技術(shù)報告數(shù)據(jù)庫課程的案例迭代式教學(xué)方法探索

1、計劃類別 項目編號 項目技術(shù)報告課題名稱 項目主持人 承擔(dān)單位 題目：數(shù)據(jù)庫課程的案例迭代式教學(xué)方法探索針對現(xiàn)代多媒體教學(xué)環(huán)境下，數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)過程中暴露的理論知識抽象難以理解、教學(xué)方法傳統(tǒng)單一等弊端和問題，探索新的教學(xué)改革方法，以案例為依托，通過“感性認(rèn)知-理性理解-鞏固升華”三個階段的不斷迭代，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，提高學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力，改善數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)效果。經(jīng)過教學(xué)實踐證明，此方法不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實踐設(shè)計能力，也扎實了學(xué)生的理論認(rèn)知，學(xué)生反饋較好。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；迭代；案例；教學(xué)方法Abstract：In the background of the moder

2、n multimedia teaching environment，the paper analyzes the problems in the database course and studies a new teaching method based on cases.This new method consists of three main iterative processes named as Cognition-theory-actualization，which stimulates students interest and learning enthusiasm，deve

3、lops their innovational abilities and improves teaching effect.The teaching practice proves that the iterative teaching method is effective in cultivating students practical design capability and enhancing students theoretical knowledge of database.Keywords：database；iteration；case；teaching method1 引

4、言（Introduction）數(shù)據(jù)庫已成為信息化社會中信息資源與開發(fā)利用的基礎(chǔ)，是構(gòu)成信息系統(tǒng)的重要組成部分。而作為計算機(jī)領(lǐng)域最為廣泛的應(yīng)用技術(shù)之一的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，它的應(yīng)用占據(jù)了計算機(jī)應(yīng)用的70%以上。因此，掌握數(shù)據(jù)庫理論知識和熟練運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，已經(jīng)成為計算機(jī)專業(yè)及信息領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)學(xué)生的必修技能1，2。教育部早已將數(shù)據(jù)庫課程列為高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)公共核心課程之一。數(shù)據(jù)庫的課程內(nèi)容較多較散，理論篇幅呈現(xiàn)多而抽象的特點(diǎn)，同時又需要與實踐相結(jié)合，是一門難教又難學(xué)的課程。教師如果在教學(xué)過程中只是按照教材平鋪直敘講解，學(xué)生不僅沒有直觀的感知，無法領(lǐng)會理論要領(lǐng)，而且對一些重要的原理性的知識也很難

5、深刻理解和掌握，漸漸失去對本門課程的興趣。在實驗教學(xué)中，如果只是簡單的SQL語言查詢實驗，沒有實際項目的結(jié)合，無法調(diào)動學(xué)生的積極性，鍛煉動手能力和主觀能動性，更無法認(rèn)識到數(shù)據(jù)庫在計算機(jī)體系中如何應(yīng)用，體會數(shù)據(jù)庫的重要性3，4。因此，在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)過程中，積極探索行之有效的教學(xué)方法，使學(xué)生理論知識過硬，實踐能力過強(qiáng)，是每一個教學(xué)工作者必須持續(xù)不斷研究的課題。2 數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)現(xiàn)狀（The current teaching statusof the database course）目前，大多數(shù)的課程，包括數(shù)據(jù)庫課程，教學(xué)仍然會采取傳統(tǒng)式教學(xué)方法，教師始終處于主動講授傳輸，學(xué)生只能被動接受。久而

6、久之，這種教學(xué)方式的弊端不斷暴露，產(chǎn)生的教學(xué)效果也差強(qiáng)人意，主要表現(xiàn)在幾個方面5。2.1 學(xué)生的積極性和自學(xué)能力較低學(xué)生經(jīng)過多年的灌輸式學(xué)習(xí)后，習(xí)慣了強(qiáng)壓式的被動學(xué)習(xí)。進(jìn)入大學(xué)后，沒有了高中老師式的鞭策，學(xué)生變得茫然，自控能力較差，各種外界因素的誘惑，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性下降，自學(xué)能力尚處于較低的層次或剛開始形成。而數(shù)據(jù)庫是一門理論知識比較多而抽象、難以理解的課程，需要學(xué)生能夠認(rèn)真有耐性地理解和想象。許多學(xué)生無法堅持自學(xué)和課堂認(rèn)真聽講理解，漸漸對數(shù)據(jù)庫失去了學(xué)習(xí)興趣和動力。2.2 教學(xué)手段單一目前數(shù)據(jù)庫課程的課堂教學(xué)主要是教師結(jié)合課件PPT講解5，學(xué)生聽課的教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式中，教師將課程內(nèi)容

7、全部放在了PPT里，依賴于幻燈片逐步解釋，甚至省去了傳統(tǒng)教學(xué)中的板書環(huán)節(jié)，導(dǎo)致課程內(nèi)容很多，速度較快，學(xué)生需要快速反應(yīng)，跟上教師的節(jié)奏，聽課效率比較低。其次長時間高度集中精力，快速反應(yīng)，容易造成學(xué)生疲勞，無法整節(jié)課程全部堅持，逐漸失去興趣。2.3 局限于教材順序在實際的教學(xué)過程中，大多數(shù)的教師依然會沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，按照教材的章節(jié)順序依次準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容，先理論教學(xué)，再安排實驗。例如，一般在教學(xué)安排中首先介紹數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論，再講解關(guān)系數(shù)據(jù)模型及其操作，講述SQL語言的使用和查詢優(yōu)化，其次講解事務(wù)管理，最后介紹數(shù)據(jù)庫設(shè)計流程以及數(shù)據(jù)庫編程、新技術(shù)。在課程安排的后半部分，才開始安排SQL語言及其他實

8、驗。這樣的教學(xué)實施盡管學(xué)生掌握了數(shù)據(jù)庫的相關(guān)基本知識，但沒有形成一個完整的體系架構(gòu)和設(shè)計理念，容易遺忘，只能應(yīng)付期末考試，學(xué)生最終真正有印象的只是SQL語言的簡單用法，違背了人才培養(yǎng)的初衷。2.4 理論知識講授較難按照傳統(tǒng)模式教學(xué)，首先講授的是一大部分的理論基礎(chǔ)知識，抽象難以理解。學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫課程之前，基本上對數(shù)據(jù)庫一無所知，更不了解數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及軟件的使用，對理論知識的學(xué)習(xí)無法形成比較形象的認(rèn)識，只能先以死記硬背的形式記住所有概念，基礎(chǔ)不牢固，造成數(shù)據(jù)庫很難學(xué)的錯誤印象，從課程初始打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。而后期的實驗設(shè)計乃至理論的開展，需要掌握較好的基礎(chǔ)，否則學(xué)生難以獨(dú)自完成任務(wù)，導(dǎo)致

9、幾十個學(xué)生的設(shè)計方案只有兩三個版本，達(dá)不到教學(xué)效果。endprint2.5 實驗過于簡單和獨(dú)立實驗課的安排一般包括驗證性實驗和設(shè)計性實驗，甚至?xí)才艅?chuàng)新性實驗。非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生可能由于課時的限制，只安排了驗證性實驗。在這些實驗中，依托的實驗數(shù)據(jù)基本都是與學(xué)生學(xué)習(xí)生活相關(guān)的較為簡單的數(shù)據(jù)庫，例如“學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫”“圖書管理數(shù)據(jù)庫”等。這些數(shù)據(jù)庫不能覆蓋課程所有知識點(diǎn)，沒法使學(xué)生實踐數(shù)據(jù)庫設(shè)計、管理中的各個階段、各個方面的主要技術(shù)，妨礙學(xué)生實踐能力的提升和拓展。同時需要其他數(shù)據(jù)庫案例實踐未覆蓋的實驗內(nèi)容，造成實驗過程相對獨(dú)立，不貫通。3 案例迭代式教學(xué)方法探索（Study on the iter

10、ativeteaching method based on cases）傳統(tǒng)的教學(xué)方式始終以教師為主體，按照教材章節(jié)，依次灌輸知識，學(xué)生始終處于被動接受狀態(tài)，抹殺了學(xué)員的主動性和積極性，違背了教學(xué)初衷，導(dǎo)致學(xué)員的知識掌握不牢，教學(xué)效果不佳。案例迭代式教學(xué)方法從認(rèn)識事物的客觀規(guī)律出發(fā)，以案例為依托6，融合多種教學(xué)手段，不斷迭代7，重視激發(fā)學(xué)生主動認(rèn)知、主動總結(jié)、主動應(yīng)用創(chuàng)新，真正做到以學(xué)生為中心，以學(xué)以致用為宗旨，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。經(jīng)過迭代式教學(xué)的實踐探索，我們將教學(xué)過程主要分為三次迭代。3.1 第1次迭代感性認(rèn)知（驗證性實驗）現(xiàn)在的大學(xué)生對計算機(jī)的常用操作都比較熟悉，對于一個軟件的安裝和軟件基本界

11、面可以通過類比知道大概的步驟和操作，而且喜歡使用計算機(jī)完成各項工作。加之在前期的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)學(xué)習(xí)過程序設(shè)計語言基礎(chǔ)，對于語言的學(xué)習(xí)方法有些經(jīng)驗，完全可以在課程的前期安排一些實驗課時，要求學(xué)生完成一些數(shù)據(jù)庫的基本操作。但是內(nèi)容不能過于復(fù)雜和難解，例如對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件SQL SERVER EXPRESS 2014的安裝和結(jié)構(gòu)介紹，以一個完整的、簡單的數(shù)據(jù)庫案例為基礎(chǔ)，如學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)庫的定義、學(xué)生表、課程表和選課表的創(chuàng)建，數(shù)據(jù)的輸入、簡單的數(shù)據(jù)查詢、更新等基本操作。學(xué)生可以跟著教師自制的操作視頻一步一步完成操作，記下自己的疑惑問題。本階段的宗旨在于使學(xué)生能夠?qū)?shù)據(jù)庫及其作用有一個具體

12、的、直觀的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)庫的興趣，以及迫切想要深入掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)的愿望。3.2 第2次迭代理性理解（理論傳授）學(xué)生在感性認(rèn)識數(shù)據(jù)庫后，及時幫助學(xué)生提升到理性認(rèn)知數(shù)據(jù)庫，完善學(xué)生的數(shù)據(jù)庫理論知識架構(gòu)，使學(xué)生對數(shù)據(jù)庫及其技術(shù)能有更加深入、準(zhǔn)確的理解。本階段主要講解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展、體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型及其操作、規(guī)范化設(shè)計、事務(wù)管理等理論知識。驗證性實驗使學(xué)生知道了什么是數(shù)據(jù)庫、怎么樣使用數(shù)據(jù)庫，不再是抽象得不知為何物。教師可以緊密結(jié)合第一階段的學(xué)習(xí)成果，講述本階段的理論內(nèi)容。學(xué)生在聽課時，對數(shù)據(jù)庫有了第二次更加具體、深入、完善的認(rèn)知，對于在第一階段操作學(xué)習(xí)中無法理解或不理解的知識點(diǎn)可以帶著問題

13、聽講，進(jìn)一步查漏補(bǔ)缺尋求答案。實踐證明，本階段的教學(xué)不再是難教又難學(xué)的部分，教師可以比照實驗所用具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件講述理論，學(xué)生根據(jù)實踐經(jīng)驗學(xué)習(xí)理論知識不再覺得虛無縹緲無法理解。3.3 第3次迭代鞏固升華（綜合應(yīng)用）第三次迭代是在前兩次的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用所學(xué)知識，解決實際數(shù)據(jù)庫設(shè)計問題。此階段以較為復(fù)雜的案例為基礎(chǔ)，盡量能夠覆蓋所有的各主要知識點(diǎn)，例如在實際教學(xué)過程中，我們結(jié)合學(xué)生的實際情況選擇了模擬武器裝備的管理需求，要求學(xué)生設(shè)計并實施武器裝備管理系統(tǒng)。遵循數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計流程，一步一步完成系統(tǒng)需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、實施與維護(hù)等步驟，體會數(shù)據(jù)庫從無到有到維護(hù)

14、的整個過程。通過綜合性實驗，希望學(xué)生能夠自己動手，學(xué)以致用，發(fā)揮主動性、協(xié)作精神、創(chuàng)新精神，在鞏固理論的同時真正掌握數(shù)據(jù)庫技術(shù)，達(dá)到課程目標(biāo)。三次的迭代教學(xué)，由淺入深，由易入難，內(nèi)容覆蓋從小到大，逐步完成所有課程內(nèi)容的傳授和講解，反復(fù)捶打核心內(nèi)容，加深學(xué)生對重難點(diǎn)內(nèi)容的理解；從直觀的能看得到的實際操作開始，到理論的深化總結(jié)，再到實際應(yīng)用，使學(xué)生對數(shù)據(jù)庫在有所了解的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)理論，事半功倍，綜合實際應(yīng)用，得以升華。4 教學(xué)方法改革效果（Reform effect of the iterativeteaching method based on cases）經(jīng)過一個學(xué)期的教學(xué)方法改革實施的檢驗，案

15、例迭代式教學(xué)方法取得了較大的成功，主要體現(xiàn)在幾個方面。4.1 提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性學(xué)生經(jīng)過第一次迭代的實驗，親自看到了、感受到了、體會到了數(shù)據(jù)庫是以何種方式存在的，如何使用數(shù)據(jù)庫。簡單容易上手的實驗引導(dǎo)學(xué)生逐漸對數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生認(rèn)知的渴望，吸引他們繼續(xù)往下深入學(xué)習(xí)的主動性，避免了學(xué)生從一開始就接觸認(rèn)為枯燥無味的理論知識，從而產(chǎn)生抵觸情緒。很多學(xué)生在完成第一階段的迭代后，迫不及待地提前開始自主學(xué)習(xí)SQL語言，渴望實現(xiàn)各種自己需要的各種數(shù)據(jù)操作結(jié)果。也有學(xué)生對數(shù)據(jù)庫里的大量數(shù)據(jù)的安全性產(chǎn)生了濃厚興趣，好奇如何攻防數(shù)據(jù)的安全性，以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件是如何保證數(shù)據(jù)的安全。4.2 理論講解更加具體，

16、與實踐更緊密教師在講解理論時，能夠結(jié)合第一階段的成果解釋理論，使抽象的概念可以介紹的更加具體，大大提高了理論的理解性。在幫助教師降低教學(xué)難度的同時，也降低了學(xué)生學(xué)習(xí)思考的難度。學(xué)生通過類比實踐中學(xué)到的數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、操作，也能夠較為容易牢牢掌握理論，防止理論和實踐脫節(jié)的現(xiàn)象發(fā)生，甚至有的學(xué)生能夠主動解釋出對概念的理解和舉例。4.3 發(fā)展了學(xué)生設(shè)計、創(chuàng)新能力以往在數(shù)據(jù)庫設(shè)計實現(xiàn)環(huán)節(jié)，很多學(xué)生覺得無從下手、不知如何設(shè)計，最終只能借鑒別人的方案，這是因為他們沒有理論知識做指導(dǎo)，對軟件的操作不熟悉。通過前兩階段打下的基礎(chǔ)，學(xué)生在有一定的實踐經(jīng)驗并掌握了理論知識的情況下，更多的學(xué)生明白了數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方法，

17、也知道管理系統(tǒng)軟件的操作方法，也對自己有一定的信心，最直接的效果就是設(shè)計方案的版本比以前多了許多，學(xué)生的創(chuàng)新能力得到綻放，對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的需求提出了自己獨(dú)到的見解和實現(xiàn)。endprint5 結(jié)論（Conclusion）數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息化時代各行各業(yè)數(shù)據(jù)管理的重要支撐。學(xué)好數(shù)據(jù)庫課程是擺在計算機(jī)及其相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)學(xué)生的一道不可逃避的坎；教好數(shù)據(jù)庫課程則是每個數(shù)據(jù)庫教師責(zé)無旁貸的義務(wù)。為了培養(yǎng)出理論扎實、實踐能力強(qiáng)的合格人才，我們結(jié)合實際教學(xué)過程中的問題和需求，探索數(shù)據(jù)庫課程的“感性認(rèn)知理性理解鞏固升華”迭代式教學(xué)方法，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性和能動性，激發(fā)學(xué)生的興趣和無限潛力，使學(xué)生打下堅實的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)

18、。參考文獻(xiàn)（References）1 K.S.Sastry，Musti.An Effective Approach for Teaching Database CourseJ.International Journal of Learning，Teaching and Educational Research，2015，12（1）：53-63.2 Lingmu，Rong.Strategies for Teaching Students culture，beliefs，and learner contributionJ.Information Sciences，2015，304（3）：28-53.3 B. Baumer.A Data Science Course for Undergraduates：Thinking With DataJ.American Statisti