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摘要:针对数据库课程的特点,对理论教学和实验教学提出了改革思路和建议。给出了教学内容安排、教师与学生开放沟通的方法、课程的教学方式,并对实验内容安排进行改进,提出了“建模式”实验教学方法,并结合实例探讨了数据库的教学方法。将上述方法在教学实践中应用,取得了良好的教学效果。
关键词:数据库;教学改革;教学方法
作者简介:林川(1979-),男,湖北汉川人,广西工学院电子信息与控制工程系,讲师,工学硕士,主要研究方向:信息处理、图像处理;潘盛辉(1971-),男,侗族,广西融水人,广西工学院电子信息与控制工程系,副教授,工学硕士,主要研究方向:检测技术与自动化装置、车辆工程。(广西 柳州 545006)
数据库是数据管理的最新技术,较大的信息系统都是建立在数据库设计之上的,数据库应用已从一般管理扩大到社会发展的各个领域。高校数据库课程要求学生在掌握数据库基本理论及设计方法基础上,对于一个给定的应用环境,结合前台应用系统开发软件和后台数据库管理系统软件,科学、规范地进行数据库及其应用系统的设计与实现。由于数据库课程理论性和实践性都很强,内容相对来说比较抽象,学生往往只是“表面”了解数据库基本概念和原理,而并未深入理解和实践,导致大多数学生没有解决实际工作中各类数据库应用问题的能力。为了让学生既能掌握数据库理论知识,又具有将数据库应用到各个领域并解决实际应用中遇到问题的能力,我们对数据库课程从理论教学、实践教学和教学方法上进行了研究与探索,取得了一定的经验。
一、理论教学方面
1.教学内容安排
课堂教学内容和教材的确定是实现培养目标的重要保证。数据库理论课的基本内容,[1]包括三大部分:第一部分,数据库系统概述、数据库系统结构;第二部分,关系数据库、关系数据理论、关系数据库标准语言SQL(包括嵌入式SQL);第三部分,数据库设计。根据不同专业要求和学时安排,可以适当调整相关内容的学时。例如,对于计算机专业,可以增加数据库安全、数据库恢复技术和并发控制等系统方面的内容,还可以根据全国计算机等级考试大纲增加相应内容,为学生考级做准备;信息处理方向的专业可以增加嵌入式SQL语言的理论学时,为更好掌握数据库应用系统开发软件做准备。教材是教学内容的载体,教材的内容、组织和写作风格,对教学目标的实现起着重要作用,所以教材也应当根据各专业的要求进行选取。
2.教师与学生开放沟通
在数据库教学活动的开展过程中,教师的首要任务是与学生开放沟通,能确实让学生知道该课程的学习目的和内容,调动学生学习的积极性和主动性,以专注于对该课程的学习。如果不能首先激发学生对数据库的学习兴趣,在学到内容比较抽象、难理解的内容时,学生就会失去学习信心,影响教学效果。学生的学习总是由一定的动机所引起的,对学习内容的好奇、求知欲、求成心等,则是激发学生自我探索、获取科学知识的主要心理因素,教师应当培养和激发学生内在的学习动机来调动学生学习的积极性,使学生对数据库课程的态度由“要我学”转变为“我要学”。
3.“前台”和“后台”贯穿于课程始终
在学习过程中,应当首先让学生对数据库的学习内容有一个初步的了解。第一,让学生了解数据库是信息化社会中信息资源管理与开发利用的基础,具有广阔的应用领域。第二,带领学生进入真实的数据库应用中,以简单的数据库管理系统实例,比如以最贴近学生的“学生信息管理系统”进行演示,增强学生对数据库的感性认识,以此激发学生学习数据库课程的兴趣。第三,以“学生信息管理系统”引出数据库系统是由“前台”和“后台”组成的:“前台”就是在演示中学生看到的数据库应用系统,可以通过PowerBuilder、VC++、Delphi、VB等应用系统开发软件实现,其开发方法在实验课程中学习;“后台”对“前台”的运行提供数据库支持,由DB2、Oracle、SQL Server等数据库管理系统进行管理,“后台” 的数据库及数据库管理系统的基本原理在理论课中学习。这样,以一个实例和两个概念把理论课和实验课要学习的内容清楚地表达出来,学生在明确学习内容和学习任务的情况下,带着强烈的问题驱动去学习势必会收到良好的教学效果。
4.良好的教学方式
目前大多院校课堂教学手段都采用现代的PPT教学方式。众所周知,PPT教学方式的优势在于演示教学和分步讲解,但是,PPT的教学方式容易使学生只专注课件而忽略教师的讲解和教材,如果教师讲解和学生的学习过分依赖PPT而抛开教材,容易导致学生对某些概念不能深入理解。对于数据库课程,需要深入理解的基本概念比较多,因此,在采用PPT教学方式时应当多结合教材进行讲授,这样会收到良好的教学效果。
二、实验教学方面
实验教学是培养具有创新意识和动手能力的高素质技能应用型人才的重要手段。数据库课程本身又是一门实践性很强的课程,[2]只有通过上机实验才能使学生真正掌握专业知识,所以实验课环节尤为重要。
1.实验内容安排
可以用于上机实验的数据库开发工具有很多,如Visual C,Visual B,Delphi,Java等,而PowerBuilder作为专门的面向对象数据库应用开发工具,其特点是引入了“数据窗口”的概念,它以方便、灵活、自动化的方式使开发者面对数据库,使数据对用户更加直观,可以使学生更好地理解后台数据库与前台客户端程序之间的联系。
在很多PowerBuilder教材中,关于面向对象技术和组件技术的介绍往往占很大篇幅,很容易使学生产生厌烦感,失去学习信心。实际上,仅仅依靠实验课学时,想将PowerBuilder的开发方法学得很精通几乎是不可能的。为此,数据库实验课的目标是:学生能利用有限的学时,学好PowerBuilder中关键的内容。我们针对数据库实验课目标,编写了《PowerBuilder数据库应用系统开发指导书》。全书以“学生信息管理系统”为实例贯穿始终,从问题的提出、方案的分析、设计与实施,到最终实现进行详细讲解,使学生全面了解数据库开发的全过程。学生能实现“学生信息管理系统”,对学生的自信心提升很有帮助,也为学生以后进行数据库系统设计、开发与维护打下良好的基础。
实验课是以理论课中的嵌入式SQL语言作为基础的,学生能否很好地掌握和应用在很大程度上影响着实验教学效果。在理论课中,对于嵌入式SQL语言的学习,应当与实验课有机结合起来,通过大量实例讲解嵌入式SQL语言在PowerBuilder中的应用。这样,理论课的内容在实验课中得以体现,使学生带着强烈的兴趣去进行实验课的学习。
2.“建模式”实验教学
建模是对现实存在的实体的抽象和简化,过虑非本质的细节信息,抽象出问题本质,使问题更容易理解,通过逐渐添加细节信息把这些模型转变为实体,即把问题从问题领域转移到解决领域的过程。我们可以在数据库的实验教学中融入建模的思想,把掌握PowerBuilder开发数据库作为要解决的问题,通过设计简单案例并上机演示其开发过程,首先使学生从感性上认识数据库的开发步骤,然后通过后续实验课深入学习开发的细节。例如,演示一个“学生信息查询窗口” 实现过程,其功能包括:由用户输入学号,单击“查询”按钮,由数据窗口显示学生信息。这个案例虽然简单,但包含了PowerBuilder设计中的关键点:建表(包括主键),数据库连接,创建工作区与应用,窗口与数据窗口的建立,事件及其脚本代码的编写,控件及属性的使用。学生不仅能看到自己首个数据库系统的设计成果,激发其学习积极性,还能在实验过程中对上述设计关键问题逐层深入、逐步求精,从而达到实验课目标。“建模式”实验教学方法在给出一个指导学生完成实验的模板基础上,使学生从整体上、宏观上把握实验方法,并逐层深入地完成实验内容。
三、教学方法方面
现代大学教学方法应该具有多样性和灵活性,不同的教学内容采用不同的教学方法,才能充分调动学生的学习主动性。[3]数据库课程中的基本概念非常多,而且难理解,如果在教学中照本宣科,平平淡淡地讲解,容易使学生形成厌学情绪。为此,教师应该多变换教学刺激以维持学生的注意力,善于捕捉教学内容中生动的逻辑因素,采用多种教学方法。
1.贴近学生实际的举例教学
课堂举例是教学中一种常用的手段,也是一种课堂教学艺术。举例要针对学生的实际,做到有的放矢,用很简单而且贴近学生的实例进行授课,能很好调动学生的学习积极性,启迪学生的思维,帮助学生掌握知识点。
比如,课程中“关系”的概念是一组域作笛卡尔积后有意义的子集,这个术语比较抽象,可以结合现实进行举例讲述。
例如给出两个域:
D1=学生集合=张强,李红
D2=性别集合=男性,女性
则D1,D2的笛卡尔积D1×D2={(张强,男性),(张强,女性),(李红,男性),(李红,女性)},从现实意义上一个人只有一种性别,结果中的这四个元组只有两个符合,那么这两个有意义的元组才可以构成“关系”。这样,“关系”术语中的“有意义”就被这个实例诠释得很清楚了。
2.巧设“陷阱”的设疑启发教学
在讲授中恰当地设置“陷阱”可以诱发、暴露学生在数据库学习中一些错误、混淆的观点,通过教师采取有效的教学措施,引导学生分析陷入“陷阱”的原因,使学生在落入和走出“陷阱”的过程中获得新知。
比如,课程中对关系模式是否属于2NF的分析有下例。
设有关系模式STJ(学生,教师,课程),每一教师只教一门课。每门课有若干教师,某一学生选定某门课了,就对应一个固定的教师。由语义可得到如下函数依赖。(学生,课程)→ 教师;(学生,教师)→ 课程;教师 → 课程。设置“陷阱”为:由于有函数依赖(学生,教师)→ 课程、教师 → 课程,则课程对(学生,教师)部分函数依赖,因此关系模式STJ中存在部分函数依赖,不属于2NF。
学生落入“陷阱”的原因在于片面地认为存在部分函数依赖的关系模式就不属于2NF,而忽略了2NF定义中所指的存在部分函数依赖是针对“非主属性”的,而本例中存在的是“主属性” 对码的部分函数依赖。正确的分析是:由三个函数依赖可以知道STJ的码是(学生,课程)或者(学生,教师),则主属性是学生,课程,教师,不存在非主属性,也就不存在任何非主属性对码部分函数依赖,所以STJ属于2NF。这样,既能让学生深化认知,又能培养学生严谨的思维。
四、结束语
目前,高校的很多专业都开设数据库课程,为提高教学质量,应当以各个专业的人才培养目标为中心,从教学内容、教学方法和手段等诸多方面进行教学改革,形成完善的人才培养方案。
参考文献:
[1]王珊,萨师煊.数据库系统概论[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]翟中.数据库教学方法改革的探索与实践[J].黑龙江高教研究,2006,(2):113-114.
[3]简艳英,周爱霞.数据库系统及应用课程教学改革[J].教育与职业,2007,(26):155-156.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:数据库;教学改革;教学方法
作者简介:林川(1979-),男,湖北汉川人,广西工学院电子信息与控制工程系,讲师,工学硕士,主要研究方向:信息处理、图像处理;潘盛辉(1971-),男,侗族,广西融水人,广西工学院电子信息与控制工程系,副教授,工学硕士,主要研究方向:检测技术与自动化装置、车辆工程。(广西 柳州 545006)
数据库是数据管理的最新技术,较大的信息系统都是建立在数据库设计之上的,数据库应用已从一般管理扩大到社会发展的各个领域。高校数据库课程要求学生在掌握数据库基本理论及设计方法基础上,对于一个给定的应用环境,结合前台应用系统开发软件和后台数据库管理系统软件,科学、规范地进行数据库及其应用系统的设计与实现。由于数据库课程理论性和实践性都很强,内容相对来说比较抽象,学生往往只是“表面”了解数据库基本概念和原理,而并未深入理解和实践,导致大多数学生没有解决实际工作中各类数据库应用问题的能力。为了让学生既能掌握数据库理论知识,又具有将数据库应用到各个领域并解决实际应用中遇到问题的能力,我们对数据库课程从理论教学、实践教学和教学方法上进行了研究与探索,取得了一定的经验。
一、理论教学方面
1.教学内容安排
课堂教学内容和教材的确定是实现培养目标的重要保证。数据库理论课的基本内容,[1]包括三大部分:第一部分,数据库系统概述、数据库系统结构;第二部分,关系数据库、关系数据理论、关系数据库标准语言SQL(包括嵌入式SQL);第三部分,数据库设计。根据不同专业要求和学时安排,可以适当调整相关内容的学时。例如,对于计算机专业,可以增加数据库安全、数据库恢复技术和并发控制等系统方面的内容,还可以根据全国计算机等级考试大纲增加相应内容,为学生考级做准备;信息处理方向的专业可以增加嵌入式SQL语言的理论学时,为更好掌握数据库应用系统开发软件做准备。教材是教学内容的载体,教材的内容、组织和写作风格,对教学目标的实现起着重要作用,所以教材也应当根据各专业的要求进行选取。
2.教师与学生开放沟通
在数据库教学活动的开展过程中,教师的首要任务是与学生开放沟通,能确实让学生知道该课程的学习目的和内容,调动学生学习的积极性和主动性,以专注于对该课程的学习。如果不能首先激发学生对数据库的学习兴趣,在学到内容比较抽象、难理解的内容时,学生就会失去学习信心,影响教学效果。学生的学习总是由一定的动机所引起的,对学习内容的好奇、求知欲、求成心等,则是激发学生自我探索、获取科学知识的主要心理因素,教师应当培养和激发学生内在的学习动机来调动学生学习的积极性,使学生对数据库课程的态度由“要我学”转变为“我要学”。
3.“前台”和“后台”贯穿于课程始终
在学习过程中,应当首先让学生对数据库的学习内容有一个初步的了解。第一,让学生了解数据库是信息化社会中信息资源管理与开发利用的基础,具有广阔的应用领域。第二,带领学生进入真实的数据库应用中,以简单的数据库管理系统实例,比如以最贴近学生的“学生信息管理系统”进行演示,增强学生对数据库的感性认识,以此激发学生学习数据库课程的兴趣。第三,以“学生信息管理系统”引出数据库系统是由“前台”和“后台”组成的:“前台”就是在演示中学生看到的数据库应用系统,可以通过PowerBuilder、VC++、Delphi、VB等应用系统开发软件实现,其开发方法在实验课程中学习;“后台”对“前台”的运行提供数据库支持,由DB2、Oracle、SQL Server等数据库管理系统进行管理,“后台” 的数据库及数据库管理系统的基本原理在理论课中学习。这样,以一个实例和两个概念把理论课和实验课要学习的内容清楚地表达出来,学生在明确学习内容和学习任务的情况下,带着强烈的问题驱动去学习势必会收到良好的教学效果。
4.良好的教学方式
目前大多院校课堂教学手段都采用现代的PPT教学方式。众所周知,PPT教学方式的优势在于演示教学和分步讲解,但是,PPT的教学方式容易使学生只专注课件而忽略教师的讲解和教材,如果教师讲解和学生的学习过分依赖PPT而抛开教材,容易导致学生对某些概念不能深入理解。对于数据库课程,需要深入理解的基本概念比较多,因此,在采用PPT教学方式时应当多结合教材进行讲授,这样会收到良好的教学效果。
二、实验教学方面
实验教学是培养具有创新意识和动手能力的高素质技能应用型人才的重要手段。数据库课程本身又是一门实践性很强的课程,[2]只有通过上机实验才能使学生真正掌握专业知识,所以实验课环节尤为重要。
1.实验内容安排
可以用于上机实验的数据库开发工具有很多,如Visual C,Visual B,Delphi,Java等,而PowerBuilder作为专门的面向对象数据库应用开发工具,其特点是引入了“数据窗口”的概念,它以方便、灵活、自动化的方式使开发者面对数据库,使数据对用户更加直观,可以使学生更好地理解后台数据库与前台客户端程序之间的联系。
在很多PowerBuilder教材中,关于面向对象技术和组件技术的介绍往往占很大篇幅,很容易使学生产生厌烦感,失去学习信心。实际上,仅仅依靠实验课学时,想将PowerBuilder的开发方法学得很精通几乎是不可能的。为此,数据库实验课的目标是:学生能利用有限的学时,学好PowerBuilder中关键的内容。我们针对数据库实验课目标,编写了《PowerBuilder数据库应用系统开发指导书》。全书以“学生信息管理系统”为实例贯穿始终,从问题的提出、方案的分析、设计与实施,到最终实现进行详细讲解,使学生全面了解数据库开发的全过程。学生能实现“学生信息管理系统”,对学生的自信心提升很有帮助,也为学生以后进行数据库系统设计、开发与维护打下良好的基础。
实验课是以理论课中的嵌入式SQL语言作为基础的,学生能否很好地掌握和应用在很大程度上影响着实验教学效果。在理论课中,对于嵌入式SQL语言的学习,应当与实验课有机结合起来,通过大量实例讲解嵌入式SQL语言在PowerBuilder中的应用。这样,理论课的内容在实验课中得以体现,使学生带着强烈的兴趣去进行实验课的学习。
2.“建模式”实验教学
建模是对现实存在的实体的抽象和简化,过虑非本质的细节信息,抽象出问题本质,使问题更容易理解,通过逐渐添加细节信息把这些模型转变为实体,即把问题从问题领域转移到解决领域的过程。我们可以在数据库的实验教学中融入建模的思想,把掌握PowerBuilder开发数据库作为要解决的问题,通过设计简单案例并上机演示其开发过程,首先使学生从感性上认识数据库的开发步骤,然后通过后续实验课深入学习开发的细节。例如,演示一个“学生信息查询窗口” 实现过程,其功能包括:由用户输入学号,单击“查询”按钮,由数据窗口显示学生信息。这个案例虽然简单,但包含了PowerBuilder设计中的关键点:建表(包括主键),数据库连接,创建工作区与应用,窗口与数据窗口的建立,事件及其脚本代码的编写,控件及属性的使用。学生不仅能看到自己首个数据库系统的设计成果,激发其学习积极性,还能在实验过程中对上述设计关键问题逐层深入、逐步求精,从而达到实验课目标。“建模式”实验教学方法在给出一个指导学生完成实验的模板基础上,使学生从整体上、宏观上把握实验方法,并逐层深入地完成实验内容。
三、教学方法方面
现代大学教学方法应该具有多样性和灵活性,不同的教学内容采用不同的教学方法,才能充分调动学生的学习主动性。[3]数据库课程中的基本概念非常多,而且难理解,如果在教学中照本宣科,平平淡淡地讲解,容易使学生形成厌学情绪。为此,教师应该多变换教学刺激以维持学生的注意力,善于捕捉教学内容中生动的逻辑因素,采用多种教学方法。
1.贴近学生实际的举例教学
课堂举例是教学中一种常用的手段,也是一种课堂教学艺术。举例要针对学生的实际,做到有的放矢,用很简单而且贴近学生的实例进行授课,能很好调动学生的学习积极性,启迪学生的思维,帮助学生掌握知识点。
比如,课程中“关系”的概念是一组域作笛卡尔积后有意义的子集,这个术语比较抽象,可以结合现实进行举例讲述。
例如给出两个域:
D1=学生集合=张强,李红
D2=性别集合=男性,女性
则D1,D2的笛卡尔积D1×D2={(张强,男性),(张强,女性),(李红,男性),(李红,女性)},从现实意义上一个人只有一种性别,结果中的这四个元组只有两个符合,那么这两个有意义的元组才可以构成“关系”。这样,“关系”术语中的“有意义”就被这个实例诠释得很清楚了。
2.巧设“陷阱”的设疑启发教学
在讲授中恰当地设置“陷阱”可以诱发、暴露学生在数据库学习中一些错误、混淆的观点,通过教师采取有效的教学措施,引导学生分析陷入“陷阱”的原因,使学生在落入和走出“陷阱”的过程中获得新知。
比如,课程中对关系模式是否属于2NF的分析有下例。
设有关系模式STJ(学生,教师,课程),每一教师只教一门课。每门课有若干教师,某一学生选定某门课了,就对应一个固定的教师。由语义可得到如下函数依赖。(学生,课程)→ 教师;(学生,教师)→ 课程;教师 → 课程。设置“陷阱”为:由于有函数依赖(学生,教师)→ 课程、教师 → 课程,则课程对(学生,教师)部分函数依赖,因此关系模式STJ中存在部分函数依赖,不属于2NF。
学生落入“陷阱”的原因在于片面地认为存在部分函数依赖的关系模式就不属于2NF,而忽略了2NF定义中所指的存在部分函数依赖是针对“非主属性”的,而本例中存在的是“主属性” 对码的部分函数依赖。正确的分析是:由三个函数依赖可以知道STJ的码是(学生,课程)或者(学生,教师),则主属性是学生,课程,教师,不存在非主属性,也就不存在任何非主属性对码部分函数依赖,所以STJ属于2NF。这样,既能让学生深化认知,又能培养学生严谨的思维。
四、结束语
目前,高校的很多专业都开设数据库课程,为提高教学质量,应当以各个专业的人才培养目标为中心,从教学内容、教学方法和手段等诸多方面进行教学改革,形成完善的人才培养方案。
参考文献:
[1]王珊,萨师煊.数据库系统概论[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]翟中.数据库教学方法改革的探索与实践[J].黑龙江高教研究,2006,(2):113-114.
[3]简艳英,周爱霞.数据库系统及应用课程教学改革[J].教育与职业,2007,(26):155-156.
(责任编辑:麻剑飞)