数据库系统原理课程建设的思考

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　　【摘 要】“数据库系统原理”课程是计算机及相关专业的一门重要的专业基础课。文中针对该课程的建设问题，从教学理念、教学方法和手段以及实践教学等方面进行了研究与探索，并对课程建设成果进行了积极实践，取得了较好的效果。
　　【关键词】数据库系统原理 课程建设 教学改革 实践教学
　　【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2011）06－0045－02
　　
　　一、引 言
　　《数据库系统原理》课程是计算机及相关专业的核心课程，主要研究数据库系统、数据模型、数据库查询语言、关系数据库设计、数据库系统实现技术等，还包括分布式数据库、并行数据库、面向对象数据库、数据仓库、数据挖掘、信息存储与信息检查、多媒体信息处理、数字图书馆等新技术。
　　为了适应现代数据库技术的发展趋势，使学生比较全面、系统地掌握数据库管理系统的基本概念和基本知识以及实现技术，掌握数据库应用系统的设计原理、技术和方法，本文在课程的教学理念、教学内容、教学方法和手段、课程实践、测试方法等方面进行了探索，在培养学生理论知识与实践能力两方面均取得了明显的效果，为设计数据库、学习和使用各种数据库开发工具、从事数据库管理工作、开发新型数据库系统打下了良好的基础。
　　二、教学改革探索
　　1．新的教学理念
　　针对培养适应社会发展需要的计算机技术人才的目标，以及多年教学实践中发现的问题，本文提出了“广、深、新、用”这一新的教学理念，制定了有特色的教学内容，解决了数据库系统原理教学中存在的“窄、浅、旧、轻视系统实现技术和新技术”问题。
　　（1）“广”。在教学中注重教学内容的广度，不但讲授数据库的基本概念、模型、语言、数据库设计技术、关系数据库等基本内容，还深入讲授系统实现的理论、技术和算法，也讲授数据库领域新技术。
　　（2）“深”。在教学中强调数据库管理系统实现技术的深度，深化数据库管理系统实现技术、理论和算法的讲授，并将相关的教学内容分解到各实践教学环节中，形成理论和实践相结合的教学模式。
　　（3）“新”。将数据库最新的研究成果融会贯通于课堂教学中。指导学生参与数据库的相关科研项目，使学生密切接触该领域中的新问题和新方法。
　　（4）“用”。强调知识的学以致用。在实验教学中设置了与各个知识单元配套的设计性实验题目，学生完成每个题目，设计相应的软件构件，并最终把软件构件整合成原型系统。
　　2．教学内容改革
　　《数据库系统原理》是一门理论和实践紧密结合的课程，要求学生既要掌握数据库系统的基本理论、技术和方法，又要学会使用和实现数据库管理系统。在教学过程中突出数据库管理系统实现技术方面的深度，反映最新研究成果及发展，追求学以致用。具体要求如下：
　　（1）数据库基本理论。要求学生掌握关系数据模型、关系代数操作、关系数据库查询语言、数据库的安全性和完整性等内容。
　　（2）数据库应用。要求学生熟练掌握数据库的设计理论，包括概念设计、逻辑设计和物理设计的理论和方法，同时要求学生熟悉某种大型数据库产品，如Oracle、DB2、SQL Server等，能够在现有的数据库系统如oracle上设计并开发应用系统。
　　（3）数据库实现。要求学生熟练掌握数据库实现的理论和方法，包括存储和索引方法、关系代数操作的实现算法、查询处理和优化技术、并发控制和恢复技术等，并利用理论课上学习的方法和技术实现一个数据库管理系统原型。
　　（4）数据库新技术。要求学生了解数据库的当前研究现状和数据库新技术，如并行数据库、Web数据库、多媒体数据库、数据仓库、数据挖掘、嵌入式数据库、数据流等，并指导学生参与数据库的相关科研项目，使学生密切接触该领域中的新问题和新方法。
　　学生学习的重点是关系代数及SQL语句的使用、实体－联系模型、关系数据库理论、逻辑数据库设计、存储和索引方法、关系代数操作的实现算法及查询优化技术。学习的难点在于关系数据库理论、存储和索引方法、关系代数操作的实现算法。
　　3．教学方法与手段
　　（1）多种教学方法灵活使用。在《数据库系统原理》课程的教学中，对传统的、单纯课堂教学的模式进行了较大的改革。我们将任务驱动教学法与其他教学方法如案例教学、研究性学习、合作学习模式等相结合，达到互相取长补短的目的。在教学过程中，针对不同学习内容，灵活应用这几种方法，取得了理想的教学效果，如针对数据库设计一章，采用任务驱动与案例结合的方法进行教学，而模式设计理论一章则采用提出问题，进行研究性学习，针对应用系统设计与开发则采用合作学习方式。
　　（2）采用现代化的教学手段。在理论课教学中，对传统的板书、讲授式教学方式进行了改进，采用多媒体技术手段，提高了理论课的教学质量和教学效果。建立了教师的备课电子资源，使教师方便地进行教学研讨、教学经验交流，教学资源共享；学生能方便地利用电子资源进行预习、复习和讨论，进行实验的准备，提高了实验课的效率和效果。电子资源的建立进一步拓展了学生的学习空间，使学生能够接受并掌握最新的数据库前沿专业知识。
　　（3）理论与实践相结合。《数据库系统原理》课程是一门理论和实践并重的课程，通过理论课的学习来指导实践，通过课程实践来巩固所学理论。学生需按照实践讲义的要求，认真完成每一个实践项目，将数据库系统的基本理论教学与实际Oracle或SQL Server数据库系统实践相结合，取得了很好的学习效果。
　　（4）作业与测试多样化。通过课堂讨论、课后练习、阶段测试、实践测试等学习方法，巩固和综合运用所学知识。要求学生在课堂讨论中积极思考，认真完成课后作业。课堂思考和课后练习是应用理论解决实际问题的重要教学环节，有助于课堂教学内容的消化、加深对所学理论知识的理解。阶段测试理论课的阶段测试和课程实践的阶段测试，目的是了解学生的阶段学习效果，对学生在不同学习阶段出现的共性和个性化问题及时解决。
　　4．信息技术手段在教学中的应用
　　现代化教学方法包括：启发式教学方法、案例教学法、角色转换法和专题授课法等。现代化教学手段包括：电子教案、电子课件、CAI课件、教学案例源程序及开发文档、教学网站、习题库、试卷库、案例库等。
　　网络教学平台为学生构建了新的含有丰富教学资源的学习环境。通过课件浏览，初步了解课程的主要内容及知识点，达到预习效果；通过网上教学案例使学生对数据库设计和数据库实现方法有了直观的认识，为应用系统及原型系统开发奠定了基础。指导学生如何通过网络获得数据库领域的最新研究成果，使学生能够跟踪和学习最前沿的知识。
　　三、实践教学模式探索
　　1．实践课程的设计思想
　　为配合《数据库系统原理》课程的教学，开设了实践课程。《数据库系统原理》课程实践目的是解决数据库实践教学三个关键问题：①将数据库管理原型系统的设计与实现贯穿于整个教学过程中；②将数据库应用原型系统的设计与实现贯穿于整个教学过程中；③将数据库科研项目中的部分研究内容引入实践教学。该实践课程为培养计算机专业技术人才必备的系统软件和应用软件开发技能提供了有效途径。
　　2．实践课程的目标
　　《数据库系统原理》实践课程的目标是通过完成一个数据库应用系统以及实现一个数据库管理系统原型，使学生较全面地、系统地掌握数据库管理系统的基本概念和基础知识以及数据库应用系统的设计和实现方法，使学生更深刻地领会数据库管理系统的工作原理和实现方法。同时鼓励学生参加教师的科研项目，为将来从事数据库系统的研究、开发和应用奠定坚实的基础。
　　3．实践课程内容
　　为配合《数据库系统原理》课程的教学，《数据库系统原理》课程实践的内容包括四个方面：①针对教学内容的关系代数及SQL语句部分，要求学生在Oracle数据库上建库并使用SQL语句完成各种数据库操作，从而深入理解关系代数的定义，熟练掌握SQL语句的使用。②针对数据库理论及数据库设计部分的教学内容，要求学生设计并实现一个数据库应用系统（如学生管理系统）。通过数据库应用系统的实例来巩固教学环节中数据库设计技术和方法。③针对数据库实现部分的教学内容，安排“数据库管理原型系统实现”这一实践项目，将数据库管理原型系统的设计与实现贯穿于整个教学过程中，使学生通过实际动手实现数据库管理系统来深入领会数据库实现技术。④针对数据库新技术部分的教学内容，将数据库科研项目中的部分研究内容引入实践教学，使学生理解并掌握相关的数据库新技术。
　　4．组织形式和指导方法
　　采用分组的方式进行课程实践，把学生分为若干组，每组8人。每组学生均需完成全部实验内容。组内按照系统功能模块对学生进行任务划分。每一项实践任务都有规定的完成时间，完成一项任务后方能开始下一个任务。每一项实践任务结束后，学生都需提交相应的书面报告。在全部实践内容完成后学生提交最终文档。
　　教师指导方法如下：①按照预期进度，在每一项实验内容开始前，提醒学生做好预习，设计好实验方案。②每一个实践项目开始时，教师针对实践过程中可能出现的共性问题进行实践指导，讲授设计要点及实践过程中容易出现的问题。③在学生的自由上机时间，针对学生随时出现的疑问进行个性化的实践指导。④每50个学生配一个实践指导教师，能够保证实践指导和考核的顺利进行。
　　5．考核内容与方法
　　对上述每一个实践项目分别进行考核，对每个实践小组的每项实践项目都按照实践讲义规定的内容和步骤逐一检查。每个实践项目需在规定时间内完成，按照考核标准中规定的实践项目的分值，成绩达到及格以上方可进行下一个实践项目。
　　课程实践的重点内容为数据库管理原型系统，占整个实践分数的80%。数据库应用系统分数占实践总分的20%，科研项目的完成情况作为整个实践课程的提高部分，在前两部分基础上附加10分，满分100分。组中每名成员的分数按照相应实践项目的分值折算成百分，每组视两个系统的总体功能完成情况为组中成员的分值加权。
　　6．课程效果
　　（1）该课程为学生的继续深造奠定了良好的基础。近五年来，有71名学生考取了哈尔滨工业大学、北京理工大学、大连理工大学等数据库方向的硕士研究生，有14名同学考取了清华大学、北京大学、哈尔滨工业大学等重点院校以及美国等国外大学数据库方向的博士生。目前，有很多人已成为学术界的骨干。8人已分别成为哈尔滨工业大学、哈尔滨工程大学、大连海事大学等高等院校的教授，从事数据库研究，有的已成为学科带头人、博士生导师、院长。20余人已是多个高等院校的副教授，从事数据库研究。
　　（2）该课程为提高学生就业率起到了重要作用。近五年来，110名毕业生（占就业毕业生总数的20%）从事数据库相关的研发工作。他们中的大部分人受聘于IBM公司、微软、ORACLE公司、朗讯公司等国内外著名企业，也有一些人受聘于联发、华为、联想、金山、神州数码、亿阳等国企和合资企业。很多人已成为企业骨干和领导。
　　该实践教学模式有效地培养了学生的应用软件开发技能、系统软件开发技能以及科研能力，巩固了理论知识，使学生的理论结合实际的能力及创新能力得到显著提高。
　　四、结束语
　　本文针对数据库系统原理课程目前的教学现状及存在的问题进行了课程建设的积极探索，在教学理念、教学方法和手段及实践教学等方面提出了新的课程建设设想，并在教学过程中得以实施，为学生打下了坚实的理论基础，有效地培养了学生设计和实现系统软件和应用软件的技能。
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