时间：2022-04-30 23:45:26
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇数据库系统原理论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词:数据库课程;个体差异;分类教学实践模式
同济大学计算机科学与技术专业作为国家教育部第三批高等学校特色专业建设点,秉承“夯实基础、面向应用、培养创新、国际接轨”的办学宗旨,在创造性的“一体两翼”人才培养模式下,完善了本科教育课程体系,完成了学科方向布局、分类分层培养课程体系建设[1]。基于总的学科发展与各级各类专业人才培养规划的目标,我们对主干课程之一的数据库课程进行了教学模式的研究与探索。
数据库技术是计算机信息系统中的核心和基础,是应用最广泛的技术之一,也是计算机科学技术发展最快的领域之一。数据库课程不仅是计算机科学与技术专业、信息安全专业、信息管理专业等的必修课程,也是大部分非计算机专业的选修课程。通过数据库课程的教学,学生应掌握数据库系统的基础理论、基本技术与实践技能。在同济大学计算机系的本科专业必修课数据库课程的教学实践中,一方面由于学科发展和分类分层培养目标的确立,使得该课程的教学实践模式与体系需要进行新的规划与设计;另一方面,数据库课程相关的教学和实践环节中,学生所表现出来的学习兴趣、知识背景、创新能力以及未来的就业取向等多方面的差异,也对于传统的课堂教学模式提出了新的挑战和研究课题。要取得好的教学与实践效果,让学生更好地发挥所长,需要不断的研究与探索课程的教学实践模式。
基于计算机系学科发展与专业人才培养总体规划,根据数据库课程自身的特点、数据库相关研究和应用技术的发展,并参考国际、国内一些主要大学数据库课程的教学资源和科研文献,我们提出一种数据库课程分类分层教学模式:根据培养目标、学习兴趣、知识背景和创新能力的不同将学生分为3种类型,有针对性地调整和完善课程的教学内容和实践环节,对不同类型的学生采用不同的教学方式,侧重不同的教学与实践内容,更好地体现该课程教学的基础性、科学性、先进性与实用性。
1课程的教学对象分类
计算机科学与技术本科专业的培养目标为:培养具备良好的科学素养,系统地掌握计算机科学与技术,包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法,能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门人才[2]。
但是,同一年级同一专业学生的学习兴趣、知识背景和创新能力并不完全相同,如有的学生数学基础好、擅长理论分析,有的学生编程能力强、喜欢软件开发,有的学生则倾向于计算机应用系统的管理。因此,基于计算机科学与技术专业和信息安全专业的人才培养总体规划,根据学生的个体差异,我们将数据库课程的教学对象与培养目标分为以下3种类型:
1) 理论强化型。学生通过课程学习将具备坚实深入的数据库理论知识,掌握扎实的实验技能,具有良好的科学素养和较强的创新能力,能独立开展科研和实际工作。
2) 工程研发型。学生通过课程学习将掌握数据库基础理论和主流数据库软件产品,以及数据库系统分析和设计方法,具备较扎实的研究与开发数据库应用系统的技能,成为国内乃至国际认可的高级研发型工程技术人才。
3) 应用管理型。学生通过课程学习将掌握数据库系统基础理论,以及数据库系统开发与管理的基本方法,熟悉主流数据库软件产品,能较好地设计、管理与评估数据库项目方案。
目前,国内已有许多高校,以不同形式的实验班或培训课程,对不同类型的学生分别培养。如清华大学的“计算机科学实验班”、北京大学的“元培计划实验班”、同济大学的“图灵班”和“卓越工程师班”等。在数据库课程分类教学与实践模式研究探索中,我们把计算机系特色教学的“图灵班”、“卓越工程师班”和其他学生分别作为数据库课程教学的理论强化型、工程研发型和应用管理型对象。
2课程的分类教学与实践模式
对于上述3种不同培养目标的学生,我们在数据库课程的教学总纲基础上,有针对性地设计不同的教学方案,调整课堂授课内容的广度和深度,选用不同教材,安排不同的课程实验与课程设计,开展不同的课后活动,引导学生研究与解决不同的开放思考问题,尽量充分调动不同类型学生的学习积极性和主动性,使学生能根据自身的发展目标、研发能力和学习兴趣等在各自擅长和需要拓展的领域内得到更充分的发展。
2.1分类调整授课内容
数据库课程的基本教学内容主要包括:数据库基本概念、关系数据库基础理论、关系数据库标准语言SQL、数据库安全性、数据库完整性、关系查询处理和查询优化、数据库恢复技术、并发控制、数据库设计与实现以及数据库技术的新进展等。对于不同类型的学生,我们有针对性地拓展和加强不同部分的知识。
1) 对于理论强化型学生,拓展和加强关系数据库理论知识,强化数据库管理系统(DBMS)原理与相关算法实现,如存储、索引、查询处理及其优化、事务处理、并发控制、数据库恢复等的机制与主要算法。教材上倾向于国外原版教材,即《Database System Concepts》[3] 辅之以《Database Management Systems》[4]和《Database Systems: The Complete Book》[5]。
2) 对于工程研发型学生,在关系数据库理论知识基础上,强化DBMS的底层算法实现与数据库系统工程设计方法,介绍基于一种主流数据库产品的应用系统设计与实现。教材上使用国内经典教材结合国外原版教材,即《数据库系统概论》[6] 辅之以《Database System Concepts》[3]和《Database: Principles, Program- ming, and Performance》[7]。
3) 对于应用管理型学生,则在关系数据库理论知识基础上,强化关系数据库的查询优化技术、数据库事务处理技术、数据恢复和并发控制技术、DBMS的安全技术和完整性检查技术,介绍基于主流数据库产品的应用系统设计、开发与管理技术。教材上使用国内经典教材,即《数据库系统概论》[6]辅之以《Database System Concepts》[3]和《数据库系统原理》[8]。
2.2分类安排课程实验
数据库课程的实验内容主要包括:数据库安装与配置、数据库使用、SQL语言使用、数据库安全性、数据库完整性和数据库编程等。对于不同类型的学生,我们在课程实验中有针对性地安排了不同的内容。
1) 对于理论强化型学生,课程实验将完成6～8个DBMS底层算法的研究与实现,主要包括存储、索引、查询处理、查询优化、事务处理、并发控制、数据库恢复等算法,另外还有一个理论方法探索或实际应用系统研发的综合大作业。
2) 对于工程研发型学生,课程实验将完成4～5个DBMS底层算法的实现,如存储、索引、查询处理与优化等的算法,完成1～2个通过ODBC访问数据库、数据库设计与应用开发实验,一个实际系统工程研发相关的综合大作业。
3) 对于应用管理型学生,课程实验将完成6～8个数据库应用系统设计与管理相关的部分实验,主要包括安装了解DBMS、SQL数据定义与查询、SQL更新与视图,数据库事务处理、数据恢复与并发控制、数据安全性与完整性以及一个实际应用开发管理相关的综合大作业。
2.3分类进行课程设计
数据库课程设计的目的是让学生加深对数据库系统基础理论知识的理解,提高数据库应用系统设计与开发的实践能力,全面拓展数据库原理课程相关的综合研发能力。通过课程设计实现一个实际的数据库应用系统,熟悉并能灵活运用所学基础理论,掌握数据库应用系统的设计方法、开发技术,提高分析问题和解决问题的能力,强化动手能力,进一步了解和研究分析DBMS的体系结构与主要技术,并在一定程度上把握课程相关的理论技术发展与前沿动态。数据库课程设计的主要内容包括3个方面。
1) 数据库应用系统的研发:综合运用数据库理论与技术方法设计一个较完善的有实际意义的数据库;掌握流行数据库管理系统SQL Server/ORACLE/ DB2等的应用与开发技术;利用高级语言开发完整的数据库应用系统。
2)DBMS研究分析以及功能实现与扩展:以开源代码的DBMS为基础熟悉并研究分析DBMS的体系结构、基本功能及其实现,完成一些系统功能的实现和进行相应的可扩展性研发,形成系统分析报告、算法实现软件包和技术文档。
3) 领域研究综述与热点问题研究探讨:跟踪数据库相关领域的理论与技术发展,完成相关的前沿研究或技术问题的综述,对领域热点问题开展研究探讨,形成综述报告、技术报告或研究论文。
对于不同类型的学生,我们开展不同主题的课程设计,有不同的考查侧重:
1) 对于理论强化型学生,课程设计更强调在开源代码的数据库系统如Postgres上,针对DBMS底层实现做进一步研究与扩展,以3～5人的课题小组为单位,分析开源DBMS的体系结构和主要的技术方法,并对其中某方面进行重点研究与扩展实现;此外,强调对领域前沿的了解,对某方面理论与技术研究的综合把握与研究分析,并能对一些领域热点问题展开研究探讨,完成领域某方面的综述报告和研究论文。
2) 对于工程研发型学生,课程设计强调在Oracle或SQL Server等数据库产品基础上,以实际应用为背景,以3～5人的课题小组为单位,设计一个中等规模的数据库应用系统,并要求对系统研发过程中的各个设计与技术实现环节能够有较全面的把握;此外,强调对领域技术动态的了解,并能对领域技术和应用有较全面的认识和分析,对实际系统研发能形成有效的技术方案和分析报告。
3) 对于应用管理型学生,课程设计将以3～5人的课题小组为单位,在Oracle或SQL Server等数据库产品基础上,构建一个实用的数据库系统,强调数据库的设计方法和过程的全面把握,以及对项目研发过程中各个实践环节的全面调度与管理;此外,强调对领域研究与技术动态的了解,对系统开发与应用相关的知识体系和管理模式有较全面的认识和分析,能对实际项目开发与管理形成有效的方案和分析评估报告。
2.4分类开展课后活动
数据库课程以各种形式的课后活动,培养不同类型学生对课程的学习兴趣,是对课堂教学的有益补充。
1) 对于理论强化型学生,增加一些相关的领域研究现状和动态的介绍,提出一些开放思考问题,引导学生更深入、广泛地了解相关理论与技术的研究和发展现状,培养学生对本学科的学术前沿的研究热情和研究能力。由教师引导学生去找寻一些课程相关的理论与技术热点或难点问题,主要追踪数据库领域的重要国际会议与国际期刊,国际会议如SIGMOD/PODS、VLDB、ICDE等,国际期刊如ACM Transactions on Database Systems (TODS)、IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering (TKDE)、VLDB Journal等,以及追踪国际国内一些著名的数据库研究小组,学生以自由组合小组形式展开针对某个主题的研究探讨,完成领域综述以及研究论文,并在讨论课上做口头报告;更进一步鼓励学生加盟数据库相关领域导师的实验室和课题组,参与相关的实际科研项目的研究。
2) 对于工程研发型学生,增强数据库前沿理论研究与应用技术的介绍,培养学生对本学科的理论与技术前沿的研究探索热情和研发能力,由教师或企业研发人士引导学生去探讨一些相关的理论与技术热点问题,完成领域技术分析报告以及研究或技术型论文,并在实验课上做口头报告;鼓励学生参与相关导师的实验室和课题组,具体开展一些相关实际课题的研发;引导学生在小学期的企业实习期间有效地参与和完成实践项目的调研和分析设计与实现工作。
3) 对于应用管理型学生,加强数据库软件产品和应用案例的介绍,培养学生对本学科技术前沿的研究探索热情和应用管理能力,邀请企业数据库工程师举行讲座,引导学生去思考一些相关的技术热点问题,完成领域综述以及数据库系统开发案例分析报告,并在实验课上做口头报告;鼓励学生参与相关导师的实际项目研发;引导学生在小学期的企业实习期间有效地参与相关企业项目的研发与管理实践的调研分析。
3结语
数据库课程分类教学与实践模式是计算机本科专业课程教学的一种新模式的探索,通过对学生个体
差异的分析,有针对性地分类采用不同的教学内容、集中实验以及课程设计和课外辅导,因材施教。在数据库课程教学研究与实践中,我们针对计算机科学与技术专业和信息安全专业的本科生探索和逐步应用分类教学和实践模式,在课堂教学、实验教学、课程设计、课外实践等多方面进行了探索,从学生们的课程作业、实验报告、技术分析报告、应用系统设计、DBMS分析报告、领域综述报告、研究或技术论文、参与相关导师的研讨班与课题工作、期中和期末考试等情况来看,分类教学和实践模式在较大程度上激发了学生的学习和研究的热情与潜力,大部分同学取得了较好的学习和实践效果。当然,我们还需要不断研究数据库课程教学与实践各个环节,特别是课程自身的体系与数据库日益发展的相关领域的研究与技术应用间的关联,以探索更合理、更优化的教学实践模式。
参考文献:
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[8] 李建中,王珊. 数据库系统原理[M]. 2版. 北京:电子工业出版社,2004.
Classified Teaching and Its Practice Model for Database System Course
GUAN Ji-hong1, WEI Qing-ting1, 2
(1.Department of Computer Science and Technology, Tongji University, Shanghai 201804, China;
2.School of Software, Nanchang University, Nanchang 330046, China)
关键词：数据库，Access，教学改革
随着计算机在工作和生活中的应用越来越广泛，计算机技术已广泛应用于社会生活的各方面。数据库技术是随着计算机科学技术的发展的需要而产生的，是计算机科学与技术领域中发展最快应用最广泛的领域之一，经过多年的发展该技术已经形成了比较完整的理论体系和非常广泛的应用系统。目前，各高职院校已将《数据库原理及应用》这门课程列为高职教育中计算机类专业的骨干专业课程。
《数据库原理及应用》作为高职高专院校计算机类专业的一门重要的专业课，课程本身比较抽象，而数据库技术又是计算机科学中最活跃、应用最广泛的内容之一，其教学主要任务就是要通过课堂教学和课后实践练习，使学生能够较全面的掌握数据库系统的基本概念、基本原理和基本方法，初步掌握数据库的设计方法，并能初步具备用数据库技术解决实际问题的能力。当前本课程的教学还存在着一些问题，因此对其进行改革势在必行。
一、《数据库原理及应用》课程目标
本课程系统地介绍数据库的原理知识，并结合具体的数据库管理系统软件（Access）来介绍原理的应用过程。通过这门课程的学习，使学生掌握数据库应用系统开发方法，在数据库软件开发的过程中能够选择正确的开发平台，正确地、合理地进行数据库设计，能有效地使用数据库技术解决数据处理中的实际问题，从而提高软件开发的整体质量。
二、《数据库原理及应用》教学内容
《数据库原理及应用》的课程内容牵涉的范围是比较广，其主要包括关系数据库理论知识、Access数据库的设计和管理以及数据库应用三方面。而传统的教材编辑往往以理论为主，整本书主要介绍了有关数据库的基本概念，实际的综合操作应用内容较少，而实际应用是非常关键的。面对这种情况，教师应在总体上把握，抓住主脉络把学生尽快地引导到学习的主干上来。一旦把基础打好，教师就可以适当举些实例，将所学的内容联系到实际中去解决问题，这样就可以保持知识的连贯性，并且可以加深学生们对所学内容的理解。
三、目前的《数据库原理及应用》教学现状及其存在的问题
现在高职高专院校都开设了数据库技术这门课程，教学的内容和教学方法也大体相同，并且大都呈现出同样状况，学生的学习状态不佳，学习目的不明确，导致学习效果不理想，在实际应用的过程中无从下手。目前的高职高专院校的《数据库原理及应用》的课程的教学方法和教材大部分照搬普通本科院校，不适应高职院校教学发展的需要。在教学过程中存在如下几个方面的问题:
1.教学内容陈旧
传统教材主要以关系数据库Access为例介绍数据操作及数据库编程，内容包括：Access数据库的基本操作和七个对象的基本操作，结构化查询语言SQL，关系数据库理论等内容。由于教材编写时间相对较早，其中的许多理论和技术在实际中已经没有或很少得到应用，并且七种对象的综合应用部分少；另一方面，教材中大部分程序设计和命令对高职院校大一学生来说较难理解。2.实践教学环节重视不够
目前实验课教学存在很多弊端，如：学生不明确实验目的，实验的内容不清楚，实验环境不方便，考核中实验课占的比例小。博士论文，Access。课程设计时间少，大多数学生为了完成任务，只有仿照参考书上的案例用开发工具去实现，甚至互相拷贝修改，没有经历软件开发的系统分析过程，如：需求分析、概念结构设计和逻辑结构设计。
3.课程考核方式不合理
课程的评价方式一般是笔试考试和课程设计。但课程设计考核方式一般是只提交电子版本实习（实验）报告和所做的软件系统，这种方式难以避免学生相互复制或从网络上下载等现象。并且传统的考试制度使大部分学生死记硬背，不会灵活运用所学知识。
四、改革《数据库原理及应用》课程教学的几点思考
针对目前普遍高职高专院校的《数据库原理及应用》课程的教学体系存在的不足，只有通过教学内容的整合与优化，并以课堂教学环节、实践教学环节、考核方式的改革相配合，建立一个合理的教学体系，才能提高学生的学习兴趣，提高学生在数据库技术课程应用中分析问题和解决问题的能力，促进教学质量的提高。
1.课程目标与内容体系的改革
《数据库原理及应用》课程的最终目标是培养学生使用数据库技术解决实际应用中的各类问题。因此，该课程的教学不仅要让学生理解数据库的基本概念和基本原理，掌握数据库设计的方法，更重要的是培养学生逻辑思维和逻辑推理的能力、自学能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力、创新意识和创新能力；此外，在完成课程没计和课题开发的同时，还要培养学生的团队协作精神。博士论文，Access。创新的具体实施和体现是在课程的内容体系上，本课程的内容体系以厚实的基础为原则，处理好传统与现代、理论与实践、知识与创新的关系，保持教学内容的完整性、先进性。
该课程内容体系的主要特点是:(1)理论教学与实践操作相结合。在理论教学的基础上，配以一定数量和较高质量的习题练习，强化了学生对具体问题的分析设计能力，教学实践起到了触类旁通、事半功倍的效果。(2)强调实务操作的真实性。教材中的练习基本上都是理论，为了让学生在一个实践课中能充分利用有限的时间，课程组组织编写了与教材配套的《数据库原理及应用实训指导》，在实训过程中，要求学生严格按照实训步骤进行，不断提高动手实践能力。(3)强化数据库应用系统的开发能力。该课程的最终培养目标是让学生在理解数据库理论的基础上，掌握数据库应用系统的开发与设计。博士论文，Access。为此，课程组安排了课程设计、毕业设计及课题开发等实践环节，让学生在大量的实践过程中掌握数据库应用系统的设计方法，培养学生的数据库应用能力、创新能力和团队协作精神。
2.编写新的教材，更新教学方法
为了使学生掌握流行的数据库管理软件，我们重新编写了新的教材，参加编写的人员都是长期从事数据库技术教学第一线的教师，在总结多年教学经验的基础上，选用了Access这种数据库管理系统作为教学示例软件，同时Access也成为全国高等院校计算机等级考试中的二级考试内容。Access数据库是Office办公系列软件的主要组件之一，是一种为数据库管理和应用程序开发而设计的面向对象的可视化程序设计语言，不仅能使编程人员从复杂的工作中解脱出来，而且在程序开发上不再需要过多地与语言打交道，可视化的开发过程使原先以编码为主的开发变为以操作为主的开发，从而极大地提高了开发效率，缩短了开发周期。在教学过程中，针对数据库技术发展迅速、内容丰富和实用性强的特点，总结出“理论与实践并重，体现案例教学”这两条原则和三种授课方式:课堂理论讲授、机房上机实践和学生分组分项目完成项目练习。
通过这样的教学方法提高学生的学习兴趣，培养学生团队合作精神，加强学生对数据库技术的掌握。案例教学起源于哈佛大学商学院，它是一种与传统教学的“概念——理论——应用”模式完全相反，采用“案例——理论和概念”模式的教学方法。通俗地讲，案例教学是通过对具体实例的演示、讲解，让学生对案例进行分析、讨论、交流，充分表达自己的见解，以达到高层次认知学习目标的一种启发式教学方法。案例教学的过程主要步骤如下:(1)教学案例的选择与设计；(2)案例分析与讲解；(3)课堂讨论；(4)综合讨论结果，得出结论。
3.完善考核制度，重视能力培养
《数据库原理及应用》这门课程要求学生既掌握一定的理论知识，也能熟练运用一种数据库管理系统软件。博士论文，Access。传统的单独理论试卷考试会导致学生为应付考试而对相关理论知识在考前临时突击，死记硬背，出现“高分低能”现象，这与该课程培养应用型人才的目标是相悖的。博士论文，Access。为此可以采用理论笔试与平时实践各占一定比例的考核方法。博士论文，Access。平时实践分项目实践可以督促学生增强自己的动手能力和对所学知识进行应用的能力，理论考试采用机考的形式，通过考试系统软件随机生成试卷，使相邻学生的试题摘要素的综合改革和建设。
五、结束语
随着数据库技术的不断发展，知识的不断更新，即使在现在看来是比较合适的教材，教学方法等在经过一段时间之后，也可能显得过时和落后。因此，我们应经常进行教学研究讨论，在教学过程中，认真思考、积极探索，使此门课程的教学水平有进一步的提高。
参考文献：
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[3]宣军英.浅谈数据库原理的教学方法[J].嘉兴学院学报,2006,(3)。
关键词：案例教学；任务驱动；数据库
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）45-0161-03
一、绪论
数据库技术是信息和计算科学领域的基础及核心技术之一，《数据库原理及应用》是计算机、信息管理专业本科教育的一门核心课程。《数据库原理及应用》课程的主要内容包括：（1）数据库原理相关的基础理论，比如：关系型数据库系统的体系结构、关系模式、函数依赖理论以及范式理论等。（2）数据库设计的方法和内容，包括需求分析、数据库的概念设计、数据库的逻辑结构设计、数据库的物理设计以及实施和应用等整个数据库设计的生命周期，在此过程中需要完成E-R图的绘制、关系模式的转换以及应用范式理论和函数依赖理论进行规范和约束。（3）与数据库系统相关的开发和应用，包括如何应用DBMS有效的管理数据库、如何应用SQL语言以及其他开发工具进行数据库编程和开发等内容。目前，数据库课程的教学方法大多还是以传统的“灌输式”模式为主，这种教学模式以课程内容为中心，以教师讲授为主导，学生被动接受。传统教学方法注重该学科知识的全面性、系统性和严谨性的特点，对于学生掌握理论基础具有重要意义，但是，这种教学方法不仅制约了学生的主动性和创造性，而且忽视了学科之间的关联性。
案例教学法由哈佛大学法学院Langdell教授于1870年首创，是一种以案例为基础内容，以学生对真实事件和情境的分析、思辨为教学重点，以提升学生掌握基础理论并解决实际问题的能力为目的的教学方法。它通过模拟或者重现现实生活中的一些场景，让学生把自己纳入案例场景，通过讨论或者研讨来进行学习[1]。与“灌输式”的传统教学模式不同，案例教学法更加注重通过组织研讨的方式引导学生自主思考[2]。案例教学法最初应用于管理类[3]和法学类的专业课教学中，但随着其在课堂气氛、学生参与的积极性以及教学效果等方面的优异表现，逐渐被广泛关注，包括政治[4]、医学[5]、农业[6]、计算机科学[7]等各类学科都开始探讨如何设计适合本学科的案例教学法。案例教学法作为一种全程参与式的教学方法，一般包括课前预习、课堂讨论和课后总结等三个基本阶段。它要求学生在课前做好预习，掌握案例相关的基础理论，课堂上积极参与小组讨论，要求教师课前选好合适的案例，课堂上合理地引导学生开展小组讨论，保证讨论效果并做好点评工作，课后进行总结[2]。
鉴于《数据库原理及应用》课程具有较强的实践性，培养学生的应用能力是该课程的核心任务，而传统的教学方法在这方面存在明显缺陷，因此，不少的学者对案例教学法在数据库课程教学领域的应用进行了探讨[7，8]。张海燕等强调，作为一种全程参与式的教学方式，数据库课程的案例教学法，在教学过程中要求学生课前做好准备.课堂上积极参与小组讨论，教师在整个教学过程中把握案例准备和小组讨论的效果，并指出教师要通过循序渐进的讲解、演示和实验，让学生理解数据库的基本概念、理论和技术[7]。刘畅[1]结合数据库课程的特点，提出了一种项目驱动式的“数据库原理”课程案例教学法，该方法以数据库课程中的内容为主线，以项目为核心，将数据库课程分块零散的知识和技能，通过实践教学串联起来，让学生像在做数据库开发工作那样，不断地发现新问题、解决新问题，从而经历一个完整的项目开发研究过程，达到熟练掌握和应用知识的目的。实际上，数据库的基础理论较为抽象难懂，自学起来较为困难。因此，在设计案例教学法时，无法沿袭传统的案例教学法步骤，因为，无论是安排学生课前预习还是课堂讨论，都比较困难，教师有必要在开展案例讨论之前，进行适度的讲解。本论文将根据计算机原理及应用这门课程的特点，在传统案例教学法的基础上，提出一种基于任务驱动的案例教学法。
二、学科特点及教学现状
《数据库原理及应用》课程具有以下特点：首先，需要掌握很多基础理论，比如：函数依赖、范式、三层结构两级映射等，这些内容都比较抽象，学生在短时间内难以理解和掌握。其次，数据库课程中的前后内容关联性较强，比如：数据库的设计需要参照三层结构两级映射的结构体系进行，关系模式的构建需要符合范式要求，要消除不合理的函数依赖关系等。最后，数据库课程的实践性较强，所有的基础理论最终都要应用于包括数据管理、数据库编程等在内的实际工作中。由于教学内容抽象难懂、传统教学模式枯燥乏味加上数据库课程的教学领域理论学习和实践应用脱节严重等问题，导致学生的学习热情和兴趣不高，教学质量和教学效果难以保证。而且，由于教学内容零散、孤立，学生很难达到系统化了解和综合运用的境界，学生只能通过死记硬背的方式来应付考试，很多学生虽然成绩很好，但是动手能力很差，不知道如何应用这些基础理论解决现实问题，从而出现高分低能的现象。
三、任务驱动式的案例教学法设计
针对以往教学方法的不足，本论文依据《数据库原理及应用》课程的特点，设计了一种基于任务驱动的案例教学方法，该方法具体步骤如下。
1.问题设计及案例准备。《数据库原理及应用》课程的案例教学法与管理、法律等文科类课程的案例教学法不同，不需要广泛收集和整理大量高质量的案例形成丰富的案例库，不需要适时更新和补充新的案例，不需要强调案例形式多样性和案例内容的广泛性，而是要针对核心教学任务设计一个科学的问题，并围绕着问题进行案例准备，要求所设计的案例，在纵向上能体现出数据库系统设计和开发的完整生命周期，在横向上能覆盖《数据库原理及应用》课程要求掌握的所有基础理论。
比如我们要求学生应用《数据库原理及应用》课程所涉及的基础理论，设计和开发一个学生管理系统，该系统能完成以下任务：查询出有哪些学生选修的课程中至少有两门以上由教授开设。要完成该任务，学生需要完成的工作以及应用到的理论包括：（1）描述教学关系，需要绘制E-R图；（2）将E-R图转换成合理的关系模式，并编制数据表，需要应用范式理论和函数依赖理论；（3）将数据文件保存在物理磁盘上，要求占用较少的存储空间并能进行高效检索，需要应用物理结构设计理论；（4）客户从操作终端检索所需要的信息，形成视图，需要应用SQL语言；（5）保证数据视图―数据表―存储结构之间的相互独立、相互关联的关系，需要依赖数据库系统的三层结构和两级映射。案例需要围绕着上述内容进行设计，不能遗漏。
2.基础理论的讲解。由教师进行精练的理论知识讲解，讲解过程最好能结合解决实际问题的步骤，介绍在哪些环节需要用到它，这样有助于将零散的知识串联起来。《数据库原理及应用》课程需要重点讲解的知识点见表1。
3.问题分解及教学过程控制。案例教学的目的是充分发挥学生的主观能动性，让学生独立思考、分析和处理案例设计阶段所布局的问题，引导学生将核心问题分解成若干个子问题，在依次解决子问题的过程中主动的学习《数据库原理及应用》课程中的基础理论，并将其应用于实践。教师可以根据教学内容、进度以及学生的掌握情况，适时地进行讲解和点评，确保学生对核心内容的掌握和灵活应用（表2）。
4.总结和评价。对案例教学法的全过程进行回顾，对重点和难点问题进行分析和讲解，确保学生对所学知识的理解、掌握和应用，并从以下三个维度评价任务驱动式案例教学方法的总体效果：（1）案例维度，包括案例项目的构思、任务的分解以及问题的设计；（2）教学过程维度，包括课前的准备、课中的引导和控制、课后总结等；（3）绩效维度，包括教师表现、学生成绩、课堂反映等。
四、结语
基于任务驱动的案例教学法，要求教师围绕着课程的教学任务和课程内容进行案例设计，案例由若干个问题构成，学生在解决问题的过程中，主动学习课程的理论知识，并达到灵活应用的效果。在案例探讨的过程中，教师扮演的是引导和辅助的角色，一方面，引导学生按照设计的流程和步骤进行案例的分析和探讨，另一方面，负责讲解学生学习过程中遇到的重点、难点问题。笔者在长期的教学过程中，虽然验证了该方法的有效性，但是，随着各种先进的教学手段的进步以及教学方法的不断完善，《数据库原理及应用》课程的教学模式将不断趋于合理。
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一、数据库技术教学中存在的问题
1.理论与实际联系不紧密
注重理论教学，数据库使用技术讲述的少，使学生不能将所学知识融会贯通，不能适应企业对数据库应用人才的需要。
数据库原理与应用课程是一门实践性很强的计算机课程，但目前实验课时少，导致学生不明确实验目的，实验内容不清楚，考核中实验课也没有一定的比例等。
2.方法和手段过于陈旧
当前数据库原理与应用课程多采用课件进行多媒体教学，一方面，减轻了教师板书的负担，增加了授课的信息量，通过课件也能够使教学内容更加形象化地展现出来；但另一方面，教师在授课时过分依赖课件给教学质量带来了一定影响，如当学生长时间注视投影时，容易产生视觉疲劳；在使用课件进行教学时，演示节奏加快，不能很好的实现教与学的交互，学生的思维难以与之同步，促使教学质量下降。因此必须综合的运用多种教学方法和教学手段，合理地使之相结合，调动学生的学习积极性，促进学生的学习。
二、数据库教学改革的途径
1.优化教学内容，完善知识体系
在实施数据库原理与应用课程教学时，应从基本原理、设计方法到应用开发，涵盖教学内容如下：基本原理包括数据库系统概述、关系数据库、关系数据库查询语言SQL、关系系统及其查询优化、关系数据理论等，这些内容是教学的重点，它们涵盖了关系数据库的基本原理，对数据库的设计、应用和开发起着指导作用；设计方法包括软件工程原则、数据库恢复技术、并发控制、数据库安全性、数据库完整性等；应用开发包括IBM DB2数据库系统、基于高级程序设计语言的C/S（B/S）构架的应用。
2.改革教学方法，优化教学手段
结合多种教学方法进行教学：①采用案例教学，加快学生的学习步伐。针对课堂教学、实验教学和课下练习，均设计了不同的教学案例。从数据库基本原理、设计、实现和开发等诸方面，对案例逐步展开，加快学生对抽象理论和方法的理解与掌握。②采用任务驱动教学法。针对教学中的重要知识点，精心设计教学任务。任务驱动教学法的基本过程为：提出任务、分析任务、学生操作、交流讨论、巩固创新、总结等。在任务的驱动下，促使学生自主思考，并通过自主学习、协作学习等方法，探求解决问题的途径。③采用理论与实践相结合的教学方法。设计了与理论教学内容相对应的实验，以提高学生实践能力，促进对理论内容的吸收。④采用合作学习教学法。合作学习教学法即结构式分组教学模式，使其和任务驱动教学法相结合，对学生进行合理分组，使之相互合作和激励，主动积极地参与学习，培养学生探索创新能力和团结协作的精神。该方法主要用在实验教学当中。
3.注重实践环节，培养创新能力
教学过程中必须将理论教学与实践教学相融合，鼓励引导学生灵活掌握理论知识，并能够应用到实际工程中。实践教学是本课程教学的重要环节，上机实验与课程设计安排要合理。教师在课堂上应给学生指定实验的主要目的、方法及关键点，让学生能够带着问题去上机，使实验更有针对性，使实验课程更有意义。上机时应对学生进行实时指导，并对上机过程中普遍存在的问题进行统一讲解。在课程的后期需要安排两周的课程设计或综合性实验训练促进知识点之间的相互联系，所选题目应具有一定的实用性，让学生能够应用软件工程的基本原理设计一个具有实用价值的数据库应用系统，使所学知识融会贯通。
①培养创新意识。富于想象并敢于大胆提出问题，注重实践，具有勤奋努力、百折不挠的拼搏精神，这是进行创新教育的必备条件。
②建立一种全新的创新教育激励机制。学生课程设计或综合性实验后，不但要形成软件，还应鼓励学生撰写相应论文，在论文中阐述其设计思路、运用的知识及自己的体会。对于一些优秀论文，教师应给予一定奖励，并从中挖掘人才，建立课外研究小组，与教师一起从事数据库应用和开发研究。
③建立一支富有创新精神的教师队伍。实施创新教育，培养创新人才，教师无疑是教育的关键和主体，教师应通过组织课堂教学、进行课后辅导、开展答疑解难、指导课程设计和综合性实验等环节，循循善诱、潜移默化地培养创新人才。
4.改革考核方式，重视能力培养
关键词：研究型教学模式；数据库系统原理；内容模块化；课程训练载体；学习效果评价体系
基金项目：北京市重点学科共建项目计算机应用技术(XK100040519)。
教育部在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中指出：“积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力”。由于计算机科学的飞速发展，在高等院校特别是具有研究特征的高等院校计算机专业探讨和实践研究型和创新性人才的培养方法与有效途径就显得尤为迫切。为此，中国计算机专业教学指导委员会也在《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》中专门强调了研究性教学和创新能力的培养问题。
目前，数据库系统原理课程不仅是计算机专业的核心课程，也已成为非计算机专业的必修课或选修课。随着计算机科学的发展，数据库技术在理论上不断得到创新，这就要求教学方法也要不断改革。传统的以老师为主导的讲授方法不利于学生建立对数据库课程的兴趣，进而影响学生对数据库系统知识的掌握和实践能力的提高。研究型教学模式对于培养学生的创新能力、主动学习能力和团队协作能力，以及提高学生的综合素质，有着积极的意义，因此成为了当前教育教学研究的热点之一。如何将这一模式有效地应用于数据库系统原理课程的教学之中，仍是一个值得引起关注和深入研究的问题。
我们在数据库系统原理课程的理论和实践教学中进行了研究型教学的尝试，首先将课程的内容模块化，根据模块的特点设计问题情景和研究型课程训练载体，用以问题为导向的主动式学习方式来激发学生的思维和兴趣，辅以多元化的课程训练环节和面向过程的学习效果评价体系，目的是使学生在主动探索求
知的学习过程中，将外在知识转化为内在经验，从而增进学生的思考、分析和创新能力。
1教学内容模块化
美国教育心理学家和教育改革家布鲁纳在他的教学过程提出了学科基本结构的观点，强调掌握学科基本结构的重要性。我们通过将课程的内容模块化帮助学生掌握教材全貌，同时根据模块的不同特点设计问题情景和研究型课程训练载体。
数据库系统原理课程的内容涵盖数据库系统的基本概念、基本原理和基本技术[1-3]，我们将其主要内容分成12章、3个模块(关系模型、数据库设计与应用、数据库管理系统)进行讲述，如图1所示。
第一章是绪论，主要介绍数据库技术的发展历程和一些基本概念，为进一步学习奠定基础；第二章至第五章属于关系模型模块(下简称模块1)，通过讲授模型的三个要素(数据结构、数据操作、完整性约束)让学生建立扎实的关系数据库理论基础；第六章至第八章属于数据库设计与应用模块(下简称模块2)，通过讲授关系数据库规范化理论、数据库设计和编程方法，使学生掌握现代信息系统中数据库的设计和开发技术；第九章至第十一章属于数据库管理系统模块(下简称模块3)，通过讲授查询处理与查询优化、事务管理与数据保护，使学生掌握数据库管理系统的实现技术；第十二章是数据库新技术，通过介绍分布式数据库、XML数据库、数据仓库与联机分析处理等，使学生简单了解目前数据库发展的前沿技术。
图1课程总体框架
2多元化的课程训练环节
课程训练载体是运用以问题为导向的研究性教学方法的实现手段，不同的课程内容将使用不同形式的训练载体以完成研究性教学目标。针对不同的模块，需要建立形式多样的课程训练环节。对于系统实
现模块，讨论和撰写研究报告是实施研究型教学的重要手段；同时，研究型教学不能轻视实践技能的培养和训练，原先的实验模式已经不能满足培养创新性人才的需要，要按基础验证性实验、设计性实验和探索性实验等多个层次来分别设计。
针对数据库系统原理教学内容的特点，以及该课程理论联系实际的原则，我们安排了课堂讨论、专题研究、多层次的实验教学作为研究性教学的训练载体。其中，课堂讨论是一种多通道的知识信息传递交换，讨论式教学既要输出知识信息，又要从一个立体式的环境中输入更多的知识信息，这些信息都是属于探究性的，需要通过思维活动，对知识信息进行分析、综合、抽象、概括等一系列的“加工整理”，达到丰富知识、弄懂存疑的目的。专题研究要求学生课后围绕给定的专题收集和阅读相关资料，尝试对问题从广度和深度两个方面作相关的研究，该项训练不仅能培养学生的自主学习能力，而且能培养学生独立思考能力、综合分析能力和规范地撰写科研报告的能力。数据库原理课程是一门实践性较强的课程，实验是必不可少的。对于验证性实验，教师对学生的要求不仅是用实验验证原理，而且要研究有关问题，鼓励学生自己提出问题，并通过实验验证；对于设计性实验，重在培养学生搜集资料、实际解决问题、论文写作和团队协作等综合素质；而对于探索性实验，主要配合专题报告开展，着重培养学生自主学习能力和创新能力。
各种训练载体的组织形式不同。教师可在第一次上课时布置分组，每组由3～4位同学组成，设组长1名，学期内所有需要分组实施的训练载体(课堂讨论、专题研究、设计性实验)均采用同样的组员构成。
2.1课堂讨论
课堂讨论主要围绕模块3展开，模块3重点介绍数据库管理系统的实现原理，我们通过有效的训练载体培养学生发现问题、定义和解决问题，最后对解决方案评价论证的能力。讨论题的设计试图还原历史上的研究过程，逐步训练学生掌握研究问题的方法。讨论题分为以下两类：
第一类讨论题帮助学生在综合分析已学知识的基础上，学会发现问题，并进一步探讨如何解决问题的方法。例如：关系模型与层次和网状模型相比，最大的区别在哪里？这样的区别会带来怎样的好处？同时会产生怎样的问题？如何解决该问题？该讨论题旨在引导学生在体会关系模型好处的同时，发现关系模型带来的问题，即效率低下，从而引出对查询优化手段和方法的研究与学习。
第二类讨论题帮助学生在学习基本原理或实现技术的基础上，进一步发现问题，并提出改进的方法，使问题的解决方案更加完善。例如：如何达到数据库可靠性和高效率的平衡？该讨论题的目的是在学生学习了基本的恢复实现技术后，在进一步发现效率问题的基础上提出改进方案，为引出具有检查点的恢复技术和数据库镜像埋下伏笔。又如：如何达到系统并发度和并发控制的开销之间的平衡？该讨论题引导学生考虑封锁的粒度，通过在学习封锁和并发控制的基础上进一步思考问题，综合已学知识提出可行的方案。
为保证讨论效果，教师会在前一节课把讨论题布置给学生，同时，把需要阅读的资料提示学生。学生可预先阅读相关资料，进行一些思考，做好讨论准备。课堂讨论分组进行，由组长记录各方意见，并归纳总结。教师可随机参与讨论，并在讨论中正确地引导、提问以及产生自己的见解。讨论结束后，采用学生自愿与教师随机抽查的方式选取俩组学生，由组长报告讨论结果，其余学生可提问。教师点评是讨论课的重要环节，点评的意义在于一方面教会学生怎样从讨论的内容中，总结出有价值的规律或结论；另一方面便于引出后续的学习内容。
2.2专题研究
数据库系统原理课程的专题研究针对模块设计，着重训练学生综合运用知识分析和解决问题的能力。针对模块1和模块3，我们设计了关系模型实现、数据库性能调优两个专题。这两个专题以模型为主线，将从模型的三要素到深入数据库管理系统内部实现的递进性目标作为研究报告目标，引导学生通过完成研究专题，掌握规范的研究问题的方法。
关系模型实现专题的研究目标是探究数据库管理系统对关系模型的实现方案，要求学生在学习模块1的基础上，选择一个主流的商品化数据库管理系统，探究该数据库管理系统对关系模型的三大要素(数据结构、数据操作和完整性约束)的实现方法，并与课本所学知识做比较。学生需要按小组提交规范的研究报告，报告中需要阐明所选择商品化数据库管理系统的发展历程及特点，讨论该数据库管理系统在关系模型的数据结构、数据操作和完整性约束的实现方面的特点，并比较与课本所学知识的不同之处。
数据库性能调优专题的研究目标是研究数据库管理系统的SQL调优方法，要求学生在学习模块3的基础上，按研究性学习指导书的提示查阅资料，自主学习SQL调优的有关知识，并选择一个主流的商品化数据库管理系统，在完成必要的实验的基础上，研究该数据库管理系统的SQL调优方法。学生需要按小组提交规范的研究报告，报告中需要阐明与数据库管理系统性能有关的因素，给出所选择的商品化数据库管理系统的SQL调优的原则，并分析SQL调优与DBMS查询优化器的关系。
专题研究分以下几步进行：
1) 研究专题的下达。讲完相应知识点之后，教师布置相关的研究专题，同时提供给学生相应的学习资料和具体要求。学习资料包括研究性学习指导书、相关的搜索路径，具体要求有论文格式和评分标准。
2) 学生进行课外学习。小组在研究专题下达的3日内确定组内各成员的分工，按照分工展开研究和讨论。遇到小组研究中无法解决的问题，可及时与教师沟通。小组最终需提交规范的研究报告，并注明每位成员在报告中所做的工作。
最后是成果展示和教师点评。采用学生自愿与教师随机抽查的方式选取2～3组学生展示研究成果。由组长报告研究结果，其他小组的学生可提问。每组学生报告完毕，教师必须点评。对正确的论点要予以肯定，必要时可以引导到更深的层次。对争论的问题，学术界有结论的，教师应介绍有关的结论，对于无结论的，教师可阐明自己的观点供学生参考，或指导学生查阅有关参考文献等。
2.3多层次的研究型实验教学
研究型教学不能轻视实践技能的培养和训练，研究型的实验教学应该从问题出发，激发学生通过动手实验探究问题的热情，同时鼓励学生对问题提出多种解决方案，并对各种方案进行评价和比较[6]。我院的研究型实验教学按基础验证性实验、设计性实验和探索性实验三个层次分别设计。
基础验证性实验主要针对模块1和模块3设计，不同于传统的实验模式，教师对学生的要求不仅局限于用实验验证原理，而且要研究有关问题，实现对知识的拓展。除研究性学习指导书给出的需要探究的问题外，特别鼓励学生自己提出问题，并通过实验验证。
设计性实验针对模块2设计，训练目的是让同学们对数据库设计的全过程有整体的认识，并提高学生搜集资料、解决实际问题、论文写作和团队协作等综合素质。在设计性实验的实施过程中，若干同学组成开发小组，每位同学承担不同的角色(如系统分析员、系统设计员、系统开发员、系统测试员等)，协作完成一个小型信息系统的开发，使学生深入理解数据库设计的基本方法、步骤和数据库设计各阶段的任务，掌握数据库应用系统分析、设计与实现的方法和相关技术。设计性实验的成果需要以小组为单位展示，展示过程中允许其他同学和老师提问。
探索性实验针对模块3设计，该实验配合数据库性能调优专题，要求学生在查阅资料、自主学习SQL调优相关知识的基础上，设计实验方案验证SQL调优规则，并鼓励学生提出新的SQL调优规则或发现已有规则存在的问题(如在不同的数据量或索引情况下执行代价不同等)。探索性实验的成果展示随专题报告进行。
3以科研项目驱动研究性学习
研究性学习需要应用的驱动，科研项目是课堂研究性教学活动的延伸。以项目驱动研究，以研究带动教学，科研活动能够培养学生的研究型思维、创新意识和实践动手能力[4-5]。
我们通过开展大学生创新活动，让部分学生参加到教师的科研项目中。这些项目在用到已学知识的同时，也会让学生面临新的挑战，他们必须学习以科学研究的方式主动搜集信息，获取知识，应用知识，最后解决问题的方法，该过程是一种独创性学习活动，可以激发学生研究性学习的兴趣。
与此同时，科研项目对研究型教学的开展也能起到积极的推动作用。在完成项目的过程中，教师需要学习新的前沿知识和技术，一方面可以丰富课堂教学，另一方面还可以从项目中抽取新的案例用于研究型教学。
4基于过程的学习效果评价体系
传统的以学生考试成绩为主的评价机制并不适用于研究型教学模式，研究型教学模式应侧重对过程的考核。
为配合研究型教学，北京交通大学对主干课程的学时进行了弹性化处理。以数据库系统原理课程为例，课程原本64学时，但实际安排80学时，其中的16学时是专为配合研究型教学设置的。我们将这些学时用于开展学术讨论、专题报告辅导、探索性实验的方案讨论、学生成果展示及教师点评。
在考核方式上，我们将期末考试成绩在最终成绩中的比例降至50%，另外50%用于对过程进行考核(各部分所占的比例见表1)。其中，研究报告和实验报告有详细的评分标准，期末考试采用开卷的方式，考题比较灵活，需要学生在理解的基础上解答问题。
表1课程学习效果评价体系
研究型教学是当前教育教学研究的热点问题。我们对数据库系统原理课程进行了研究型教学的探索与实践，在对课程内容模块化的基础上，设计多元化的课程训练环节和面向过程的学习效果评价体系，用以问题为导向的主动式学习方式来激发学生的思维和兴趣，从而增强学生的思考能力、分析能力和创新能力。未来工作的重点在于进一步调动学生对研究性学习的积极性，充分发挥他们的主观能动性，最终提高人才培养质量。
参考文献：
[1] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会. 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,2009:337-394.
[2] 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.
[3] 王宁,王珊. 数据管理课程群的构建和实施方案研究[J]. 中国大学教学,2010(6):62-65.
[4] 胡彩平.“数据库系统概论”课程的研究性教学探讨[J]. 时代教育,2009(5):91-92.
[5] 叶小平,汤庸,汤娜. 数据库学科研究型教学探讨[J]. 计算机教育,2008(2):17-19.
[6] 陈慧萍,牟艳. 数据库系列课程实验教学的探索[J]. 实验室研究与探索,2008,27(1):105-107.
Study on the Research Teaching Model in Course of Principles of Database System
WANG Ning, XU Wei, YU Zhongqiang
(School of Computer and Information Technology, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044,China)
关键词数据库原理案例教学 教案
1 问题的提出
数据库技术是研究如何科学地组织和存储数据，如何高效地检索和管理数据的一门学科。在教育部高等学校计算机、自动控制和信息类专业的培养方案中，“数据库原理”一直是四年制本科生的专业必修课程。在IT技术飞速发展的今天，能否很好地应用数据库技术解决实际问题，已成为许多用人单位对应聘者知识结构的新要求。因此，该课程也日益成为其他理工科专业本科生、专科生一门愈来愈受到关注的选修课，甚至是必修课。
而目前许多院校非计算机专业的“数据库原理”课程的教学现状并不令人满意，主要问题是：教材组织上理论概念多，应用实例少；教学安排上课堂讲授多，实践动手少；课程考核上死记硬背多，灵活应用少。这样“三多三少”的直接后果是：尽管一些学生可以在理论考试中取得高分，但却不能自如地应用某种数据库管理系统软件解决实际问题，更谈不上开发出有实际应用价值的数据库系统，如此“眼高手低”很难适应现代社会对数据库技术应用人才的需求。因此,在“数据库原理”课程的教学上必须改变这种纸上谈兵、理论脱离实际的状况。
2 构建“数据库原理”案例教学模式的指导思想
“数据库原理”的教学大纲通常包括：基本概念、关系模型、SQL、关系数据库理论、数据库设计和数据保护等内容，一般授课学时在50学时左右。由于理论内容较多，很难保证有效的实践环节。为此，构建“数据库原理”案例教学模式的指导思想可归纳为12个字：精理论、强实践、重启发、勤激励。具体就是：精选课堂讲授内容，围绕着如何解决实际问题开展对相关理论的探讨。一些大纲有要求、但受学时限制、无法在课内讲授的内容，要求学生通过自学完成；增强实践环节的力度，加大综合性、创新性实验的比例，培养学生探究性学习、自己动手解决问题的能力；通过启发式教学和有效的激励机制，提高学生的学习兴趣，进而调动起他们主动学习新知识、探索新方法的积极性。每堂课结束时可以给学生提出一、两个问题，一则督促学生做好复习预习，二则为下堂课的教学留下伏笔和切入点。对于认真思考问题、能提出切实可行方案及在实验中有创新的学生，应给予当堂表扬或给平时成绩加分的鼓励。
3 基于案例教学法的“数据库原理”教案一则
如表1所示，本教案以学生较熟悉的教务管理子系统“学生档案管理”为贯穿始终的例子，以关系数据库理论为指导，通过循序渐进的讲解、演示和实验，让学生理解数据库的基本概念、理论和技术，掌握一个简单的数据库应用系统从分析、设计到实现的完整开发过程，真正做到学以致用。全部内容共计54学时，其中课堂讲授演示26学时，课内实验28学时。适用对象为已掌握了一种面向对象的可视化编程工具（如VB、C#、C++或Java等）的非计算机专业本科生或专科生。
4 实施案例教学过程中需要注意的问题
（1）正确认识理论与实践的关系。案例教学从不否认理论对实践的重要指导意义，像关系代数、查询优化、数据存储、事务处理、并发控制等一些数据库技术中十分重要的内容可另外开设一门课程供高年级学生选修，以弥补学生在数据库理论上的不足。
（2）注意教学内容特别是实验环节开发平台、工具和方法的实用性和先进性。与其他计算机技术的发展一样，DBMS及数据库应用系统的开发平台和工具每隔几年就会更新换代，这就要求任课教师必须与时俱进，及时将最新的研究成果引入教学。如以上案例采用GUI风格的C/S结构，若学生有一定网页制作基础的话，可改进为目前较为流行的Web风格的B/S结构。
（3）建立公平有效的课程考核机制，保证自学内容、实验环节的教学质量。自学内容可通过读书报告、论文、提问等方式加以考查；布置课程验收大作业时，应兼顾不同层次学生的学习能力，既能让基础较差的学生树立起完成任务的信心，更要积极鼓励程度较好的学生高标准要求自己。
5 结论
实践证明，“数据库原理”案例教学模式是一种变学生被动学习为主动学习的有效方法，由于能够理论联系实际，让学生带着感兴趣的问题进入课程的学习，让学生改变了以往混学分的思想，对这门课的认同度有了明显的提高，具体表现为：上课睡觉、缺勤的人少了，积极思考问题的人多了，学生作业的质量提高了，成绩上升了。另外，师生间的互动交流大大加强了，教学相长得以充分体现，部分学生还结合自己的专业和爱好，积极参与教师的科研工作，其探究能力和创新意识得到了较好的培养。
（本文获得“2005年全国青年教师计算机教育优秀论文评比”教学与研究三等奖）
参考文献
1 萨师煊，王珊.数据库系统概论(第3版).北京：高等教育出版社，2000
各企、事业单位内部运行着多个应用信息系统,而应用系统的安全保护等级决定系统运维人员的水平。例如统计核心业务系统信息安全保护等级为二级,因此要求运维人员技能不低于二级等级保护的技能水平。要求核心业务系统运维人员责任心强,熟悉常用的操作系统和系统软件,掌握关系数据库常规使用方法和日常数据库管理的基本SQL操作命令,熟悉统计核心业务系统的功能和结构,具有网络及硬件设施日常维护能力。从上述计算中心主要的日常运维工作可以看出,计算中心的工作人员应掌握计算机软、硬件的基本理论知识;熟悉项目建设、技术方案论证、基础设施建设、需求分析、技术架构、系统部署、系统测试、系统运行维护方案制定、系统的定级测评等软件开发和运维过程中各个环节的目标、工作任务、主流开发技术等;具有较强的组织、协作、协调沟通能力。由此可见,在企、事业单位的计算中心、信息中心、网络中心或相关部门,要求任职人员具有扎实的理论基础、较强的实践技能和经验,计算机中心的专业人员在各部门的信息化建设中占主导地位。
二、教学体系与课程教学模式改革思路
1.适应社会需求,完善教学体系。根据学校的特点,明确以培养应用型人才为目标。计算机应用型人才的培养,必须以市场需求为导向,确定人才培养方案。同时积极进行教学改革,研究应用能力、创新能力培养模式,建设稳定的实践教学基地,完善教学质量控制过程,以达到课内课外教学实践相结合,提升学生实践动手能力和创新能力。论文根据实际工作中应用技能的需求,将专业课程分群组、能力培养分方向,优化课程体系。①知识体系模块化。应用型计算机专业的知识体系主要分为以下几个模块:公共基础课程模块、专业基础课程模块、程序设计课程群、计算机硬件课程群、操作系统课程群、数据库应用技术课程群、网络技术模块、软件工程与开发技术等模块。其中:公共基础课程应强化学生的数学基础和英语能力;专业基础课程重点建设《离散数学》、《数据结构》;程序设计课程群建设以C/C++程序设计语言为主线,以《Java语言程序开发》和《.Net程序开发》为两个选修方向;计算机硬件技术模块以汇编语言与计算机组成原理为核心,以嵌入式程序设计与开发为方向;操作系统课程群重点讲解《操作系统原理》,并以《Linux/Unix操作系统》为选修方向;数据库应用技术模块以《数据库原理》为主体,以提升主流数据库管理系统的管理与应用能力为具体实践训练目标;网络技术模块以网络原理为中心,实践操作内容以华为网络体系和思科网络体系为方向;软件工程与开发技术模块以软件工程为核心,以开发某一领域的应用系统软件为目的。②实践技能规范化。目前的教育教学体系理论知识讲的多,而实践训练较少,以上课程群除课程包含的实验/上机之外,至少都应单独设置一门相关的实践环节课程。目前,独立设置实践环节课程如下:专业基础模块有2周的《数据结构课程设计》;程序设计课程群有两门课程实习,即2周的《C/C++课程设计》、3周的《软件设计实习》;计算机硬件课程群有1周的《计算机组成原理与接口技术课程设计》;操作系统课程群有1周的《操作系统课程设计》;数据库应用技术课程群有1周的《数据库课程设计》,并有《软件设计实习》与之相结合;网络技术模块和软件工程与开发技术模块均采用3周、校外、校企合作形式的实习。
2.教育教学与课程教学模式改革。课程教学应以应用能力培养为导向,增加实践性教学环节,广泛开展校企合作,实现专业化的技能培养,严格质量控制过程管理,以提高学生适应社会需求能力。下面以数据库课程教学改革为例,探讨应用型人才培养的课程教学模式。①以应用能力培养为课程教学目标。《数据库原理》课程以当前主流数据库技术和应用为背景,以数据库管理系统为核心、以数据模型为线索,重点讲授关系数据库的理论与应用技能。数据库应用技术是软件开发人员必备的一项技能。设计一个数据库容易,设计一个好的数据库难。本课程要求学生熟悉数据库系统的基本概念与原理,掌握数据库系统的设计步骤和常用方法,能熟练地运用数据库SQL语言进行数据操纵,具有开发实用的数据库应用系统的能力并有效地进行数据库应用系统的维护。②理论实践相结合,注重实际需求。数据库技术既有坚实的理论基础,又是实践性非常强的一门技术。《数据库原理》课程必须注意分析实际应用系统设计、开发、运维管理过程中出现的常见问题。如对数据库管理系统的监控工作,主要包括:定期检查数据库集群运行状态、数据库对象的空间扩展情况、数据增长情况、数据库当日备份完成情况、所有实例的状态、正常登陆到所有数据库的例程,记录数据库的cpu使用、I/O、buffer命中率等。这部分内容在教材中很难见到,但实际工作中却极为常见,因此必须做必要的讲解。③重视设计规范,案例教学,强化实践能力。数据库应用系统的设计既有数据库结构设计,又有应用系统程序设计,一个好的数据库结构是应用系统的基础。为了强化学生设计、开发数据库应用系统的能力,增加了《数据库课程设计》实践课。课程以实际应用系统需求为案例,运用常用的CASE工具(如PowerDe-signer),从系统需求分析的数据流图、业务流图、数据字典的绘制,到概念模型、逻辑模型、物理模型的建立,严格按照给定的数据库设计规范进行数据库设计,并撰写系统需求分析和系统设计文档。同时以某种程序设计语言为工具进行系统功能开发,实现一个实用的应用系统。④注重课程间的衔接,提倡校企合作。数据库类课程由有实践经验的教师或企业中的数据库设计、开发人员讲授。在系统的设计、开发过程中,数据库技术与程序设计相结合,学生深刻地认识到数据库结构设计的重要性,能更深入地理解数据库设计理论、方法和经验,同时学生程序设计能力也进一步提升,这门课程是保证学生在校四年程序设计不断线的重要环节。
关键词：数据库系统；双语教学；课程改革
随着我国正式加入WTO和目前经济全球化进程的加快，开展和推进双语教学对高等教育国际化日显迫切[1-3]。数据库技术作为中国计算机科学与技术学科教程2002(简称CCC2002)中的16门核心课程之一，至2004年起成为我校信息学院软件工程、计算机科学与技术、网络工程三个专业的本科生首批开展的双语教学试点课程。过去4年我们以培养既精通计算机专业知识又精通英语的复合型人才为宗旨，以学生为主体，以双语为手段，配合本科教学改革工作，进行了一系列教学方法和手段的探索和实践。本文总结了该课程采用双语教学工作的经验和体会，这将有利于课程改革的顺利进行和不断得到改善提高。
1数据库双语教学的必要性
双语教学(Bilingual Education)在英国《朗曼应用语言学词典》所给的定义是“The use of a second or foreign language in school for teaching of content subjects”。即在学校使用第二语言或外语进行各门学科的教学[4]。我国当前的双语教学模式主要属于保持型双语教学，即学生刚进入学校时使用本族语，然后逐渐地使用第二语言进行部分学科的教学，其他学科仍使用母语教学。
数据库技术作为信息领域的支撑基础和软件学科的重要分支，经过三十多年的发展，已形成较为完整的理论体系和一大批实用系统，其应用领域占整个计算机应用的70%以上。网络技术的发展和知识发现的需求，为数据库技术开辟了广阔的空间，带来更强劲的发展劲头。当前数据库相关的前沿理论和先进技术的书籍和资料等，大多为外文制品，只有具有双语能力才能真正把握该学科的前沿与方向[5]。
2数据库系统双语教学的实施
2.1明确教改思路与理念
该课程教授的对象是大三学生，这时学生已经完成了大学公共英语的学习，具备了比较丰富的词汇量和一定的英语阅读能力与沟通能力。由于自身的情况不同，学生的英语水平参差不齐，开展双语教学必须根据课程的实际要求、学生的接受能力和自身英语水平等具体情况，决定其具体模式，并根据课程的进展情况和学生对课程的适应情况及时加以调整，从而达到掌握专业知识和提高学生实际英语能力的双重教学目标。
2.1.1关于教材
教材是教学的基础。合适的教材是影响双语教学效果的一个重要因素。笔者选用教育部高等教育司推荐国外优秀信息科学与技术系列《数据库系统概念》(第5版 影印版)。该教材与我国数据库教学大纲一致性较好，且注重实际应用能力和综合素质的培养，注重当代数据库技术前沿的发展，遵循现代计算机教学规律，英语纯正地道。但是该教材也面临一些问题：篇幅过长(达1 064页)，涵盖了计算机专业本科生和研究生学习的内容。在目前72学时的教学安排下，学生完全理解其全部内涵，是非常困难的。因此我们根据国内数据库教学大纲的安排，对章节内容在难易层次上做了划分，将教学内容定位于数据库系统基础篇，包括数据模型、关系数据库系统、关系数据库标准语言SQL、数据库设计理论、事务管理五大组成部分。而有关数据存储和查询实现、对象数据库和XML数据库、分布式数据库等更高级的内容只提供给能力较强的学生在课外学习。
2.1.2关于教学目标
通过本课程的学习，使学生理解、掌握数据库系统的基本原理：包括数据库的一些基本概念，各种数据模型的特点，关系数据库的基本概念，SQL语言，关系数据理论，数据库的设计理论；了解数据库管理系统软件的研究内容；掌握数据库应用系统的设计开发方法；了解数据库技术的主要内容和发展动向，以指导今后的应用。实践方面：要求学生利用数据库的原理知识和实用工具动手开发一个数据库应用系统。其最终目的是培养学生运用数据库技术解决问题的能力，激发他们在此领域中继续学习和研究的愿望。
把专业知识的教学放在首位，将语言教学作为一种渗透。积极使用英语教学，但不要求学生在在词汇和语法上做过多的纠缠，只要求学生能够读懂，理解课程的内容和表达方式。
2.1.3注重调动学生的积极性
当前双语教学这种新的教学形式面临着巨大的挑战。对学生来说，面对枯燥的专业知识和大量数据库英语词汇，很容易产生抵触情绪，丧失学习的信心。有不少的同学为了减轻学习的压力，索性直接阅读中文教材。因此充分调动学生的积极性是提高双语教学质量的有利保证。在教学中我们注意把握如下几点：首先，双语教学的关键是教师。教师必须是“双语人才”。双语教学对教师的要求非常高，不仅专业精深、英语好，还要求用英语表达专业知识、解析专业词汇等等。因此，工作难度和压力比过去要大许多，教师要做好充分的思想准备和心理准备。其次要准确把握中文和英文的关系。双语教学不等同于英语教学。虽然我们强调用英文的思维方式来阅读和表达专业知识，但是绝不能忽视第一语言的母语在教学中的中介作用。为此我们采用循序渐进的方法，适当缩小英文上课的比例，从5%～10%开始，然后根据学生的接受情况增大英文比例。
2.2准备课件与案例资料
数据库课程的一大特点是基础理论内容较多，一些概念性内容和经典理论不容易理解，例如关系模式、关系运算、数据库的规范化理论等知识。为了保证每节课的教学质量，需要精心组织教学内容，制作精美的多媒体课件以突出重点和难点。笔者采用“拿来主义”，对与该教材配套的1 000多张英文版电子教案进行了深入细致的分析。该电子教案以标准的科技英语形式涵盖了全部的教学内容，同时配以图、表、动画等多媒体手段，大大增强了教学的科学性、直观性、生动性及趣味性，避免了在板书中容易出现的英语书写和表达错误，显著加大了教学信息量，提高了教学效率。为了配合该课程的教学大纲，我们对PPT中的部分内容做了删除和修改：通过加粗、注释中文强调重点词汇；采用不时穿插小练习(practice)以增加课件的交互性，使学生每学完一部分知识都有一定思考与消化知识的空间。另外，对一些实践性强的内容，比如书写关系代数表达式、SQL语句等内容，尽量板书在黑板上而不以PPT的形式呈现。实践发现，教师适当的在黑板上以示范的形式表达教学内容会收到更好的效果。
采用外文原版教材另一个显著的特点是强调CASE WORK(案例)在教学中发挥的作用。以该课程为例，该书以一个银行运行实例来将许多概念有机的结合起来，包含了对一个相对完整银行系统数据库的需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、应用与开发、运行与维护等一个数据库应用系统涉及到的方方面面。对学生而言，将看似枯燥的理论知识和形象连贯的实践操作联系起来，有利于对知识的融会贯通。为了更进一步的发挥案例教学在数据库教学中的应用，在数据库的课程设计教学过程中，我们选取了一个贴近学生生活的案例“简单网上机票订购系统设计与实现”。在前期的准备阶段，通过了解当前的教学背景，及课程中需要学生了解掌握的重点和难点，根据由知识易到难，简单到复杂，循序渐进的方法，编写了一套全英文的实践教学材料。
2.3课堂教学方法
与传统教学相比，双语教学有其特殊性。双语教学的实质是研究型教学模式，旨在全面培养学生自学能力。因此教师一定要教会学生自己探求知识，更新知识，培养学生创新精神，让学生自主学习、自主发展。
2.3.1注重培养自学能力
双语教学应该突出学生为主体的教学原则，让他们参与到整个教学活动中去。不少同学觉得自学有困难，比如英语词汇量大、专业词汇不够等，知识获取远不比课堂上来的直接。因此，针对不同的教学内容，我们对学生提出了一些自学的建议：提前至少阅读每章的Introduction和Summary，大体上把握这一章的基本内容；要能对Review Terms中的专业词汇会读，会写，理解其含义，并能用英出解释；阅读Bibliographical Notes，了解相关研究背景与历史；能够完成1～2题Practice Exercises。
2.3.2采用任务驱动式的教学模式
顾名思义，是由教师根据课程内容，为学生安排一定的学习任务，让学生在完成任务的过程中掌握所学知识。它提倡“教为主导，学为主体”的教学思想，强调学生的主体性、积极性和创造性。在任务驱动式学习模式中，任务是课堂教学中问题提出的表现，是教学目标实现所依托的直观形式。因此教师要纵观整个课程，充分发掘教材因素，精心设计探索性问题，把握好时机，提供学生自主学习的最佳机会。问题可采用课本后面的基本练习题，也可根据课本内容自编题目。然后根据教材重点、难点和学生可能遇到的困难拟定讨论题，组织学生质疑、讨论、解疑，由学生自己“战斗过关”。比如教学Transaction(事务)这一章时，教师先布置一下几道思考题：
1)What is the definition of transaction?
2)What is the function of ACID properties of transaction?
3)How to test for serialization?
理解上述问题后，完成下列练习：
1)Database-system implements have paid much more attention to the ACID properties than have file-system implements. Why might this be the case?
2)Consider the precedence graph of figure 1. Is the corresponding schedule conflict serializable? Explain your answer.
Figure 1
理解上面两道题后，再拟定适当题目组织学生讨论：
1)Explain the distinction between the terms serial schedule and serializable schedule?
2)Why do database system support concurrent execution of transactions, in spite of the extra programming effort needed to ensure that concurrent execution does not cause any problems?
学生在教师的引导下，自学课本，尝试练习，相互讨论，自己解决问题，从而掌握事务的基本概念；事务的四个性质：原子性(A)、一致性(C)、隔离性(I)、持久性(D)以及如何判断一个给定的调度是否是可串行化调度。这些知识为接下来进一步掌握数据库的并发控制机制和恢复策略打下坚实的基础。在整个教学过程中学生可以根据自己对知识的理解和表达能力采用适当的学习方式：能力稍差的同学先允许用中文思考和回答问题，然后逐步过渡到英文的表达；能力较好的同学要求用英文进行表达与讨论。通过学生的自主探索、自主质疑、自主讨论，不仅让他们体验成功的快乐，而且激励学生学习计算机的兴趣,同时增强学习的信心和勇气。
2.3.3组织讨论和演讲
我们鼓励学生当“小老师”，创设学生能够进行语言实践的情境。针对理论课和实验课中的遇到的问题，鼓励学生独立思考，大胆质疑，敢于发表自己不同的观点。比如对查询：Find all customers who have both an account and a loan at the Perryridge branch，不同的学生可能会写出不同的SQL语句。有的采用嵌套子查询，有的采用集合操作，有的还使用视图。在这些方法之中，到底哪些方法更优？又是基于什么理由？通过和学生的交流，挑选出其中几个有代表性的在课堂上进行演讲。当然这需要学生预先准备好材料，组织好语言，提供有说明力的证明。有时候还成为了一场小的英语辩论赛，他们各抒己见，争锋相对。教师最后进行分析和总结。从实施成效上来看，这样的双语教学模式不仅会避免那种学生只能解决课堂和试卷上出现的问题，仅停留在书本和字面上的双语学习，而且让学生所获得的是在丰富的情境中，不断发展着的语言知识和语言的运用。同时在运用双语进行主题的交流和讨论中，能弘扬学生主动性和积极性，推进教师与学生之间，学生与学生之间的人际和情感的交流；提高学生的英语实践能力，为培养学生用英语进行思维和运用英语的能力打下坚实的基础。
2.3.4课外上机实验与课程设计
数据库系统课程强调理论与实践并重。每次理论讲解后，都安排有课外习题，以供学生在实验课上完成。学生只有通过上机操作才能使真正理解、消化课堂上的理论知识，这一点对数据库的学习尤为重要。为了与理论教学协调同步，在时间和内容上很好的衔接，笔者编写了一套《数据库系统实验指导书》。学生实验结束要上交实验报告，要求将实验目的、实验内容、实验步骤以及在实验过程中的体会、感受和遇到的问题等写在实验报告中，教师认真、及时点评指导。此外，在课程结束时，还要指导学生分组完成一个实际的数据库应用系统的开发项目。教师通过精心设计案例，指导学生完成一个完整的分析、设计和开发实践过程。鼓励学生在课题开发过程中利用各种学习资源，比如图书馆、老师、网络论坛等。学习和实践数据库开发设计的思路和方法，完成课程设计任务。通过课题的开发过程，促使学生讲所学的知识用到实际的开发中去，使学生将所学知识得以融会贯通、巩固提高。最后在实现系统的基础上，需提交一份英文课程设计报告。课堂上通过样例的讲解，指导学生撰写报告的基本规范和基本过程。如章节的编排、字体和字号的规范、内容的层次性，语言的表达等，以培养学生撰写软件工程文档和英文论文的能力。
2.4考核形式
为增强教学效果，科学合理考核学生的学习情况，建立了课堂练习、作业、论文、演讲、考卷、考勤等内容构成的数据库双语教学考核体系，以有效的保证良好的双语教学质量。在每学完一章的内容后要求学生使用标准的数据库专业术语进行书面总结。因为教材提供了一个简单的Summary，因此学生可借以参考进行全面的归纳总结。这不仅有助于理解课堂内容还规范了学生英语表达方式。该项成绩在总评成绩中占10%。其次要求用英文撰写课程设计，旨在提高学生的科技英语写作能力和用英语研究思考科学问题能力，为以后撰写科研论文打下基础。该项成绩在总评成绩的20%。再者，要求每个学生在课堂上就教学相关内容进行一次英语演讲或讨论，从英文表达方式、语言是否流利、讨论内容等多个方面进行评估。该成绩以5%计入总评。最后，有别于一般计算机专业课考核方法(期末成绩占70%)，该双语课程期末成绩占60%。期末试卷采用全英文考卷，旨在考查数据库系统的基本理论，数据库设计的基本方法以及数据库应用的相关策略。鼓励学生用英文答题，并可酌情予以加分。
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