资源受限的非计算机专业数据库原理教学探讨

孙书韬

摘要:数据库技术已经渗透到社会生活的各个方面,非计算机专业对数据库技术的教学要求日益增多。“数据库原理”是一门理论与实际结合非常紧密的课程,其实践性、实用性非常强。本文针对非计算机专业学生及教学资源约束的特点,就如何改进教学内容与形式,提高非计算机专业学生的数据库理论水平和应用开发能力,保障教学目标的实现,提出了相应的对策与建议。

关键词:数据库原理　非计算机专业　教学改革　教学方法

一、引言

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。但是随着人类社会与计算机技术的不断进步,信息的容量和流动速度都在迅速增加,在社会生活中扮演着越来越重要的角色。国家信息化战略目标的推进使得全民应用计算机成为现实,计算机应用技术已经不再是计算机专业的专利。建立一个满足信息处理要求的高效管理信息系统已成为提高组织甚至个人效率的重要条件,作为信息系统核心和基础的数据库技术得到越来越广泛的应用,已成为许多用人单位对应聘者知识结构的新要求,“数据库原理”课程日益成为非计算机专业本科生一门愈来愈受到关注的选修课,甚至是必修课。由于我校数字媒体艺术相关学科的发展,这一课程已经扩展到艺术类专业。面对不同以往的教学对象和目标以及不断更新的技术内容,“数据库原理”教学面临着许多新的问题,需要不断改革教学实践,以适应新形势的需要。

二、非计算机专业数据库原理教学现状分析

当前,越来越多的非计算机专业开设“数据库原理”课程,在普及数据库技术方面取得了巨大的成绩,增强了学生的能力和就业适应性,但是,受各种因素的制约,非计算机专业“数据库原理”课程的教学现状并不令人满意。影响非计算机专业教学效果的主要因素包括:

(一)非计算机专业学生基础参差不齐

对于计算机专业的学生,一般本课程会安排在高年级学习,此时,学生已经先修了程序设计、数据结构、离散数学、操作系统等课程。数据库原理中涉及的许多基本概念如集合、关系代数的操作、数据类型、结构化、数据依赖关系等,都有了基本理解,教师在讲授这部分内容时,学生很容易掌握。而对于其他专业,有些学生甚至只先修了普及性的“计算机基础”课程,在“数据库原理”课程内容的理解上,存在较大的难度。

(二)学时限制

非计算机专业“数据库原理”课程一般学时较少,如选修课一般为30学时。在面对计算机基础较差的非计算机专业学生的情况下,如何在有限的学时内,把内容讲透,能够被学生掌握,需要教师具有很高的把握内容的能力。

(三)实验资源的限制

近年,高等教育规模迅速扩大,入学学生人数迅速增加,但是高校的实验资源增加的数量赶不上学生增加的需求,在优先保障计算机类学生的情况下,对一些非计算机类学生的统一上机实验安排存在一定困难。

(四)教学模式的不适应

教学模式与非计算机专业“数据库原理”的不适应主要表现在:在教材上,偏重于理论介绍,贴近学生的实例少或者不很完整;在教学方法上,课堂讲授多,实践环节弱。“数据库原理”课程传统上要求学生掌握数据库的基本概念、数据库的系统结构、关系数据库理论、SQL语言和数据库的设计等内容。近年来逐渐增加了一些数据库领域新技术的相关知识,如面向对象数据库、数据挖掘、分布式数据库、网络数据库等。计算机专业“数据库原理”课程一般有60至70学时,当前的教学改革主要向增加新知识的分量、增加实验力度的方向演化。但是非计算机专业“数据库原理”的教学由于受到客观条件的限制,教学改革的速度相对迟缓。

面对上述问题,如何改革非计算机专业“数据库原理”教学,切实提高教学效果,是非计算机专业数据库原理教学十分紧迫的任务。

三、资源受限的非计算机专业数据库原理教学对策

(一)准确定位教学目标

使非计算机专业本科学生能够掌握数据库系统基本原理与技术,比较熟练地使用一种主流数据库管理系统进行基本操作并进行简单的系统设计,为实际应用和深入学习打下基础,应当是非计算机专业“数据库原理”课程教学的基本目标。相对计算机专业而言,非计算机专业,尤其是文科与艺术类专业,应强调培养学生的实用技能,理论教学偏重基本概念与基本原理,做到必须、够用即可。

(二)简化理论教学内容

非计算机专业“数据库原理”的教学大纲通常包括:基本概念、数据模型、SQL、关系数据库理论、数据库访问技术、数据库完整性、数据库安全性、数据库设计等内容,传统上一般会达到50余学时。然而,当前一些非计算机专业“数据库原理”课程的学时数压缩到30学时,而这些专业的学生往往计算机技术基础知识不足。如果教学内容过多过深,讲授过快,学生很难对知识进行消化。在这种情况下,如何精选内容,成为授课教师首先要面对的问题。(www.daowen.com)

对非计算机专业学生,面面俱到最后的效果往往是哪个方面都没有真正掌握。针对他们的特点,理论教学一定要与时俱进、切合实际、突出重点。具体思路是,对于数据模型,重点讲授关系数据模型,非主流的层次与网状模型做简单介绍或课后阅读内容。对于关系数据模型相关内容,偏重于基本概念。关系演算部分对计算机专业的学生尚存在一定难度,非计算机专业学生更难掌握,此部分内容对于其他知识和实际应用意义很小,删减也不影响整个课程的知识体系。数据库访问技术方面,可针对课程实践,以案例为引导精讲一种技术,其他的只做简单介绍,对一些过时的技术可以不讲。关系数据库理论部分传统上是数据库理论的重要内容,但在非计算机专业的实际教学中,这部分内容学生很难把握,对于没有离散数学基础知识的学生来说,深刻理解十分困难。函数依赖与范式相关理论虽然对数据库设计有很强的指导意义,但在实际运用中往往具体问题具体把握,规范化目标很不确定。这部分内容,建议只通过直观的例子,引出范式的基本概念,使学生了解不同范式的特点即可。通过多举例,使学生在直观上把握设计一个好的数据库模式的基本思想。关系数据库理论的一些基本结论,时间许可的情况下可以适度交代,使兴趣较强的学生可以有进一步学习的线索,但是其中的证明推导则可以完全不作为讲授内容。

尽管受学时压缩的限制,讲授内容不得不大幅度减少,但是对于数据库新技术的专题介绍,还是应当给予足够重视,这是拓展学生视野的必要手段。对于新技术的了解,哪怕很不深入,也是增强学生信心、促进继续教育的一个重要基础。

(三)坚持实用导向,强化案例教学

非计算机专业“数据库原理”课程往往有较高的实用性要求,必须坚持实用为导向,培养学生的技术应用能力和创新能力。在理论教学时坚持必需、够用的尺度,侧重于知识的交叉性和应用性。数据库原理课程不是纯粹的逻辑关系的演绎,也不是几个理论点的汇集,单纯的理论讲解对于一些学生而言往往是一知半解,知其然而不知其所以然,难于将零散的知识点融会贯通,也容易丧失对课程的学习兴趣。所以在讲解理论时,最好使用案例教学,用典型的数据库信息系统应用作为案例进行分析。通过案例的讲解,使学生明白抽象的理论知识。

案例的取材没有严格的限制,但一般原则应当以学生熟悉的系统为例,如图书管理系统、学籍管理系统等。一方面有利于激发学生的兴趣,另一方面,面对熟悉的系统,学生会更有信心,便于他们积极参与课程教学。

教学中要确定一个贯穿整个教学过程的案例,将一个完整数据库系统的功能、实现机制、开发过程与数据库原理的基本理论紧密融合。从案例需求中提出问题,通过问题分析,引出解决问题的理论方法或归纳出数据库设计的一般原则。具体讲,通过对完整的数据库应用系统的分析,可以使学生对数据库系统、数据库管理系统、数据库等首先具有直观的认识,再通过细致的分析,使学生认识三者的本质特征和相互关系,这种方式真实感强,易于学生理解,也会消除他们对理论学习意义何在的困惑。然后在具体技术的章节,基于案例进行分析,全过程地遍历数据库系统原理中的各类概念和技术问题。

通过案例带动的教学,使学生能够带着问题学习,师生双方通过对这些问题的分析,一步步地得出所学的理论,同时了解理论在设计中的具体应用,体会理论对实践的指导作用。在一个一个理论与技术问题的逐渐解决中,学习一个数据库应用系统的构建过程,提高学生实际应用的能力。

(四)丰富实践形式,保证教学效果

由于课时和教学资源的限制,非计算机专业“数据库原理”课程的集中实践在一些情况下无法完全保证,需要教师积极努力,采用多种形式,确保一定的实践性教学量。以30课时的“数据库原理”课程教学为例,对于可以争取到实验资源的情况,应当尽力压缩理论课堂讲授,争取至少10个课时的课内上机实验,再结合课余时间,分组进行一个小型系统的设计。

如果因条件所限,无法安排课内实验,也要动员学生使用自己的计算机完成一个小系统。因为现在计算机已经成为许多学生必备的学习工具,可以充分挖掘这部分资源。在这种情况下,教师在课内一定要加强对学生课余实践的辅导,要安排一定的时间检验学生的阶段性成果,帮助学生解决遇到的问题。也可以安排学生之间的经验交流,对于完成任务较好的学生及时表扬,采用激励手段,强化学生的学习积极性。

实验系统的设计应早做布置,不必非要等知识点讲授完毕。这样可以使学生相对自由地规划课余时间,也能促进学生自学的积极性。更重要的是,避免在临近期末时与其他课程的期末复习冲突,学生无暇顾及这种需要占据一定课余时间的实践环节,使教学目标落空。

总之,要根据实际情况,采取多种形式,完成必要的实践环节。只有这样,才能使学生学完课程之后,不是仅仅记住了一些理论的名词术语,获得几个学分,而是使学生确实具备将数据库技术应用于日后所从事专业领域的基本技能。

四、结论

当计算机技术迅速大众化的时候,计算机学科走出自身范围,强化面向行业的应用成为必然的趋势,高等学校计算机教育为其他学科提供基础性应用教学将会逐渐增加。但是,由于当前压缩课时的主流趋势以及高校大规模扩招的压力,课程教学在时间资源和实验资源两个方面都受到了严格的制约,传统教学内容组织和教学方法的直接迁移无法适应新的情况。本文针对非计算机专业“数据库原理”教学现实情况进行了讨论,提出了改进传统教学的内容和形式的具体思路:针对非计算机专业“数据库原理”教学的具体目标和非计算机专业学生的特点,在适度、够用的基础上,精选、压缩理论内容,适应课时压缩和加强实践能力培养的要求;通过推进案例驱动的教学,将理论与实践紧密结合,提高学生学习的针对性和兴趣。通过案例教学和课内、课外实验的紧密结合,克服客观条件的限制,以多种形式保障实践环节。

虽然我们在实践教学上根据学生特点,不断改进教学内容和形式,提高了教学效果,但是,非计算机专业,尤其是非工科专业的数据库原理教学,开展的时间不长,还有许多问题需要进一步研究,本文提出的一些改革方法,也需要在操作层面上通过教学反馈不断改进、完善与细化,这是下一步工作的重点内容。

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参考文献

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[2]王珊、萨师煊:《数据库系统概论》(第4版),高等教育出版社2000年版。

[3]李艳梅、罗建:《数据库系统概论教学探讨》,《四川师范学院学报》,2003.3,第16～18页。

[4]邢茹、王行恒:《高校非计算机专业的计算机基础教育调查研究》,《计算机教育》,2005.11,第18～19页。