数据库系统课程教学改革研究与实践
2019-06-26刘敏
摘 要：数据库系统课程一直是高校计算机及信息技术专业方向的核心课程。目前，国内数据库系统课程在内容讲解形式上主要还是采用讲座式学习，即以讲义为导向的讲授式教学法，内容安排和讲解形式不符合工程型人才培养目标。文章在借鉴国内外先进教育经验、吸纳新教育理念的基础上，以软件工程思想构建经典项目案例，围绕案例组织教学内容，选择恰当教学模式。实践证明多种教学模式的有机结合对提高教学质量有着重要的意义。
关键词：数据库系统课程;教学模式;LBL;软件工程思想
数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促進了信息技术应用向各行各业的渗透。数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志[1]。根据我国《高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》数据库系统课程被列为高校计算机科学与技术、计算机工程、软件工程及信息技术专业方向的核心课程。但目前数据库系统课程在内容讲解形式上主要还是采用以“讲课”为中心的教学模式。因此，改革数据库系统课程教学模式，优化教学手段，是提高教学质量的关键，对培养适应信息技术的不断更新和发展，满足市场需求的技能型和应用型人才有着重要意义。
1 国内外数据库系统课程教学模式分析
目前，在国内外的高等教育过程中采用的教学模式主要有两大类4种：一是以“教师”为中心的教学模式，如讲座式学习（Lecture-Based Learning，LBL）—以讲义为导向、讲课为中心的大班全程灌输式教学法和以案例为导向的教学方法（Case Study-Based Learning，CBL）。二是以“学生”为中心的教学模式，如以问题为导向的现代教学方法（Problem-Based Learning，PBL）和以资源为导向的崭新教学模式（Resources-Based Learning，RBL）。
国外数据库系统课程主要强调工程化和应用，软件工程思想体现非常明显[2]。如梅隆大学卡内基的把数据库设计方法学在工程的应用总结成了明确的步骤，纳入课程之中。而斯坦福大学在数据库课程中增加最新数据库技术，课后要求学生完成大量的设计作业。国外大学数据库类课程共同的特点是实践性强。课程主要针对应用，强调实践和方法，重视和数据库相关的系统整体设计与应用。可见国外大学在数据库系统课程教学中主要倾向于以“学生”为中心的PBL和RBL教学模式[2]。国内本科及各大专院校开设的数据库系统课程在内容上涵盖了国外大学本科生数据库相关课程中理论和技术的主要部分，但对于应用部分内容，欠缺比较明显。在讲解形式上，主要以概念、技术和理论阐述为主线，辅助一些应用说明，还是普遍采用以“教师”为中心的LBL教学模式。近年来，国内各大专院校已经充分认识到教学模式对教学开展的重要性，并采取了教学模式的改革探索。例如，林菁[3]在“多级项目驱动教学在数据库系列课程中的应用”中指出，基于项目案例的CBL教学法是提高教学质量的重要途径。陈树平等在“数据库系统原理课程教学方法研究”中指出了丰富教学方法的观点。这些思想和观点都反映出当前国内对教学模式重要性有了充分的认识，并开始逐步探索改革。
2 数据库系统课程教学现状
2.1 教学内容安排缺乏软件工程思想
国内本科及各大专院校开设的数据库系统课程相对一致，主要是《数据库系统概论》，参考教材比较单一，是王姗和萨师煊教授[4]编写的《数据库系统概论》。教学内容主要包括数据库技术介绍、关系模型的基本概念、关系数据库标准查询语言SQL、数据库的完整性、规范化理论以及数据库应用系统设计等。在对教学内容组织时，教师系统地遵循教材章节顺序安排理论知识，而对应用知识的讲解和实践都不多。教师上课即使对项目案例有所涉及，但并没有按照软件工程思想对项目案例进行层层分析，按步骤讲解，以至学生学到的知识容易被人为割裂，无法科学、合理地交叉、融合和渗透。特别是类似“数据库系统设计”这样的知识点，需要在一个完整的项目案例中层层递进地讲授，而按照教材所设章节顺序讲授无法很好满足这个要求。
2.2 教学模式单一
数据库类课程需要学习和理解的理论知识较多，这些理论知识不仅抽象，而且难度较大，在实际教学中往往要花大量的教学时数来进行理论知识的教学。在理论教学中教师大多是以教材知识体系为核心，主要采用传统的以讲义为导向的LBL课堂教学模式。LBL教学法是以教师为主体， 以讲课为中心，全程灌输式教学，因此学生感觉教学被动乏味而产生怠倦情绪，从而缺乏学习的动力，致使理论基础不扎实。由于课堂灌输式教学中教师偏向理论讲解，很少向学生介绍具体的数据库应用技术，学生在学习的过程中感觉不到这门课程的实际作用，更不会认真学习基础理论知识，当进入具体数据库系统设计环节后，感到系统分析和系统设计等实践工作无从下手，导致教学质量不佳。
2.3 重理论轻实践
数据库系统课程是理论与实践并重的课程，在教学中占据重要的位置。在数据库教学中普遍存在两种情况。（1）把数据库课程作为纯理论教学，以教材理论知识为中心，课堂教学中教师对项目案例引用是零散的、碎片化的，学生没有实践操作的机会。（2）在理论教学中加入实践环节，但受教学时数的限制，实践教学时数较少，而实践内容的安排通常是一些课堂案例的验证，实践教学环节成为课堂教学的延伸。重理论而轻实践不利于学生对数据库系统设计的整体感知，不利于学生将数据库理论知识运用于软件工程思想、设计开发步骤。因此，数据库教学中必须重视实践环节，在实践教学中主要强调工程化和应用，体现软件工程思想，把数据库设计方法学在工程的应用总结成明确的步骤，纳入到实践教学之中。
3 数据库系统课程教学模式改革实践
3.1 围绕项目案例调整优化教学内容
调整优化教学内容是恰当选择教学方法的基础。结合教材引入软件工程思想构建经典项目案例，围绕项目案例将课程内容进行调整与优化。按照项目案例实施所需的知识，调整一些内容在不同章节里出现的次序，加强章节联系，压缩重复内容，压缩过于偏、很少在后续课程中用到的内容，删除属于更高级、可以放到研究生阶段去的内容。将教学内容分为精简理论、强化实践、提升技能3个层次。“精简理论”是项目实施所必备的基本知识与概念，包含数据库相关概念、完整性约束、数据库设计、规范化理论等内容。“强化实践”是项目实施训练，通过数据库对象的创建与管理、完整性约束的实现、数据操作等实践内容检验学生对第一阶段基本知识的综合运用。“提升技能”主要包括系统分析、数据库安全、数据库维护与更新等内容[5]。
3.2 根据教学内容特点选择恰当教学模式
不同的教学方法各有其优缺点。LBL讲授式教学法， 可以系统、全面传授理论知识，是目前理论知识教学普遍采用的教学法。对于数据库相关概念、数据模型、规范化理论等理论知识选用LBL教学法效率更高。CBL教学法通过教师对特殊案例的分析，帮助学生掌握一般分析原理，進而提升学生独立分析和解决问题的能力。验证型的实践内容通常由教师指导分析案例，再由学生操作完成验证，因此采用CBL教学方法演练结合，加深学生对理论知识的理解运用。设计型实践内容由教师指导分析，引出问题让学生进行自己扩展，独立解决问题，采用CBL结合PBL教学法更容易取得较好的教学效果。按照不同教学内容的特点，选择合适的一种或多种教学模式，更能加深学生对知识的理解和掌握，从而提高学习效率[6]。具体教学模式的选择与运用如表1所示。
知识层次 教学内容 类型 教学模式
精简理论 数据库相关概念 理论型 LBL
数据模型 理论型 LBL
关系代数 理论型 LBL
数据库设计 理论型 LBL+CBL
规范化理论 理论型 LBL
强化实践 创建数据库 理论+验证型 LBL+CBL
数据库对象的创建与管理 理论+验证型 LBL+CBL
数据增、删、改、查 理论+验证型 LBL+CBL
技能提升 系统分析 理论+设计型 CBL+PBL
数据库维护与更新 理论+设计型 CBL+PBL
数据库性能优化 理论+设计型 CBL+PBL
数据库安全 理论+设计型 CBL+PBL
4 结语
针对国内高校数据库系统课程教学模式单一、内容安排和讲解形式不符合工程型人才培养目标的问题，本文对国内外数据库系统课程教学模式进行分析对比，在借鉴国内外先进教育经验、吸纳新教育理念的基础上，提出多种教学模式综合运用，有机结合。以软件工程思想构建经典项目案例，围绕案例对教学内容面向应用进行优化，根据教学内容的不同特点来选择适当的教学模式。经过两年的教学实践检验已经初见成效，使“数据库应用课程”教学效果得到明显改善，对提高学生学习效率和学生学习积极性有着重要的意义，为同一层次的高等学校数据库系统课程教学提供参考。
基金项目：贵阳学院校级教改项目;项目名称：“LBL+PBL+CBL三轨教学模式”在“数据库原理及应用”课程中的应用研究;项目编号：20182811。
作者简介：刘敏（1979— ），女，贵州六盘水人，副教授，硕士;研究方向：计算机工程应用及数据挖掘。
[参考文献]
[1]张虹，于静.《数据库应用》课程教学改革初探[J].现代计算机（专业版），2009（3）：87-88.
[2]石睿.数据库原理与应用的PBL教学设计[J].电脑编程技巧与维护，2012（2）：125-127.
[3]林菁.多级项目驱动教学在数据库系列课程中的应用[J].计算机教育，2013（16）：72-76.
[4]王姗，萨师煊.数据库系统概论[M].5版.北京：高等教育出版社，2014.
[5]王姗，张俊.数据库系统概论习题解析与实验指导[M].5版.北京：高等教育出版社，2015.
[6]徐新爱，谢闰根.基于PBL的《数据库原理与应用》的典型案例设计[J].南昌师范学院学报，2013（6）：23-25.
