数据库原理课程理论教学方法研究

数据库原理课程理论教学方法研究

摘要:针对数据库原理课程中名目众多且非常繁琐的基本概念和知识点,在分析传统教学模式弊端的基础上,提出一种“问题驱动+图表展示+比较分析”的理论教学模式,实践表明,该教学模式能有效激发学生兴趣,既提高了数据库原理课程的教学质量,又培养了学生的思考能力和学习能力。

关键词:数据库原理;理论教学;问题驱动;教学改革

数据库原理是大学本科计算机专业中一门综合性很强的专业基础必修课。教学目标是向学生传授数据库系统的基本知识和技术,培养学生的实际动手能力以及分析和解决问题的能力,提高学生的计算机科学与技术的综合素质。该课程主要讲授数据库的基本原理及其应用设计方法,理论性强、应用广泛[1],涉及到数据库原理、数据库应用和数据库设计三方面的内容。这三方面彼此关联而又有着各自的侧重点,包含的知识点较多,理论知识非常繁琐。但这些理论知识又是整个数据库应用的基石,如果不能清晰准确地掌握好这些原理,就难以完成数据库的应用及设计。所以对于计算机专业的本科生来说,一定要把数据库基本原理、基础理论作为重点内容进行学习。

1理论教学改革的必要性

由于数据库原理课程的知识点本身较为抽象、枯燥、不易理解,传统的“灌输型”理论教学方式,常常使学生对该课程的学习兴趣降低,听课时会感到被动乏味,对概念的理解仅停留在文字表面,学习效果不佳,且学完后不能很好地与实践结合,大大降低了课程的教学效果,教学两方面主体都很疲惫。为此,必须对该课程的理论教学方法进行改革,转变学生的思维方式,培养学生提出问题、思考问题、回答问题的能力,使学生通过该课程的学习,提高创新思维能力,更好的掌握数据库原理的基本概念和基础理论,做到活学活用,举一反三,为今后学习数据库的应用技术和设计方法打下坚实的基础,实现创新型人才培养的目标。

2理论教学新模式

本文针对数据库原理课程中名目繁多且非常琐碎的基本概念和知识点,提出“问题驱动+图表展示+比较分析”的理论教学模式。该模式通过提问激发学生的学习兴趣,引发学生进行思考,并通过图表展示使学生对问题有一个直观的认识,引导学生思维,开展讨论式教学,最后通过比较分析深入讲解各知识点的内涵和本质,总结知识点之间的联系与区别,使学生彻底理解和掌握知识。实践表明,该教学模式能有效激发学生兴趣,提高教学质量,尤其对于那些易混淆、易疏忽的知识点,教学效果更是明显改善。

下面,我们分别对“问题驱动+图表展示+比较分析”的理论教学模式的三个环节作一个详细的阐述。

问题驱动教学法是一种以问题为核心,以解答问题为驱动力,以激发学生积极主动自学和培养学生创新性思维为主要目标的教学模式。在课堂教学过程中,适时地进行提问既能够使学生“于无疑处生疑”,把学生思维引到矛盾的焦点上,激发学生的求知欲望,还可以培养学生解决问题的能力,激发学生的学习兴趣和能动性,调动学习的主动性[2]。这就要求我们教师能够设计出一些好的问题,并在恰当的时候提出,使问题驱动教学法更好的发挥作用。一般选取学生们难理解、易混淆或易疏忽的问题进行提问,使学生们对于这些问题有足够的重视,还有那些比较重要的概念或知识点,以及在后面的学习中常常要用到的、学生们容易出错的知识点,也可以通过提问的方式使学生深入理解并牢牢掌握。

图表展示环节则是将问题所涉及的内容通过一个具体的事例用一张或一组简单明了的示意图或二维表直观的展现给学生,启发学生思维,引导学生结合图表对问题进行讨论和交流,激发学生的求知欲和探索精神。通过图表展示将理论与实践相结合,使原本枯燥、抽象的原理变得生动、具体,既活跃了课堂气氛,又调动了学生的积极性,突出了学生在课堂的主体地位,这对培养学生思考式学习、研究式学习十分有帮助。

最后,通过比较各知识点的异同,分析其本质及特点,对各知识点之间的联系和区别以及各自的用法和用途加以总结,回答所提问题,并针对学生在上一环节中暴露出来的问题进行重点分析和讲解。通过比较分析可以加深学生对基本原理和概念的理解,帮助学生学会分析问题和解决问题的方法或手段,进而提高分析问题和处理问题的能力。

3教学示例

为了更好的理解“问题驱动+图表展示+比较分析”这种理论教学模式在实际教学过程中的具体应用,本文给出一个实际的教学示例进行说明。

若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组,则称该属性组为候选码(Candidate key)。若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码(Primary key)。候选码的诸属性称为主属性(Prime attribute)。不包含在任何候选码中的属性称为非主属性(Nonprimary attribute)或非码属性(Non-key attribute)[3]。

这4个概念非常重要,且在后面学习关系的完整性和规范化理论时都要用到,只有清晰准确的理解并掌握这些基本概念才能学好后面的理论。但学生却经常记不住他们,或是将他们混淆。此时,我们可以以提问的方式突出强调这四个概念,让学生们去思考,而不是死背定义。

【问题1】主码、候选码、主属性以及非主属性之间有什么联系或区别?

同时通过多媒体屏幕将一个学生-课程数据库显示出来,如图1所示(此例中我们假设不允许同名人出现,即姓名可以作为候选码)。

接着让学生对照这4个概念的定义试着给图1中的三个关系表分别标出主

码、候选码、主属性和非主属性,在这个过程中,学生可以通过讨论和交流完成该课堂练习。

图2中对关系表student和sc标注了主码、候选码、主属性和非主属性,使学生一目了然。

最后,结合图2对这4个概念进行比较分析,指出他们之间的联系和区别,并针对学生在课堂练习中暴露出来的问题,进行重点分析。

在student表中,由于学号和姓名都能唯一地标识一个元组,所以候选码有两个,一个是学号,一个是姓名;主属性是候选码中的各个属性,也有两个,一个是学号,一个是姓名;非主属性是表中全部属性去掉主属性后剩下的那些属性,即性别、年龄和所在系;一个关系只有一个主码,主码应从候选码中选定,由于student表中有两个候选码,我们选择学号作为主码。

在sc表中,只有一个候选码,即学号和课程号的集合,记作(学号,课程号);主属性有两个,一个是学号,一个是课程号;非主属性只有一个,即成绩;由于该表中只有一个候选码,则该候选码即是主码,所以主码也只有一个,即(学号,课程号)。此处,我们要特别强调主属性和主码的区别,因为如果这两个概念不清楚的话,在后面学习外码的概念时就会出现问题。

【问题2】在sc表中,主码包括学号和课程号两个属性,学号是主码否?

对此问题,我们仍然结合图2进行分析。对于任何一个关系表来说,主码都只有一个(一个属性或几个属性组成的一个属性集),在sc表中,主码就是学号和课程号两个属性组成的一个属性集,学号和课程号是两个主属性,而其中任何一个主属性都不能称其为主码。

在上面的教学示例中,我们首先利用问题驱动的方法,通过问题1将主码、候选码、主属性以及非主属性这四个概念并列提出,强调他们的重要性,并引导学生通过思考他们之间的联系和区别,真正理解每一个概念的本质。接着我们将图1通过屏幕呈现给学生,让学生对知识点有一个更为直观、感性的认识,使学生将抽象的概念和具体形象的例子结合起来,帮助学生思考问题。在学生思考的过程中,我们要注意及时关注并收集学生的各种反馈信息,发现学生的困惑和存在的问题,以便在下一个比较分析环节做到有的放矢。当学生对问题有了自己的思考和理解后,我们再结合图2将上述4个概念与例子中的属性对应起来,分析解释各基本概念的本质及其与其他概念的区别和联系,并重点针对学生普遍存在的问题进行强调指出,引起学生的重视,使学生印象深刻,收到较好的教学效果。问题2便是我们在学生反馈中发现的一个比较普遍的问题,我们可以继续运用问题驱动法,将这个问题提出来,循环使用“问题驱动+图表展示+比较分析”这种教学模式进一步向学生解释这个问题,使学生做到活学活用,举一反三,真正理解这4个基本概念。