空间数据库原理与数据库原理融合教学的模式探讨

摘 要 空间数据原理是空间信息与数字技术专业的专业主干课之一，在没有数据库原理课程的先导下，如何较好地开展空间数据库原理课程的教学是值得探索和思考的。结合我校的空间信息与数字技术专业的实际情况，以及空间数据库原理课程的现状，探讨一种适合的教学模式，既能较快地吸引学生，也能保证教学质量，真正达到教学目的。

关键词 空间数据库 数据库 教学质量 融合教学 模式思考

中图分类号：G424 文献标识码：A

Probe into the Integration Teaching of Principles of

Spatial Database and Principles of Database

WANG Yuanni[1]， HE Zhenwen[1]， GE Fei[2]

（[1] Computer College of China University of Geosciences， Wuhan， Hubei 430074；

[2] Computer Science of Central China Normal University， Wuhan， Hubei 430079）

Abstract Principles of spatial database is one of the main courses of the major of spatial information and digital technology. It is worth exploring and thinking of how to conduct the teaching of space database principles better in the absence of the curriculum of database principle as the pilot. Combining the reality of the major and the status of the curriculum of spatial database principle of our school， this paper puts forward a suitable teaching model. It could introduce students faster and also ensure the quality of teaching， so as to reach the teaching purposes.

Key words spatial database； database； teaching quality； integration of teaching； pattern thinking

空间数据库原理课程是空间信息与数字技术专业的主干课程之一，要求学生通过本课程的学习，掌握空间数据库的基本原理与建设方法。经过课程学习和上机实践训练，使学生掌握空间数据库的基本原理以及建立空间数据库的技术方法，具有使用、管理以及建立空间数据库的基本能力。我校空间信息与数字技术专业该课程配套有2周的课程设计，通过课程设计，使学生掌握空间数据库系统的基本概念、原理和技术，将理论与实际相结合，应用现有的空间数据建模工具和空间数据信息管理技术，学会完成空间数据库的设计与实现。该课程开设已经两年，头年是在大二下，次年调整到大三下开设，但是都由于学生没有学习过数据库原理课程，在该课程的学习中暴露出一些问题，教学效果欠佳。为此，本文根据教学经验和实践，就如何开展空间数据库原理课程，提出一些建议，共探讨。

1 数据库原理基础知识有机融合

针对本校空间信息与数字技术专业来说，并未设置数据库原理课程。面临这一现状，空间数据库原理课程在讲解时如何引入数据库的相关知识是需要思考的问题。如何更有效地引入数据库原理的基础知识，从一般数据库系统进入到空间数据库系统，将数据从一般数据上升到空间数据。这需要将数据库原理的基础知识与空间数据库的基础知识有机结合起来，让学生体会到空间数据库与数据库的相异性。从基础原理上讲，空间数据库满足数据库的一般特性，只是数据上升到空间数据后，对于带空间地理位置的数据表达及存储、查询等多了一些方法。实际中，可先介绍的一般概念、原理包括数据表达、数据模型、数据查询等，在弄清楚一般数据库的使用后，再来看空间数据库对应各部分就比较容易看出相同和相异的地方，可以更好地理解二者的关系。

当然也不能完全分为数据库和空间数据库两部分来讲解，不能形成两张皮的局面。一是效果不好，二是学时不够，重点不突出。所以，应该想办法融合数据库和空间数据库的知识，以空间数据库为主体，按照空间数据库的基本原理以及空间数据库设计的各个环节为主线来贯穿，在讲解每部分内容时可以按照先从一般数据库的表示方法入手，先用一般数据来做示例讲解基本方法，然后引入空间数据，再来看方法的变化之处。从一般数据到空间数据围绕数据的变化设计内容，最终实现知识的融合，既了解了一般数据库的思想，也学会了空间数据库的使用。

2 一般数据到空间数据的阶梯介入

对于没有接触过数据库知识的学生来说，如果一下子上升到空间数据的处理，可能存在着一定的困难。毕竟，空间数据的处理相对比较复杂。在课堂案例的选择与设计以及上机实习环节，一般数据的处理方法和空间数据的处理方法，需要一个渐进的过程。比如空间数据的查询，单纯来看空间数据的查询，涉及到很多的空间操作方法。如果一下子介入进去，学生很可能消化不了，不妨先介绍一般的查询方法，也就是简单的select结构。用一般数据容易理解的实例先来看select的基本用法，再弄清select查询的使用后，再来变换实例，选择实际中带有空间数据的查询，如果只是简单的信息查询，可能基本只会用到一般数据的select结构就够了，如果涉及到相关空间位置的操作，再来看在对应select基本结构的基础上需要增加什么谓词和字句，对应不同的情况划分，谓词和字句结构都是固定的，只是要根据查询条件给予不同的参数而已。通过一般数据到空间数据的渐进变换，逐步理解空间数据操作与一般数据操作的相异性，理清楚后会发现其实二者很多基本方法都是一致的，只不过空间数据为了实现空间位置的信息需求，增加了一些使用方法以及细化了一般数据问题处理的基本方法。

采用从一般到特殊，从简单到复杂的思路，学生学起来会轻松得多。渐进式的导入也是一个逐步消化和理解的最好方式。

3 主线贯穿式

空间数据库原理概念颇多，如果泛泛都讲到，效果是可想而知的。建议围绕空间数据库的设计与实现这一主线来讲解，上完这门课也是让学生学会如何设计与实现空间数据库。如何设计一个空间数据库，各个环节的工作如何实现，应该让学生带着这些问题来学习这门课，既明白课程目标，也能理清课程思路。

有了主线，围绕这一主线，空间数据库设计的每一步涉及到哪些原理和方法也就自然而然地引出来了。某一个知识点是为某一个环节服务的，某一个环节是空间数据库设计的不可缺少的某一步。这样，就不会觉得理论知识零散。围绕各环节设计的原理和方法去讲，不用面面俱到，具体设计涉及到哪些方法讲清楚就行，这样才能体现主线的清晰度，同时做到重点突出。

只有理清主线，利用主线将知识点连接起来，才能更加明确课程的目的。一般原理类课程没有主线的贯穿，学生学完了感觉都是凌乱的，不知道能做什么，学了有什么用。因此，梳理一条主线，围绕主线设计知识点和授课内容是很重要的。

4 循序渐进式实践

学生的实习实践教材我们选用的是Oracle Spatial 空间信息管理――Oracle Database 11g. Ravi Kothuri（美）Albert Godfrind 著，管会生等译。之所以选用该教材是因为这本书围绕空间数据库的数据操作讲解非常详细，也有数据案例，基本上涉及到了空间数据库的各个方面。实践环节包括平时上机和课程结束后的课程设计。

实践中，发现大部分学生都能按要求掌握知识点，但存在着一些不足。比如基本上是按照所给资料在做，处于赶着进度完成的状态，对于问题的思考较少，理解程度不够。学生对空间数据库建模理解不透彻，缺乏独立设计空间数据库方面的能力。分析原因主要在于需要一些先导课程，如数据结构中对树的一些知识点涉及到与空间数据建模方面相关的树介绍不够等。 知识点分散，没有最后的整体设计等等。

对于诸如上述之类情况，在今后的实践中如何更好地做到理论与实践相结合，重点突出，建议采用渐进式的实践方式。围绕最终目标学会设计并实现小型空间数据库系统，设计并精炼每次实习任务，而不是泛泛实习。根据空间数据库系统建立与设计的各个环节，分解到平时每次任务中学习，先学习各环节的主要知识点，待重点知识点消化后，课程设计环节再围绕设计一个小型空间数据库系统将平时上机零散的知识点串接起来。把Oracle Spatial 空间信息部分的重要内容移到平时上课的上机中，增加平时上机学时。在平时上机过程中就掌握如何使用Oracle Import工具导入数据，如何实现空间数据的加载、传输和验证；如何在应用程序中访问和操作空间对象，重点在于用PL/SQL操作几何体；如何创建空间索引以及空间索引参数的设置；学会几何处理函数等。做到平时上机完成基本知识的学习，课程设计开始就先通过案例研究学会使用Oracle Spatial对空间数据的存储、分析、可视化和集成等。接着，进行空间数据库的应用开发，利用高级语言针对Oracle Spatial等进行二次开发。这样的话，空间数据库课程设计就可以顺利进入空间数据库的应用开发，完成从设计到实现的过程。整体上经历空间数据库设计的各个环节。

采用循序渐进式实践方法，可以保证学生在学习的过程中能够由浅入深、由局部到整体、逐步深化、有条不紊地进行。

5 自主与团队精神的有效融合

在学习的过程中，应该注重学生的自主能力以及团队合作能力。就空间数据库原理课程而言，该课程的最终目标是学生能够学会设计与实现小型的空间数据库系统。为了达到这一教学目标，我们应该有机地融合学生的自主能力和团队合作能力。通过学生的自主学习，掌握基本原理方法和基本训练；通过小团队的集体力量设计完成小型空间数据库的设计与实现。

在自主学习的过程中，可以培养学生的自我学习能力。在教师引导下，发挥学生主体作用，学会自我思考，培养自我解决问题的能力。在自主学习中，通过查阅资料，分析总结，掌握新知识。

同时，团队合作精神也是非常重要的。作为一个学生，不但要具备自我学习的能力，也应该具备团队合作的能力。在团队中体现自我，发挥个人价值。

该课程有理论有实践，如果能够有效地融合学生自主学习与团队学习，不论是从课程本身的讲授，还是从学生个人能力的培养来说，都是非常有意义的。两者相辅相成。因此，课程设置时可以将平时的上机实践安排为个人独立完成，课程设计安排为小团队分组设计与实现。在每个人掌握基本知识之后，将问题融入到团队中一起实现，既能培养团队协作能力，也能发挥个人的主观能动性。

6 总结

空间数据库原理课程理论偏多，尤其在学生缺乏对数据库理论知识了解的背景下，如何合理安排教学实践环节，有机地融合数据库原理基础知识，突出空间数据库的特色与重点，本文探讨了其有效的教学模式，主要从五个方面提出了建议。在今后的教学过程中我们也需要根据实际的教学效果逐步调整和优化教学模式，使其不断完善。

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