“數據庫課程設計”的教學規范研究與實踐

摘 要：本文對我校計算機科學與技術專業的數據庫課程設計的特點及教學目標進行了總結，闡述了該實踐教學的規范，包括選題規范，教師的指導規范，課程報告的撰寫規范等，說明了該課程設計教學改革的創新方法和實施過程。通過四年多的研究和實踐，學生的課程設計水平，專業性思維能力，撰寫報告的能力均有了明顯提高，從而切實落實了應用型人才的培養目標。

關鍵詞：數據庫；課程設計；教學規范

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：2095-7394（2015）02-0111-05

0 引言

根據馬克思主義哲學關于人的認識論觀點，人的認識過程是從感性認識到理性認識（認識的第一次飛躍）再到實踐（認識的第二次飛躍），接著又在實踐中產生新感性認識，依此循環。認識的第一次飛躍是第二次飛躍的準備，第二次飛躍是第一次飛躍的歸宿。教育是將先輩們已經通過實踐獲得的認識、理論等傳授給下一代人，以便讓下一代少走彎路，從而能更有效地認識和解決所面對的問題，它是人類特有的現象之一。這就是說，教育是讓我們的認識從理性認識開始的，這種途徑加快了人類認識的步伐。通過理論教育完成了認識，通過實踐環節教育完成了認識的初步升華。

大學的課程設計是大學教育的實踐教學環節之一，是在已經形成的認識指導下進行的嘗試性的實踐，就是在理論知識的幫助和指導下，結合一個實際問題，完成問題求解的過程。這就確定了課程設計的作用和地位：在理論指導下的初步的嘗試性實踐。因此，需要我們制定較為嚴格的規范，更多地關注理論知識掌握程度，理論知識的運用規則和方式，這也是我們已經掌握的理論認識的接受檢閱過程。

數據庫技術是計算機學科中發展最快、應用最廣的技術之一。數據庫知識領域的相關理論、技術、應用已經成為計算機學科各個專業知識模塊的重要組成部分，尤其是定位為應用型人才培養為目標的計算機類專業更是如此。因此，數據庫原理與應用課程的教學及實踐一直得到了教育工作者十分廣泛的關注和研究，不斷在教學改革研究中出現教學研究成果。[1-5]

本文是基于以上的認識，對我校計算機科學與技術專業的數據庫課程設計進行規范化設計研究，主要包括：課程設計的目標任務、課程設計的選題、設計的基本要求、報告的撰寫要求等。通過四年多的教學實踐，學生的數據庫的設計水平，編程能力，撰寫報告的能力均有了明顯提高。同時，專業學習的興趣和信心也有所提高，就該課程設計教學目標來講，落實了應用型人才的培養目標。

1 本課程設計目標及選題

1.1 課程設計的目標

本課程設計在我校計算機科學與技術專業人才培養方案中重要的課程設計之一，一般時間為1周到2周。我們設定的教學目標是：（1）通過本設計，使學生掌握數據庫的基本概念，結合實際的操作和設計，鞏固數據庫理論，尤其規范化設計理論的內容；（2）將理論與實際相結合，應用數據建模工具和數據庫管理系統軟件，規范、科學地完成一個小型數據庫管理信息系統的設計與實現；（3）培養學生進行系統開發的調查研究、查閱技術文獻、資料、手冊以及編寫技術文檔的能力。[2]

由于我專業學生對獨立進行應用系統開發和撰寫報告缺乏經驗，計算機專業的思維、工作方式還不具備，因此，本課程設計為達到教學目標，著重圍繞以下三個方面工作開展：（1）引導學生獨立自主開發一個力所能及的數據庫應用系統，切實將學生的專業學習的信心激活；（2）培養按照專業的思維方式、工作方式開展專業的活動，切實將理論學習中的方法、技術在實際工作中得以體現；（3）指導學生撰寫專業報告，切實培養學生的專業研究、專業報告意識，提高專業文字表述能力。

我們的學生需要一個通過自己努力，做一件與專業相關的事情來樹立專業學習的信心和興趣，數據庫原理與應用課程設計是促成了該愿望的實現。根據我專業學生的實際，為達到以上主要三個目標，在選題上不宜太大、專業性不宜過強，這就需要給予指導和確認。在面對待求解的問題上，指導運用計算機專業的思維和工作方法，如問題求解的自上而下、逐步求精的抽象思維方法，如對問題領域的靜態數據抽象和動態功能抽象的思維模式。提供規范的報告撰寫模板，闡明每一部分的含義，并通過實例指導其撰寫方法。

1.2 關于選題

本課程設計要求學生各自獨立進行，需要留給學生半天時間自主或者老師指定的方式確定題目，并簡明的對設計的數據需求、功能需求進行匯報。學生所選報題目應由指導教師根據本課程設計教學目標的要求，結合學生實際情況做好把關工作。

我們強調的是選題要明確，重心放在數據庫的設計上，應用系統的涉及領域就在身邊，如學校生活的方方面，以減少需求調研時間和工作量，可以通過幾個小時的思考和查閱材料就可以確定核心數據需求和功能需求。值得指出的是，要讓學生明白，我們現在做的系統只是一個真實系統的簡化和模擬，所以要讓學生自己去分析一個具體的數據庫應用系統最核心的信息和數據處理的要求，在規定的時間設計完成即可，不必做的全面深入分析。比如，設計題目為“基于B/S模式的圖書借閱管理子系統設計與實現”，若作為課程設計，在1周時間內，只要能通過這個系統的描述，獲得讀者、圖書以及它們之間的借、還關系的正確的數據描述，并通過B/S模式對這些數據進行數據庫的查、插、刪、改等基本運算即達到設計目標，而不去追究是否和現有圖書館的圖書借閱的全部功能和性能。

對系統的簡化工作指導教師可以通過一個案例進行解釋，學生根據自己的選題對自己的問題域進行抽象，明確簡化系統的信息需求和處理需求，并將其準確明了地記錄下來，作為課程設計的核心任務。

2 課程設計基本要求及創新要求

數據庫設計的意義是培養學生面對大量而復雜的數據管理要求，能提出最優的數據管理模型，構造最優的數據庫模式，建立數據庫及其應用系統，使之能夠有效地存儲數據，滿足用戶的應用要求。根據我專業學生特點，我們對該課程設計提出了基本要求和創新要求。

2.1 基本要求

數據庫課程設計的基本要求是能通過分析，能清晰表達用戶的數據需求和功能需求，熟練利用ER圖為現實世界建立概念模型，并利用Power Designer軟件工具繪制ER模型，并完成數據庫的邏輯設計、物理設計和能自動向SQL Server數據庫管理系統完成數據庫的建立；能對客戶的處理要求進行分析，構建合理的系統功能模塊圖；通過Visual Studio環境進行數據庫的連接、Web客戶端的開發工作，編程簡練、使用；能以客戶端角色利用系統，完成對系統測試。

能按照規范化的數據庫應用系統開發設計過程為主線組織撰寫設計報告，通過各個步驟的關鍵性圖、表等可視化的手段充分表達各個階段的成果，能正確、規范地引用資料文獻，根據指導教師給出的設計報告撰寫格式完成設計報告，完成課程設計的答辯工作。

2.2 創新要求

在基本要求達到后，學生可進行更高層次的創新要求，作為設計的亮點。創新要求主要包括數據庫理論設計，系統性能提高，功能完善，操作界面優化，服務器端設計與編程，安全性設計，事務及并發控制等，都屬于該課程設計的創新內容。

這里不必將創新性的要求定位太高，只要在設計中充分利用了理論教學的知識，充分論證出系統的性能、功能得到了最優化的發揮了等，即可列為該課程設計的創新內容。如，面對數據庫設計的結果，對每一個關系模式，能描述關系模式中各個屬性的數據依賴關系，根據這些依賴，能推導出最小函數依賴集，對數據庫的進行規范化級別的判斷和論證，就是我們的創新內容；根據系統功能分析，對數據庫進行了一些諸如索引、排序、視圖等工作，提高了系統性能，也算創新；還比如進行了創建了事務，編程中用到了事務管理，使用了網絡技巧，加強了系統安全性等工作，都屬于該課程設計的創新內容。

3 指導規范及報告撰寫規范

3.1 設計的指導規范

研究該課程的指導規范目的是將軟件工程的思想、方法運用到課程設計的指導過程中，有意識地培養學生專業的工作方式和思維模式，親身感受計算機的軟件設計與開發是一個有章可循演化過程，而不是僅僅是一個代碼編寫的過程，克服將計算機專業的工作看成要么會做要么毫無頭緒的不會做的無法控制的兩個狀態的認識，加強動腦是動手的基礎和前提的訓練。就現實來講，學生還未接觸軟件工程的思想和方法，數據庫應用系統的設計與開發過程也是停留在概念性的認識層次，因此，指導教師需要將一個案例開發過程錄像式的分解到設計的每一天中，讓學生參照案例，遵從這樣的過程完成當天的設計工作。為了激發學生的信心，逐步將思維納入專業性思維過程中，我以“Things might seem obscure at first.Be patient and continue，with plenty of repetitions and examples，the fog will clear.”的話與他們共勉。

具體的講，首先做的是系統的需求分析，引導學生從信息需求和處理需求兩個方面考慮，即分析用戶要從系統中獲取的信息內容與性質，分析用戶需要對這些數據進行什么樣的處理。更深入地思考，為了獲取這些數據，系統中是否還需要更多數據的支持，要對數據做這樣的處理，系統是否還需要其他的處理要求，將這些數據信息和處理需求一一羅列起來，成為整個工作的基礎。時間分配1～2 d，暫不對系統的其他性能進行分析。

第二步進行數據庫的設計，要求嚴格從概念設計開始。根據數據信息的需求，進行抽象思維，逐一設計各個分ER圖，然后進行合并分ER圖，最后生成基本ER圖。[6]設計中需要研究各個屬性間的的數據依賴關系，標明實體的主碼，聯系的類型等，這一步工作要求使用Power Designer軟件進行設計。后續的邏輯設計、物理設計以及數據庫的建立全部由Power Designer及SQL Server自動完成。時間分配1～2 d，文稿中需要闡明ER轉換關系模式的規則，指明關系模式的數據依賴，關系模式的范式級別等。

第三步為應用程序的設計與編碼階段。根據系統對數據的處理要求，構建系統的功能模塊圖，逐一設計與調試每一個模塊。課程設計要求做B/S模式的軟件開發，僅僅對客戶端進行編程，服務器端不進行過多要求。指導學生進行數據庫連接的技術和方法，Web網站設計方法，嵌入式SQL語句執行方法等[7]。關于Web網站的設計不宜過多強調，只需要了解幾個簡單控件的使用，C#環境下SQL語句執行方法即可。時間分配2～4 d，文稿中闡明功能劃分思想，數據庫的連接技術和方法，主要功能模塊的設計方法、關鍵代碼等。

第四步為系統的調試和測試階段。首先對系統進行聯編聯調，讓系統正常地運作起來，接下來根據系統功能分析獲得的系統功能要求，逐一設計測試樣例進行測試，記錄測試結果，給出測試結論。軟件測試的技術和方法很多，但在現實教學中，這部分工作都是停留在概念上，大多數同學將這一工作看成是程序的運行。時間分配1～2 d，文稿中闡明系統測試的目的，測試方法、測試樣例、測試結果和結論等。

第五步為課程設計答辯與總結。要求對工作的內容，設計的工作量大小，設計中遇到問題及解決方法，課程設計的收獲與體會等進行總結。時間分配1 d，以演示文稿的方式進行演講和答辯。

課程設計的每一天，教師通過案例講解每一天的工作任務，包括設計任務和文稿撰寫的任務，讓學生進行觀摩、討論。學生通過樣例觀摩，結合自己設計實際開展工作，明確每天任務，每天都有可接受檢查的階段性成果。經過這樣的操作性強的規范化指導，使得課程設計在可控的狀態下，保證了設計質量和進度，同時，培養了學生專業化的工作、思維模式。值得注意到是，本設計將報告的撰寫滲透到設計的每一個步驟中，所以不再單獨安排報告的撰寫時間。

3.2 報告的撰寫規范

書寫和表達能力訓練和培養，是人才培養的重要內容。提供規范的報告撰寫格式，對學生撰寫技術文檔的訓練很有幫助。通過規范的文字表達，能理順學生的思維，能將毫無套路的工作納入到工程化的設計工作中，從而逐步推進設計的各項工作，更重要的是，能讓學生一點一點地會做事，喜歡做事，提高了學習興趣和熱情。

課程設計規范格式是計算機專業畢業設計（論文）規范格式的簡化版本，是以上指導過程描述的具體呈現方式。說它是畢業設計論文撰寫格式的簡化，主要體現在關于系統開發的目的、意義不必過多闡述；關于一些研究的更多背景知識或者相關工具不需要介紹；系統更多數據需求、功能需求以及其他性能方面的需求不需要；系統測試僅僅做簡單的需求測試。總之，根據畢業論文撰的簡潔格式進行本課程設計報告的撰寫，使學生初步學會了技術文檔的撰寫方法，更為將來面對畢業設計的論文撰寫工作做好準備工作。

4 結語

通過四年多的四屆學生的實踐，目前該課程設計的指導越來越規范，設計水平，報告撰寫能力都得到了很大提高。對本課設定規范化研究的總結，可以得出結論：（1）通過本設計教學環節，培養了學生的分析、設計能力，培養了自主學習能力，同時也培養了書面表達能力和創新能力；（2）以軟件工程的指導原則進行軟件系統的開發工作，使學生初步訓練了軟件開發的套路，建立了專業學習的信心；（3）運用抽象的思維方法構建現實系統的數據模型，運用分而治之的工作范式進行功能設計開發，充分體現計算機學科的性質，很好地糾正了學生對計算機專業只是寫代碼的認識偏差，看清了自己還是可以適合計算機專業工作的。

雖然該研究使得教學質量有了較大的提高，但也清醒的認識到，因我專業實施的是“3+1”教學模式，也就是學生在校學習為3年，該課程設計是在第五學期開設，存在有部分同學已對專業失去興趣，該方法效果對這類學生來講并不明顯。下一步工作，一方面，繼續豐富和完善指導規范的內容，并進行推廣應用；另一方面，對那些已經對專業失去信心的同學，研究一些對策，在本課程設計的教學環節中，設法讓他們做一點有專業成就感題目，從而喚回他們的學習興趣和信心。

參考文獻：

[1]王法玉，肖迎元，張穎.數據庫系統課程設計實踐教學改革研究[J]，計算機教育，2010（9）：150-152.

[2]張蕊.基于軟件工程觀的“數據庫課程設計”教學改革探索[J].中國電力教育，2014（21）：22-23.

[3]林蔭，盧瑩，楊長春.貫通式教學在數據庫系統概論課程中的研究和應用[J]，計算機教育，2010（9）：82-85.

[4]亓文娟，晏杰.應用型本科院校“數據庫原理及應用”教學改革研究[J]，洛陽師范學院學報，2014，33（5）：78-80.

[5]于志敏，陳明霞，景征駿，等.數據庫原理與應用課程教學改革探索[J].江蘇技術師范學院學報，2013，19（4）：108-111.

[6]錢雪忠，羅海馳，陳國俊.數據庫原理及技術課程設計[M].北京：清華大學出版社，2009.

[7]何玉潔，梁琦.數據庫原理與應用[M].2版.北京：機械工業出版社，2012.3.

Abstract：In this paper，the characteristics and the target task of Database System Curriculum Design of our computer science and technology major was summarized.The norm of practice teaching，including the specification of topic selection，the teachers′ methodology the guidance，the specification of course report writing etc.were elaborated.The innovation method and practice procedure of the course teaching reform were illustrated.Through over four-year study and practice，the design level of students，professional thinking ability，reports writing ability have been greatly improved so as to earnestly implemented the specialty education objective of application-oriented talent.

Key words：database；curriculum design；teaching norm

責任編輯 祁秀春