基于海洋特色的數據庫原理案例教學設計與實踐

王令群++李凈++王振華++袁小華

摘 要： 上海海洋大學空間信息與數字技術專業具有鮮明的海洋特色，而現有教材中缺少海洋數據的特色，結合本專業對課程的要求，在組織教學時，將海洋相關項目中用到的實際數據庫改寫成適合教學的案例，使學生在消化課程知識點時，為后續專業課程奠定基礎。

關鍵詞： 數據庫原理 海洋特色 案例教學

21世紀是海洋的世紀，不僅是人類全面認識、開發和保護海洋的世紀，更是培養高水平海洋科學人才的世紀[1]。在中共中央政治局就建設海洋強國進行第八次集體學習中，中共中央總書記習近平在主持學習時強調，建設海洋強國是中國特色社會主義事業的重要組成部分，黨的十八大作出了建設海洋強國的重大部署。

上海海洋大學根據國家海洋事業發展的需要，立足于上海的區位優勢，于2010年率先在上海市開設了“空間信息與數字技術”專業。數據庫原理作為空間信息與數字技術專業（以下簡稱數計專業）的專業必修基礎課，教學大綱僅要求該課程講述數據庫的理論知識、如何存儲、使用和管理數據，所有教材中缺乏海洋數據的應用，但該課程在與后續專業課程的銜接上迫切需要加入海洋相關項目的案例，引導學生使用數據庫存儲管理海洋數據，從數據庫中發現、分析出現的海洋災害、利用海洋為人類服務，如“風暴潮”災害，“赤潮”災害，海水養殖，等等。

1.數據庫原理課程現狀

數據庫原理課程本身是一門理論性和實踐性很強的課程，現階段數計專業該課程授課方式依然采用傳統的講臺授課模式，老師課堂授課、布置課后作業，學生被動聽、課后做作業，有些學生干脆抄襲作業，自覺參與差，教學效果一般，該課程和后續專業課程的銜接做得也不夠好，現階段最突出的兩大問題如下：

（1）海洋專業特色弱。

多源、動態及空間關聯性等海洋數據特性使其有別于傳統工業數據，傳統的數據庫原理中缺少了海洋數據的特色，不適應于該數技專業的教學。

（2）課時量有限，實踐課時偏少。

數據庫原理總課時為48學時，講授32學時，實踐16學時，做8次實驗：Create語句建庫和表，單表查詢，多表連接查詢，子查詢，數據更改，視圖的定義和使用，安全管理，備份和恢復數據庫，沒有足夠的課時完成一個完整的數據庫使用的實驗。

2.面向海洋需求的數據庫原理案例教學

在教學時，采用案例驅動的方式，在準備案例時，教師針對該專業對數據庫課程的要求，從實際海洋項目中編寫可用于教學的案例供學生學習、參考、實踐，引導學生使用數據庫存儲管理海洋數據，從數據庫中及時發現海洋災害、進行海水養殖等，避免學生的知識結構和后續課程內容要求之間出現斷層。

以海洋災害預報為例：

海洋災害工作流程為：數據監測—數據管理—數據分析—災害預測預報—災害評估—災后重建。

災害預報的基本流程為：（1）通過海洋災害數據的監測，獲取數據；（2）建立一個融合后的數據庫，包括溫、鹽、流、深，流速、流向等，數據；（3）通過對數據庫中的各類監測數據進行分析；（4）對分析數據進行管理；（5）對分析數據進行應用，進行災害的應急預案生成（所以應急預案需加入數據庫）；（6）災害評估及損失評價；（7）災后重建。

實際教學中，建庫、建表、查詢、數據更改、視圖、安全管理、備份和恢復數據庫等所需的實例均可從該項目中抽取，學生既掌握了數據庫的知識點，又對海洋有了充分理解。

再如：海水養殖苗種投放環節中，涉及以下一些管理需求。

水產品養殖涉及許多養殖企業，每個養殖企業有唯一的編號，每個養殖企業需要存儲其企業名稱、負責人、地址、聯系電話和郵箱。而每個養殖企業擁有多個池塘，池塘通過池塘編號來標識，每個池塘需要描述池塘的長度、寬度、高度、面積和負責人。

每個池塘都會投放很多水產品苗種，苗種用蝦苗批次編號標識，而一個池塘會投放多個批次的苗種。在投放中要記錄投放苗種的數量、投放日期、苗種的親本蝦和規格（規格相當于數量的單位）等信息。每一批次的苗種在投放池塘前還需要檢驗并記錄檢驗信息，包括檢驗日期、蝦苗全長和規格合格率、基本安全指標是否通過及檢驗人等。一個檢驗人可以檢驗多個批次的苗種，而一個批次的苗種也需要經歷多個檢驗人的檢驗。

其ER圖如圖1所示。

在關系數據庫的規范化設計知識點處，講解到設計不合理的關系模式的弊端時，教師需要將該數據庫編輯成不規范的數據庫，如：描述員工信息及檢測池塘的關系模式E-I-S（員工工號，身份，辦公室，蝦苗批次編號，池塘編號，安全指標是否通過），假設員工身份決定了其所在的辦公室，不同檢查人員對池塘檢查的結果可能也有誤差，員工工號，蝦苗批次編號，池塘編號為主碼。

通過具體實際數據，該數據庫可能導致數據冗余問題、數據更新問題、數據插入問題、數據刪除問題等異常，要求學生課后將其分解成符合3NF的關系模式。

為解決課時量有限、實踐課時偏少的問題，教師采用案例授課時學生采用自主學習模式，充分利用學生的課余時間，進行有效的教—做—答疑的互動，強調教中實踐、實踐中思考、交流中提升；教師布置若干綜合實踐作業，學生分組完成，自主學習完后各小組通過“以強帶弱、以老帶新”的方式合作完成綜合實踐作業。這種模式引導學生進行自主式、探究式學習，突出學生在學習過程中的主體和主人地位，充分發揮學生的主觀能動性，逐步掌握發現問題、分析問題、解決問題的能力。

3.結語

結合專業面向海洋需求的特點，將海洋相關實際項目案例經過改進后用于教學，使學生對專業有進一步了解，為后續的專業課程奠定基礎。

參考文獻：

[1]馮士筰，王修林，高艷.適應新形勢，加快海洋科學教育的發展[J].中國大學教學，2002（增刊1）：23-25.

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[5]李燕君.翻轉課堂模式下的計算機網絡課程教學[J].第七屆全國計算機網絡教學研討暨網絡工程專業建設研討會論文集，P30-34.

上海海洋大學重點課程建設項目（A-0209-15-0302-46）