贯通式教学在数据库系统概论课程中的研究和应用

摘要:本文结合计算机科学与技术专业的培养目标,针对数据库系统概论课程的教学情况,通过研究国内外数据库系统课程的相关教材,分析了数据库系统概论课程纵向结构与横向结构相互交叉与渗透的特点,提出使用贯通式教学法来解决该课程概念众多、知识网络复杂、教师授课和学生理解掌握困难的问题。

关键词:数据库系统概论;纵向结构;横向结构;贯通式教学

数据库是数据管理的最新技术,是计算机科学的重要分支。数据库技术不断地涌现新的研究方向,使得该系列课程已经发展成为内容丰富的数据管理课程群。 数据库系统概论课程是计算机科学与技术专业以及相关专业的核心课程和必修课程,课程内容构建了一个完整的数据库系统的框架,从而为进一步学习其他数据管理课程打下坚实的基础。然而该课程内容丰富,概念众多,不少知识点或前后重叠或前后不断地在深度广度上递进,形成了复杂的知识网络,对教师的授课和学生的理解掌握都提出了严峻的挑战。通过对比分析大量国内外相关课程教材和多年的教学研究实践发现,可以把该课程的章节结构看作纵向结构,课程中散落在各章的相关或重叠讲授或递进扩展的内容看作横向结构,以贯通式教学法为策略实施教学。本文中的贯通式教学旨在按照课程纵向结构教学的过程中,合理组织和设计横向结构的知识点,将其贯通于教学的全过程,对横向知识点的掌握由表及里,由理论到实践,拉出明确的线条,从而保证学习的清晰、流畅,降低课程学习的难度和内容繁杂带来的混乱,提高教学效果。

1采用贯通式教学的原因

(1) 课程内容形成复杂的知识网络。

数据库系统概论是一门很特别的课程。该课程内容丰富,概念众多,且不少知识点在前后章节有重叠(并不是简单的重复)和递进。孤立地按照章节授课会令学生对相关知识点产生混乱和迷惑的感觉:这个概念不是前面定义过么?这个理论不是前面有过分析么?有的概念随着课程的推进在不断被深化、细致化、具体化,如码的定义;有的理论随着知识的展开不断被讨论、验证,一咏三叹,如完整性等。

(2) 课程的掌握需要学生能将课程内容融会贯通。

一方面知识的掌握由点及面,比如横向结构的知识点在此章节处是这样的含义,在整个课程中是怎么样的?另一方面知识的掌握将由理论贯穿到实际应用,理论与应用相统一,比如知识点在理论章节是怎样描述的,后续章节又是怎样实现的?

(3) 课程学时不断减少,教学内容亟待有效整合。

随着教学改革的不断深入,各门课程的教学课时数在不断减少,以期留给学生更多开放学习时间。贯通教学采用步步深入的方法,有效整合教学内容,在不同章节只解决关于相关知识点的某个问题,前面讲过的只用不重复,后面要讲的前面不提,有效利用有限的课时去解决问题。

(4) 教学设计充满迷惑和障碍。

2009年4月17日至19日,教育部全国高校教师网络培训中心组织数据库系统概论课程骨干教师对数据库系统概论的建设进行了指导性培训,在最后的教学互动环节,仍然有教师对课程的教学内容如何组织按何种顺序讲授充满疑惑。所以,透过课程纵向结构的表象,透彻理解课程横向结构内容的联系,教师才能游刃自如地组织教学内容、安排教学进程。

2课程内容的结构分析

数据库系统概论课程具有明晰的纵向结构和潜在的横向结构。

分析和研究大量中外教材(部分见参考文献)[1-10],纵向结构大致相同。典型的情况是将数据库系统概论课程分成4大部分内容,每部分由具体章节构成。不同的教材每部分内容会各有增减或前后调整。课程纵向结构分析如表1。

分析和研究大量中外教材(部分见参考文献)[1-10],横向结构包括的知识点不尽相同(主要是国外的教材通常涉及到更多更细致的内容)[3-5],各知识点在不同章节呈现的深度广度也不尽相同,有的教材偏重于理论,比如王珊老师的数据库系统概论[1],而有的教材偏重于应用,比如何玉洁老师的数据库原理与应用教程[9],但典型的情况如表2分析。

以上分析是主要的例子但并不完全,但从以上的分析已足以见该课程内容的丰富和繁杂。

3贯通式教学的设计与实施

根据以上分析可以看出课程内容似纷繁复杂的网络,如果只采用经典的按照章节为序的纵向结构方式教学,那么一方面会因为各章内容丰富觉得知识点众多,另一方面又会因为时时出现似曾相识的知识点而迷惑;一方面会因为前面的一些知识点不能透彻描述而理解不清,另一方面又会因为似曾相识的知识点在后面再度出现而厌倦。在纵向结构的教学过程中始终辅之以渗透横向结构的贯通式教学,将把该课复杂的网络结构简化成纵向和横向两条线性结构,消除由于知识点结构复杂造成的学习障碍,降低课程的难度,提高学习的效果。

贯通式教学可以这样设计和实施:

(1) 分析并明确各横向结构知识点。整理出所有相关的知识点,明确它们在本课程中不同章节处出现时所承担的不同作用,所完成的不同功能。

(2) 设计各横向结构知识点在各章节教学过程中的任务。安排各相关知识点在第几章的授课中具体讲什么内容,讲到什么程度。

(3) 横向结构知识点讲课过程中进行回溯。回溯要简明扼要。学生回忆起学过的内容,教师又同时不必消耗太多课时,温故知新,温故求新。

(4) 横向结构知识点完成时进行总结,为进一步探索指明方向。

(5) 明确学生在每部分学完需要掌握的程度。由于教材的缘故,相关的知识点在描述上难免有部分重复。在学习初期,有些描述学生不能完全看懂,而随着教学内容的展开和深入,那些似曾相识的内容会让学生厌烦和懈怠。明确相应进度相关知识点的相应深度,可消除学生的疑虑和困惑。

(6) 课程完成时,分别从纵向结构和横向结构对课程的内容进行总结。纵向使学生理解掌握课程的内容和递进思想,横向使学生掌握各知识点基于课程整体递进时内容的深化和实现。

(7) 因为讲授的内容安排与进度会与教材不一致,所以我们准备了充分的教学辅助手段,如网络课堂,包括课件、作业和答疑,以提供给学生及时和持续的指导。

4贯通式教学的难点

贯通教学的难点首先在于课程纵向结构和横向结构的明确。纵向结构不难确定,通常可以使用教材的章节结构,而横向结构潜伏于各章内容之中,只有对课程进行大量深入的挖掘和分析才能获得。通过几年的教学实践总结有以下几个难点:

(1) 要求教师熟悉课程中所有教学内容,杜绝边教边学的现象。课程应建立合理的教学梯队,需要有经验的教师对新任课教师的传、帮、带。

(2) 透过表象看本质,不能就教材的安排而拘泥。教材是主要的教学参考书而不是僵化教条的条令。横向内容安排的深浅详略不用完全依照使用的教材,而要根据各部分内容展开程度的需要进行安排,这需要对授课内容进行细致的研究。

(3) 贯通教学对教材的内容和结构可能会有调整。从学习的初期看,学生的课程温习可能不是很顺畅,会给学生带来困惑和疑虑,但长期坚持跟随教师的授课掌握了课程的学习方法则会事半功倍。

5教学效果总结与评析

(1) 将课程复杂的网络结构简化成纵向和横向两条线性结构,降低了课程的学习难度,学生学习由难趋易。知识点有打碎有融合。打碎是为了学习的量少,降低难度,融合是为了知识点的融会贯通和有效应用。

(2) 数据库理论和应用相互促进。横向结构保证知识点既在理论部分分析讨论又在应用部分基于某种具体的DBMS进行实现,知其然知其所以然,增强了学生学习的兴趣。

(3) 实现了知识的顺利迁移。数据库理论是广谱的通用知识点,这种DBMS的功能这样实现,另外的DBMS势必主要也包括了这样的内容,掌握了理论将方便学习和移植,把学习一个DBMS的方法迁移到另一个不同的DBMS上去。这个在学生毕业设计中得到了明显体现。课程实验使用SQL Server环境,毕业设计使用Oracle或MySQL或DB2等,通过自学,学生们顺利完成了任务。

(4) 学生掌握了一种新的学习方法,从而增强了自主学习能力。沿着教材的纵向结构学习是一种本能,发现知识的横向结构、提取它,然后以此掌握知识的内涵并应用于实践则进入了学习的更高一层境界。这种能力,可以用于这门课程,当然也可以用于其他课程;可以用于学习功课,当然也可用于应用实践。

(5) 形成了一种新的对课程的理解和讲授方法。把一门课讲给学生不难,吃透一门课不容易,而透彻地教给学生就更不容易。理清课程的本质,融会两个结构的教学,将对这一类课程的教学带来新的突破。

参考文献 :

[1] 王珊,萨师煊. 数据库系统概论[M]. 4版. 北京:高等教育出版社,2006.

[2] 黄德才. 数据库原理及其应用教程[M]. 2版. 北京:科学出版社,2006.

[3] C.J.Date. 数据库系统导论[M]. 7版. 孟小峰,王珊,译. 北京:机械工业出版社,2000.

[4] Abraham Silberschatz, Henry F. Korth. 数据库系统概念[M]. 5版. 杨冬青,马秀莉,唐世渭,译. 北京:机械工业出版社, 2007.

[5] Patrick O’Neil.Database Principles, Programming and Performance[M]. 2nd.ed. 北京:高等教育出版社,2001.

[6] 叶小平,汤庸,汤娜,等 . 数据库系统基础教程[M]. 北京:清华大学出版社,2007.

[7] 施伯乐,丁宝康,汪卫 . 数据库系统教程[M]. 3版. 北京:高等教育出版社,2008.

[8] 陈志泊,李冬梅,王春玲. 数据库原理及应用教程[M]. 北京:人民邮电出版社,2002.

[9] 何玉洁. 数据库原理与应用教程[M]. 2版. 北京:机械工业出版社,2007.

[10] 苗雪兰,刘瑞新, 宋歌. 数据库原理及应用教程[M]. 3版. 北京:机械工业出版社,2007.

The Research and Application of Teaching Method in Introduction to Database System

LIN Yin, LU Ying, YANG Chang-chun

(College of Information and Engineering, Jiangsu Polytechnic University, Changzhou 213164, China)

Abstract: Combined training objectives of computer science and technology professional and the teaching and learning in course of introduction to database system. In this article, it is researched related curriculum materials about database system at home and abroad, analyzed course features of mutual cross and permeation from vertical structure and horizontal structure, and then, linking teaching is provided to solve such problems as numerous concepts, knowledge network complexity, the difficulty of teachers teaching and students grasping.

Key words: Introduction to Database System; vertical structure; horizontal structure; linking teaching