基于海洋特色的数据库原理案例教学设计与实践

王令群++李净++王振华++袁小华

摘 要： 上海海洋大学空间信息与数字技术专业具有鲜明的海洋特色，而现有教材中缺少海洋数据的特色，结合本专业对课程的要求，在组织教学时，将海洋相关项目中用到的实际数据库改写成适合教学的案例，使学生在消化课程知识点时，为后续专业课程奠定基础。

关键词： 数据库原理 海洋特色 案例教学

21世纪是海洋的世纪，不仅是人类全面认识、开发和保护海洋的世纪，更是培养高水平海洋科学人才的世纪[1]。在中共中央政治局就建设海洋强国进行第八次集体学习中，中共中央总书记习近平在主持学习时强调，建设海洋强国是中国特色社会主义事业的重要组成部分，党的十八大作出了建设海洋强国的重大部署。

上海海洋大学根据国家海洋事业发展的需要，立足于上海的区位优势，于2010年率先在上海市开设了“空间信息与数字技术”专业。数据库原理作为空间信息与数字技术专业（以下简称数计专业）的专业必修基础课，教学大纲仅要求该课程讲述数据库的理论知识、如何存储、使用和管理数据，所有教材中缺乏海洋数据的应用，但该课程在与后续专业课程的衔接上迫切需要加入海洋相关项目的案例，引导学生使用数据库存储管理海洋数据，从数据库中发现、分析出现的海洋灾害、利用海洋为人类服务，如“风暴潮”灾害，“赤潮”灾害，海水养殖，等等。

1.数据库原理课程现状

数据库原理课程本身是一门理论性和实践性很强的课程，现阶段数计专业该课程授课方式依然采用传统的讲台授课模式，老师课堂授课、布置课后作业，学生被动听、课后做作业，有些学生干脆抄袭作业，自觉参与差，教学效果一般，该课程和后续专业课程的衔接做得也不够好，现阶段最突出的两大问题如下：

（1）海洋专业特色弱。

多源、动态及空间关联性等海洋数据特性使其有别于传统工业数据，传统的数据库原理中缺少了海洋数据的特色，不适应于该数技专业的教学。

（2）课时量有限，实践课时偏少。

数据库原理总课时为48学时，讲授32学时，实践16学时，做8次实验：Create语句建库和表，单表查询，多表连接查询，子查询，数据更改，视图的定义和使用，安全管理，备份和恢复数据库，没有足够的课时完成一个完整的数据库使用的实验。

2.面向海洋需求的数据库原理案例教学

在教学时，采用案例驱动的方式，在准备案例时，教师针对该专业对数据库课程的要求，从实际海洋项目中编写可用于教学的案例供学生学习、参考、实践，引导学生使用数据库存储管理海洋数据，从数据库中及时发现海洋灾害、进行海水养殖等，避免学生的知识结构和后续课程内容要求之间出现断层。

以海洋灾害预报为例：

海洋灾害工作流程为：数据监测—数据管理—数据分析—灾害预测预报—灾害评估—灾后重建。

灾害预报的基本流程为：（1）通过海洋灾害数据的监测，获取数据；（2）建立一个融合后的数据库，包括温、盐、流、深，流速、流向等，数据；（3）通过对数据库中的各类监测数据进行分析；（4）对分析数据进行管理；（5）对分析数据进行应用，进行灾害的应急预案生成（所以应急预案需加入数据库）；（6）灾害评估及损失评价；（7）灾后重建。

实际教学中，建库、建表、查询、数据更改、视图、安全管理、备份和恢复数据库等所需的实例均可从该项目中抽取，学生既掌握了数据库的知识点，又对海洋有了充分理解。

再如：海水养殖苗种投放环节中，涉及以下一些管理需求。

水产品养殖涉及许多养殖企业，每个养殖企业有唯一的编号，每个养殖企业需要存储其企业名称、负责人、地址、联系电话和邮箱。而每个养殖企业拥有多个池塘，池塘通过池塘编号来标识，每个池塘需要描述池塘的长度、宽度、高度、面积和负责人。

每个池塘都会投放很多水产品苗种，苗种用虾苗批次编号标识，而一个池塘会投放多个批次的苗种。在投放中要记录投放苗种的数量、投放日期、苗种的亲本虾和规格（规格相当于数量的单位）等信息。每一批次的苗种在投放池塘前还需要检验并记录检验信息，包括检验日期、虾苗全长和规格合格率、基本安全指标是否通过及检验人等。一个检验人可以检验多个批次的苗种，而一个批次的苗种也需要经历多个检验人的检验。

其ER图如图1所示。

在关系数据库的规范化设计知识点处，讲解到设计不合理的关系模式的弊端时，教师需要将该数据库编辑成不规范的数据库，如：描述员工信息及检测池塘的关系模式E-I-S（员工工号，身份，办公室，虾苗批次编号，池塘编号，安全指标是否通过），假设员工身份决定了其所在的办公室，不同检查人员对池塘检查的结果可能也有误差，员工工号，虾苗批次编号，池塘编号为主码。

通过具体实际数据，该数据库可能导致数据冗余问题、数据更新问题、数据插入问题、数据删除问题等异常，要求学生课后将其分解成符合3NF的关系模式。

为解决课时量有限、实践课时偏少的问题，教师采用案例授课时学生采用自主学习模式，充分利用学生的课余时间，进行有效的教—做—答疑的互动，强调教中实践、实践中思考、交流中提升；教师布置若干综合实践作业，学生分组完成，自主学习完后各小组通过“以强带弱、以老带新”的方式合作完成综合实践作业。这种模式引导学生进行自主式、探究式学习，突出学生在学习过程中的主体和主人地位，充分发挥学生的主观能动性，逐步掌握发现问题、分析问题、解决问题的能力。

3.结语

结合专业面向海洋需求的特点，将海洋相关实际项目案例经过改进后用于教学，使学生对专业有进一步了解，为后续的专业课程奠定基础。

参考文献：

[1]冯士筰，王修林，高艳.适应新形势，加快海洋科学教育的发展[J].中国大学教学，2002（增刊1）：23-25.

[2]何世钧，张书台，袁小华，等.基于海洋发展战略需求的空间信息与数字技术专业课程体系建设[J].计算机教育，2014，10：75-77.

[3]梁乐明，曹俏俏，张宝辉.微课程设计模式研究—基于国内外微课程的对比分析[J].开放教育研究，2013，19（1）.

[4]Maureen J.Lage，Glenn J.Platt，Michael Treglia.Inverting the Classroom：A Gateway to Creating an Inclusive Learning Environment[J].The Journal of Economic Education，2000，31（1）.

[5]李燕君.翻转课堂模式下的计算机网络课程教学[J].第七届全国计算机网络教学研讨暨网络工程专业建设研讨会论文集，P30-34.

上海海洋大学重点课程建设项目（A-0209-15-0302-46）