贯穿方法学于《数据库系统》课程的教学改革

【摘要】　数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一，它已成为计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础。通过国内外数据库系统相关课程与国外知名大学相关课程以及参考资料对比分析，发现当前国内数据库系统相关课程方法学部分的内容明显不足。提出将方法学贯穿于数据库系统课程之中，对数据库系统课程进行内容和形式上的改革。并从四个方面论述了方法学在数据库系统课程中的贯穿，为数据库系统课程进一步改革和完善奠定了基础。

【关键词】　方法学　教学改革　数据库　系统课程

1.方法学的重要性。方法学又称方法论，在哲学意义上，它是一门学问采用的方法、规则与公理，或者定义为一门学问采用的一种特定的做法或一套做法。大多数科学学问都有它们各自的特定方法，学问的方法学包括能够支持这些方法的准确性的原理。在一个行业发展初期，技术突破相对处于重要地位，技术创新是企业发展的第一动力，当一个行业发展趋于稳定和成熟之后，技术应用和生产将成为企业发展的另一动力。在这一时期，企业规模扩大，随之出现大量的行业标准、规范以及工艺等应用过程控制措施，即方法学将起到重要作用。

软件行业相对于传统工业行业仍然是一个新兴的、不够成熟的行业，但是软件行业发展迅速也无毋庸置疑。根据《中国信息化发展报告2007))，在整个“十五”期间，我国信息产业持续快速发展，对经济增长贡献度稳步上升，持续以两倍于GDP的速度高速增长，产业规模不断壮大。根据《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》，在“十一五”期间，我国信息产业将实现整体突破和跨越式发展。因此，随着软件行业发展的日趋成熟，软件方法学势必将得到快速发展，并成为企业发展的重要动力。

2.数据库系统课程现状。数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最广的技术之一，它已成为计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础。《数据库概论》课程自1983年就被教育部列为高等学校计算机软件专业必修课程。根据《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。

国外不同大学根据其自身特点和目标，所开设的数据库系统类课程门数和内容各不相同，卡内基・梅隆和斯坦福大学是两类典型的代表。卡内基，梅隆大学针对本科生开设了一门《数据库系统》课程，主要强调工程化和应用，其中软件工程思想体现非常明显。它把数据库设计方法学在工程中的应用总结成了明确的步骤，纳入课程之中。在并发控制和事务等内容中，同样强调实际应用和方法学，通过把这些内容纳入具体案例，从而形象论述并发控制作用与效果、事务设计原则等内容。斯坦福大学的数据库技术实力在全球处于领先地位，该校计算机系所开设的数据库系统系列课程多达七门次，其中针对本科生的课程有两门，分别为数据库简介(CSl45)和数据库系统原理(CS245)，这两门课程涵盖了数据库系统的三个方面的内容，并且这两门课程之中增加了一些与数据库相关的最新技术，内容教全面，难度也较大。

同时，国外各大学数据库类课程有一个共同的特点，就是实践性强。课程主要针对应用，强调实践和方法学，重视和数据库相关的系统整体设计与应用。斯坦福和卡内基・梅隆大学的数据库类课程中都有大量的练习和实验需要学生自主动手完成。

国内数据库系统相关课程设置目前没有明确的层次和体系，特别是研究生阶段课程，各学校开设情况不尽相同。对于本科阶段，各大专院校开设的数据库系统相关课程相对一致，主要是《数据库系统概论》一门课程，该课程的参考教材也比较单一，主要为萨师煊和王珊编写的《数据库系统概论》，不同的是各院校在课程开设中讲述的内容重点有所区别，或者各自补充一些内容。在内容上，该课程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，但是对于应用性和方法学部分内容，欠缺比较明显。

国内数据库系统课程在内容讲解形式上，主要以概念、技术和理论阐述为主线，辅助一些应用说明。而以卡内基・梅隆大学的数据库系统课程为代表的国外课程则是以系统分析、设计、应用实现过程为主线，并把软件工程思想引入其中。

因此，通过对比分析国内外数据库系统课程，可以发现，当前国内数据库系统课程在方法学部分的内容明显不足，实践性不强，内容安排和讲解形式不符合工程型人才培养目标，同时课程内容的时代性不够强。近两年来，国内各大专院校已经充分认识到实践的重要性，并采取措施在课程内容中加强实践。例如，支希哲等人在“开展实验教学改革的思考与实践”中，指出实践是培养学生综合能力与创新能力，提高教学质量的重要途径，并由此提出了实践改革的一系列创新。薛素铎等人在“深化改革加强研究切实落实”质量工程中，指出了当前国内高等教育必须国际化的观点。这些思想和观点都反映出当前国内对实践重要性有了充分认识，并开始了逐步教育改革。为此，本文提出将方法学贯穿于数据库系统课程改革，充分发挥实践的作用。

3.方法学在数据库系统课程中的贯穿。

3.1　增加方法学论述。方法学目标是寻求解决问题的规范化的过程和步骤，一般说来，软件工程方法学包括三个要素：方法、工具和过程。其中，方法是完成软件开发的各项任务的技术方法，回答“如何做”的问题；工具是为方法的运用提供自动的或半自动的软件支撑环境；过程是为了获得高质量的软件所需要完成的一系列任务的框架，它规定了完成各项任务的工作步骤。

当前国内数据库系统课程在内容安排上仅仅涉及了方法学中的方法，即重点解决“如何做”的问题，而忽略了工具和过程两部分内容。例如，对于数据库设计内容，当前课程中重点对数据库设计理论和数据库设计技术进行了详细论述，课程详细论述了规范化以及模式分解理论，讲解了数据库概念设计中的实体联系建模技术等，但这只涉及了方法学中的第一个方_血，即方法，缺乏对过程的总结和论述，没有对企业在生产中使用的工具进行介绍。学生在掌握了数据库设计理论知识和技术之后，在解决实际问题过程中，由于缺乏解决问题的规范化的过程，常常无从下手，对于简单的问题，或许可以拼凑出结果，但是对于与实际比较接近的较复杂系统，就会陷入泥潭，导致设计混乱，达不到要求。这足因为课程中缺乏对明确设计思路和规范求解过程的描述。此外，对于数据库设计，企业为了提高生产效率，也会应用一些工具，比如PowerDesigner和ERwin等，当前国内课程中没有加以介绍，即使只用一页篇幅的内容对数据库设计常用工具进行介绍，也能够给学生以引导，扩大学生的知识面，为学生自学提供方向。除了以上提及的两部分内容，课程中的每部分内容都有相应的方法、工具和过程，就像我们做每一件事情，都应该有支持的方法，借助的工具，以及规范的

过程一样。

因此，针对当前以应用为主的本科生课程，应该补充数据库方法学的论述，加强方法学在课程中的地位，特别是方法学中的过程和工具两个方面。对于过程方面的内容，应该按照当前软件工程规范，结合当前企业开发过程进行总结，以明确的步骤方式进行论述。这一点可以参照卡内基・梅隆大学的课程内容。

3.2　按照工程化原则增加实践，重视过程。国外大学本科课程向来比较重视实践。在斯坦福大学的数据库简介课程中，共有八次作业，每次作业有基本练习2道题，挑战性的问题2道题，其中基本练习容易一些，是最基本的要求，而挑战性的问题难度比较大，鼓励学生利用所学的知识和技术动手完成项目，每个项目共分6个部分，每个部分都有如何完成的详细指导和完成步骤，项目内容涉及到的和数据库系统相关的知识，学生需要自学完成。卡内基・梅隆大学的数据库系统课程中，设有十次练习，每次练习都有项目实践内容，对于项目实践，每部分内容也都有详细指导和完成步骤。这两所大学的课程作业中有三个非常明显的共性，一是重视实践，这反映在课程作业的内容和形式以及数量上；二是重视过程，这反映在每个项目实践都有非常详细的指导和完成步骤，这隐含地引入了工程化指导原则和对过程的重视；三是对作业的要求重点不是结果，而是结果的产生过程和形式。特别是卡内基・梅隆大学数据库系统课程中的练习，对练习的评判非常严格，作业的中间结果、代码的风格、命名、甚至注释等我们课程中忽略的内容，在他们课程练习中都是重要的评判依据。

国内数据库系统概论课程传统上重理论、轻实践，近年来，为了培养学生的动手能力，也是越来越认识到实践的重要性，逐步采取措施加强实践。但是，当前该课程的实践内容仍然有悖工程化原则，这反映在三个方面：一方面，作业综合性不强；练习主要以考察所讲解的知识点为目标，每部分内容之后的练习围绕这部分内容，没有整体的概念。二是对作业完成指导和步骤以及过程要求不够严格和规范，即练习本身没有从工程化原则方面进行设计。三足仍然存在“纸上谈兵”的现象，对于数据库设计、实现，事务设计，并发控制以及应用系统部分的实践内容缺乏，学生没有机会上机体验这些内容。

总而言之，当前国内数据库系统课程对实践的地位仍然不够重视，即使部分院校认识到了实践的重要性，但是对实践的理解仍然停留在上机实验和动手能力培养阶段，没有充分认识到实践过程的重要性，没有意识到实践需要方法学的指导，实践的效果取决于实践的过程控制。

现代企业的数据库应用基本上是工程化的合作开发，其基本特征是按软件工程学的原则进行组织，将方法学和软件工程学的基本方法融入数据库系统课程的实践环节，使学生尽早建立起工程化的概念，是培养企业需要人才的必要措施。因此，加强方法学在数据库系统课程中的贯穿具有重要意义。

当然，为了配合方法学在课程中的贯穿，课程的考核方法和考核形式做相应改变和调整是课程改革的必要组成部分。本文重点论述教学内容和方法改革，因此，不论述考核方式的相应改革。

4.总结。本文提出的加强方法学在课程中贯穿的思想，得到校教学改革项目的支持。作者在授课过程中对课程改革思想进行了全面贯彻，并与学生进行了交流。通过初步调查和对比，发现学生解决问题的能力有了较大提高，解决问题的过程有了初步工程化的思想。更重要的是，通过该课程改革，使学生从思想上认识到了解决问题过程的重要性，体会到软件工程的必要性，从而彻底转变了“重结果，轻过程”的思想。这种思想转变对学生毕业之后进入企业的影响将是深远的。总之，方法学在课程中的加强对学生能力培养和思想转变方面得到了体现。