数据库原理课程教学改革探索

摘要：传统数据库原理课程的教学存在着“理论与实践脱节”问题，影响课程的教学效果。本文介绍北京工业大学数据库课程组针对传统教学方法存在的缺陷，对数据库原理课程的内容及教学模式进行改革，并根据实践探索出一种新型的教学模式。新的教学模式以先进的网络平台及丰富的网络资源做支持，以培养学生自主学习为理念，采用双主式教学方法，鼓励学生参与学习、主动学习。经过两个学年的实践，该教学模式取得了很好的教学效果。

关键词：数据库原理；教学模式；自主学习

在计算机应用领域中，90%以上的软件系统都需要数据库做支持，因此数据库知识是每个应用开发人员必备的专业知识[1-2]。也正是由于这个原因，数据库原理在计算机科学与技术专业的本科教育中有着非常重要的地位，是核心专业课程。数据库原理是一门理论与实践结合非常紧密的课程，既有较系统的理论推导，如关系代数、元组演算、规范化理论等，又有很强的技术性与实践性，如数据概念模型及逻辑模型的设计、索引及视图的设计、数据的处理与使用、交互界面的设计技术等。理论与实践的完美结合使得数据库原理成为能使学生提高计算机应用能力的重要课程。

1数据库原理教学中存在的问题

尽管数据库原理是一门实践性很强的课程，但目前大多数高校在开设这门课程时存在一个普遍的现象：“重理论、轻实践”。无论是教材建设，还是课程内容的设置及讲授均以理论介绍为主，侧重于数据库理论和数据库设计的基本知识和基本语言的介绍，忽略了它的应用性。具体表现为以下两个方面。

第一，教材及授课内容偏理论，内容组织系统性差。目前关于数据库原理的教材通常写成纯粹数理逻辑式的演绎内容和几个基本知识点的汇集，且各成系统，联系性不强，不利于学生理解这些内容到底在说明什么问题。在教学时，授课内容的组织实施也受到教材内容的影响，同样偏重理论的介绍，逻辑推导。授课形式也主要是“教师讲，学生听”的灌输方式。因此课程内容表现得枯燥、难懂，很难激起学生的学习兴趣。

第二，实验环节课时少，内容单一。数据库原理课程的教学计划通常安排为54个学时左右，课堂教学环节一般占学时数的2/3，基础性实验环节占学时数的1/3。北京工业大学则将该课程缩减至48学时，其中课堂教学环节为40学时，基础性实验缩减至8学时。在这种情况下，实验的内容就比较单一，实验环节流于形式，起不到理论结合实际的效果。学生往往还是一知半解，无法建立起数据库应用的整体概念，对于什么是数据库系统的开发平台，如何运用数据库开发平台创建数据库系统或进行数据处理更是一片茫然。结果是学生到毕业后还不能够使用数据库技术管理数据，很多同学在比较设计时仍然用文件进行数据的管理。

针对上述情况，北京工业大学计算机学院数据库课程组不断研究数据库原理课程的内容及特点，分析各部分内容间的联系，根据所给的学时，对课程的教学内容进行改革，通过循序渐近、理论与实践相结合的方式让同学们逐步理解数据库的基本理论和方法。同时积极探索新的教学模式，根据现代学生的学习特点充分利用各种教学资源调动学生的学习积极性，从而提高数据库原理课程的教学效果。

2教学内容的改革

2.1重新组织教学内容

我们通过观察近年的教学效果，研究各部分内容的联系，对教学内容进行了重新组织。为了让学生了解什么是数据库，首先抽象出数据库的核心特征：1)数据按统一的数据模型进行组织；2)数据之间是有联系的，这种联系由数据模型来表达。接下来就介绍什么是数据模型以及关系模型，这样学生们就知道现在的数据库是按定义为“关系”的二维表进行组织的。随之给学生提的问题就是，如何把现实世界中的数据组织成关系模型？这是数据库建模的核心问题，所以这部分就要介绍数据库设计的基本步骤、概念模型及概念模型向逻辑模型的转化。那么数据库设计的结果又如何评判？什么样的数据库模式才能针对自己的应用环境表现出较优的性能呢？这需要用规范理论来回答。因此在数据库建模之后接着介绍函数依赖和规范化理论。这几部分内容环环相扣，结合实际的应用，学生们很容易就能理解数据库到底是什么以及如何设计它。接下来就是实践性较强的内容――SQL语言，学习SQL语言的目的是让同学们学会如何利用具体的软件DBMS定义和操作数据库，通过定义和操作数据库，学生可以更加深刻地理解前面讲的几部分内容。最后我们将数据库的安全控制及并发控制介绍给同学，因为同学们已经有了操作数据库的经验，再讲解实际应用过程中会遇到的权限问题、并发问题，以及关于这些问题的控制机制就比较容易，不会让同学们感到茫然不知所措。

2.2将实践环节与理论学习相融合

将实践环节与理论学习穿插、融合在一起。在课程的开始，就将实践所需要完成的内容交待给学生，并明确告诉学生实践环节的作用、任务及目标。在接下来的学习过程中，每完成一部分内容的学习，就进行相应的实践工作。如讲完数据库建模时，就让学生结合具体的应用，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，让学生们对自己以前的设计进行评估，是否达到所要求的范式。这样既加深了学生对基本理论的理解和掌握，也让同学们理解实际开发数据库的具体过程。实践环节采用的是完整的应用案例，这些案例可以由教师提供，也鼓励学生到公司进行实践，接触实际的应用课题。在实践内容上，除了必须完成的内容如设计、建库表、查询外，还鼓励并引导学生扩展实践内容，利用开发工具如VB、VC、Java等开发完整的数据库应用。这种方法一方面解决了实践环节受有限课时的限制，另一方面扩展并丰富了实践环节的内容，帮助学生建立整体数据库应用的概念，使学生能更好地理解数据库原理课程的内容，提高了学生开发数据库应用的能力。

3利用信息技术探索教学新模式

众所周知，当今世界处于信息爆炸式增长、更新的时代，传统的教学模式无法适应有限时间内讲授大信息量教学内容的需求。而现代信息技术特别是计算机网络技术的飞速发展，使得互联网成为资源的海洋，许多知识、技术都可以从网上获得，网络还提供多样的如聊天室、论坛、邮件等便捷的交流和互动工具。在这种情况下，学生获取某一类知识已经不完全依赖于教师的传授，他们可以通过在网上搜索，或通过与他人的交流获取相关知识，也就是通过网络进行学习，这也是现代学生的学习特点之一[3-4]。根据这些分析，我们认为要在目前有限的40+8学时设置模式下，让学生掌握数据库原理的精髓，必须充分利用丰富的网络资源，发挥学生的主观能动性，最大程度地实现学生自主学习。为此我们做了如下工作。

3.1建立数据库原理课程学习网站

网络信息资源虽然丰富，种类数量繁多，但鱼龙混杂，良莠不齐，没有系统性。学生虽能从中获取到相关信息，但不容易辨别真伪，更不容易形成系统、完整的知识。因此，教师必须在茫茫信息海洋中为学生导航，根据学生的主要学习内容对网上的信息去粗取精、去伪存真，建成可利用性较高的学习网站及本地资源库，提高学生的学习效率。我们的学习网站包括数据库原理学习资源库、辅导答疑系统、作业批改系统、信息反馈系统等。学习资源库提供丰富的学习资源，如课程大纲、学习方法、课件、教学案例、与其他著名学习网站的URL导航链接，主流数据库管理系统开发商网站的URL导航链接等，学生在本网站或通过导航链接登陆相关网站可获取所需的信息资源。辅导答疑系统为学生与教师进行关键问题的理解提供交流空间，该系统24小时开放，学生任何时间有问题都可以登录该系统上传自己的问题，查看教师或其他学生给出的解释。教师也可随时给出解答，或与学生进行讨论。反馈系统是学生学习效果的跟踪系统，通过调查问卷或论坛的方式将学生某一阶段的学习效果以及对教师指导的满意程度反馈给教师。作业批改系统实现作业的网上提交与批改。

3.2建立适合培养自主学习的教学方法

我们改变了传统灌输式的被动学习方式，对教学过程进行重新设计，采用双主过程导向型学习模式，重新定位教师和学生的角色，以学生为主体、教师为主导，强调学生在学习过程中不仅仅要学习基本原理、还要学会数据库应用的开发技术，提高学生的自主学习能力。同时在整个教学活动中，我们采用“合作+控制”的教学模式来加强学生间的协商与竞争意识以及教师对学生学习过程的指导与监控职能。

在教学设计与实施过程中，首先引导学生建立正确的学习策略，将原有的被动学习模式转变为主动学习模式；其次培养学生实践使用自主学习策略，使自己成为学习活动组织者和管理者；然后培养学生创造性地建立适合自身学习特点的自主学习机制。为了达到这一目的，我们对数据库原理每一部分内容的讲授方案根据内容本身的特点进行重新设计，加大学生参与的力度。比如在基本概念的理解上，教师先安排学生到教学资源库中搜索相关知识进行预学习，并进行分组讨论、汇总，最后将每组讨论结果呈给教师，教师根据学生的理解程度进行不同层次的讲评，从“面”上加深学生对概念的理解；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”分析的方式，先讲解设计的原理及过程，然后将设计过程中的关键知识，如为何要建立概念模型，大型应用中E-R模型综合时产生的问题，进行规范化可以避免的问题以及规范化在实际应用中的把握等，可以留给学生去思考，让他们通过搜索资源库或链接到数据库网站上寻找相关的学习资源，并通过对应用实例的设计体会所学理论。教师则根据学生的分析、理解，引导学生在实践中正确地应用理论，理解理论与实践的联系与区别，从而掌握数据库设计的正确方法。

为了让学生能够快速获取相关知识，完成安排的学习任务和学习目标，我们事先为每部分的学习内容制定了学习策略，并及时给予指导，帮助学生答疑解惑，提高他们的学习效率，增强学生学习的自信心。

3.3改进辅导答疑方式

传统被动式的教学过程中，辅导答疑是在规定的时间内进行，学生有疑问时常常不能马上得到指导，时间一长，学生就会失去兴趣。为培养学生的学习兴趣，提高其学习效率，除传统的固定时间答疑外，我们建立了辅导答疑系统，学生如有疑问，可随时在系统中问题，教师就能及时对学生的问题做出解答。此外，该系统提供学习论坛聊天室功能，供学生对学习内容或遇到的问题进行讨论，学生也可以将自己的知识、经验共享给其他同学，从而形成共同学习、协作学习。这种方式跨越了时间限制，具有较强的民主性，对提高学生学习兴趣起到很好的作用，在教师布置的自主学习内容及实践环节中体现得最为明显。

3.4评价机制设计

我们修改了传统的“试卷+实验+出勤率”的考核方式，将学生平时主动参与学习的情况考虑进来，如对教师安排知识点就自己的理解发表演讲的次数，在网上发表问题的数目，回答同学提问的次数，对知识点回答的准确率，参与知识点讨论的次数等。这种评价机制一方面激励学生参与学习，另一方面培养学生共同学习的能力。在实施过程中，我们对每一部分内容都进行单独的、有针对性的统计，如对于理论性强的关系代数、元组演算等部分，主要看其提问的深度，参与回答及讨论问题的准确性，对于技术及实践性较强的部分除了上述几点外，还要考虑每个同学共享自己知识与开发经验的多少。

4实践结果

通过两年的实践、调查和访问，我们发现学生们在以新的学习模式学习数据库原理课程时逐渐由原来的迷惑、无目标、无所适从转变为目标明确、积极参与、主动学习的状态中。

在对2007级学生所做的一次问卷调查中，很多学生都表示以新的学习模式学习数据库原理课目标明确，思路也清晰，课程完成后收获较大，同时在学习本课程的过程中也培养了自主学习的能力，提高了综合素质。有同学表示更加愿意参加到新的教学活动中来。

实践结果的初获成功，对我们积极推行数据库原理课程的教学改革增添了信心，我们相信在先进的网络平台及丰富网络资源的支持下，在培养学生自主学习理念的指导下，我们的教学模式将会使数据库原理课程的教学突破“只重理论不重应用，只讲基础不讲开发，只有说明没有实例，只有方法没有过程”的状态，充分发挥该课程应有的作用。

参考文献：

[1] 伍俊良,刘飞. 数据库原理与基础实践环节在信息专业类教学中的应用与教学要求解析[J]. 计算机教育,2004(6):59-61.

[2] 袁玫,商新娜. 面向应用性教育的数据库课程改革设想[J]. 计算机教育,2009(3):66-69.

[3] 任友群. 利用信息技术实现教学创新[J]. 教育发展研究,2004(12):89-91.

[4] 王进彦. 网络环境下大学生自主学习问题的探讨[J]. 中国现代教育装备,2007(1):97-101.

Exploration on Teaching Mode of Database Principle

DU Jinlian

(College of Computer Sciences, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China)

Abstract: Current teaching method for the course of Database Principle produces a bad effect which separates the database theory from the engineering application. This paper describes a new teaching mode proposed by the course team of database of Beijing University of Technology. The new teaching mode supported by advanced network platform and abundant learning resource and guided by the concept of cultivating the students’ capability of independent learning, adopts Student-Centered Tutor-Directed Process-Oriented Learning Mode, encourages students to take an active part in database teaching activities and yields good teaching results.

Key words: Database Principle; teaching mode; independent learning