“数据库原理及应用”实验模块的组织原则与教学实践

文章编号：1672-5913(2009)10-0169-03

摘要：针对“数据库原理及应用”课程传统实验内容和模块组织存在的不足，本文提出了实验改革的目标、实验内容和模块组织的“协调性、多样性、趣味性、创新性和实用性”原则，给出了一个新的实验方案和模块组织结构，以及教学实践的效果体会。实验教学结果表明，这种实验模块组织方法有利于提高理论教学和实验教学的效率和效果，对提高学生自主获取知识能力和创新能力有积极的作用，对其他高校同类课程的建设和实验教学改革有一定参考价值。

关键词：数据库；实验模块；实验改革；课程建设

中图分类号：G642

文献标识码：B

1问题的提出

数据库技术是计算机科学与技术中发展最为迅速的领域之一。数据库管理系统(DBMS)同操作系统一样，已成为各种应用系统开发的核心技术和重要基础平台，因此，“数据库原理及应用”课程已成为各类高校许多专业的必修课，更是计算机专业本科生的核心主干课程。通过这门课程的开设和教学，力图使学生能够正确理解数据库的发展历史和基本原理，熟练掌握数据库的设计方法和应用技术等。

虽然数据库作为一门学科的研究范围十分广泛，但对于绝大多数计算机专业的本科生，学习数据库课程的主要目的或者说毕业后的主要就业渠道，就是应用现有的商品化DBMS和开发工具，设计和开发面向各种实际问题的数据库应用系统，因为大部分IT企业和用人单位需要的是工程型应用人才。因此，为了实现培养大学生实践能力和创新意识培养的目标，课程实验内容和模块组织方案也就显得十分的基础和重要。

虽然我校“数据库原理及应用”课程的教学计划中安排了课内实验和为期1-2周的大型实验，但由于实验方案陈旧，内容单一，且理论教学基本上按照“理论-实践-理论”的顺序进行组织和教学，加之数据库原理知识理论比较抽象，导致学生在理论知识学习阶段感觉被动乏味、理解困难，而当进入数据库应用系统大型实验阶段后，又感到系统分析和系统设计等实践工作无从下手，致使实践与理论之间严重脱节，也导致教学质量难于提高。

由于计算机新理论、新方法的不断涌现，计算机专业培养计划中的课程数不断增多，且因总教学时数的限制，许多专业课程的教学时数逐年下降。从2001年起，我校“数据库原理及应用”课程的教学课时数已经减少到48学时(含课内实验8学时)，但数据库原理及应用课程涉及的知识却更加丰富，导致理论和实践教学中存在的问题和矛盾更加突出。因此，如何科学地选择实验内容、组织实验模块，培养学生的工程实践能力和创新能力，总体上提高教学质量，成为我校该课程实验教学改革的核心任务之一。

2改革目标与模块组织原则

“数据库原理及应用”的实验教学不仅是计算机专业人才培养的一个重要环节，更是社会用人单位对毕业生实践动手能力的强烈要求。因此，“数据库原理及应用”课程实验改革的目标就是在不增加现有教学课时的前提下，不仅要帮助学生真正理解数据库系统的原理，熟练掌握某种商品化DBMS的安装、配置、常用工具和SQL语言的具体使用方法等基本技术，还要提高学生综合运用课程知识，能够使他们在给定用户需求的情况下，具备主要通过独立思考和分析研究，完成一个简单的数据库应用系统的需求分析、系统设计和开发任务等数据库知识综合应用和创新的能力。

虽然实验教学改革包括多个层次和许多内容，但实验内容的选择以及实验模块的组织方法却是决定实验效果的关键，因此，我们不仅要求实验教学内容完全体现培养目标、教学计划和课程体系，而且要求实验模块的组织方法能够体现先进的实验教学思想，提高实验教学质量。因为学生在“数据库原理及应用”课程中产生的学习困难，首先来自于他们对所学知识缺乏必要的感性认识，因而，我们在文献[4]中提出了“实践-理论-再实践-再理论”的“双循环”教学思想，即用“先实践后理论”的方法把根据理论知识需求精心设计的实验实践环节与理论教学相融合，以实验实践教学来促进理论知识的学习，解决学生的认知困难。故实验模块的选择和组织应该遵循以下原则。

(1) 协调性原则：主要指实验教学内容、实验教学时间和实验教学节奏必须与理论教学的内容、时间和节奏协调一致，以及实验模块与模块之间的协调性。因为实验教学内容虽然是一个相对独立的完整体系，但它毕竟是总体教学计划的一个部分，必须与理论教学体系有机结合。特别是课内实验，更应该与理论教学内容紧密结合，重点在于使学生加深对理论的理解，掌握其中的基本技术和方法，解决其中的基本问题。

(2) 多样性原则：指实验类型和实验要求的多样性。“数据库原理及应用”的实验模块中应该包括演示型、验证型、操作型、综合型和设计型等多种类型的实验模块，而且应该根据不同实验类型提出不同的要求，包括实验时间、地点和考核等的不同要求。比如，演示性实验和验证性实验课不进行考核；一部分综合性实验可要求学生在实验课内完成，另一部分可以在课堂教学结束后由学生自主完成等。

(3) 趣味性原则：指实验内容和模块的组织结构应尽可能地引起学生的学习兴趣，特别是对数据库原理知识的学习兴趣。比如，可以通过一些演示型或验证型实验引导出对数据库理论知识的需求和学习兴趣，在讲授和学习新的理论知识后，再引入新的实验并导出对数据库理论知识的进一步需求，这样“实践-理论-再实践-再理论”的不断循环往复以至无穷，使实践和认识的每一次循环内容，都进到了比较高一级的程度。

(4) 创新性原则：指实验模块的设计不仅要求涵盖教学计划规定的所有知识，培养学生的基本实践动手能力，更重要的是还要培养学生创新思维和创新能力。因为知识虽然使我们能够站在“巨人”的肩膀上，但只有通过实践，才使我们能够用智慧的大脑，练就一双灵巧的手去开创一个崭新的世界，因此，在一些综合型和设计型的实验模块中应该增加一些集成创新的实验内容和要求。

(5) 实用性原则：指实验应尽可能地与实际问题紧密结合，使实验内容来源于实际应用需求，且实验结果也有一定的实用性，因为实用性也是激发学生学习兴趣的有效方法之一。当然，对一些验证数据库原理知识正确性的模块也不一定非要有实际应用价值。

3实验模块组织

根据实验教学改革的目标、实验内容和模块组织的“协调性、多样性、趣味性、创新性和实用性”原则，以学生为中心，教师为主导的“实践-理论-再实践-再理论”的“双循环”教学思想，我们将实验内容和模块进行了科学的划分和合理的组织。各实验模块的类型、内容和要求如表1所示。

4应用实践与效果

根据以上实验模块组织顺序和时间安排，在理论教学中结合以“需求”为导向的教学方法，即在理论教学的第一堂课就以演示“一个完整的微型数据库应用系统”(1#模块实验)开始，简单说明这个系统运行所涉及的用户、应用软件案、DBMS、OS和计算机硬件等五个基本部分，引起学生对一个数据库应用系统构成和开发的好奇心，由此提出对数据库管理系统(DBMS)的需求；在对SQL Server的安装和配置，SQL 语言应用88例和常用工具等(2,3,4#模块实验)的操作使用过程中，又引起对DBMS本身的好奇心，进而提出对数据模型、关系代数、模式规范化、数据库安全与保护、数据库设计与实施等数据库理论的需求；理论知识的丰富和SQL语言操作的熟练，特别是按照开发指南完成“一个完整的微型数据库应用系统”(5#模块实验)的开发之后，就为学生独立开展数据库应用系统的分析、设计与开发打下了很好的实践基础，同时学生也产生自主开发数据库应用系统的冲动，适时地提出数据库应用系统大型实验要求并安排实施时间，使学生在接受任务时就显得非常轻松自然。同时，在大型实验安排和理论教学中进一步指出，课堂上介绍的演示系统和大型实验要求的数据库应用系统并不能完全满足现实世界的各种实际需要，从而对数据库理论的进一步发展提出了新的需求；恰当地引入和介绍面向对象数据库、分布式数据库、嵌入式数据库和数据仓库与数据挖掘等一些数据库理论中的新发展和新知识，不仅为学生开启了多个观看数据库星空的窗口，并为有兴趣继续学习和研究数据库理论、技术和方法的学生指出了可供选择的学习方向。

实验模块4中的10个实验不仅具有相对独立性，而且还有一定的创新要求。通过课内实验和课外实验，学生体会并掌握了数据库的创建和标准SQL命令的使用，巩固了理论教学知识和内容，并提出对数据库理论的学习需求，使后续的原理教学变得轻松自如，达到事半功倍的效果，整体上提高了教学质量。

多数学生反映，通过课内实验和课外实验环节，使自己感觉数据库原理知识有了实实在在的载体，不再是雾里看花，理论知识变得不仅理解容易，而且记得牢靠，并为学习数据库设计和数据库应用系统开发打下了很好的实践基础。

单独开课的大型实验，体现了知识的综合性、探索性和创新性。要求学生综合运用课程中所学的知识，在给定用户基本数据需求的情况下，主要通过独立思考和研究，完成一个简单的数据库应用系统的分析、设计和开发任务。因此，通过大型实验教学，加深了学生对理论知识的理解，从整体上提高了学生分析、解决问题的能力以及数据库应用系统的开发和创新能力。

多数学生反映，通过数据库应用大型实验，加深了对数据库基本原理和数据库应用系统开发方法的理解。许多学生不仅应用数据库原理及应用知识，参加了学校的“运河杯”科技创新竞赛项目，并取得了较好成绩，有些学生还参与学院教师组织的数据库应用方面的科研项目或独立对外承担企事业单位的小型数据库应用系统的开发任务。

总之，这种以“需求”为导向，实验教学与理论教学协调一致的实验教学方法，受到学生的极大欢迎。学生不仅课内积极认真进行实验，课后也不断地进行深入钻研和探讨，撰写实验报告。通过这些实践的锻炼，学生对数据库理论知识的学习积极性得到空前提高，大大提高了学生的实际动手能力和创新能力。上学期在教务处组织的学评教评分活动中，本课程所有任课教师的得分都是优秀。

5结束语

在“数据库原理及应用”课程实验教学改革上，不仅提出了明确的改革目标，还提出了实验模块内容选择和模块组织的“协调性、多样性、趣味性、创新性和实用性”原则，依照以“需求”导向的“实践-理论-再实践-再理论”的“双循环”教学思想开展实验教学，提高了学生对数据库理论知识学习和实践操作的积极性，使教育质量整体上得到很大提高，其方法对国内高校同类课程的建设和实验教学改革有一定参考价值。该课程被评为2007年浙江省精品课程。今后，我们还将在已有教学改革、实验改革成果的基础上，进一步完善理论教学和实验教学的考核方式，进一步提高了学生自主获取知识能力和创新能力，并在浙江省精品课程建设项目的资助下，向国家精品课程“一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理”的目标迈进。

参考文献：

[1] 孟小峰,周龙骥,王珊. 数据库技术发展趋势[J]. 软件学报,2004,15(12).

[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] 教育部高等教育计算机科学与技术教学指导委员会. 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)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.

[4] 黄德才,陈庆章,古辉,等. 以教材建设为中心的“数据库原理及其应用”课程改革与实践[J].计算机教育,2008(8):139-140.