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關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)庫課程;個體差異;分類教學(xué)實踐模式
同濟(jì)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)作為國家教育部第三批高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點,秉承“夯實基礎(chǔ)、面向應(yīng)用、培養(yǎng)創(chuàng)新、國際接軌”的辦學(xué)宗旨,在創(chuàng)造性的“一體兩翼”人才培養(yǎng)模式下,完善了本科教育課程體系,完成了學(xué)科方向布局、分類分層培養(yǎng)課程體系建設(shè)[1]?;诳偟膶W(xué)科發(fā)展與各級各類專業(yè)人才培養(yǎng)規(guī)劃的目標(biāo),我們對主干課程之一的數(shù)據(jù)庫課程進(jìn)行了教學(xué)模式的研究與探索。
數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機(jī)信息系統(tǒng)中的核心和基礎(chǔ),是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一,也是計算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。數(shù)據(jù)庫課程不僅是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、信息安全專業(yè)、信息管理專業(yè)等的必修課程,也是大部分非計算機(jī)專業(yè)的選修課程。通過數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué),學(xué)生應(yīng)掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、基本技術(shù)與實踐技能。在同濟(jì)大學(xué)計算機(jī)系的本科專業(yè)必修課數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)實踐中,一方面由于學(xué)科發(fā)展和分類分層培養(yǎng)目標(biāo)的確立,使得該課程的教學(xué)實踐模式與體系需要進(jìn)行新的規(guī)劃與設(shè)計;另一方面,數(shù)據(jù)庫課程相關(guān)的教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)中,學(xué)生所表現(xiàn)出來的學(xué)習(xí)興趣、知識背景、創(chuàng)新能力以及未來的就業(yè)取向等多方面的差異,也對于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式提出了新的挑戰(zhàn)和研究課題。要取得好的教學(xué)與實踐效果,讓學(xué)生更好地發(fā)揮所長,需要不斷的研究與探索課程的教學(xué)實踐模式。
基于計算機(jī)系學(xué)科發(fā)展與專業(yè)人才培養(yǎng)總體規(guī)劃,根據(jù)數(shù)據(jù)庫課程自身的特點、數(shù)據(jù)庫相關(guān)研究和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,并參考國際、國內(nèi)一些主要大學(xué)數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)資源和科研文獻(xiàn),我們提出一種數(shù)據(jù)庫課程分類分層教學(xué)模式:根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)習(xí)興趣、知識背景和創(chuàng)新能力的不同將學(xué)生分為3種類型,有針對性地調(diào)整和完善課程的教學(xué)內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié),對不同類型的學(xué)生采用不同的教學(xué)方式,側(cè)重不同的教學(xué)與實踐內(nèi)容,更好地體現(xiàn)該課程教學(xué)的基礎(chǔ)性、科學(xué)性、先進(jìn)性與實用性。
1課程的教學(xué)對象分類
計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)為:培養(yǎng)具備良好的科學(xué)素養(yǎng),系統(tǒng)地掌握計算機(jī)科學(xué)與技術(shù),包括計算機(jī)硬件、軟件與應(yīng)用的基本理論、基本知識和基本技能與方法,能在科研部門、教育單位、企業(yè)、事業(yè)、技術(shù)和行政管理部門從事計算機(jī)教學(xué)、科學(xué)研究和應(yīng)用的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的高級專門人才[2]。
但是,同一年級同一專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、知識背景和創(chuàng)新能力并不完全相同,如有的學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好、擅長理論分析,有的學(xué)生編程能力強(qiáng)、喜歡軟件開發(fā),有的學(xué)生則傾向于計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的管理。因此,基于計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和信息安全專業(yè)的人才培養(yǎng)總體規(guī)劃,根據(jù)學(xué)生的個體差異,我們將數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)對象與培養(yǎng)目標(biāo)分為以下3種類型:
1) 理論強(qiáng)化型。學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)將具備堅實深入的數(shù)據(jù)庫理論知識,掌握扎實的實驗技能,具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和較強(qiáng)的創(chuàng)新能力,能獨(dú)立開展科研和實際工作。
2) 工程研發(fā)型。學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)將掌握數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)理論和主流數(shù)據(jù)庫軟件產(chǎn)品,以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析和設(shè)計方法,具備較扎實的研究與開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的技能,成為國內(nèi)乃至國際認(rèn)可的高級研發(fā)型工程技術(shù)人才。
3) 應(yīng)用管理型。學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)將掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)理論,以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)與管理的基本方法,熟悉主流數(shù)據(jù)庫軟件產(chǎn)品,能較好地設(shè)計、管理與評估數(shù)據(jù)庫項目方案。
目前,國內(nèi)已有許多高校,以不同形式的實驗班或培訓(xùn)課程,對不同類型的學(xué)生分別培養(yǎng)。如清華大學(xué)的“計算機(jī)科學(xué)實驗班”、北京大學(xué)的“元培計劃實驗班”、同濟(jì)大學(xué)的“圖靈班”和“卓越工程師班”等。在數(shù)據(jù)庫課程分類教學(xué)與實踐模式研究探索中,我們把計算機(jī)系特色教學(xué)的“圖靈班”、“卓越工程師班”和其他學(xué)生分別作為數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)的理論強(qiáng)化型、工程研發(fā)型和應(yīng)用管理型對象。
2課程的分類教學(xué)與實踐模式
對于上述3種不同培養(yǎng)目標(biāo)的學(xué)生,我們在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)總綱基礎(chǔ)上,有針對性地設(shè)計不同的教學(xué)方案,調(diào)整課堂授課內(nèi)容的廣度和深度,選用不同教材,安排不同的課程實驗與課程設(shè)計,開展不同的課后活動,引導(dǎo)學(xué)生研究與解決不同的開放思考問題,盡量充分調(diào)動不同類型學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,使學(xué)生能根據(jù)自身的發(fā)展目標(biāo)、研發(fā)能力和學(xué)習(xí)興趣等在各自擅長和需要拓展的領(lǐng)域內(nèi)得到更充分的發(fā)展。
2.1分類調(diào)整授課內(nèi)容
數(shù)據(jù)庫課程的基本教學(xué)內(nèi)容主要包括:數(shù)據(jù)庫基本概念、關(guān)系數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)理論、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL、數(shù)據(jù)庫安全性、數(shù)據(jù)庫完整性、關(guān)系查詢處理和查詢優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的新進(jìn)展等。對于不同類型的學(xué)生,我們有針對性地拓展和加強(qiáng)不同部分的知識。
1) 對于理論強(qiáng)化型學(xué)生,拓展和加強(qiáng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論知識,強(qiáng)化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)原理與相關(guān)算法實現(xiàn),如存儲、索引、查詢處理及其優(yōu)化、事務(wù)處理、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)等的機(jī)制與主要算法。教材上傾向于國外原版教材,即《Database System Concepts》[3] 輔之以《Database Management Systems》[4]和《Database Systems: The Complete Book》[5]。
2) 對于工程研發(fā)型學(xué)生,在關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論知識基礎(chǔ)上,強(qiáng)化DBMS的底層算法實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程設(shè)計方法,介紹基于一種主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。教材上使用國內(nèi)經(jīng)典教材結(jié)合國外原版教材,即《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》[6] 輔之以《Database System Concepts》[3]和《Database: Principles, Program- ming, and Performance》[7]。
3) 對于應(yīng)用管理型學(xué)生,則在關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論知識基礎(chǔ)上,強(qiáng)化關(guān)系數(shù)據(jù)庫的查詢優(yōu)化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)恢復(fù)和并發(fā)控制技術(shù)、DBMS的安全技術(shù)和完整性檢查技術(shù),介紹基于主流數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)與管理技術(shù)。教材上使用國內(nèi)經(jīng)典教材,即《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》[6]輔之以《Database System Concepts》[3]和《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》[8]。
2.2分類安排課程實驗
數(shù)據(jù)庫課程的實驗內(nèi)容主要包括:數(shù)據(jù)庫安裝與配置、數(shù)據(jù)庫使用、SQL語言使用、數(shù)據(jù)庫安全性、數(shù)據(jù)庫完整性和數(shù)據(jù)庫編程等。對于不同類型的學(xué)生,我們在課程實驗中有針對性地安排了不同的內(nèi)容。
1) 對于理論強(qiáng)化型學(xué)生,課程實驗將完成6~8個DBMS底層算法的研究與實現(xiàn),主要包括存儲、索引、查詢處理、查詢優(yōu)化、事務(wù)處理、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)等算法,另外還有一個理論方法探索或?qū)嶋H應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)的綜合大作業(yè)。
2) 對于工程研發(fā)型學(xué)生,課程實驗將完成4~5個DBMS底層算法的實現(xiàn),如存儲、索引、查詢處理與優(yōu)化等的算法,完成1~2個通過ODBC訪問數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)實驗,一個實際系統(tǒng)工程研發(fā)相關(guān)的綜合大作業(yè)。
3) 對于應(yīng)用管理型學(xué)生,課程實驗將完成6~8個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與管理相關(guān)的部分實驗,主要包括安裝了解DBMS、SQL數(shù)據(jù)定義與查詢、SQL更新與視圖,數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理、數(shù)據(jù)恢復(fù)與并發(fā)控制、數(shù)據(jù)安全性與完整性以及一個實際應(yīng)用開發(fā)管理相關(guān)的綜合大作業(yè)。
2.3分類進(jìn)行課程設(shè)計
數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的目的是讓學(xué)生加深對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識的理解,提高數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的實踐能力,全面拓展數(shù)據(jù)庫原理課程相關(guān)的綜合研發(fā)能力。通過課程設(shè)計實現(xiàn)一個實際的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng),熟悉并能靈活運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論,掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法、開發(fā)技術(shù),提高分析問題和解決問題的能力,強(qiáng)化動手能力,進(jìn)一步了解和研究分析DBMS的體系結(jié)構(gòu)與主要技術(shù),并在一定程度上把握課程相關(guān)的理論技術(shù)發(fā)展與前沿動態(tài)。數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的主要內(nèi)容包括3個方面。
1) 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā):綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫理論與技術(shù)方法設(shè)計一個較完善的有實際意義的數(shù)據(jù)庫;掌握流行數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQL Server/ORACLE/ DB2等的應(yīng)用與開發(fā)技術(shù);利用高級語言開發(fā)完整的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。
2)DBMS研究分析以及功能實現(xiàn)與擴(kuò)展:以開源代碼的DBMS為基礎(chǔ)熟悉并研究分析DBMS的體系結(jié)構(gòu)、基本功能及其實現(xiàn),完成一些系統(tǒng)功能的實現(xiàn)和進(jìn)行相應(yīng)的可擴(kuò)展性研發(fā),形成系統(tǒng)分析報告、算法實現(xiàn)軟件包和技術(shù)文檔。
3) 領(lǐng)域研究綜述與熱點問題研究探討:跟蹤數(shù)據(jù)庫相關(guān)領(lǐng)域的理論與技術(shù)發(fā)展,完成相關(guān)的前沿研究或技術(shù)問題的綜述,對領(lǐng)域熱點問題開展研究探討,形成綜述報告、技術(shù)報告或研究論文。
對于不同類型的學(xué)生,我們開展不同主題的課程設(shè)計,有不同的考查側(cè)重:
1) 對于理論強(qiáng)化型學(xué)生,課程設(shè)計更強(qiáng)調(diào)在開源代碼的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如Postgres上,針對DBMS底層實現(xiàn)做進(jìn)一步研究與擴(kuò)展,以3~5人的課題小組為單位,分析開源DBMS的體系結(jié)構(gòu)和主要的技術(shù)方法,并對其中某方面進(jìn)行重點研究與擴(kuò)展實現(xiàn);此外,強(qiáng)調(diào)對領(lǐng)域前沿的了解,對某方面理論與技術(shù)研究的綜合把握與研究分析,并能對一些領(lǐng)域熱點問題展開研究探討,完成領(lǐng)域某方面的綜述報告和研究論文。
2) 對于工程研發(fā)型學(xué)生,課程設(shè)計強(qiáng)調(diào)在Oracle或SQL Server等數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品基礎(chǔ)上,以實際應(yīng)用為背景,以3~5人的課題小組為單位,設(shè)計一個中等規(guī)模的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng),并要求對系統(tǒng)研發(fā)過程中的各個設(shè)計與技術(shù)實現(xiàn)環(huán)節(jié)能夠有較全面的把握;此外,強(qiáng)調(diào)對領(lǐng)域技術(shù)動態(tài)的了解,并能對領(lǐng)域技術(shù)和應(yīng)用有較全面的認(rèn)識和分析,對實際系統(tǒng)研發(fā)能形成有效的技術(shù)方案和分析報告。
3) 對于應(yīng)用管理型學(xué)生,課程設(shè)計將以3~5人的課題小組為單位,在Oracle或SQL Server等數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品基礎(chǔ)上,構(gòu)建一個實用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方法和過程的全面把握,以及對項目研發(fā)過程中各個實踐環(huán)節(jié)的全面調(diào)度與管理;此外,強(qiáng)調(diào)對領(lǐng)域研究與技術(shù)動態(tài)的了解,對系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用相關(guān)的知識體系和管理模式有較全面的認(rèn)識和分析,能對實際項目開發(fā)與管理形成有效的方案和分析評估報告。
2.4分類開展課后活動
數(shù)據(jù)庫課程以各種形式的課后活動,培養(yǎng)不同類型學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)興趣,是對課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。
1) 對于理論強(qiáng)化型學(xué)生,增加一些相關(guān)的領(lǐng)域研究現(xiàn)狀和動態(tài)的介紹,提出一些開放思考問題,引導(dǎo)學(xué)生更深入、廣泛地了解相關(guān)理論與技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀,培養(yǎng)學(xué)生對本學(xué)科的學(xué)術(shù)前沿的研究熱情和研究能力。由教師引導(dǎo)學(xué)生去找尋一些課程相關(guān)的理論與技術(shù)熱點或難點問題,主要追蹤數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的重要國際會議與國際期刊,國際會議如SIGMOD/PODS、VLDB、ICDE等,國際期刊如ACM Transactions on Database Systems (TODS)、IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering (TKDE)、VLDB Journal等,以及追蹤國際國內(nèi)一些著名的數(shù)據(jù)庫研究小組,學(xué)生以自由組合小組形式展開針對某個主題的研究探討,完成領(lǐng)域綜述以及研究論文,并在討論課上做口頭報告;更進(jìn)一步鼓勵學(xué)生加盟數(shù)據(jù)庫相關(guān)領(lǐng)域?qū)煹膶嶒炇液驼n題組,參與相關(guān)的實際科研項目的研究。
2) 對于工程研發(fā)型學(xué)生,增強(qiáng)數(shù)據(jù)庫前沿理論研究與應(yīng)用技術(shù)的介紹,培養(yǎng)學(xué)生對本學(xué)科的理論與技術(shù)前沿的研究探索熱情和研發(fā)能力,由教師或企業(yè)研發(fā)人士引導(dǎo)學(xué)生去探討一些相關(guān)的理論與技術(shù)熱點問題,完成領(lǐng)域技術(shù)分析報告以及研究或技術(shù)型論文,并在實驗課上做口頭報告;鼓勵學(xué)生參與相關(guān)導(dǎo)師的實驗室和課題組,具體開展一些相關(guān)實際課題的研發(fā);引導(dǎo)學(xué)生在小學(xué)期的企業(yè)實習(xí)期間有效地參與和完成實踐項目的調(diào)研和分析設(shè)計與實現(xiàn)工作。
3) 對于應(yīng)用管理型學(xué)生,加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫軟件產(chǎn)品和應(yīng)用案例的介紹,培養(yǎng)學(xué)生對本學(xué)科技術(shù)前沿的研究探索熱情和應(yīng)用管理能力,邀請企業(yè)數(shù)據(jù)庫工程師舉行講座,引導(dǎo)學(xué)生去思考一些相關(guān)的技術(shù)熱點問題,完成領(lǐng)域綜述以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)案例分析報告,并在實驗課上做口頭報告;鼓勵學(xué)生參與相關(guān)導(dǎo)師的實際項目研發(fā);引導(dǎo)學(xué)生在小學(xué)期的企業(yè)實習(xí)期間有效地參與相關(guān)企業(yè)項目的研發(fā)與管理實踐的調(diào)研分析。
3結(jié)語
數(shù)據(jù)庫課程分類教學(xué)與實踐模式是計算機(jī)本科專業(yè)課程教學(xué)的一種新模式的探索,通過對學(xué)生個體
差異的分析,有針對性地分類采用不同的教學(xué)內(nèi)容、集中實驗以及課程設(shè)計和課外輔導(dǎo),因材施教。在數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)研究與實踐中,我們針對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和信息安全專業(yè)的本科生探索和逐步應(yīng)用分類教學(xué)和實踐模式,在課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、課程設(shè)計、課外實踐等多方面進(jìn)行了探索,從學(xué)生們的課程作業(yè)、實驗報告、技術(shù)分析報告、應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、DBMS分析報告、領(lǐng)域綜述報告、研究或技術(shù)論文、參與相關(guān)導(dǎo)師的研討班與課題工作、期中和期末考試等情況來看,分類教學(xué)和實踐模式在較大程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和研究的熱情與潛力,大部分同學(xué)取得了較好的學(xué)習(xí)和實踐效果。當(dāng)然,我們還需要不斷研究數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)與實踐各個環(huán)節(jié),特別是課程自身的體系與數(shù)據(jù)庫日益發(fā)展的相關(guān)領(lǐng)域的研究與技術(shù)應(yīng)用間的關(guān)聯(lián),以探索更合理、更優(yōu)化的教學(xué)實踐模式。
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Classified Teaching and Its Practice Model for Database System Course
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(1.Department of Computer Science and Technology, Tongji University, Shanghai 201804, China;
2.School of Software, Nanchang University, Nanchang 330046, China)
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)庫,Access,教學(xué)改革
隨著計算機(jī)在工作和生活中的應(yīng)用越來越廣泛,計算機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于社會生活的各方面。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展的需要而產(chǎn)生的,是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展最快應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一,經(jīng)過多年的發(fā)展該技術(shù)已經(jīng)形成了比較完整的理論體系和非常廣泛的應(yīng)用系統(tǒng)。目前,各高職院校已將《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》這門課程列為高職教育中計算機(jī)類專業(yè)的骨干專業(yè)課程。
《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》作為高職高專院校計算機(jī)類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課,課程本身比較抽象,而數(shù)據(jù)庫技術(shù)又是計算機(jī)科學(xué)中最活躍、應(yīng)用最廣泛的內(nèi)容之一,其教學(xué)主要任務(wù)就是要通過課堂教學(xué)和課后實踐練習(xí),使學(xué)生能夠較全面的掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本方法,初步掌握數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方法,并能初步具備用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決實際問題的能力。當(dāng)前本課程的教學(xué)還存在著一些問題,因此對其進(jìn)行改革勢在必行。
一、《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程目標(biāo)
本課程系統(tǒng)地介紹數(shù)據(jù)庫的原理知識,并結(jié)合具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件(Access)來介紹原理的應(yīng)用過程。通過這門課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方法,在數(shù)據(jù)庫軟件開發(fā)的過程中能夠選擇正確的開發(fā)平臺,正確地、合理地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計,能有效地使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決數(shù)據(jù)處理中的實際問題,從而提高軟件開發(fā)的整體質(zhì)量。
二、《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》教學(xué)內(nèi)容
《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》的課程內(nèi)容牽涉的范圍是比較廣,其主要包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論知識、Access數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和管理以及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用三方面。而傳統(tǒng)的教材編輯往往以理論為主,整本書主要介紹了有關(guān)數(shù)據(jù)庫的基本概念,實際的綜合操作應(yīng)用內(nèi)容較少,而實際應(yīng)用是非常關(guān)鍵的。面對這種情況,教師應(yīng)在總體上把握,抓住主脈絡(luò)把學(xué)生盡快地引導(dǎo)到學(xué)習(xí)的主干上來。一旦把基礎(chǔ)打好,教師就可以適當(dāng)舉些實例,將所學(xué)的內(nèi)容聯(lián)系到實際中去解決問題,這樣就可以保持知識的連貫性,并且可以加深學(xué)生們對所學(xué)內(nèi)容的理解。
三、目前的《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》教學(xué)現(xiàn)狀及其存在的問題
現(xiàn)在高職高專院校都開設(shè)了數(shù)據(jù)庫技術(shù)這門課程,教學(xué)的內(nèi)容和教學(xué)方法也大體相同,并且大都呈現(xiàn)出同樣狀況,學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)不佳,學(xué)習(xí)目的不明確,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想,在實際應(yīng)用的過程中無從下手。目前的高職高專院校的《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》的課程的教學(xué)方法和教材大部分照搬普通本科院校,不適應(yīng)高職院校教學(xué)發(fā)展的需要。在教學(xué)過程中存在如下幾個方面的問題:
1.教學(xué)內(nèi)容陳舊
傳統(tǒng)教材主要以關(guān)系數(shù)據(jù)庫Access為例介紹數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)庫編程,內(nèi)容包括:Access數(shù)據(jù)庫的基本操作和七個對象的基本操作,結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL,關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論等內(nèi)容。由于教材編寫時間相對較早,其中的許多理論和技術(shù)在實際中已經(jīng)沒有或很少得到應(yīng)用,并且七種對象的綜合應(yīng)用部分少;另一方面,教材中大部分程序設(shè)計和命令對高職院校大一學(xué)生來說較難理解。2.實踐教學(xué)環(huán)節(jié)重視不夠
目前實驗課教學(xué)存在很多弊端,如:學(xué)生不明確實驗?zāi)康模瑢嶒灥膬?nèi)容不清楚,實驗環(huán)境不方便,考核中實驗課占的比例小。博士論文,Access。課程設(shè)計時間少,大多數(shù)學(xué)生為了完成任務(wù),只有仿照參考書上的案例用開發(fā)工具去實現(xiàn),甚至互相拷貝修改,沒有經(jīng)歷軟件開發(fā)的系統(tǒng)分析過程,如:需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計和邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。
3.課程考核方式不合理
課程的評價方式一般是筆試考試和課程設(shè)計。但課程設(shè)計考核方式一般是只提交電子版本實習(xí)(實驗)報告和所做的軟件系統(tǒng),這種方式難以避免學(xué)生相互復(fù)制或從網(wǎng)絡(luò)上下載等現(xiàn)象。并且傳統(tǒng)的考試制度使大部分學(xué)生死記硬背,不會靈活運(yùn)用所學(xué)知識。
四、改革《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程教學(xué)的幾點思考
針對目前普遍高職高專院校的《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)體系存在的不足,只有通過教學(xué)內(nèi)容的整合與優(yōu)化,并以課堂教學(xué)環(huán)節(jié)、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)、考核方式的改革相配合,建立一個合理的教學(xué)體系,才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生在數(shù)據(jù)庫技術(shù)課程應(yīng)用中分析問題和解決問題的能力,促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。
1.課程目標(biāo)與內(nèi)容體系的改革
《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程的最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決實際應(yīng)用中的各類問題。因此,該課程的教學(xué)不僅要讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)庫的基本概念和基本原理,掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和邏輯推理的能力、自學(xué)能力、動手能力、分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力;此外,在完成課程沒計和課題開發(fā)的同時,還要培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神。博士論文,Access。創(chuàng)新的具體實施和體現(xiàn)是在課程的內(nèi)容體系上,本課程的內(nèi)容體系以厚實的基礎(chǔ)為原則,處理好傳統(tǒng)與現(xiàn)代、理論與實踐、知識與創(chuàng)新的關(guān)系,保持教學(xué)內(nèi)容的完整性、先進(jìn)性。
該課程內(nèi)容體系的主要特點是:(1)理論教學(xué)與實踐操作相結(jié)合。在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上,配以一定數(shù)量和較高質(zhì)量的習(xí)題練習(xí),強(qiáng)化了學(xué)生對具體問題的分析設(shè)計能力,教學(xué)實踐起到了觸類旁通、事半功倍的效果。(2)強(qiáng)調(diào)實務(wù)操作的真實性。教材中的練習(xí)基本上都是理論,為了讓學(xué)生在一個實踐課中能充分利用有限的時間,課程組組織編寫了與教材配套的《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用實訓(xùn)指導(dǎo)》,在實訓(xùn)過程中,要求學(xué)生嚴(yán)格按照實訓(xùn)步驟進(jìn)行,不斷提高動手實踐能力。(3)強(qiáng)化數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)能力。該課程的最終培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生在理解數(shù)據(jù)庫理論的基礎(chǔ)上,掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計。博士論文,Access。為此,課程組安排了課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及課題開發(fā)等實踐環(huán)節(jié),讓學(xué)生在大量的實踐過程中掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方法,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。
2.編寫新的教材,更新教學(xué)方法
為了使學(xué)生掌握流行的數(shù)據(jù)庫管理軟件,我們重新編寫了新的教材,參加編寫的人員都是長期從事數(shù)據(jù)庫技術(shù)教學(xué)第一線的教師,在總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,選用了Access這種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為教學(xué)示例軟件,同時Access也成為全國高等院校計算機(jī)等級考試中的二級考試內(nèi)容。Access數(shù)據(jù)庫是Office辦公系列軟件的主要組件之一,是一種為數(shù)據(jù)庫管理和應(yīng)用程序開發(fā)而設(shè)計的面向?qū)ο蟮目梢暬绦蛟O(shè)計語言,不僅能使編程人員從復(fù)雜的工作中解脫出來,而且在程序開發(fā)上不再需要過多地與語言打交道,可視化的開發(fā)過程使原先以編碼為主的開發(fā)變?yōu)橐圆僮鳛橹鞯拈_發(fā),從而極大地提高了開發(fā)效率,縮短了開發(fā)周期。在教學(xué)過程中,針對數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展迅速、內(nèi)容豐富和實用性強(qiáng)的特點,總結(jié)出“理論與實踐并重,體現(xiàn)案例教學(xué)”這兩條原則和三種授課方式:課堂理論講授、機(jī)房上機(jī)實踐和學(xué)生分組分項目完成項目練習(xí)。
通過這樣的教學(xué)方法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作精神,加強(qiáng)學(xué)生對數(shù)據(jù)庫技術(shù)的掌握。案例教學(xué)起源于哈佛大學(xué)商學(xué)院,它是一種與傳統(tǒng)教學(xué)的“概念——理論——應(yīng)用”模式完全相反,采用“案例——理論和概念”模式的教學(xué)方法。通俗地講,案例教學(xué)是通過對具體實例的演示、講解,讓學(xué)生對案例進(jìn)行分析、討論、交流,充分表達(dá)自己的見解,以達(dá)到高層次認(rèn)知學(xué)習(xí)目標(biāo)的一種啟發(fā)式教學(xué)方法。案例教學(xué)的過程主要步驟如下:(1)教學(xué)案例的選擇與設(shè)計;(2)案例分析與講解;(3)課堂討論;(4)綜合討論結(jié)果,得出結(jié)論。
3.完善考核制度,重視能力培養(yǎng)
《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》這門課程要求學(xué)生既掌握一定的理論知識,也能熟練運(yùn)用一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件。博士論文,Access。傳統(tǒng)的單獨(dú)理論試卷考試會導(dǎo)致學(xué)生為應(yīng)付考試而對相關(guān)理論知識在考前臨時突擊,死記硬背,出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象,這與該課程培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)是相悖的。博士論文,Access。為此可以采用理論筆試與平時實踐各占一定比例的考核方法。博士論文,Access。平時實踐分項目實踐可以督促學(xué)生增強(qiáng)自己的動手能力和對所學(xué)知識進(jìn)行應(yīng)用的能力,理論考試采用機(jī)考的形式,通過考試系統(tǒng)軟件隨機(jī)生成試卷,使相鄰學(xué)生的試題摘要素的綜合改革和建設(shè)。
五、結(jié)束語
隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展,知識的不斷更新,即使在現(xiàn)在看來是比較合適的教材,教學(xué)方法等在經(jīng)過一段時間之后,也可能顯得過時和落后。因此,我們應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行教學(xué)研究討論,在教學(xué)過程中,認(rèn)真思考、積極探索,使此門課程的教學(xué)水平有進(jìn)一步的提高。
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關(guān)鍵詞:案例教學(xué);任務(wù)驅(qū)動;數(shù)據(jù)庫
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)45-0161-03
一、緒論
數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息和計算科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)及核心技術(shù)之一,《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》是計算機(jī)、信息管理專業(yè)本科教育的一門核心課程?!稊?shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程的主要內(nèi)容包括:(1)數(shù)據(jù)庫原理相關(guān)的基礎(chǔ)理論,比如:關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、關(guān)系模式、函數(shù)依賴?yán)碚撘约胺妒嚼碚摰取#?)數(shù)據(jù)庫設(shè)計的方法和內(nèi)容,包括需求分析、數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計以及實施和應(yīng)用等整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的生命周期,在此過程中需要完成E-R圖的繪制、關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換以及應(yīng)用范式理論和函數(shù)依賴?yán)碚撨M(jìn)行規(guī)范和約束。(3)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相關(guān)的開發(fā)和應(yīng)用,包括如何應(yīng)用DBMS有效的管理數(shù)據(jù)庫、如何應(yīng)用SQL語言以及其他開發(fā)工具進(jìn)行數(shù)據(jù)庫編程和開發(fā)等內(nèi)容。目前,數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)方法大多還是以傳統(tǒng)的“灌輸式”模式為主,這種教學(xué)模式以課程內(nèi)容為中心,以教師講授為主導(dǎo),學(xué)生被動接受。傳統(tǒng)教學(xué)方法注重該學(xué)科知識的全面性、系統(tǒng)性和嚴(yán)謹(jǐn)性的特點,對于學(xué)生掌握理論基礎(chǔ)具有重要意義,但是,這種教學(xué)方法不僅制約了學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性,而且忽視了學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性。
案例教學(xué)法由哈佛大學(xué)法學(xué)院Langdell教授于1870年首創(chuàng),是一種以案例為基礎(chǔ)內(nèi)容,以學(xué)生對真實事件和情境的分析、思辨為教學(xué)重點,以提升學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論并解決實際問題的能力為目的的教學(xué)方法。它通過模擬或者重現(xiàn)現(xiàn)實生活中的一些場景,讓學(xué)生把自己納入案例場景,通過討論或者研討來進(jìn)行學(xué)習(xí)[1]。與“灌輸式”的傳統(tǒng)教學(xué)模式不同,案例教學(xué)法更加注重通過組織研討的方式引導(dǎo)學(xué)生自主思考[2]。案例教學(xué)法最初應(yīng)用于管理類[3]和法學(xué)類的專業(yè)課教學(xué)中,但隨著其在課堂氣氛、學(xué)生參與的積極性以及教學(xué)效果等方面的優(yōu)異表現(xiàn),逐漸被廣泛關(guān)注,包括政治[4]、醫(yī)學(xué)[5]、農(nóng)業(yè)[6]、計算機(jī)科學(xué)[7]等各類學(xué)科都開始探討如何設(shè)計適合本學(xué)科的案例教學(xué)法。案例教學(xué)法作為一種全程參與式的教學(xué)方法,一般包括課前預(yù)習(xí)、課堂討論和課后總結(jié)等三個基本階段。它要求學(xué)生在課前做好預(yù)習(xí),掌握案例相關(guān)的基礎(chǔ)理論,課堂上積極參與小組討論,要求教師課前選好合適的案例,課堂上合理地引導(dǎo)學(xué)生開展小組討論,保證討論效果并做好點評工作,課后進(jìn)行總結(jié)[2]。
鑒于《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程具有較強(qiáng)的實踐性,培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力是該課程的核心任務(wù),而傳統(tǒng)的教學(xué)方法在這方面存在明顯缺陷,因此,不少的學(xué)者對案例教學(xué)法在數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探討[7,8]。張海燕等強(qiáng)調(diào),作為一種全程參與式的教學(xué)方式,數(shù)據(jù)庫課程的案例教學(xué)法,在教學(xué)過程中要求學(xué)生課前做好準(zhǔn)備.課堂上積極參與小組討論,教師在整個教學(xué)過程中把握案例準(zhǔn)備和小組討論的效果,并指出教師要通過循序漸進(jìn)的講解、演示和實驗,讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)庫的基本概念、理論和技術(shù)[7]。劉暢[1]結(jié)合數(shù)據(jù)庫課程的特點,提出了一種項目驅(qū)動式的“數(shù)據(jù)庫原理”課程案例教學(xué)法,該方法以數(shù)據(jù)庫課程中的內(nèi)容為主線,以項目為核心,將數(shù)據(jù)庫課程分塊零散的知識和技能,通過實踐教學(xué)串聯(lián)起來,讓學(xué)生像在做數(shù)據(jù)庫開發(fā)工作那樣,不斷地發(fā)現(xiàn)新問題、解決新問題,從而經(jīng)歷一個完整的項目開發(fā)研究過程,達(dá)到熟練掌握和應(yīng)用知識的目的。實際上,數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)理論較為抽象難懂,自學(xué)起來較為困難。因此,在設(shè)計案例教學(xué)法時,無法沿襲傳統(tǒng)的案例教學(xué)法步驟,因為,無論是安排學(xué)生課前預(yù)習(xí)還是課堂討論,都比較困難,教師有必要在開展案例討論之前,進(jìn)行適度的講解。本論文將根據(jù)計算機(jī)原理及應(yīng)用這門課程的特點,在傳統(tǒng)案例教學(xué)法的基礎(chǔ)上,提出一種基于任務(wù)驅(qū)動的案例教學(xué)法。
二、學(xué)科特點及教學(xué)現(xiàn)狀
《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程具有以下特點:首先,需要掌握很多基礎(chǔ)理論,比如:函數(shù)依賴、范式、三層結(jié)構(gòu)兩級映射等,這些內(nèi)容都比較抽象,學(xué)生在短時間內(nèi)難以理解和掌握。其次,數(shù)據(jù)庫課程中的前后內(nèi)容關(guān)聯(lián)性較強(qiáng),比如:數(shù)據(jù)庫的設(shè)計需要參照三層結(jié)構(gòu)兩級映射的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行,關(guān)系模式的構(gòu)建需要符合范式要求,要消除不合理的函數(shù)依賴關(guān)系等。最后,數(shù)據(jù)庫課程的實踐性較強(qiáng),所有的基礎(chǔ)理論最終都要應(yīng)用于包括數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫編程等在內(nèi)的實際工作中。由于教學(xué)內(nèi)容抽象難懂、傳統(tǒng)教學(xué)模式枯燥乏味加上數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)領(lǐng)域理論學(xué)習(xí)和實踐應(yīng)用脫節(jié)嚴(yán)重等問題,導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣不高,教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果難以保證。而且,由于教學(xué)內(nèi)容零散、孤立,學(xué)生很難達(dá)到系統(tǒng)化了解和綜合運(yùn)用的境界,學(xué)生只能通過死記硬背的方式來應(yīng)付考試,很多學(xué)生雖然成績很好,但是動手能力很差,不知道如何應(yīng)用這些基礎(chǔ)理論解決現(xiàn)實問題,從而出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象。
三、任務(wù)驅(qū)動式的案例教學(xué)法設(shè)計
針對以往教學(xué)方法的不足,本論文依據(jù)《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程的特點,設(shè)計了一種基于任務(wù)驅(qū)動的案例教學(xué)方法,該方法具體步驟如下。
1.問題設(shè)計及案例準(zhǔn)備?!稊?shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程的案例教學(xué)法與管理、法律等文科類課程的案例教學(xué)法不同,不需要廣泛收集和整理大量高質(zhì)量的案例形成豐富的案例庫,不需要適時更新和補(bǔ)充新的案例,不需要強(qiáng)調(diào)案例形式多樣性和案例內(nèi)容的廣泛性,而是要針對核心教學(xué)任務(wù)設(shè)計一個科學(xué)的問題,并圍繞著問題進(jìn)行案例準(zhǔn)備,要求所設(shè)計的案例,在縱向上能體現(xiàn)出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的完整生命周期,在橫向上能覆蓋《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程要求掌握的所有基礎(chǔ)理論。
比如我們要求學(xué)生應(yīng)用《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程所涉及的基礎(chǔ)理論,設(shè)計和開發(fā)一個學(xué)生管理系統(tǒng),該系統(tǒng)能完成以下任務(wù):查詢出有哪些學(xué)生選修的課程中至少有兩門以上由教授開設(shè)。要完成該任務(wù),學(xué)生需要完成的工作以及應(yīng)用到的理論包括:(1)描述教學(xué)關(guān)系,需要繪制E-R圖;(2)將E-R圖轉(zhuǎn)換成合理的關(guān)系模式,并編制數(shù)據(jù)表,需要應(yīng)用范式理論和函數(shù)依賴?yán)碚?;?)將數(shù)據(jù)文件保存在物理磁盤上,要求占用較少的存儲空間并能進(jìn)行高效檢索,需要應(yīng)用物理結(jié)構(gòu)設(shè)計理論;(4)客戶從操作終端檢索所需要的信息,形成視圖,需要應(yīng)用SQL語言;(5)保證數(shù)據(jù)視圖―數(shù)據(jù)表―存儲結(jié)構(gòu)之間的相互獨(dú)立、相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系,需要依賴數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)和兩級映射。案例需要圍繞著上述內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計,不能遺漏。
2.基礎(chǔ)理論的講解。由教師進(jìn)行精練的理論知識講解,講解過程最好能結(jié)合解決實際問題的步驟,介紹在哪些環(huán)節(jié)需要用到它,這樣有助于將零散的知識串聯(lián)起來?!稊?shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程需要重點講解的知識點見表1。
3.問題分解及教學(xué)過程控制。案例教學(xué)的目的是充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,讓學(xué)生獨(dú)立思考、分析和處理案例設(shè)計階段所布局的問題,引導(dǎo)學(xué)生將核心問題分解成若干個子問題,在依次解決子問題的過程中主動的學(xué)習(xí)《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程中的基礎(chǔ)理論,并將其應(yīng)用于實踐。教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度以及學(xué)生的掌握情況,適時地進(jìn)行講解和點評,確保學(xué)生對核心內(nèi)容的掌握和靈活應(yīng)用(表2)。
4.總結(jié)和評價。對案例教學(xué)法的全過程進(jìn)行回顧,對重點和難點問題進(jìn)行分析和講解,確保學(xué)生對所學(xué)知識的理解、掌握和應(yīng)用,并從以下三個維度評價任務(wù)驅(qū)動式案例教學(xué)方法的總體效果:(1)案例維度,包括案例項目的構(gòu)思、任務(wù)的分解以及問題的設(shè)計;(2)教學(xué)過程維度,包括課前的準(zhǔn)備、課中的引導(dǎo)和控制、課后總結(jié)等;(3)績效維度,包括教師表現(xiàn)、學(xué)生成績、課堂反映等。
四、結(jié)語
基于任務(wù)驅(qū)動的案例教學(xué)法,要求教師圍繞著課程的教學(xué)任務(wù)和課程內(nèi)容進(jìn)行案例設(shè)計,案例由若干個問題構(gòu)成,學(xué)生在解決問題的過程中,主動學(xué)習(xí)課程的理論知識,并達(dá)到靈活應(yīng)用的效果。在案例探討的過程中,教師扮演的是引導(dǎo)和輔助的角色,一方面,引導(dǎo)學(xué)生按照設(shè)計的流程和步驟進(jìn)行案例的分析和探討,另一方面,負(fù)責(zé)講解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的重點、難點問題。筆者在長期的教學(xué)過程中,雖然驗證了該方法的有效性,但是,隨著各種先進(jìn)的教學(xué)手段的進(jìn)步以及教學(xué)方法的不斷完善,《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)模式將不斷趨于合理。
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一、數(shù)據(jù)庫技術(shù)教學(xué)中存在的問題
1.理論與實際聯(lián)系不緊密
注重理論教學(xué),數(shù)據(jù)庫使用技術(shù)講述的少,使學(xué)生不能將所學(xué)知識融會貫通,不能適應(yīng)企業(yè)對數(shù)據(jù)庫應(yīng)用人才的需要。
數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程是一門實踐性很強(qiáng)的計算機(jī)課程,但目前實驗課時少,導(dǎo)致學(xué)生不明確實驗?zāi)康模瑢嶒瀮?nèi)容不清楚,考核中實驗課也沒有一定的比例等。
2.方法和手段過于陳舊
當(dāng)前數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程多采用課件進(jìn)行多媒體教學(xué),一方面,減輕了教師板書的負(fù)擔(dān),增加了授課的信息量,通過課件也能夠使教學(xué)內(nèi)容更加形象化地展現(xiàn)出來;但另一方面,教師在授課時過分依賴課件給教學(xué)質(zhì)量帶來了一定影響,如當(dāng)學(xué)生長時間注視投影時,容易產(chǎn)生視覺疲勞;在使用課件進(jìn)行教學(xué)時,演示節(jié)奏加快,不能很好的實現(xiàn)教與學(xué)的交互,學(xué)生的思維難以與之同步,促使教學(xué)質(zhì)量下降。因此必須綜合的運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段,合理地使之相結(jié)合,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。
二、數(shù)據(jù)庫教學(xué)改革的途徑
1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,完善知識體系
在實施數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程教學(xué)時,應(yīng)從基本原理、設(shè)計方法到應(yīng)用開發(fā),涵蓋教學(xué)內(nèi)容如下:基本原理包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫查詢語言SQL、關(guān)系系統(tǒng)及其查詢優(yōu)化、關(guān)系數(shù)據(jù)理論等,這些內(nèi)容是教學(xué)的重點,它們涵蓋了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本原理,對數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、應(yīng)用和開發(fā)起著指導(dǎo)作用;設(shè)計方法包括軟件工程原則、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫安全性、數(shù)據(jù)庫完整性等;應(yīng)用開發(fā)包括IBM DB2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、基于高級程序設(shè)計語言的C/S(B/S)構(gòu)架的應(yīng)用。
2.改革教學(xué)方法,優(yōu)化教學(xué)手段
結(jié)合多種教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué):①采用案例教學(xué),加快學(xué)生的學(xué)習(xí)步伐。針對課堂教學(xué)、實驗教學(xué)和課下練習(xí),均設(shè)計了不同的教學(xué)案例。從數(shù)據(jù)庫基本原理、設(shè)計、實現(xiàn)和開發(fā)等諸方面,對案例逐步展開,加快學(xué)生對抽象理論和方法的理解與掌握。②采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法。針對教學(xué)中的重要知識點,精心設(shè)計教學(xué)任務(wù)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的基本過程為:提出任務(wù)、分析任務(wù)、學(xué)生操作、交流討論、鞏固創(chuàng)新、總結(jié)等。在任務(wù)的驅(qū)動下,促使學(xué)生自主思考,并通過自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等方法,探求解決問題的途徑。③采用理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)方法。設(shè)計了與理論教學(xué)內(nèi)容相對應(yīng)的實驗,以提高學(xué)生實踐能力,促進(jìn)對理論內(nèi)容的吸收。④采用合作學(xué)習(xí)教學(xué)法。合作學(xué)習(xí)教學(xué)法即結(jié)構(gòu)式分組教學(xué)模式,使其和任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法相結(jié)合,對學(xué)生進(jìn)行合理分組,使之相互合作和激勵,主動積極地參與學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生探索創(chuàng)新能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。該方法主要用在實驗教學(xué)當(dāng)中。
3.注重實踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)創(chuàng)新能力
教學(xué)過程中必須將理論教學(xué)與實踐教學(xué)相融合,鼓勵引導(dǎo)學(xué)生靈活掌握理論知識,并能夠應(yīng)用到實際工程中。實踐教學(xué)是本課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié),上機(jī)實驗與課程設(shè)計安排要合理。教師在課堂上應(yīng)給學(xué)生指定實驗的主要目的、方法及關(guān)鍵點,讓學(xué)生能夠帶著問題去上機(jī),使實驗更有針對性,使實驗課程更有意義。上機(jī)時應(yīng)對學(xué)生進(jìn)行實時指導(dǎo),并對上機(jī)過程中普遍存在的問題進(jìn)行統(tǒng)一講解。在課程的后期需要安排兩周的課程設(shè)計或綜合性實驗訓(xùn)練促進(jìn)知識點之間的相互聯(lián)系,所選題目應(yīng)具有一定的實用性,讓學(xué)生能夠應(yīng)用軟件工程的基本原理設(shè)計一個具有實用價值的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng),使所學(xué)知識融會貫通。
①培養(yǎng)創(chuàng)新意識。富于想象并敢于大膽提出問題,注重實踐,具有勤奮努力、百折不撓的拼搏精神,這是進(jìn)行創(chuàng)新教育的必備條件。
②建立一種全新的創(chuàng)新教育激勵機(jī)制。學(xué)生課程設(shè)計或綜合性實驗后,不但要形成軟件,還應(yīng)鼓勵學(xué)生撰寫相應(yīng)論文,在論文中闡述其設(shè)計思路、運(yùn)用的知識及自己的體會。對于一些優(yōu)秀論文,教師應(yīng)給予一定獎勵,并從中挖掘人才,建立課外研究小組,與教師一起從事數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和開發(fā)研究。
③建立一支富有創(chuàng)新精神的教師隊伍。實施創(chuàng)新教育,培養(yǎng)創(chuàng)新人才,教師無疑是教育的關(guān)鍵和主體,教師應(yīng)通過組織課堂教學(xué)、進(jìn)行課后輔導(dǎo)、開展答疑解難、指導(dǎo)課程設(shè)計和綜合性實驗等環(huán)節(jié),循循善誘、潛移默化地培養(yǎng)創(chuàng)新人才。
4.改革考核方式,重視能力培養(yǎng)
關(guān)鍵詞:研究型教學(xué)模式;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理;內(nèi)容模塊化;課程訓(xùn)練載體;學(xué)習(xí)效果評價體系
基金項目:北京市重點學(xué)科共建項目計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)(XK100040519)。
教育部在《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作的若干意見》中指出:“積極推動研究性教學(xué),提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力”。由于計算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展,在高等院校特別是具有研究特征的高等院校計算機(jī)專業(yè)探討和實踐研究型和創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)方法與有效途徑就顯得尤為迫切。為此,中國計算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會也在《高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范》中專門強(qiáng)調(diào)了研究性教學(xué)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)問題。
目前,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程不僅是計算機(jī)專業(yè)的核心課程,也已成為非計算機(jī)專業(yè)的必修課或選修課。隨著計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫技術(shù)在理論上不斷得到創(chuàng)新,這就要求教學(xué)方法也要不斷改革。傳統(tǒng)的以老師為主導(dǎo)的講授方法不利于學(xué)生建立對數(shù)據(jù)庫課程的興趣,進(jìn)而影響學(xué)生對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)知識的掌握和實踐能力的提高。研究型教學(xué)模式對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、主動學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊協(xié)作能力,以及提高學(xué)生的綜合素質(zhì),有著積極的意義,因此成為了當(dāng)前教育教學(xué)研究的熱點之一。如何將這一模式有效地應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程的教學(xué)之中,仍是一個值得引起關(guān)注和深入研究的問題。
我們在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程的理論和實踐教學(xué)中進(jìn)行了研究型教學(xué)的嘗試,首先將課程的內(nèi)容模塊化,根據(jù)模塊的特點設(shè)計問題情景和研究型課程訓(xùn)練載體,用以問題為導(dǎo)向的主動式學(xué)習(xí)方式來激發(fā)學(xué)生的思維和興趣,輔以多元化的課程訓(xùn)練環(huán)節(jié)和面向過程的學(xué)習(xí)效果評價體系,目的是使學(xué)生在主動探索求
知的學(xué)習(xí)過程中,將外在知識轉(zhuǎn)化為內(nèi)在經(jīng)驗,從而增進(jìn)學(xué)生的思考、分析和創(chuàng)新能力。
1教學(xué)內(nèi)容模塊化
美國教育心理學(xué)家和教育改革家布魯納在他的教學(xué)過程提出了學(xué)科基本結(jié)構(gòu)的觀點,強(qiáng)調(diào)掌握學(xué)科基本結(jié)構(gòu)的重要性。我們通過將課程的內(nèi)容模塊化幫助學(xué)生掌握教材全貌,同時根據(jù)模塊的不同特點設(shè)計問題情景和研究型課程訓(xùn)練載體。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程的內(nèi)容涵蓋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本技術(shù)[1-3],我們將其主要內(nèi)容分成12章、3個模塊(關(guān)系模型、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))進(jìn)行講述,如圖1所示。
第一章是緒論,主要介紹數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程和一些基本概念,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ);第二章至第五章屬于關(guān)系模型模塊(下簡稱模塊1),通過講授模型的三個要素(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、完整性約束)讓學(xué)生建立扎實的關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論基礎(chǔ);第六章至第八章屬于數(shù)據(jù)庫設(shè)計與應(yīng)用模塊(下簡稱模塊2),通過講授關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和編程方法,使學(xué)生掌握現(xiàn)代信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和開發(fā)技術(shù);第九章至第十一章屬于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)模塊(下簡稱模塊3),通過講授查詢處理與查詢優(yōu)化、事務(wù)管理與數(shù)據(jù)保護(hù),使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù);第十二章是數(shù)據(jù)庫新技術(shù),通過介紹分布式數(shù)據(jù)庫、XML數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫與聯(lián)機(jī)分析處理等,使學(xué)生簡單了解目前數(shù)據(jù)庫發(fā)展的前沿技術(shù)。
圖1課程總體框架
2多元化的課程訓(xùn)練環(huán)節(jié)
課程訓(xùn)練載體是運(yùn)用以問題為導(dǎo)向的研究性教學(xué)方法的實現(xiàn)手段,不同的課程內(nèi)容將使用不同形式的訓(xùn)練載體以完成研究性教學(xué)目標(biāo)。針對不同的模塊,需要建立形式多樣的課程訓(xùn)練環(huán)節(jié)。對于系統(tǒng)實
現(xiàn)模塊,討論和撰寫研究報告是實施研究型教學(xué)的重要手段;同時,研究型教學(xué)不能輕視實踐技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練,原先的實驗?zāi)J揭呀?jīng)不能滿足培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的需要,要按基礎(chǔ)驗證性實驗、設(shè)計性實驗和探索性實驗等多個層次來分別設(shè)計。
針對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教學(xué)內(nèi)容的特點,以及該課程理論聯(lián)系實際的原則,我們安排了課堂討論、專題研究、多層次的實驗教學(xué)作為研究性教學(xué)的訓(xùn)練載體。其中,課堂討論是一種多通道的知識信息傳遞交換,討論式教學(xué)既要輸出知識信息,又要從一個立體式的環(huán)境中輸入更多的知識信息,這些信息都是屬于探究性的,需要通過思維活動,對知識信息進(jìn)行分析、綜合、抽象、概括等一系列的“加工整理”,達(dá)到豐富知識、弄懂存疑的目的。專題研究要求學(xué)生課后圍繞給定的專題收集和閱讀相關(guān)資料,嘗試對問題從廣度和深度兩個方面作相關(guān)的研究,該項訓(xùn)練不僅能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,而且能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、綜合分析能力和規(guī)范地撰寫科研報告的能力。數(shù)據(jù)庫原理課程是一門實踐性較強(qiáng)的課程,實驗是必不可少的。對于驗證性實驗,教師對學(xué)生的要求不僅是用實驗驗證原理,而且要研究有關(guān)問題,鼓勵學(xué)生自己提出問題,并通過實驗驗證;對于設(shè)計性實驗,重在培養(yǎng)學(xué)生搜集資料、實際解決問題、論文寫作和團(tuán)隊協(xié)作等綜合素質(zhì);而對于探索性實驗,主要配合專題報告開展,著重培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。
各種訓(xùn)練載體的組織形式不同。教師可在第一次上課時布置分組,每組由3~4位同學(xué)組成,設(shè)組長1名,學(xué)期內(nèi)所有需要分組實施的訓(xùn)練載體(課堂討論、專題研究、設(shè)計性實驗)均采用同樣的組員構(gòu)成。
2.1課堂討論
課堂討論主要圍繞模塊3展開,模塊3重點介紹數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)原理,我們通過有效的訓(xùn)練載體培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、定義和解決問題,最后對解決方案評價論證的能力。討論題的設(shè)計試圖還原歷史上的研究過程,逐步訓(xùn)練學(xué)生掌握研究問題的方法。討論題分為以下兩類:
第一類討論題幫助學(xué)生在綜合分析已學(xué)知識的基礎(chǔ)上,學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題,并進(jìn)一步探討如何解決問題的方法。例如:關(guān)系模型與層次和網(wǎng)狀模型相比,最大的區(qū)別在哪里?這樣的區(qū)別會帶來怎樣的好處?同時會產(chǎn)生怎樣的問題?如何解決該問題?該討論題旨在引導(dǎo)學(xué)生在體會關(guān)系模型好處的同時,發(fā)現(xiàn)關(guān)系模型帶來的問題,即效率低下,從而引出對查詢優(yōu)化手段和方法的研究與學(xué)習(xí)。
第二類討論題幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)基本原理或?qū)崿F(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題,并提出改進(jìn)的方法,使問題的解決方案更加完善。例如:如何達(dá)到數(shù)據(jù)庫可靠性和高效率的平衡?該討論題的目的是在學(xué)生學(xué)習(xí)了基本的恢復(fù)實現(xiàn)技術(shù)后,在進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)效率問題的基礎(chǔ)上提出改進(jìn)方案,為引出具有檢查點的恢復(fù)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫鏡像埋下伏筆。又如:如何達(dá)到系統(tǒng)并發(fā)度和并發(fā)控制的開銷之間的平衡?該討論題引導(dǎo)學(xué)生考慮封鎖的粒度,通過在學(xué)習(xí)封鎖和并發(fā)控制的基礎(chǔ)上進(jìn)一步思考問題,綜合已學(xué)知識提出可行的方案。
為保證討論效果,教師會在前一節(jié)課把討論題布置給學(xué)生,同時,把需要閱讀的資料提示學(xué)生。學(xué)生可預(yù)先閱讀相關(guān)資料,進(jìn)行一些思考,做好討論準(zhǔn)備。課堂討論分組進(jìn)行,由組長記錄各方意見,并歸納總結(jié)。教師可隨機(jī)參與討論,并在討論中正確地引導(dǎo)、提問以及產(chǎn)生自己的見解。討論結(jié)束后,采用學(xué)生自愿與教師隨機(jī)抽查的方式選取倆組學(xué)生,由組長報告討論結(jié)果,其余學(xué)生可提問。教師點評是討論課的重要環(huán)節(jié),點評的意義在于一方面教會學(xué)生怎樣從討論的內(nèi)容中,總結(jié)出有價值的規(guī)律或結(jié)論;另一方面便于引出后續(xù)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。
2.2專題研究
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程的專題研究針對模塊設(shè)計,著重訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用知識分析和解決問題的能力。針對模塊1和模塊3,我們設(shè)計了關(guān)系模型實現(xiàn)、數(shù)據(jù)庫性能調(diào)優(yōu)兩個專題。這兩個專題以模型為主線,將從模型的三要素到深入數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)的遞進(jìn)性目標(biāo)作為研究報告目標(biāo),引導(dǎo)學(xué)生通過完成研究專題,掌握規(guī)范的研究問題的方法。
關(guān)系模型實現(xiàn)專題的研究目標(biāo)是探究數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對關(guān)系模型的實現(xiàn)方案,要求學(xué)生在學(xué)習(xí)模塊1的基礎(chǔ)上,選擇一個主流的商品化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),探究該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對關(guān)系模型的三大要素(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束)的實現(xiàn)方法,并與課本所學(xué)知識做比較。學(xué)生需要按小組提交規(guī)范的研究報告,報告中需要闡明所選擇商品化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的發(fā)展歷程及特點,討論該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束的實現(xiàn)方面的特點,并比較與課本所學(xué)知識的不同之處。
數(shù)據(jù)庫性能調(diào)優(yōu)專題的研究目標(biāo)是研究數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的SQL調(diào)優(yōu)方法,要求學(xué)生在學(xué)習(xí)模塊3的基礎(chǔ)上,按研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)書的提示查閱資料,自主學(xué)習(xí)SQL調(diào)優(yōu)的有關(guān)知識,并選擇一個主流的商品化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),在完成必要的實驗的基礎(chǔ)上,研究該數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的SQL調(diào)優(yōu)方法。學(xué)生需要按小組提交規(guī)范的研究報告,報告中需要闡明與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)性能有關(guān)的因素,給出所選擇的商品化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的SQL調(diào)優(yōu)的原則,并分析SQL調(diào)優(yōu)與DBMS查詢優(yōu)化器的關(guān)系。
專題研究分以下幾步進(jìn)行:
1) 研究專題的下達(dá)。講完相應(yīng)知識點之后,教師布置相關(guān)的研究專題,同時提供給學(xué)生相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料和具體要求。學(xué)習(xí)資料包括研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、相關(guān)的搜索路徑,具體要求有論文格式和評分標(biāo)準(zhǔn)。
2) 學(xué)生進(jìn)行課外學(xué)習(xí)。小組在研究專題下達(dá)的3日內(nèi)確定組內(nèi)各成員的分工,按照分工展開研究和討論。遇到小組研究中無法解決的問題,可及時與教師溝通。小組最終需提交規(guī)范的研究報告,并注明每位成員在報告中所做的工作。
最后是成果展示和教師點評。采用學(xué)生自愿與教師隨機(jī)抽查的方式選取2~3組學(xué)生展示研究成果。由組長報告研究結(jié)果,其他小組的學(xué)生可提問。每組學(xué)生報告完畢,教師必須點評。對正確的論點要予以肯定,必要時可以引導(dǎo)到更深的層次。對爭論的問題,學(xué)術(shù)界有結(jié)論的,教師應(yīng)介紹有關(guān)的結(jié)論,對于無結(jié)論的,教師可闡明自己的觀點供學(xué)生參考,或指導(dǎo)學(xué)生查閱有關(guān)參考文獻(xiàn)等。
2.3多層次的研究型實驗教學(xué)
研究型教學(xué)不能輕視實踐技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練,研究型的實驗教學(xué)應(yīng)該從問題出發(fā),激發(fā)學(xué)生通過動手實驗探究問題的熱情,同時鼓勵學(xué)生對問題提出多種解決方案,并對各種方案進(jìn)行評價和比較[6]。我院的研究型實驗教學(xué)按基礎(chǔ)驗證性實驗、設(shè)計性實驗和探索性實驗三個層次分別設(shè)計。
基礎(chǔ)驗證性實驗主要針對模塊1和模塊3設(shè)計,不同于傳統(tǒng)的實驗?zāi)J?,教師對學(xué)生的要求不僅局限于用實驗驗證原理,而且要研究有關(guān)問題,實現(xiàn)對知識的拓展。除研究性學(xué)習(xí)指導(dǎo)書給出的需要探究的問題外,特別鼓勵學(xué)生自己提出問題,并通過實驗驗證。
設(shè)計性實驗針對模塊2設(shè)計,訓(xùn)練目的是讓同學(xué)們對數(shù)據(jù)庫設(shè)計的全過程有整體的認(rèn)識,并提高學(xué)生搜集資料、解決實際問題、論文寫作和團(tuán)隊協(xié)作等綜合素質(zhì)。在設(shè)計性實驗的實施過程中,若干同學(xué)組成開發(fā)小組,每位同學(xué)承擔(dān)不同的角色(如系統(tǒng)分析員、系統(tǒng)設(shè)計員、系統(tǒng)開發(fā)員、系統(tǒng)測試員等),協(xié)作完成一個小型信息系統(tǒng)的開發(fā),使學(xué)生深入理解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本方法、步驟和數(shù)據(jù)庫設(shè)計各階段的任務(wù),掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)分析、設(shè)計與實現(xiàn)的方法和相關(guān)技術(shù)。設(shè)計性實驗的成果需要以小組為單位展示,展示過程中允許其他同學(xué)和老師提問。
探索性實驗針對模塊3設(shè)計,該實驗配合數(shù)據(jù)庫性能調(diào)優(yōu)專題,要求學(xué)生在查閱資料、自主學(xué)習(xí)SQL調(diào)優(yōu)相關(guān)知識的基礎(chǔ)上,設(shè)計實驗方案驗證SQL調(diào)優(yōu)規(guī)則,并鼓勵學(xué)生提出新的SQL調(diào)優(yōu)規(guī)則或發(fā)現(xiàn)已有規(guī)則存在的問題(如在不同的數(shù)據(jù)量或索引情況下執(zhí)行代價不同等)。探索性實驗的成果展示隨專題報告進(jìn)行。
3以科研項目驅(qū)動研究性學(xué)習(xí)
研究性學(xué)習(xí)需要應(yīng)用的驅(qū)動,科研項目是課堂研究性教學(xué)活動的延伸。以項目驅(qū)動研究,以研究帶動教學(xué),科研活動能夠培養(yǎng)學(xué)生的研究型思維、創(chuàng)新意識和實踐動手能力[4-5]。
我們通過開展大學(xué)生創(chuàng)新活動,讓部分學(xué)生參加到教師的科研項目中。這些項目在用到已學(xué)知識的同時,也會讓學(xué)生面臨新的挑戰(zhàn),他們必須學(xué)習(xí)以科學(xué)研究的方式主動搜集信息,獲取知識,應(yīng)用知識,最后解決問題的方法,該過程是一種獨(dú)創(chuàng)性學(xué)習(xí)活動,可以激發(fā)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的興趣。
與此同時,科研項目對研究型教學(xué)的開展也能起到積極的推動作用。在完成項目的過程中,教師需要學(xué)習(xí)新的前沿知識和技術(shù),一方面可以豐富課堂教學(xué),另一方面還可以從項目中抽取新的案例用于研究型教學(xué)。
4基于過程的學(xué)習(xí)效果評價體系
傳統(tǒng)的以學(xué)生考試成績?yōu)橹鞯脑u價機(jī)制并不適用于研究型教學(xué)模式,研究型教學(xué)模式應(yīng)側(cè)重對過程的考核。
為配合研究型教學(xué),北京交通大學(xué)對主干課程的學(xué)時進(jìn)行了彈性化處理。以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程為例,課程原本64學(xué)時,但實際安排80學(xué)時,其中的16學(xué)時是專為配合研究型教學(xué)設(shè)置的。我們將這些學(xué)時用于開展學(xué)術(shù)討論、專題報告輔導(dǎo)、探索性實驗的方案討論、學(xué)生成果展示及教師點評。
在考核方式上,我們將期末考試成績在最終成績中的比例降至50%,另外50%用于對過程進(jìn)行考核(各部分所占的比例見表1)。其中,研究報告和實驗報告有詳細(xì)的評分標(biāo)準(zhǔn),期末考試采用開卷的方式,考題比較靈活,需要學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上解答問題。
表1課程學(xué)習(xí)效果評價體系
研究型教學(xué)是當(dāng)前教育教學(xué)研究的熱點問題。我們對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課程進(jìn)行了研究型教學(xué)的探索與實踐,在對課程內(nèi)容模塊化的基礎(chǔ)上,設(shè)計多元化的課程訓(xùn)練環(huán)節(jié)和面向過程的學(xué)習(xí)效果評價體系,用以問題為導(dǎo)向的主動式學(xué)習(xí)方式來激發(fā)學(xué)生的思維和興趣,從而增強(qiáng)學(xué)生的思考能力、分析能力和創(chuàng)新能力。未來工作的重點在于進(jìn)一步調(diào)動學(xué)生對研究性學(xué)習(xí)的積極性,充分發(fā)揮他們的主觀能動性,最終提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
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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)
關(guān)鍵詞數(shù)據(jù)庫原理案例教學(xué) 教案
1 問題的提出
數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究如何科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù),如何高效地檢索和管理數(shù)據(jù)的一門學(xué)科。在教育部高等學(xué)校計算機(jī)、自動控制和信息類專業(yè)的培養(yǎng)方案中,“數(shù)據(jù)庫原理”一直是四年制本科生的專業(yè)必修課程。在IT技術(shù)飛速發(fā)展的今天,能否很好地應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決實際問題,已成為許多用人單位對應(yīng)聘者知識結(jié)構(gòu)的新要求。因此,該課程也日益成為其他理工科專業(yè)本科生、??粕婚T愈來愈受到關(guān)注的選修課,甚至是必修課。
而目前許多院校非計算機(jī)專業(yè)的“數(shù)據(jù)庫原理”課程的教學(xué)現(xiàn)狀并不令人滿意,主要問題是:教材組織上理論概念多,應(yīng)用實例少;教學(xué)安排上課堂講授多,實踐動手少;課程考核上死記硬背多,靈活應(yīng)用少。這樣“三多三少”的直接后果是:盡管一些學(xué)生可以在理論考試中取得高分,但卻不能自如地應(yīng)用某種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件解決實際問題,更談不上開發(fā)出有實際應(yīng)用價值的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),如此“眼高手低”很難適應(yīng)現(xiàn)代社會對數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用人才的需求。因此,在“數(shù)據(jù)庫原理”課程的教學(xué)上必須改變這種紙上談兵、理論脫離實際的狀況。
2 構(gòu)建“數(shù)據(jù)庫原理”案例教學(xué)模式的指導(dǎo)思想
“數(shù)據(jù)庫原理”的教學(xué)大綱通常包括:基本概念、關(guān)系模型、SQL、關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和數(shù)據(jù)保護(hù)等內(nèi)容,一般授課學(xué)時在50學(xué)時左右。由于理論內(nèi)容較多,很難保證有效的實踐環(huán)節(jié)。為此,構(gòu)建“數(shù)據(jù)庫原理”案例教學(xué)模式的指導(dǎo)思想可歸納為12個字:精理論、強(qiáng)實踐、重啟發(fā)、勤激勵。具體就是:精選課堂講授內(nèi)容,圍繞著如何解決實際問題開展對相關(guān)理論的探討。一些大綱有要求、但受學(xué)時限制、無法在課內(nèi)講授的內(nèi)容,要求學(xué)生通過自學(xué)完成;增強(qiáng)實踐環(huán)節(jié)的力度,加大綜合性、創(chuàng)新性實驗的比例,培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)、自己動手解決問題的能力;通過啟發(fā)式教學(xué)和有效的激勵機(jī)制,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而調(diào)動起他們主動學(xué)習(xí)新知識、探索新方法的積極性。每堂課結(jié)束時可以給學(xué)生提出一、兩個問題,一則督促學(xué)生做好復(fù)習(xí)預(yù)習(xí),二則為下堂課的教學(xué)留下伏筆和切入點。對于認(rèn)真思考問題、能提出切實可行方案及在實驗中有創(chuàng)新的學(xué)生,應(yīng)給予當(dāng)堂表揚(yáng)或給平時成績加分的鼓勵。
3 基于案例教學(xué)法的“數(shù)據(jù)庫原理”教案一則
如表1所示,本教案以學(xué)生較熟悉的教務(wù)管理子系統(tǒng)“學(xué)生檔案管理”為貫穿始終的例子,以關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論為指導(dǎo),通過循序漸進(jìn)的講解、演示和實驗,讓學(xué)生理解數(shù)據(jù)庫的基本概念、理論和技術(shù),掌握一個簡單的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)從分析、設(shè)計到實現(xiàn)的完整開發(fā)過程,真正做到學(xué)以致用。全部內(nèi)容共計54學(xué)時,其中課堂講授演示26學(xué)時,課內(nèi)實驗28學(xué)時。適用對象為已掌握了一種面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ撸ㄈ鏥B、C#、C++或Java等)的非計算機(jī)專業(yè)本科生或?qū)?粕?/p>
4 實施案例教學(xué)過程中需要注意的問題
(1)正確認(rèn)識理論與實踐的關(guān)系。案例教學(xué)從不否認(rèn)理論對實踐的重要指導(dǎo)意義,像關(guān)系代數(shù)、查詢優(yōu)化、數(shù)據(jù)存儲、事務(wù)處理、并發(fā)控制等一些數(shù)據(jù)庫技術(shù)中十分重要的內(nèi)容可另外開設(shè)一門課程供高年級學(xué)生選修,以彌補(bǔ)學(xué)生在數(shù)據(jù)庫理論上的不足。
(2)注意教學(xué)內(nèi)容特別是實驗環(huán)節(jié)開發(fā)平臺、工具和方法的實用性和先進(jìn)性。與其他計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展一樣,DBMS及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)平臺和工具每隔幾年就會更新?lián)Q代,這就要求任課教師必須與時俱進(jìn),及時將最新的研究成果引入教學(xué)。如以上案例采用GUI風(fēng)格的C/S結(jié)構(gòu),若學(xué)生有一定網(wǎng)頁制作基礎(chǔ)的話,可改進(jìn)為目前較為流行的Web風(fēng)格的B/S結(jié)構(gòu)。
(3)建立公平有效的課程考核機(jī)制,保證自學(xué)內(nèi)容、實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量。自學(xué)內(nèi)容可通過讀書報告、論文、提問等方式加以考查;布置課程驗收大作業(yè)時,應(yīng)兼顧不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,既能讓基礎(chǔ)較差的學(xué)生樹立起完成任務(wù)的信心,更要積極鼓勵程度較好的學(xué)生高標(biāo)準(zhǔn)要求自己。
5 結(jié)論
實踐證明,“數(shù)據(jù)庫原理”案例教學(xué)模式是一種變學(xué)生被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)的有效方法,由于能夠理論聯(lián)系實際,讓學(xué)生帶著感興趣的問題進(jìn)入課程的學(xué)習(xí),讓學(xué)生改變了以往混學(xué)分的思想,對這門課的認(rèn)同度有了明顯的提高,具體表現(xiàn)為:上課睡覺、缺勤的人少了,積極思考問題的人多了,學(xué)生作業(yè)的質(zhì)量提高了,成績上升了。另外,師生間的互動交流大大加強(qiáng)了,教學(xué)相長得以充分體現(xiàn),部分學(xué)生還結(jié)合自己的專業(yè)和愛好,積極參與教師的科研工作,其探究能力和創(chuàng)新意識得到了較好的培養(yǎng)。
(本文獲得“2005年全國青年教師計算機(jī)教育優(yōu)秀論文評比”教學(xué)與研究三等獎)
參考文獻(xiàn)
1 薩師煊,王珊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第3版).北京:高等教育出版社,2000
各企、事業(yè)單位內(nèi)部運(yùn)行著多個應(yīng)用信息系統(tǒng),而應(yīng)用系統(tǒng)的安全保護(hù)等級決定系統(tǒng)運(yùn)維人員的水平。例如統(tǒng)計核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息安全保護(hù)等級為二級,因此要求運(yùn)維人員技能不低于二級等級保護(hù)的技能水平。要求核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)維人員責(zé)任心強(qiáng),熟悉常用的操作系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件,掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫常規(guī)使用方法和日常數(shù)據(jù)庫管理的基本SQL操作命令,熟悉統(tǒng)計核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu),具有網(wǎng)絡(luò)及硬件設(shè)施日常維護(hù)能力。從上述計算中心主要的日常運(yùn)維工作可以看出,計算中心的工作人員應(yīng)掌握計算機(jī)軟、硬件的基本理論知識;熟悉項目建設(shè)、技術(shù)方案論證、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、需求分析、技術(shù)架構(gòu)、系統(tǒng)部署、系統(tǒng)測試、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)方案制定、系統(tǒng)的定級測評等軟件開發(fā)和運(yùn)維過程中各個環(huán)節(jié)的目標(biāo)、工作任務(wù)、主流開發(fā)技術(shù)等;具有較強(qiáng)的組織、協(xié)作、協(xié)調(diào)溝通能力。由此可見,在企、事業(yè)單位的計算中心、信息中心、網(wǎng)絡(luò)中心或相關(guān)部門,要求任職人員具有扎實的理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)的實踐技能和經(jīng)驗,計算機(jī)中心的專業(yè)人員在各部門的信息化建設(shè)中占主導(dǎo)地位。
二、教學(xué)體系與課程教學(xué)模式改革思路
1.適應(yīng)社會需求,完善教學(xué)體系。根據(jù)學(xué)校的特點,明確以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)。計算機(jī)應(yīng)用型人才的培養(yǎng),必須以市場需求為導(dǎo)向,確定人才培養(yǎng)方案。同時積極進(jìn)行教學(xué)改革,研究應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式,建設(shè)穩(wěn)定的實踐教學(xué)基地,完善教學(xué)質(zhì)量控制過程,以達(dá)到課內(nèi)課外教學(xué)實踐相結(jié)合,提升學(xué)生實踐動手能力和創(chuàng)新能力。論文根據(jù)實際工作中應(yīng)用技能的需求,將專業(yè)課程分群組、能力培養(yǎng)分方向,優(yōu)化課程體系。①知識體系模塊化。應(yīng)用型計算機(jī)專業(yè)的知識體系主要分為以下幾個模塊:公共基礎(chǔ)課程模塊、專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊、程序設(shè)計課程群、計算機(jī)硬件課程群、操作系統(tǒng)課程群、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)課程群、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模塊、軟件工程與開發(fā)技術(shù)等模塊。其中:公共基礎(chǔ)課程應(yīng)強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和英語能力;專業(yè)基礎(chǔ)課程重點建設(shè)《離散數(shù)學(xué)》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》;程序設(shè)計課程群建設(shè)以C/C++程序設(shè)計語言為主線,以《Java語言程序開發(fā)》和《.Net程序開發(fā)》為兩個選修方向;計算機(jī)硬件技術(shù)模塊以匯編語言與計算機(jī)組成原理為核心,以嵌入式程序設(shè)計與開發(fā)為方向;操作系統(tǒng)課程群重點講解《操作系統(tǒng)原理》,并以《Linux/Unix操作系統(tǒng)》為選修方向;數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)模塊以《數(shù)據(jù)庫原理》為主體,以提升主流數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的管理與應(yīng)用能力為具體實踐訓(xùn)練目標(biāo);網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模塊以網(wǎng)絡(luò)原理為中心,實踐操作內(nèi)容以華為網(wǎng)絡(luò)體系和思科網(wǎng)絡(luò)體系為方向;軟件工程與開發(fā)技術(shù)模塊以軟件工程為核心,以開發(fā)某一領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)軟件為目的。②實踐技能規(guī)范化。目前的教育教學(xué)體系理論知識講的多,而實踐訓(xùn)練較少,以上課程群除課程包含的實驗/上機(jī)之外,至少都應(yīng)單獨(dú)設(shè)置一門相關(guān)的實踐環(huán)節(jié)課程。目前,獨(dú)立設(shè)置實踐環(huán)節(jié)課程如下:專業(yè)基礎(chǔ)模塊有2周的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》;程序設(shè)計課程群有兩門課程實習(xí),即2周的《C/C++課程設(shè)計》、3周的《軟件設(shè)計實習(xí)》;計算機(jī)硬件課程群有1周的《計算機(jī)組成原理與接口技術(shù)課程設(shè)計》;操作系統(tǒng)課程群有1周的《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》;數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)課程群有1周的《數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計》,并有《軟件設(shè)計實習(xí)》與之相結(jié)合;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模塊和軟件工程與開發(fā)技術(shù)模塊均采用3周、校外、校企合作形式的實習(xí)。
2.教育教學(xué)與課程教學(xué)模式改革。課程教學(xué)應(yīng)以應(yīng)用能力培養(yǎng)為導(dǎo)向,增加實踐性教學(xué)環(huán)節(jié),廣泛開展校企合作,實現(xiàn)專業(yè)化的技能培養(yǎng),嚴(yán)格質(zhì)量控制過程管理,以提高學(xué)生適應(yīng)社會需求能力。下面以數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革為例,探討應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程教學(xué)模式。①以應(yīng)用能力培養(yǎng)為課程教學(xué)目標(biāo)?!稊?shù)據(jù)庫原理》課程以當(dāng)前主流數(shù)據(jù)庫技術(shù)和應(yīng)用為背景,以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為核心、以數(shù)據(jù)模型為線索,重點講授關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論與應(yīng)用技能。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)是軟件開發(fā)人員必備的一項技能。設(shè)計一個數(shù)據(jù)庫容易,設(shè)計一個好的數(shù)據(jù)庫難。本課程要求學(xué)生熟悉數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念與原理,掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計步驟和常用方法,能熟練地運(yùn)用數(shù)據(jù)庫SQL語言進(jìn)行數(shù)據(jù)操縱,具有開發(fā)實用的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的能力并有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)。②理論實踐相結(jié)合,注重實際需求。數(shù)據(jù)庫技術(shù)既有堅實的理論基礎(chǔ),又是實踐性非常強(qiáng)的一門技術(shù)?!稊?shù)據(jù)庫原理》課程必須注意分析實際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)、運(yùn)維管理過程中出現(xiàn)的常見問題。如對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的監(jiān)控工作,主要包括:定期檢查數(shù)據(jù)庫集群運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫對象的空間擴(kuò)展情況、數(shù)據(jù)增長情況、數(shù)據(jù)庫當(dāng)日備份完成情況、所有實例的狀態(tài)、正常登陸到所有數(shù)據(jù)庫的例程,記錄數(shù)據(jù)庫的cpu使用、I/O、buffer命中率等。這部分內(nèi)容在教材中很難見到,但實際工作中卻極為常見,因此必須做必要的講解。③重視設(shè)計規(guī)范,案例教學(xué),強(qiáng)化實踐能力。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計既有數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計,又有應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計,一個好的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為了強(qiáng)化學(xué)生設(shè)計、開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的能力,增加了《數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計》實踐課。課程以實際應(yīng)用系統(tǒng)需求為案例,運(yùn)用常用的CASE工具(如PowerDe-signer),從系統(tǒng)需求分析的數(shù)據(jù)流圖、業(yè)務(wù)流圖、數(shù)據(jù)字典的繪制,到概念模型、邏輯模型、物理模型的建立,嚴(yán)格按照給定的數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計,并撰寫系統(tǒng)需求分析和系統(tǒng)設(shè)計文檔。同時以某種程序設(shè)計語言為工具進(jìn)行系統(tǒng)功能開發(fā),實現(xiàn)一個實用的應(yīng)用系統(tǒng)。④注重課程間的銜接,提倡校企合作。數(shù)據(jù)庫類課程由有實踐經(jīng)驗的教師或企業(yè)中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計、開發(fā)人員講授。在系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)過程中,數(shù)據(jù)庫技術(shù)與程序設(shè)計相結(jié)合,學(xué)生深刻地認(rèn)識到數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性,能更深入地理解數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論、方法和經(jīng)驗,同時學(xué)生程序設(shè)計能力也進(jìn)一步提升,這門課程是保證學(xué)生在校四年程序設(shè)計不斷線的重要環(huán)節(jié)。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);雙語教學(xué);課程改革
隨著我國正式加入WTO和目前經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快,開展和推進(jìn)雙語教學(xué)對高等教育國際化日顯迫切[1-3]。數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為中國計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教程2002(簡稱CCC2002)中的16門核心課程之一,至2004年起成為我校信息學(xué)院軟件工程、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程三個專業(yè)的本科生首批開展的雙語教學(xué)試點課程。過去4年我們以培養(yǎng)既精通計算機(jī)專業(yè)知識又精通英語的復(fù)合型人才為宗旨,以學(xué)生為主體,以雙語為手段,配合本科教學(xué)改革工作,進(jìn)行了一系列教學(xué)方法和手段的探索和實踐。本文總結(jié)了該課程采用雙語教學(xué)工作的經(jīng)驗和體會,這將有利于課程改革的順利進(jìn)行和不斷得到改善提高。
1數(shù)據(jù)庫雙語教學(xué)的必要性
雙語教學(xué)(Bilingual Education)在英國《朗曼應(yīng)用語言學(xué)詞典》所給的定義是“The use of a second or foreign language in school for teaching of content subjects”。即在學(xué)校使用第二語言或外語進(jìn)行各門學(xué)科的教學(xué)[4]。我國當(dāng)前的雙語教學(xué)模式主要屬于保持型雙語教學(xué),即學(xué)生剛進(jìn)入學(xué)校時使用本族語,然后逐漸地使用第二語言進(jìn)行部分學(xué)科的教學(xué),其他學(xué)科仍使用母語教學(xué)。
數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為信息領(lǐng)域的支撐基礎(chǔ)和軟件學(xué)科的重要分支,經(jīng)過三十多年的發(fā)展,已形成較為完整的理論體系和一大批實用系統(tǒng),其應(yīng)用領(lǐng)域占整個計算機(jī)應(yīng)用的70%以上。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和知識發(fā)現(xiàn)的需求,為數(shù)據(jù)庫技術(shù)開辟了廣闊的空間,帶來更強(qiáng)勁的發(fā)展勁頭。當(dāng)前數(shù)據(jù)庫相關(guān)的前沿理論和先進(jìn)技術(shù)的書籍和資料等,大多為外文制品,只有具有雙語能力才能真正把握該學(xué)科的前沿與方向[5]。
2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)雙語教學(xué)的實施
2.1明確教改思路與理念
該課程教授的對象是大三學(xué)生,這時學(xué)生已經(jīng)完成了大學(xué)公共英語的學(xué)習(xí),具備了比較豐富的詞匯量和一定的英語閱讀能力與溝通能力。由于自身的情況不同,學(xué)生的英語水平參差不齊,開展雙語教學(xué)必須根據(jù)課程的實際要求、學(xué)生的接受能力和自身英語水平等具體情況,決定其具體模式,并根據(jù)課程的進(jìn)展情況和學(xué)生對課程的適應(yīng)情況及時加以調(diào)整,從而達(dá)到掌握專業(yè)知識和提高學(xué)生實際英語能力的雙重教學(xué)目標(biāo)。
2.1.1關(guān)于教材
教材是教學(xué)的基礎(chǔ)。合適的教材是影響雙語教學(xué)效果的一個重要因素。筆者選用教育部高等教育司推薦國外優(yōu)秀信息科學(xué)與技術(shù)系列《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念》(第5版 影印版)。該教材與我國數(shù)據(jù)庫教學(xué)大綱一致性較好,且注重實際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng),注重當(dāng)代數(shù)據(jù)庫技術(shù)前沿的發(fā)展,遵循現(xiàn)代計算機(jī)教學(xué)規(guī)律,英語純正地道。但是該教材也面臨一些問題:篇幅過長(達(dá)1 064頁),涵蓋了計算機(jī)專業(yè)本科生和研究生學(xué)習(xí)的內(nèi)容。在目前72學(xué)時的教學(xué)安排下,學(xué)生完全理解其全部內(nèi)涵,是非常困難的。因此我們根據(jù)國內(nèi)數(shù)據(jù)庫教學(xué)大綱的安排,對章節(jié)內(nèi)容在難易層次上做了劃分,將教學(xué)內(nèi)容定位于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎(chǔ)篇,包括數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL、數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論、事務(wù)管理五大組成部分。而有關(guān)數(shù)據(jù)存儲和查詢實現(xiàn)、對象數(shù)據(jù)庫和XML數(shù)據(jù)庫、分布式數(shù)據(jù)庫等更高級的內(nèi)容只提供給能力較強(qiáng)的學(xué)生在課外學(xué)習(xí)。
2.1.2關(guān)于教學(xué)目標(biāo)
通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生理解、掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本原理:包括數(shù)據(jù)庫的一些基本概念,各種數(shù)據(jù)模型的特點,關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本概念,SQL語言,關(guān)系數(shù)據(jù)理論,數(shù)據(jù)庫的設(shè)計理論;了解數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件的研究內(nèi)容;掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)方法;了解數(shù)據(jù)庫技術(shù)的主要內(nèi)容和發(fā)展動向,以指導(dǎo)今后的應(yīng)用。實踐方面:要求學(xué)生利用數(shù)據(jù)庫的原理知識和實用工具動手開發(fā)一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)。其最終目的是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決問題的能力,激發(fā)他們在此領(lǐng)域中繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究的愿望。
把專業(yè)知識的教學(xué)放在首位,將語言教學(xué)作為一種滲透。積極使用英語教學(xué),但不要求學(xué)生在在詞匯和語法上做過多的糾纏,只要求學(xué)生能夠讀懂,理解課程的內(nèi)容和表達(dá)方式。
2.1.3注重調(diào)動學(xué)生的積極性
當(dāng)前雙語教學(xué)這種新的教學(xué)形式面臨著巨大的挑戰(zhàn)。對學(xué)生來說,面對枯燥的專業(yè)知識和大量數(shù)據(jù)庫英語詞匯,很容易產(chǎn)生抵觸情緒,喪失學(xué)習(xí)的信心。有不少的同學(xué)為了減輕學(xué)習(xí)的壓力,索性直接閱讀中文教材。因此充分調(diào)動學(xué)生的積極性是提高雙語教學(xué)質(zhì)量的有利保證。在教學(xué)中我們注意把握如下幾點:首先,雙語教學(xué)的關(guān)鍵是教師。教師必須是“雙語人才”。雙語教學(xué)對教師的要求非常高,不僅專業(yè)精深、英語好,還要求用英語表達(dá)專業(yè)知識、解析專業(yè)詞匯等等。因此,工作難度和壓力比過去要大許多,教師要做好充分的思想準(zhǔn)備和心理準(zhǔn)備。其次要準(zhǔn)確把握中文和英文的關(guān)系。雙語教學(xué)不等同于英語教學(xué)。雖然我們強(qiáng)調(diào)用英文的思維方式來閱讀和表達(dá)專業(yè)知識,但是絕不能忽視第一語言的母語在教學(xué)中的中介作用。為此我們采用循序漸進(jìn)的方法,適當(dāng)縮小英文上課的比例,從5%~10%開始,然后根據(jù)學(xué)生的接受情況增大英文比例。
2.2準(zhǔn)備課件與案例資料
數(shù)據(jù)庫課程的一大特點是基礎(chǔ)理論內(nèi)容較多,一些概念性內(nèi)容和經(jīng)典理論不容易理解,例如關(guān)系模式、關(guān)系運(yùn)算、數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論等知識。為了保證每節(jié)課的教學(xué)質(zhì)量,需要精心組織教學(xué)內(nèi)容,制作精美的多媒體課件以突出重點和難點。筆者采用“拿來主義”,對與該教材配套的1 000多張英文版電子教案進(jìn)行了深入細(xì)致的分析。該電子教案以標(biāo)準(zhǔn)的科技英語形式涵蓋了全部的教學(xué)內(nèi)容,同時配以圖、表、動畫等多媒體手段,大大增強(qiáng)了教學(xué)的科學(xué)性、直觀性、生動性及趣味性,避免了在板書中容易出現(xiàn)的英語書寫和表達(dá)錯誤,顯著加大了教學(xué)信息量,提高了教學(xué)效率。為了配合該課程的教學(xué)大綱,我們對PPT中的部分內(nèi)容做了刪除和修改:通過加粗、注釋中文強(qiáng)調(diào)重點詞匯;采用不時穿插小練習(xí)(practice)以增加課件的交互性,使學(xué)生每學(xué)完一部分知識都有一定思考與消化知識的空間。另外,對一些實踐性強(qiáng)的內(nèi)容,比如書寫關(guān)系代數(shù)表達(dá)式、SQL語句等內(nèi)容,盡量板書在黑板上而不以PPT的形式呈現(xiàn)。實踐發(fā)現(xiàn),教師適當(dāng)?shù)脑诤诎迳弦允痉兜男问奖磉_(dá)教學(xué)內(nèi)容會收到更好的效果。
采用外文原版教材另一個顯著的特點是強(qiáng)調(diào)CASE WORK(案例)在教學(xué)中發(fā)揮的作用。以該課程為例,該書以一個銀行運(yùn)行實例來將許多概念有機(jī)的結(jié)合起來,包含了對一個相對完整銀行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計、物理設(shè)計、應(yīng)用與開發(fā)、運(yùn)行與維護(hù)等一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)涉及到的方方面面。對學(xué)生而言,將看似枯燥的理論知識和形象連貫的實踐操作聯(lián)系起來,有利于對知識的融會貫通。為了更進(jìn)一步的發(fā)揮案例教學(xué)在數(shù)據(jù)庫教學(xué)中的應(yīng)用,在數(shù)據(jù)庫的課程設(shè)計教學(xué)過程中,我們選取了一個貼近學(xué)生生活的案例“簡單網(wǎng)上機(jī)票訂購系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)”。在前期的準(zhǔn)備階段,通過了解當(dāng)前的教學(xué)背景,及課程中需要學(xué)生了解掌握的重點和難點,根據(jù)由知識易到難,簡單到復(fù)雜,循序漸進(jìn)的方法,編寫了一套全英文的實踐教學(xué)材料。
2.3課堂教學(xué)方法
與傳統(tǒng)教學(xué)相比,雙語教學(xué)有其特殊性。雙語教學(xué)的實質(zhì)是研究型教學(xué)模式,旨在全面培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力。因此教師一定要教會學(xué)生自己探求知識,更新知識,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主發(fā)展。
2.3.1注重培養(yǎng)自學(xué)能力
雙語教學(xué)應(yīng)該突出學(xué)生為主體的教學(xué)原則,讓他們參與到整個教學(xué)活動中去。不少同學(xué)覺得自學(xué)有困難,比如英語詞匯量大、專業(yè)詞匯不夠等,知識獲取遠(yuǎn)不比課堂上來的直接。因此,針對不同的教學(xué)內(nèi)容,我們對學(xué)生提出了一些自學(xué)的建議:提前至少閱讀每章的Introduction和Summary,大體上把握這一章的基本內(nèi)容;要能對Review Terms中的專業(yè)詞匯會讀,會寫,理解其含義,并能用英出解釋;閱讀Bibliographical Notes,了解相關(guān)研究背景與歷史;能夠完成1~2題Practice Exercises。
2.3.2采用任務(wù)驅(qū)動式的教學(xué)模式
顧名思義,是由教師根據(jù)課程內(nèi)容,為學(xué)生安排一定的學(xué)習(xí)任務(wù),讓學(xué)生在完成任務(wù)的過程中掌握所學(xué)知識。它提倡“教為主導(dǎo),學(xué)為主體”的教學(xué)思想,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性、積極性和創(chuàng)造性。在任務(wù)驅(qū)動式學(xué)習(xí)模式中,任務(wù)是課堂教學(xué)中問題提出的表現(xiàn),是教學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)所依托的直觀形式。因此教師要縱觀整個課程,充分發(fā)掘教材因素,精心設(shè)計探索性問題,把握好時機(jī),提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的最佳機(jī)會。問題可采用課本后面的基本練習(xí)題,也可根據(jù)課本內(nèi)容自編題目。然后根據(jù)教材重點、難點和學(xué)生可能遇到的困難擬定討論題,組織學(xué)生質(zhì)疑、討論、解疑,由學(xué)生自己“戰(zhàn)斗過關(guān)”。比如教學(xué)Transaction(事務(wù))這一章時,教師先布置一下幾道思考題:
1)What is the definition of transaction?
2)What is the function of ACID properties of transaction?
3)How to test for serialization?
理解上述問題后,完成下列練習(xí):
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
理解上面兩道題后,再擬定適當(dāng)題目組織學(xué)生討論:
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?
學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,自學(xué)課本,嘗試練習(xí),相互討論,自己解決問題,從而掌握事務(wù)的基本概念;事務(wù)的四個性質(zhì):原子性(A)、一致性(C)、隔離性(I)、持久性(D)以及如何判斷一個給定的調(diào)度是否是可串行化調(diào)度。這些知識為接下來進(jìn)一步掌握數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制機(jī)制和恢復(fù)策略打下堅實的基礎(chǔ)。在整個教學(xué)過程中學(xué)生可以根據(jù)自己對知識的理解和表達(dá)能力采用適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方式:能力稍差的同學(xué)先允許用中文思考和回答問題,然后逐步過渡到英文的表達(dá);能力較好的同學(xué)要求用英文進(jìn)行表達(dá)與討論。通過學(xué)生的自主探索、自主質(zhì)疑、自主討論,不僅讓他們體驗成功的快樂,而且激勵學(xué)生學(xué)習(xí)計算機(jī)的興趣,同時增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心和勇氣。
2.3.3組織討論和演講
我們鼓勵學(xué)生當(dāng)“小老師”,創(chuàng)設(shè)學(xué)生能夠進(jìn)行語言實踐的情境。針對理論課和實驗課中的遇到的問題,鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考,大膽質(zhì)疑,敢于發(fā)表自己不同的觀點。比如對查詢:Find all customers who have both an account and a loan at the Perryridge branch,不同的學(xué)生可能會寫出不同的SQL語句。有的采用嵌套子查詢,有的采用集合操作,有的還使用視圖。在這些方法之中,到底哪些方法更優(yōu)?又是基于什么理由?通過和學(xué)生的交流,挑選出其中幾個有代表性的在課堂上進(jìn)行演講。當(dāng)然這需要學(xué)生預(yù)先準(zhǔn)備好材料,組織好語言,提供有說明力的證明。有時候還成為了一場小的英語辯論賽,他們各抒己見,爭鋒相對。教師最后進(jìn)行分析和總結(jié)。從實施成效上來看,這樣的雙語教學(xué)模式不僅會避免那種學(xué)生只能解決課堂和試卷上出現(xiàn)的問題,僅停留在書本和字面上的雙語學(xué)習(xí),而且讓學(xué)生所獲得的是在豐富的情境中,不斷發(fā)展著的語言知識和語言的運(yùn)用。同時在運(yùn)用雙語進(jìn)行主題的交流和討論中,能弘揚(yáng)學(xué)生主動性和積極性,推進(jìn)教師與學(xué)生之間,學(xué)生與學(xué)生之間的人際和情感的交流;提高學(xué)生的英語實踐能力,為培養(yǎng)學(xué)生用英語進(jìn)行思維和運(yùn)用英語的能力打下堅實的基礎(chǔ)。
2.3.4課外上機(jī)實驗與課程設(shè)計
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程強(qiáng)調(diào)理論與實踐并重。每次理論講解后,都安排有課外習(xí)題,以供學(xué)生在實驗課上完成。學(xué)生只有通過上機(jī)操作才能使真正理解、消化課堂上的理論知識,這一點對數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)尤為重要。為了與理論教學(xué)協(xié)調(diào)同步,在時間和內(nèi)容上很好的銜接,筆者編寫了一套《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書》。學(xué)生實驗結(jié)束要上交實驗報告,要求將實驗?zāi)康?、實驗?nèi)容、實驗步驟以及在實驗過程中的體會、感受和遇到的問題等寫在實驗報告中,教師認(rèn)真、及時點評指導(dǎo)。此外,在課程結(jié)束時,還要指導(dǎo)學(xué)生分組完成一個實際的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)項目。教師通過精心設(shè)計案例,指導(dǎo)學(xué)生完成一個完整的分析、設(shè)計和開發(fā)實踐過程。鼓勵學(xué)生在課題開發(fā)過程中利用各種學(xué)習(xí)資源,比如圖書館、老師、網(wǎng)絡(luò)論壇等。學(xué)習(xí)和實踐數(shù)據(jù)庫開發(fā)設(shè)計的思路和方法,完成課程設(shè)計任務(wù)。通過課題的開發(fā)過程,促使學(xué)生講所學(xué)的知識用到實際的開發(fā)中去,使學(xué)生將所學(xué)知識得以融會貫通、鞏固提高。最后在實現(xiàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,需提交一份英文課程設(shè)計報告。課堂上通過樣例的講解,指導(dǎo)學(xué)生撰寫報告的基本規(guī)范和基本過程。如章節(jié)的編排、字體和字號的規(guī)范、內(nèi)容的層次性,語言的表達(dá)等,以培養(yǎng)學(xué)生撰寫軟件工程文檔和英文論文的能力。
2.4考核形式
為增強(qiáng)教學(xué)效果,科學(xué)合理考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,建立了課堂練習(xí)、作業(yè)、論文、演講、考卷、考勤等內(nèi)容構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫雙語教學(xué)考核體系,以有效的保證良好的雙語教學(xué)質(zhì)量。在每學(xué)完一章的內(nèi)容后要求學(xué)生使用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫專業(yè)術(shù)語進(jìn)行書面總結(jié)。因為教材提供了一個簡單的Summary,因此學(xué)生可借以參考進(jìn)行全面的歸納總結(jié)。這不僅有助于理解課堂內(nèi)容還規(guī)范了學(xué)生英語表達(dá)方式。該項成績在總評成績中占10%。其次要求用英文撰寫課程設(shè)計,旨在提高學(xué)生的科技英語寫作能力和用英語研究思考科學(xué)問題能力,為以后撰寫科研論文打下基礎(chǔ)。該項成績在總評成績的20%。再者,要求每個學(xué)生在課堂上就教學(xué)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行一次英語演講或討論,從英文表達(dá)方式、語言是否流利、討論內(nèi)容等多個方面進(jìn)行評估。該成績以5%計入總評。最后,有別于一般計算機(jī)專業(yè)課考核方法(期末成績占70%),該雙語課程期末成績占60%。期末試卷采用全英文考卷,旨在考查數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本理論,數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本方法以及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的相關(guān)策略。鼓勵學(xué)生用英文答題,并可酌情予以加分。