基于探究式的数据库原理课程设计教学研究.docx

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基于探究式的数据库原理课程设计教学研究

基于探究式的数据库原理课程设计教学研究

摘要：

分析了探究式教学的适用场合以及数据库原理课程设计特点，指出数据库原理课程设计适合采用探究式教学；并从选题策略、复审、小组讨论和关注系统性能等方面给出开展探究式数据库原理课程设计具体措施，旨在引导学生在课程设计过程中通过讨论、实验比较、思考体会等形式培养自主学习、发现问题、解决问题的能力。

实践证明，该教学方法能较好地完成数据库原理课程设计目标。

　　关键词：

探究式教学；数据库；课程设计；教学改革

0引言

数据库原理课程设计是计算机科学与技术专业必修的主干实践课程之一，其目标使学生进一步掌握数据库系统的基本概念、原理和技术，将理论与实际相结合，提高分析问题和解决问题的能力，设计并实现一个小型数据库系统，培养学生调查研究、查阅文献资料以及编写技术文档的能力。

很多教师结合自身教学实际给出了提高数据库原理课程设计教学质量的一些方法措施，目前主要有案例教学法、问题驱动法、任务驱动法、分层教学法、项目剖析训练法等。

在消化吸收这些方法的基础上，结合多年的教学实践，我们提出基于探究式的数据库原理课程设计教学方法。

　　1探究式教学

　　1898年英国科学教学运动的倡导者阿姆斯特朗在其教育论著《科学方法的教学》中提出了要把科学探究发现的方法引入科学教学中的主张，他提出“实验教学法”是理科教学的基本方法，“实物教学或演示实验不管有什么样的价值和效果，都无法与发现式的实验教学相比拟”。

阿姆斯特朗的主张形成了实验探究式教学的基本思想。

20世纪中叶，美国著名教育家施瓦布在多年研究基础上，提出了探究式的教学方法，施瓦布主张不能把科学知识当作绝对真理教给学生，而应作为有证据的结论；教学内容应呈现学科特有的探究方法，如解决问题的方法、探究叙事等。

探究式教学在学科知识系统传授方面效率较低，但其在培养学生科学方法、科学态度和科学探究能力等方面是有较大优势的。

　　探究式教学是让学生有更多的机会主动地去体验知识的探究过程，在探究过程中学习，在小组合作中学习，在学生与学生、教师与学生交流中提高，从而使学生养成科学态度，获得科学方法，提高运用科学知识解决社会和生活问题的能力，为终生学习奠定良好基础。

探究式教学应体现学生的自主性、重视学习的过程、增强师生的合作、加强学习的实践性和培养学生的创新性。

教师在探究式教学中的角色是引导者、指导者和旁观者，即要引导学生进行探究性实验实践，以旁观者的身份观察学生的探究过程，并对学生探究过程中的错误进行指点和提示，使错误得到纠正。

　　2数据库原理课程设计的特点

　　2.1创造性

　　数据库原理课程设计的目标之一就是要设计、实现一个小型数据库系统并编写相应文档，这是一个创造性的过程，没有标准答案，所采用的技术、工具可以自由选择，目的是学生能通过课程设计不断学习和体会设计出符合功能需求的数据库系统。

　　2.2自主学习实践

　　通过数据库原理课程设计，需要让学生了解并切身体会数据库系统的开发流程，从现实世界、信息世界到机器世界是如何一步一步实现的，体验软件产品从无到有的过程。

这需要学生在数据库设计过程中不断自主学习，在实践中思考体会。

　　2.3错误学习

　　关系数据库查询语言（SQL）标准中虽然只有9个动词，但其用法变化非常多，学生在使用SQL语言解决具体问题时一定会碰到问题错误，碰到问题是好现象，通过查阅联机丛书或教师指导改正，学生将对SQL用法有更深的理解。

一般来说在SQL学习过程中碰到的问题越多，说明涉及到的用法变化越多，积累相应也就越多，最终掌握的会越好。

在数据库设计的概念结构设计、逻辑结构设计阶段遇到问题错误也不是坏事，通过改正错误可以让学生对概念结构和逻辑结构会有更清楚地认识，区别在于它们位于不同的抽象层次，表达方式不一样，但表达内容的语义是一致的。

　　以上从创造性、自主学习实践、错误学习三方面说明数据库课程设计非常适合采用探究式的教学方法，让学生在自主学习实践中体会、在改正错误中得到提高，充分发挥学生的创造性；另外数据库原理课程理论教学中已经讲授数据库设计的方法和步骤，故探究式教学在学科知识系统传授方面效率较低的缺点不会凸显。

将探究式教学应用到数据库原理课程设计中，不仅可以巩固数据库原理课程中的概念、原理和技术，理论和实际相结合，设计并实现出一个小型数据库系统，还能提高学生的自主学习、分析解决问题能力，深刻体会系统开发的过程。

　　3开展探究式教学的几点措施

　　3.1选题策略

　　数据库原理课程设计最基本要求是让学生掌握从需求分析-概念设计-逻辑设计-物理设计-实施与维护等数据库设计的一系列步骤，所以不适合采用分组合作的方式，每位学生都需要经历数据库设计的所有步骤。

在选题上我们考虑到以下两点①避免学生拷贝网络上现成的设计交差；②题目尽量各不相同，有所区别。

为此我们准备了低值易耗品管理系统、课程习题管理系统、毕业生照片核对系统、机票预定系统、家庭理财系统、股票定投系统、招生数据处理系统等15个题目，并对每个题目给出2~3个指定的功能要求，然后采取抽签的方式进行分配。

假设班级有45名学生，那么就会有3位同学抽到了相同的题目，我们要求同学在题目给定功能的基础上进行功能扩展，且扩展的功能不能相同。

这种选题形式一方面学生可以加深对结构（数据）设计和行为（处理）设计相结合这一数据库设计重要特点的理解，因为虽然课题相同但功能不尽相同，数据库设计也将不同，且避免存在南郭先生，可以防止学生直接从网上拷贝课程设计报告来应付；另一方面通过对课题功能的扩展，让学生有发挥想象的空间，充分激发了学生自主探究欲望。

　　3.2复审

　　数据库课程设计具有较强的逻辑性，数据库设计的每一步骤内部和步骤之间有紧密的关联性。

步骤内部要复审，步骤和步骤之间也要复审。

比如在需求分析阶段需要设计出数据流图和数据字典，因为数据字典是数据流图成分的元数据描述，所以要求学生进行复审，检查数据流图中的元素是否都在数据字典进行了描述，检查所涉及到的数据项是否都在数据字典中进行了唯一的定义；在概念结构设计阶段，要求学生复审ER图是否都具备了三要素，ER图中是否有冗余的属性和联系等；在逻辑结构设计阶段要求对是否严格遵循ER图到关系模式的转换规则进行复审，对子模式设计进行复审检查其是否满足系统的功能要求等等。

通过复审，让学生在课程设计中自主发现问题、解决问题，体会数据库设计的逻辑性，训练其自主学习的能力。

　　3.3小组讨论

　　将选定相同题目的学生分成一组，虽然系统功能不全相同，建议同组同学在设计过程中多交流集思广益。

除了同学自由交流之外，每个小组安排1次小组讨论，组内同学依次发言，交流课程设计方案、过程以及遇到的问题；小组讨论一般安排在数据库实施之前进行，教师参与讨论。

通过小组讨论，不仅可以增强学生的表达能力、交流设计思想；还可以发现设计中的问题，教师可以引导学生对设计进行优化。

比如低值易耗品管理系统课题有按年度、领用人分别进行统计的功能要求，从数据库设计的角度看，可以使用视图也可以不用视图，可以使用存储过程也可以不用存储过程，教师可以引导学生进行讨论比较。

在设计学生成绩数据库时，有同学可能会设计出类似“成绩（学号，语文，数学，英语）”的关系模式，这样的设计虽然不违背基本的数据库设计约束，但缺乏灵活性，不易扩展；教师可以通过提问进行启发，假如学生又选修了一门课程怎么办，如何将成绩放到数据库中？

很显然原设计无法解决这个问题，在适当的时候可以给学生提示可以采用<学号,课程,成绩>三元组形式存储学生成绩。

小组讨论为学生充分表现、合作、竞争搭建舞台，使教师指导和学生自主探究相结合，传授知识和解决问题相结合，单一性思考和求异性思维相结合，教师适时的点拨引导探究的方向，充分发掘学生探究的潜能，促进其创造思维的发展。

3.4关注系统性能

　　在选题中只给出系统的基本功能要求，并没有完整性、安全性、效率等系统性能方面要求，在实际应用系统中，性能是用户非常重视的，所以要求学生在需求分析时要考虑系统性能。

在数据库设计中，很多方面涉及到系统性能，引导学生进行实验体验系统性能不同，并在课程设计中尽可能的提高系统性能。

通过实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性的定义保证数据库中的数据是相容的、有意义的；通过权限、角色的授予与回收保证用户对数据库的操作是合法的，避免非法存取数据库的发生。

　　在系统效率方面要引导学生体会关系数据理论对关系的评价和实际工程应用中评价的差异以及物理结构设计中存取策略的设计。

理论上范式越高，冗余越少、操作异常可能性越小，表示关系越好，而由于高范式关系的连接运算代价很大，所以在实际工程应用中大多数关系是在2NF或3NF。

计算机的处理能力和存储技术发展很快，一般来说数据库中存在适量的冗余是可以接受的，非BCNF的关系在理论上存在操作异常，但如果实际应用中对该关系不执行插入、更新、删除操作或对该关系的操作经分析后不会产生操作异常的话，那就不会产生实际影响，故在逻辑结构设计中对关系模式进行优化时应权衡相应时间和潜在问题两者的利弊决定。

在物理结构设计中存取策略的设计也影响着系统效率，一般来说可以通过索引存取方法的选择达到提高查询效率的目的，需要结合实际应用考虑关系的哪些属性需要建立索引以及建立什么样的索引。

　　通过关注系统性能，学生在实验、比较中体会数据库设计对数据库系统性能的影响，体会数据库系统需要并可以在很多方面提升性能，同时也进一步激发学生探究兴趣。

　　4成绩评定

　　探究式数据库原理课程设计采用教师为引导者，学生为主体的模式，注重课程设计过程中学生的实践、思考、交流、体会，因此在评定成绩时应把学生的学习过程纳入评价范围。

成绩评定主要包括4个部分：

①课程设计表现占20%，包括出勤、学习态度等方面；②小组讨论表现占20%，包括主题发言、参与讨论等方面；③设计成果演示占20%，主要考查其需求分析和其开发的数据库系统的符合程度；④课程设计报告占40%，包括考查报告的格式是否符合要求、数据库设计的每一个步骤是否规范合理、行文是否符合语言逻辑、给定的功能和学生扩展的功能是否实现，是否考虑系统的性能，心得体会等方面。

　　5结束语

　　我们结合探究式教学和数据库原理课程设计的特点，将探究式教学方法应用到数据库原理课程设计中，通过选题策略、复审、小组讨论、关注系统性能等4个方面引导学生在课程设计过程中思考、讨论、实验比较分析，旨在激发学生探究的兴趣和潜能，培养学生自主学习、发现问题、思考问题、解决问题的能力，掌握数据库设计的方法，设计开发出符合需求的数据库系统。

在近两年的数据库原理课程设计中实践了该方法，很多学生在交流时表示他们在数据库课程设计中收获很大，不仅对数据库设计有了全面的认识，而且通过数据库系统的开发，学生获得了成就感，增强了专业学习乐趣。

实践证明基于探究式的数据库原理课程设计教学取得了良好的效果。

　　参考文献：

　　[1]王法玉,肖迎元,张颖.数据库系统课程设计实践教学改革研究[J].计算机教育,2010（9）.

　　[2]崔岩.数据库原理课程设计教学方法研究[J].福建电脑,2009（10）.

　　[3]景雪琴,陈慧萍.信息类专业数据库课程设计的实践教学探讨[J].福建电脑,2010（3）.

　　[4]刘知新.化学教学论第3版[M].北京：

高等教育出版社,2004.

　　[5]郭爱红.探究式实验教学培养学生创新能力的研究[D].昆明:

云南师范大学,2007.

　　[6]王珊,萨师煊.数据库系统概论第4版[M].北京:

高等教育出版社,2006.

　　ResearchonCurriculumDesignofDatabasePrinciplesBasedonInquiryTeaching

　　Abstract:

Thispaperbasedoninquiryteachinganddatabaseprinciplescurriculumdesigncharacteristics,andpointsoutthatthedatabaseprinciplescurriculumdesignsuitstouseinquiryteaching;Andfromthetopicselectionstrategy、reexamination、groupdiscussionandattentiononthesystemperformanceaspectsaredevelopinginquirydatabaseprinciplescurriculumdesignspecificmeasures，soastoguidethestudentsinthecurriculumdesignprocessthroughthediscussion、experimentalcomparison、thinkfeelingsformautonomiclearning、problemfinding、problemsolving;Practiceprovescanbettercompletedatabaseprinciplescurriculumdesigngoal.

　　KeyWords:

InquiryTeachcing;Database;CurriculumDesign;TeachingReform