数据库课程知识的简化梳理与呈现

杨冬梅

（河南信息统计职业学院，河南 郑州 450008）

当学习数据库相关课程时，一些学生因种种原因，对一些抽象性数据库知识的认知不清晰，将会影响后续的课程学习，严重者影响学习数据库的积极性。为更好地化解数据库课程知识点理解难题，我们将与数据库相关的课程知识点进行简洁化处理与分类，以便学生能够从中抓住问题的本质，厘清相互关系，为提升数据库教学效果创造有利条件。

1 数据库课程与理论知识的特点

在一般课程知识点教学中，先了解知识点的理论内涵，再由理论知识点转向应用研究。如在化学课程、物理课程中，都是从概念中来探析其应用的。不过，在计算机类学科知识领域，特别是数据库课程，与化学、物理学科具有较大不同。化学、物理等自然学科概念，多是从自然规律的归纳和总结中得出，具有抽象性；而对于数据库等软科学知识，这些概念多是由人为设定的。也就是说，对于数据库等学科知识点，其理论是源于软件工程实际问题，并逐渐形成抽象的概念。因此，这些知识点相较于化学、物理概念更抽象，不易看懂，特别是在初学时，如果未能深入了解，对其概念的来龙去脉则难以洞晓。如在数据库知识点中，数据关系的笛卡尔乘积运算，函数依赖集的属性子集闭包，第四范式、第五范式等。这些知识点在教材中的出现，很多学生难以理解，更别提掌握和运用了。所以说，在学习数据库课程过程中，我们可以将相关的理论知识，通过工程应用案例等方式进行简化呈现，强化理论知识与工程实际的关联度，让学生能够从中了解理论知识的内涵、概念，把握好数据库工程中的知识难点。由此，面对数据库课程中不同理论知识的简化处理与表征，应该如何呈现？以关系数据库中的笛卡尔乘积运算为例，该知识点主要是为了表征两个数据库表之间的某种联接运算，在外在显示方式上突出两个数据表中不同记录信息的横向组合，以满足实际软件工程需要。以具体数据库案例来分析，当某数据库中的学生数据表包含姓名、学号两列字段，而选课表中有学号、课程、成绩3列字段。当需要呈现数据库中学生成绩表，且满足姓名、学号、课程、成绩4个字段要求时，就需要对学生表和选课表进行联接运算处理，来生成所需要的数据表。可见，对于笛卡尔乘积运算概念的理解，就可以表征为两个数据表之间所有可能的字段组合方式[1]。

2 在数据库工程管理中常见的数据问题

研究数据库课程知识的简化表征，就需要联系数据库工程管理实际，围绕数据库操作与管理来探析相关问题。我们从数据库结构中来看，用户通过应用程序来访问数据库，而数据在数据库中的存储方式，又与数据库系统结构有直接关系。简言之，对于数据库中的数据，主要有五大类：数据正确性；数据完整性；数据操作简单性；数据安全性；数据处理性能。这些数据本身，在正确性条件下，又分为无故障数据正确性和有故障数据正确性。我们以数据的正确性为例，对于无故障数据正确性，就是确保数据库中的数据保持良好一致性。但对于数据库本身，并非单纯的一个表，而是很多类数据表的集合。在数据库的使用和管理中，如果用户对数据库中的某一表进行修改，与之关联的其他数据表中的相关数据也应该进行一致性修改，否则将会导致数据表的不一致。这些问题的出现，将会给数据库带来错误。如果我们强调对所有数据表进行原样存储，则会带来更多的数据冗余问题。因此，从数据库管理效率来看，必须采用合理化组织，优化数据库中数据表的结构与关系。不过，即便是在优化处理条件下，也可能带来数据库表单数据的不一致性。比如当系统出现某些故障，停电、地震等其他灾难性破坏，都可能对数据库带来影响，引发各类数据错误或数据丢失。

同时，考虑到数据库管理的正确性，要在数据库存储与管理上，依照数据库实体与关系来细化数据表，确保数据表能够与实际业务保持一致。不过，对于数据库的使用和管理，还要突出操作的简单性。也就是说，从数据表的生成与使用上，要能够提升数据库的运算、执行效率。另外，对于数据库中的数据，包括所有用户的数据都要存放在数据库。如对于某一用户在登录数据库时，需要通过身份验证，成功后调取其访问权限，对其权限内的数据库进行操作，只有这样才能保障数据库的安全性。数据库中的数据，除了正确性、安全性、操作简单性外，还要完整性。对于正确性，可以通过数据库的实体与关系模式来进行分类存储；对于数据库中的实体表、事件表，也要进行分类存储。考虑到不同数据对象之间的关系，还需要数据表与数据表之间的联接关系上来组合用户的数据业务表。可见，对于数据库管理及数据库课程而言，其所对应的数据知识概念更趋多样性，面对不同的数据类型及存储管理要求，如果无法满足用户的访问请求，或者说对客户的访问无法满足，则影响数据库的管理效率[2]。

3 对数据库课程知识的简洁化处理

通过前面对数据库工程实际问题的分析与梳理，可以将数据库知识中的工程问题进行简化呈现，如不同的概念、法则、相互关系等内容。从现有关系数据库知识来看，关系数据模型是基础，也是最核心的内容。当然，对于关系数据模型，并非能解决所有数据库问题，而是以关系数据模型来构建解决数据库问题的途径。如通过对关系数据模型的构建，来解决无故障时数据库正确性问题。首先，对于数据库故障类型，可以有内存数据丢失、数据库事务执行中断、数据库磁盘数据丢失、数据库整机数据丢失等类型，在化解无故障时的数据库正确性时，需要判断数据库设计的5个范式，来检验数据库设计的合理性。当存在故障时，数据库的正确性可以利用故障恢复数据，而故障恢复采用的是数据冗余策略。当数据库在无故障时，如何判断每项数据库数据的操作是否安全、可靠，还要对各项操作记录到日志中。通过数据库日志记录，可以对数据库的所有操作进行记录，但对于日志载体，需要先存放在内存中，再由内存传送到日志磁盘，也可以传送至群体专用磁盘或备份服务器中。

同样，根据故障恢复原理，在日志磁盘或日志备用数据库中，并非是同一个物理磁盘，当无故障时，日志磁盘或日志备用服务器只写不读，从而保障了日志磁盘的高效性。但对于数据库数据的正确性，由于分列于不同的数据表，可能会出现与相关业务数据不一致问题。我们在关系数据库中，通常需要设计多个表来完成数据库的联接、选择、投影等操作。但为了强调数据库使用的直观性，我们往往利用视图概念来呈现复杂的数据库数据表之间的关系。对于视图，其内涵是展现数据库中不同业务数据表的集合，而不是实体表或事件表。同样，为了简化数据库操作语言，我们又引入存储过程概念。存储过程概念，将存储过程进行封装，利用数函数调用方式来实现对数据库的访问。如在存储过程一级，用户可以直接对数据库中的数据进行操作。为了强调数据库访问的有效性和直观性，我们又引入了应用程序概念，应用程序将对数据库的访问转换为便于屏幕显示的视窗，包括键盘、鼠标等都可以直接应用。总体而言，从数据库管理上通过对数据库数据表、数据库管理系统、视图、存储过程、应用程序等简化处理，来提升数据库的访问与操作便捷性[3]。

4 结语

从数据库课程知识结构来看，一些概念的抽象性，导致学生领悟不透，也影响对数据库课程的学习效果。由于数据库自身的复杂性，对于数据的存储与管理，还需要与相关的存储设备、数据特性、访问特性等有关。当数据库较大时，所用磁盘空间大，对数据库管理的响应时效要求更高。因此，从改善磁盘寻道性能，减少磁盘移动路径上，对数据库访问最为频繁的数据放在合理位置，突出访问时效性，来提升数据库访问效率。总之，借助于数据库工程来探析数据库知识的简洁化处理，让学生能够从数据工程视角来重新审视和理解知识点，了解数据库管理的基本状况，加深对相关抽象概念的通俗理解。