生充分借助軟件幫助系統(tǒng)，培養(yǎng)學生學會質(zhì)疑、自學和調(diào)查研究解決問題的能力，培養(yǎng)學生學會如何解決設計中出現(xiàn)的難點。
　　選題是整個課程設計的前提和關鍵。課程設計題目選擇的難易程度、范圍的大小和是否能激發(fā)學生的學習熱情，直接影響到這一實踐教學環(huán)節(jié)的效果。
　　
　　3.1　選題原則
　　課程設計題目以選用學生相對比較熟悉的業(yè)務模型為宜，選題的難易程度要適當，以學生在規(guī)定時間內(nèi)經(jīng)過努力可以完成為宜，要求通過本實踐性教學環(huán)節(jié)，能較好地鞏固數(shù)據(jù)庫的基本概念、基本原理、關系數(shù)據(jù)庫的設計理論、設計方法等主要相關知識點，針對實際問題設計概念模型，并應用現(xiàn)有的工具完成小型數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)。
　　
　　3.2　選題范圍
　　在內(nèi)容的深度和廣度符合教學要求的前提下，應積極從實際生產(chǎn)中提出設計題目。
　　基礎理論問題。數(shù)據(jù)庫的基本概念、基本原理、關系數(shù)據(jù)庫的設計理論、設計方法等。
　　數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)。數(shù)據(jù)建模工具與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件的應用。
　　教師應對學生選定的題目進行批閱，在可行性、工作量大小及題目意義等方面進行把關評估，及時將意見反饋給學生，學生再針對教師的意見進行調(diào)整，最終確定課程設計的選題。
　　
　　4　課程設計方案實施
　　
　　在確定選題后，要撰寫課程設計任務書，明確設計目標及基本要求，提出課程設計的基本內(nèi)容、設計方式、基本步驟與設計時間。按如下步驟開展課程設計。
　　(1)撰寫課程設計任務書，收集資料，明確設計任務和目標。
　　(2)提出數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)的系統(tǒng)分析，并畫出數(shù)據(jù)流圖。
　　(3)提出數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)的設計方案，并畫出系統(tǒng)總體功能模塊圖。
　　(4)數(shù)據(jù)概念設計，畫出系統(tǒng)實體聯(lián)系圖。
　　(5)數(shù)據(jù)邏輯設計，將系統(tǒng)實體聯(lián)系圖轉(zhuǎn)化為關系模式。
　　(6)用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)在計算機上建立物理數(shù)據(jù)庫。
　　(7)數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)的各功能模塊的實現(xiàn)。
　　(8)系統(tǒng)集成調(diào)試。
　　(9)撰寫課程設計報告。
　　
　　5　課程設計考核方式
　　
　　改革考核方式，注重能力培養(yǎng)，考核內(nèi)容及方式在第一堂課就布置給學生，使學生充分重視綜合素質(zhì)的訓練，徹底打消僥幸和依賴心理。該課程的考核包括三部分：設計表現(xiàn)考核，設計任務答辯考核和設計報告的考核。課程設計的表現(xiàn)(態(tài)度、出勤及紀律等)考核占20％，設計任務答辯考核占40％，根據(jù)選題和完成情況，以及在系統(tǒng)演示時，針對設計隨機問題的回答情況給出分數(shù)：設計報告的考核占40％，根據(jù)報告中E-R模型設計規(guī)范、合理性，關系模式的設計是否滿足第三范式，數(shù)據(jù)庫的設計是否考慮安全性和完整性的要求，具體實現(xiàn)的情況說明給出適當?shù)姆謹?shù)，并針對設計報告進行學生交流。實踐證明，這種考核辦法對調(diào)動學生的學習積極性，提高其學習興趣，客觀、公正地評價該門課程的教學質(zhì)量和效果都起到了很好的促進作用。
　　
　　6　結(jié)語
　　
　　綜上所述，案例教學法和問題驅(qū)動法在數(shù)據(jù)庫課程設計教學中的運用，旨在理論教學的基礎上，加強引導學生動手能力的培養(yǎng)，加強學生實際應用數(shù)據(jù)庫技術進行系統(tǒng)設計與開發(fā)能力甚至科研能力的培養(yǎng)。隨著數(shù)據(jù)庫技術的不斷發(fā)展和教學設備的不斷完善和更新，教師應該遵循數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展規(guī)律，跟蹤最新技術的發(fā)展動態(tài)，從教學內(nèi)容、教學手段、考核方式等方面認真考慮，銳意改革，結(jié)合專業(yè)實際把新的教學方法和手段帶進課堂，提高教學效率和教學效果。近幾年，我院有多名學生在參加市教委組織的大學生創(chuàng)新設計競賽時獲一、二等獎，實踐證明，我們的實踐教學方案的實施效果是顯著的。
　　
　　參考文獻：
　　[1]王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論[M].4版.北京：高等教育出版社，2006.
　　[2]幻羅蓉，楊百龍，李俊山.數(shù)據(jù)庫原理及應用實驗教學探索[J].太原教育學院學報，2006(6)：112-114
　　[3]羅志高，張錦.“數(shù)據(jù)庫原理與應用”教學方法探討[J].中山大學學報論叢，2006(9)：123-125.
　　
　　(編輯：郭小