数据库原理课程螺旋型项目驱动探究式教学

罗晓萍

摘要：围绕课程教学目标，首先阐述课程知识的体系结构，然后针对学习中容易出现的不能整体把握、轻视、为难和过分依赖案例的现象，结合课程内容特点，为求最大程度上提高学生的学习兴趣、学习能力和创新能力，采用螺旋型项目驱动和探究法相辅助教学，实现分层次循序渐进地讨论、探究、实践、领悟相关内容。

关键词：数据库原理；螺旋型项目；项目驱动式；探究式；学思结合

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）08-0124-02

Abstract： Focusing on course goals， firstly to express architecture of the course content， then aiming at appearances of not grasping the main content， contempt， be afraid of difficulties and overly depending on examples during study， to apply spiral project-driving inquiry-based teaching combining with characteristic of courses content for mostly improving students study interest， study ability and innovation ability， step by step make students discuss， inquiry， practice， understand related content.

Key words： database concepts； spiral project； project-driving； inquiry-based； learning with thinking

1 引言

互联网、物联网、移动网的迅速发展和普及产生越来越多的数据，引领我们进入大数据时代。大数据首先需要合理有效地存储，在此背景下作为研究数据存储及管理的数据库技术就显得尤为重要，因此数据库原理不仅是高校计算机科学与技术专业的核心课程，也是其他专业例如信息系统、地理信息系统的基础课程。对于本科计算机科学与技术专业，课程的教学目标是使学生比较全面、系统地掌握数据库管理系统的基本概念、基本知识以及实现技术，掌握数据库应用系统的设计原理、技术和方法，为将来学习和使用各种数据库开发工具、设计数据库、从事数据库管理工作或开发新型数据库系统打下良好的基础。

2010年7月国家中长期教育改革和发展规划纲要（ 2010年—2020年）中提到：“要遵循教育规律和人才成长规律，深化教育教学改革，创新教育教学方法，探索多种培养方式，形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。注重学思结合，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习”[1]。在此指導思想下，围绕课程的教学目标，本文首先探讨课程内容的整体脉络，然后针对学习中容易出现的问题和不同内容特点，进行螺旋型项目驱动探究式为主的教学，分层次循序渐进地展开、讨论、探究、实践问题，力求在最大程度上提高学生的学习兴趣、学习能力和创新能力。

2 课程内容体系结构

课程内容广泛，既含有基础理论知识又有实践要求。其理论知识有数据库体系结构（三级模式二级映像）、关系模型，关系规范化，数据库数据安全性完整性并发性管理；其实践要求有SQL使用、数据库设计等[2]。这些内容在浅层次了解的基础上会感觉较松散，但仔细分析掌握以后会发现它们是统一的。围绕数据库，知识分数据库实现和数据库应用二个方面。数据库实现也即DBMS实现，内容有数据库体系结构、关系模型、数据库数据安全性完整性并发性管理，数据库应用包括数据库设计、关系规范化、SQL使用。

数据库实现的相关知识具体脉络如下所述。数据管理技术分为三个阶段：人工管理、文件管理和数据库管理。比较这三种技术的异同，体会数据库的特点。数据库是存放数据的仓库，仓库都不是杂乱无章的，而是有组织的，这个组织就是关系模型。关系模型是一种数学模型，能够模拟和表示现实世界。现实世界有静和动二个方面，关系模型为了能够表示现实世界也有二个方面：关系和关系上的操作以及约束。数学模型使用不方便，于是要基于这个模型实现一个系统，这个系统便是数据库管理系统。在数据库管理系统中，关系转化为表，关系上的操作以及约束转换成SQL。通常一个实际应用环境需要抽象出很多张表，当有大量数据时，表如何存储呢？由此引出文件与索引；表上有多类用户，每类用户要求看到的数据不尽相同，由此引出数据库的体系结构内容。数据库中数据都是很重要的，不允许因为意外出现数据错误的情况。为避免错误，需要数据安全性完整性方面的管理。

数据库应用的相关知识脉络相较明晰。数据库设计分为规划、需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库装载及测试、运行和维护7个阶段。在概念设计中使用ER图，在逻辑设计中运用关系规范化理论。

3 学习中易出现的错误偏向

1）不能从整体上把握内容，注意点容易受其他课程影响。数据库原理一般在大学三年级开设，学生之前已学过多门课程例如数据结构、操作系统、编译原理。数据结构、编译原理课程内容由简到难，层层递进；操作系统课程内容是分块的。在这些先行课的影响下，学生觉得数据库原理课程讲的是原理，类似于操作系统，也是分块的。这种想法割裂课程内容之间的相互衔接关系出现了偏差。

2）觉得内容简单，心理上容易产生轻视。关系模型很多学生觉得不难，只是不太清楚它所处的位置及作用。ER图形象直观，很多学生觉得简单，但在数据库简单应用设计中，很多学生出现了模糊、理不顺关系等问题。

3）一眼看上去难的内容，就不再继续追究下去。关系规范化理论概念有些抽象，有些学生一接触就畏手畏脚了，殊不知多琢磨几个例子以后就会豁然开朗。数据库体系结构概念抽象，很多学生觉得云里雾里就搁下不再追究了。

4）实践学习容易纠结在具体DBMS使用的学习上或者过分依赖案例。现有商用大中型DBMS功能丰富，系统庞大，使用方式也较灵活，于是出现类似于使用说明书一样的书籍。有些学生接触到这一类书籍以后不能高屋建瓴式通观全局把握重点，而是纠结在使用细节上。另一方面，关于数据库系统开发方面的案例资料非常丰富，有些学生容易借用挪用而不去独立思考。

4 螺旋型项目驱动探究式教学过程

项目驱动法以项目为依托、学生为执行主体，有着明确学习目的，能够将抽象的理论具体化、形象化、实践化，因此被广泛的应用于计算机类课程教学[3，4]。项目一般来自于相应教学内容，教学内容常常是理论，理论只单纯在课堂上进行讲授，学生觉得抽象不容易产生兴趣，另外学生理解接收多少或者理解有没有偏差很难被老师获取。将理论作为材料形成项目，学以致用，一方面提高学习兴趣加深理论理解，另一方面锻炼学生解决问题的能力。

探究式教学法源自杜威（ John Dewey，1859-1952）“从做中学”的教学方法，实际上是一种模拟性的科学研究活动，旨在培养学生像科学家那样思考。教师不是把结论性的内容告知学生，而是教给学生获取知识的方法。其指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念[5]。教师是组织、引导者，为学生设置探究学习的情境，营造气氛，给予必要的帮助、指导；学生是活动者，有独立探究的机会和愿望，在教师的引导下积极思考，进行探究，获得知识并加工知识，提出自身看法和想法进而学会学习[6]。

项目驱动使理论不再抽象，探究引发学生求知欲，根据课程内容特点将两者结合起来，实现师生轻松教轻松学、教学相长。数据库实现方面相关知识以学生掌握理论知识为主，故教学中探究法为主螺旋型项目驱动为辅。数据库应用方面相关知识以锻炼学生动手实践为主，所以项目驱动为主，探究法为辅。以下为数据库实现相关理论的教学过程。

1）通过已知内容进行类推，提出问题。

探究式教学首先需要教师提出问题。问题是起点、核心。合适恰当的问题能够吸引学生注意、引起思考从而产生兴趣。问题不能提得太简单，太简单的问题对学生没有挑战性。问题也不能提得太难，太难的问题会让学生望而却步。问题提得要有层次，难易度递增，因为学生的基础层次、思考力都不一样。有层次的问题会使学生思考在不同层次上进而出现相互学习的局面。关系模型虽然是抽象的数学模型，但并不是学生首次接触，学生之前在数据结构课程中已接触过多种抽象数据类型例如线性表、树、图等。关系模型包括数据结构，数据操作和完整性约束三个部分，这和线性表有相似也有不同，相似和不同在哪里？通过已经学习过的内容向未知内容类推，从基础而提升，提出问题，引出讨论。

2）发挥学生主体作用，让他们提出问题，一起讨论，要求实现一个小的原型项目。

讨论发挥学生的主体作用，是学生自检反思的过程，是学生进行思考、扩散思维、提高主动性创造性的过程。通过讨论，教师了解学生的基础、观念、思维方式，有针对性的调整自己的教学方法补充合适的内容，做到教学相长。讨论过程中，教师要做好引导者工作，鼓励学生敢于挑战教师、挑战书本、挑战固式，勇于表达自己的想法。如果讨论氛围异常激烈则进行实时调整，如果讨论偏离主题则适当提醒，如果没有讨论起来，则根据学生的反应适当补充内容，如果讨论不能深入，则实时提出引导问题。提到线性表，很多学生觉得亲切内容好懂，于是开始有疑问，相似在哪里呢？有人说线性表上数据可以增删改，关系上数据也要求增删改；有人说线性表上数据可以进行查询，关系上数据也要求查询；有人说线性表可以删除，有人说不一样能比吗等等。围绕主题的讨论精彩纷呈、百花齐放、奇思妙想，使学生很快领悟很难教授的内容。讨论到合适的时候，将任务布置下去，要求学生实现关系模型（简单数据库管理系统的实现）。

3）依次展开，层层递进，从原型项目螺旋型向外扩展。

根据学生实现关系模型的情况，进一步提出问题，当有多张表且表的数据量比较大时，要考虑什么问题？要考虑数据如何存储的问题。数据如何存储呢，如何实现表之间的联系呢？表上有多类用户，用户的数据要求不同，怎么办？问题依次展开，层层递进。随着内容渐多，项目扩大，要求也提高，采取分组的方式查阅资料、讨论、分析、构思、实践。分组方式能够提高学生的协作、沟通能力，也为知识吸收消化以及相互学习提供途径，但需要避免全部任务由部分组员或一个人完成的情况。层次递进考虑问题的前后衔接，后面的问题要在前面问题明晰的基础上进行。不知不觉中，三级模式结构和二级映像存在必要性、指代什么、有何作用这些问题学生已然明白。如果仅仅从理论上来说明，很多学生不知道为何这样设计或者对概念理解不准确。

4）总结评价，消化提高。

回顾所探究内容，丰富各个知识点，理顺知识点相互关系，再次加深印象并进行适当延伸。温故而知新，这会使学生觉得神清气朗融会贯通，获得成就感。对探究的成果进行充分肯定；对探究中出现的理解偏差和问题进行提点和纠正。在这过程中教师要积极进行自查和反思，对自己多问几个为什么。总结学生的表现，对不是很积极的表现予以尊重鼓励，对积极主动参与行为予以赞扬，对讨论中出现的创新闪光点以及学生提出的不同思路进行肯定及夸奖。

数据库设计过程有清晰的各个阶段，所以其教学大都采用项目驱动法。灵活使用探究法可使教学效果提高，例如讲授关系规范化内容时，首先让学生观察多张表，这时候学生会很迷惘，不知观察角度和考虑点，这时候提醒大家从数据存储和操作角度来发现问题。经过讨论发现问题，那如何解决问题？进行模式分解。模式分解可以随便进行吗，有指导或有理论支持吗？再次观察数据表，从中发现问题。

5 总结与反思

数据库原理内容自有特点，较适合使用项目驱动探究式教学，但这种方法需要较多的理论课时和实践课时。笔者所在学校这门课课时安排采用3+2的方式（3节理论课+2节实验课），这也促成了这一教学方法。项目有清晰的方向明确的目标，能产生作品。作品也不是很容易能够产生，必定有困难要克服。如何克服困难，需要去探究，探究解决问题，作品得以产生，带来成就感和自信心，为以后学习带来良好效应。时代随着信息技术的飞速发展而快速变化，各时期物质环境和精神环境不一样，导致学生的基础和思考方式也不一样，所以教学法也需要随之变化顺应发展需求。

參考文献：

[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[Z]. 北京： 中华人民共和国教育部，2010.

[2] 董健全，丁宝康. 数据库实用教程[M].北京：清华大学出版社，2007.21-22.

[3] 林劼，戴波.项目驱动型算法设计与分析课程教学方法[J].计算机教育，2014（9）：69-71.

[4] 甘玲.基于项目开发的面向对象方法课程教学新模式[J].计算机教育，2014（4）：43-46

[5] 包萍，武莉莉.探究式教学法在高校计算机课程中的应用研究[J].宁夏师范学院学报，2014，35（3）：104-109.

[6] 诸一琦，钱志文.探究式教学与大学生创新能力培养[J].常州信息职业技术学院学报.2013，12（6）：61-63.