《数据库原理》课程研究性教学改革探索

2016-12-22廖尔崇

软件导刊 2016年11期

摘要：剖析了《数据库原理》课程教学存在的不足。从教学内容、教学方法、评价机制等方面进行研究性教学改革，探索出一种新型教学模式，以提高学生学习兴趣，加深对数据库理论知识理解，提高分析问题、解决问题能力。实践结果表明，教学质量得到了有效提高，教学效果良好。

关键词：数据库原理；研究性教学；教学改革

DOIDOI：10.11907/rjdk.161992

中图分类号：G434

文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2016）011021602

0 引言

当今，管理信息系统、办公室自动化技术、计算机辅助设计、知识库系统、智能系统、数据挖掘等都离不开数据库技术[12]。《数据库原理》课程是高校计算机相关专业核心课程，通过学习本课程，学生能够在数据库系统开发中合理设计数据模型，建立和维护数据库，为后续课程学习和就业打下坚实的专业基础。

《数据库原理》课程包括基础篇、设计与应用开发篇、系统篇3部分知识[1]，理论部分抽象、内容枯燥、逻辑性强，实践部分难度大、起点高。传统教学模式导致学生对理论知识理解不深刻、不系统，学习兴趣低，难以把相关知识灵活运用到实践中。实践方面，因缺少必要的实践项目，学生对数据库编程难以快速找到突破口、提升较慢。因此，提高学生学习兴趣，加深学生对数据库理论知识的理解，提高分析问题、解决问题的能力是本课程研究性教学改革目标。

1 数据库原理教学存在的问题

1.1 教学组织形式固定单一

《数据库原理》课程传统教学采用大班整体教学，同一专业几个班一起上课，不分组。在这样的教学组织形式下，学生间的竞争意识和团队合作得不到有效发挥，学生往往感觉“大家都差不多是一知半解，自己相对水平还行”，不利于学生主动学习、积极思考。

1.2 教学内容偏理论，系统性有待加强

传统教学模式中，教学内容是教材的简化版，主要以关系数据库为基础介绍基本原理，很少涉及到具体应用。教学内容系统性不强，比如三类完整性定义、完整性的SQL定义机制重复介绍，比较散，难以建立系统的知识点。

1.3 教学方法单一

传统教学以课堂讲授为主，学生对理论知识是被动接受；又由于课程理论性较强，教学内容与实际应用联系不紧密，师生间互动不充分，学生往往知其然不知其所以然，对课程感到枯燥乏味。

2 研究性教学

2.1 研究性教学指导思想

研究性教学以加深学生对数据库理论知识理解，提高学生分析问题、解决问题能力为宗旨。教学过程融合四轨教学模式[3]，通过提高学生参与度、学生学习深度、学生学习投入力度达到既定教学目标。课程采用启发式和参与式教学，分组讨论结对学习；运用课堂研究课下实践、课上基础课下再提高的联动学习方式，提高学习时间投入；采用信息化工具（微信App课堂派）提高沟通效率，及时处理教学问题；实行 “平时成绩+期中考试+期末考试+项目验收”的全过程考核，在课程内容上适当调整，增加研究性和实践内容，减少不重要知识点授课时间，整合优化知识点。

2.2 教学内容整合

通过调整章节顺序、增减内容、优化整合建立一条易于学习、融会贯通的知识链。在内容选取上遵从以下原则：①理论与实践结合；②以基础知识为主，适当拓展高新知识；③加强系统性、完整性；④具备实用性和可操作性[4]。

2.2.1 宏观顺序调整

调整章节顺序。首先讲解数据概念模型和逻辑模型（第1章，第7章），接着讲解关系代数和sql语句（第2、3、5章）、数据库安全性、事务和并发控制，然后讲解关系代数优化（第9章），最后讲规范化理论（第6章）。重新按照知识体系分类，先易后难。把与ER图转换相关的第7章直接放到第1章后面，把最难的规范化理论放在课程最后，这样有利于学生学习兴趣及信心的保持。

2.2.2 微观内容取舍

大幅缩减不重要的章节和叙述性知识点内容，比如第10章只讲“事务的概念和特性”，第11章只讲“并发控制概述”；第4章只讲“数据库安全性定义、分类和主要技术手段”。第9章开头部分的理论叙述直接融入到后面的案例中讲解。

增加触发器、数据装载等实用内容[5]，扩展知识深度和实用度；增加数据库编程内容，提高基本版本和高级的面向对象封装版本，确保学生都会基本版本、优秀学生掌握高级版本。

2.2.3 深度整合优化

把相近知识点跨章节整合到一起。比如把第2、3、5章的内容整合到一块，讲解顺序是：第2章关系代数的定义→第3章sql语句特点、建立索引和表格→第2章三类完整性定义→第5章建立表格时完整性定义机制→第3章创建数据表总结、数据查询→第2章关系代数操作→第3章数据更新、视图……。在讲解第9章开篇引入“第3章的查询语句如何更快执行，需要转变成第2章的关系代数，然后据此优化”，打通了章节联系。

2.3 教学方法转变

2.3.1 启发式研究性教学方法

从“初登讲台，努力做加法，做到知识点不遗漏”向“做减法，重点突出，内容整合优化，生动互动”过渡；从讲授式为主的教学向“不悱不启不愤不发的启发式教学”转变。把实践环节与理论学习穿插、融合在一起[6]。课程开始就将实践所需完成的内容向学生说明，并明确告之实践环节的作用、任务及目标。在后续学习过程中，每完成一部分内容学习，就进行相应的跟随式实践[7]。如讲完数据库建模时，就让学生结合具体应用，进行数据库概念模型的设计和逻辑模型的设计。讲完规范化理论后，对前期设计进行评估，检查是否达到所要求的范式。学生在实践项目中研究、强化知识、保持兴趣。

2.3.2 参与式教学

引入翻转课堂教学理念，增加学生学习时间。比如第三章sql查询语句讲解中，采用翻转课堂形式讲授。先仔细讲解几个例子，随后的类似例子要求学生课堂上学习，并在sql server上完成练习，遇到难点教师再集中统一讲解。

2.3.3 分组讨论式结对学习

形成共同学习、协作学习的良好氛围。划分项目小组，一个小组选择一个实践项目。课堂要求同一个小组相邻就座，有助于讨论学习。

2.3.4 自主学习

根据“项目-案例”式教学模式[8]，采用跟随式实践教学[7]。学生不仅要学习基本原理，还要学习数据库应用开发技术，提高自主学习能力。教学活动中，采用“合作+控制”[6]的教学模式，加强学生间协商与竞争意识。对设计原理部分，如何建立概念模型以及规范化等则通过“理论讲解+案例”分析方式，先讲解设计原理及过程，然后讲解设计过程中的关键知识。

主要教学方法有：①实践项目部分在课堂完成，部分任务和思考在课下完成；②学生课下先行自学，然后教师在课堂上讲解要点，对于难度大的章节教师全程主讲。

比如ch1概论、ch7数据设计、ch3sql采用“教师主讲+课堂实践项目强化引导+课下扩展学习”的方式；ch4安全性、ch5完整性、ch10事务、ch11并发控制采用“学生先行自学+教师课堂要点讲解+课下扩展阅读学习”的方式。

2.3.5 信息化教学工具使用

在研究性教学过程中，除了Wiki[9]，主要采用微信App“课堂派”作为沟通桥梁。通过使用这些工具，教师发布课程相关资料和公告，师生之间及时答疑解惑，有助于学生长期保持学习兴趣。

2.4 评价机制设计

破除传统的“期末成绩+平时成绩”考核方式，重新设计评价机制，把学生平时主动参与学习情况考虑进来。课程考核采取“全程考核”方法，考试采用半开卷形式[10]。考核内容占比为：平时成绩（10%）+项目成绩（20%）+期中成绩（30%）+期末成绩（40%）。这种评价机制激励了学生的主动学习精神。

3 研究性教学改革成效

学生上课期间要求带教材、练习册和笔记本电脑，在每个大的知识点相关理论讲解完毕后，立即开展对应的实践和研究。通过课堂上连续的项目研究和课下的项目实践，取得较好成效：

（1）掌握了数据库工具的使用，加深了理论知识的理解，提高了工具使用能力，学会了使用数据库工具建库、建表、数据装载、数据库维护等。

（2）掌握了数据库编程基本知识，能够用高级语言连接数据库，实现数据记录的查询、增加、删除、修改，提高了数据库编程能力。

（3）结合以前所学的高级语言知识和面向对象知识，帮助学生把数据库访问代码封装利用，部分学生掌握了面向对象数据库编程的高级版本。

4 结语