基于“全程案例式”教學的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學改革研究

李偉光，孫沫麗

（長春光華學院電氣信息學院，吉林長春130033）

1 背景

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程是計算機類專業(yè)的一門基礎課，該課程與程序設計類課程一樣，是實際管理信息系統(tǒng)開發(fā)必須使用的技術(shù)之一，其重要性不言而喻。該課程的實踐性很強，因此，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本理論講解完之后，后面的課堂教學就全是基于某門數(shù)據(jù)庫的實踐教學，用來驗證相關(guān)的理論基礎。

以往的數(shù)據(jù)庫教學基本是按照教材的順序逐個講解數(shù)據(jù)庫設計涉及的知識點，知識點之間是離散的，關(guān)聯(lián)度比較小[1-2]。這樣的一輪教學之后，學生對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計缺少整體把握，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析與設計的能力鍛煉不夠。為了幫助學生提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析與設計的能力，建議采用“全程案例式”教學進行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學改革。

“全程案例式”教學是指整門課程講授一個相對完整的案例（如學生借閱圖書管理系統(tǒng)），該案例與學生的日常生活息息相關(guān)，學生很容易理解這個案例涉及的實體及其相互關(guān)系，為進一步的設計打下一個良好的基礎。

2 教學內(nèi)容

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計大體分成以下6個階段：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。在教學內(nèi)容上也要圍繞這6個階段展開。

（1）需求分析。通過分析學生借閱圖書管理系統(tǒng)（針對學生的學情選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行設計），確定該系統(tǒng)的實體包括學生和圖書兩部分，學生實體包括學號、姓名、性別、出生日期、籍貫、專業(yè)、所在學院等屬性，圖書實體包括圖書號、圖書名稱、作者、出版社、出版時間、定價等屬性。學生和圖書之間存在借閱關(guān)系，是一種多對多的聯(lián)系，而該聯(lián)系會生成兩個屬性，即借書日期和還書日期。

（2）概念結(jié)構(gòu)設計。需求分析明確之后，設計該系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)，畫出E-R圖（實體—聯(lián)系圖，矩形代表實體，菱形代表聯(lián)系，橢圓代表屬性），見圖1。

（3）邏輯結(jié)構(gòu)設計。概念結(jié)構(gòu)確定之后，要設計該系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，將以上的E-R圖變成二維表。其中，學生實體生成學生信息表，見表1；圖書實體生成圖書信息表，見表2；借閱聯(lián)系生成圖書借閱表，見表3。

（4）物理結(jié)構(gòu)。除必要的參數(shù)（如數(shù)據(jù)庫文件名稱、大小、路徑等）之外，由所使用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成，無需數(shù)據(jù)庫管理員處理。

圖1 學生選修課程E-R圖

表1 學生信息表

表2 圖書信息表

表3 圖書借閱表

（5）數(shù)據(jù)庫實施。實施過程包括對數(shù)據(jù)庫對象的相關(guān)操作，如DDL（創(chuàng)建、修改、刪除）、DML（增、刪、改、查）、DCL（授權(quán)、撤銷權(quán)限）等操作，讓學生通過該案例實現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)庫操作練習。數(shù)據(jù)庫實施過程中包含很多常見操作，如視圖、索引、存儲過程、觸發(fā)器、游標等。在授課過程中主要講解3個問題，即是什么？有什么用？怎樣使用？例如，游標是什么？游標有什么用？怎樣使用游標？這樣可以讓學生清楚地知道每一個數(shù)據(jù)庫對象概念的內(nèi)涵以及如何應用相應的數(shù)據(jù)庫對象進行相關(guān)操作。

（6）數(shù)據(jù)庫的運行和維護。對數(shù)據(jù)庫進行維護（如備份和恢復等）、數(shù)據(jù)庫安全管理等內(nèi)容。

3 教學重點難點

數(shù)據(jù)庫的操作基本上都可以通過管理工具和SQL語句完成，而SQL語句是核心，可以應用到不同的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)當中，因此熟練使用SQL語句在各部分內(nèi)容中都是重點。

教師通過精講多練使學生掌握這部分內(nèi)容，通過大量的練習使學生熟能生巧。例如，數(shù)據(jù)庫查詢部分，學生通過“學生借閱圖書系統(tǒng)”學習單表查詢、多表查詢、嵌套查詢等內(nèi)容，然后通過“人力資源管理系統(tǒng)”的查詢工作進行輔助訓練，這樣學生就能夠比較熟練地使用查詢語句。

數(shù)據(jù)庫設計的難點包括多表查詢、存儲過程、觸發(fā)器、游標的使用等。

對于難點問題一定要講清楚概念，通過對比法、示例法等方法讓學生充分理解相關(guān)概念，然后使用幾個具體的例子進行相關(guān)設計，這樣就可以讓學生突破這些難點問題，達到深入淺出的效果。

4 教學方法、手段

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程要在實驗室進行授課，人手一機，每個學生都要完成學生借閱圖書系統(tǒng)的完整設計過程。

教師在授課過程中采用“全程案例式”教學方法，“講演練用”（教師講解、演示，學生練習、應用）一體化教學，每一部分教學內(nèi)容都采用相關(guān)實例進行授課，然后給學生安排相關(guān)的實訓內(nèi)容進行訓練。例如觸發(fā)器的使用，讓學生自主設計適當?shù)穆?lián)動觸發(fā)器，保證多表之間關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的一致性。

5 課堂組織

在課堂教學上采用一個統(tǒng)一的案例，每名學生都要完成該案例，讓學生自己根據(jù)生活實際提出問題的需求，再根據(jù)需求進行概要設計，設計系統(tǒng)的E-R圖，然后根據(jù)E-R圖設計系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)，將E-R圖按照轉(zhuǎn)換規(guī)則轉(zhuǎn)換成二維表。這樣就完成了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設計，物理結(jié)構(gòu)設計只需要給出大小、存儲路徑、邏輯文件名、物理文件名等參數(shù)即可，其他由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（如SQLServer）自動完成。

在數(shù)據(jù)庫對象的使用上會設計大量的應用實例，比如查詢，根據(jù)查詢語句的語法設計相應的查詢內(nèi)容。首先由教師進行查詢實例的操作，給出分析及設計的結(jié)果，然后學生根據(jù)教師的演示進行練習，之后由教師設計相關(guān)練習題，由學生分析和設計，最后獨立設計SQL語句。教師根據(jù)設計情況記錄平時成績，再結(jié)合學生的出勤成績，給出學生平時總成績。

最后兩個教學周，學生分組進行實驗，5人一組，每組根據(jù)生活實際獨立設計一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。每個人要有明確的分工，要有一定的工作量。每組包含一名組長和一個技術(shù)支持，負責本組的分工協(xié)作、技術(shù)指導等工作。最后，每組學生要制作PPT文檔進行答辯，根據(jù)平時的分工合作和最后的答辯給出期末考核成績。

6 考核方式改革

該課程的考核采用平時成績占40%、期末考核占60%的方式進行。平時成績分成兩部分，考勤占20%，實驗部分占80%。期末不采用筆試方式考核，而采用項目答辯的方式，5名學生組成一個項目小組，根據(jù)本學期所學內(nèi)容設計一個實用的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)。期末考核占總成績的60%，即60分，其中工作量20分、知識點考查20分、答辯20分，見表4，這樣可以鍛煉學生的系統(tǒng)分析與設計、團隊合作、交流表達、文檔制作等能力。考核完全考查學生的能力，而不是考查學生對知識點的記憶。知識點可以通過查閱文獻獲得，不必死記硬背，而能力必須通過不斷練習才能獲得，這也是學生將來就業(yè)獲得入職資格的資本。

表4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程考核方式

學生5個人一組，其中包含一個組長和一個技術(shù)支持。經(jīng)過一個學期的學習之后，每組根據(jù)生活實際制作一個比較完整的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，每名學生都有明確的分工，這樣可以讓學生適應企業(yè)開發(fā)流程以及分工合作。

學生要根據(jù)生活實際創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每個系統(tǒng)均不相同，至少包含5張表。以下操作除（1）之外均用SQL語句實現(xiàn)。

（1）根據(jù)系統(tǒng)分析，畫出E-R圖，生成數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)。

（2）創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)建表（至少5張），建立表約束（共5種，每種至少2個）。

（3）錄入數(shù)據(jù)，每個表至少10條記錄。

（4）對表中數(shù)據(jù)進行插入、刪除、修改操作，每張表每種操作至少2次。

（5）對表中數(shù)據(jù)進行查詢。

a.單表查詢。包括SELECT、WHERE、GROUPBY、ORDERBY等操作，每張表每種查詢至少執(zhí)行2次。

b.多表查詢。內(nèi)連接、外連接、嵌套查詢，每組不少于4個。

（6）創(chuàng)建視圖，不少于3個。

（7）建立索引，唯一索引與多值索引至少各1個。

（8）根據(jù)需要建立存儲過程，帶參、無參至少各1個。

（9）根據(jù)需要建立觸發(fā)器，至少3個（盡量建立級聯(lián)觸發(fā)器，保證相關(guān)數(shù)據(jù)的一致性）。

（10）根據(jù)需要建立游標，至少2個。

要完成該系統(tǒng)，學生必須分組合作。首先對問題進行詳細分析，畫出E-R圖。學生根據(jù)E-R圖設計表，錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，進行相關(guān)操作。每組5人分工明確，各司其職，這樣可以培養(yǎng)學生分工合作和交流溝通的能力。

最后教師要求學生制作答辯PPT，將分工情況、每個人的工作、遇到的問題以及如何解決等內(nèi)容通過PPT進行展示，最后結(jié)合平時成績給出綜合的評定結(jié)果。

7 結(jié)語

整個學期講授一個完整的案例可以讓學生形成系統(tǒng)分析與設計的能力。當然，在案例的選擇上要仔細斟酌，一定要選擇與學生能力相符的內(nèi)容進行授課，這樣才能達到事半功倍的效果。

“全程案例式”教學方式可以進行推廣，尤其在程序設計類課程中推廣，如C語言程序設計、面向?qū)ο蟪绦蛟O計、Java語言程序設計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計等課程，還有其他相關(guān)課程，如數(shù)據(jù)庫應用、計算機網(wǎng)絡等，都可以設計一個綜合案例，在整門課的授課期間講解該綜合案例，讓學生理解清楚，形成更穩(wěn)定的記憶，提高教學效果。

[1]涂文婕,陳芳信.基于案例教學法的數(shù)據(jù)庫原理及應用課程教學[J].空軍預警學院學報,2015,(29)4:310-312.

[2]肖輝輝,任務驅(qū)動和案例結(jié)合的數(shù)據(jù)庫課程教改研究[J].電腦開發(fā)與應用,2014(3):6-9.