数据库原理范文

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3、设计篇讨论数据库设计的基本步骤和设计方法，并介绍实体-联系模型、扩展的实体-联系模型和关系数据库的函数依赖理论。

4、实现篇介绍数据库的物理存储结构、数据字典、关系代数操作算法、查询优化技术和事务处理技术。

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1研究背景

数据库原理及应用课程一般包含数据库原理与数据库应用开发两个部分的内容。原理部分以数据库设计方法为目标，重点讲述数据库的基本概念、基本原理以及基本技术；应用部分以现实需求为基础，应用数据库设计方法，在数据库管理系统支持下，采用程序设计语言实现应用系统的详细过程。数据库课程的教学目标就是要求学生掌握数据库设计方法，同时掌握数据库应用系统的开发过程。但传统的教学内容主要以原理为核心，较少涉及数据库系统的应用，教学过程较为抽象，缺乏直观性，学生在学习过程中很难深入理解这些原理。因此，必须大力加强数据库应用实践教学，使“原理”与“应用”并重，用“应用”带动和强化“原理”内容，用“原理”指导“应用”的教学效果。

结合我院数据库原理及应用国家精品课程建设，我们已经建立了“数据库原理及应用”的教材体系[1]，并建设了相应的实验体系、考试体系以及网络课程等。在实际的教学过程中，为适应新的教学需求，改变重原理轻实践的状况，我们不断对实验体系进行改进，并应用于实践教学中，不断改革数据库实践教学，取得了良好效果。

2课程特点

数据库原理及应用是一门兼有理论和实践的综合性课程。它不仅要求学生掌握课堂理论知识，更重要的是，通过大量的实践教学，使学生能够结合一种数据库管理系统，利用程序设计语言，设计出一个小型的数据库应用系统。基于这样的要求，该课程就不仅仅是单一的课堂理论教学，而应该是一个完整的集理论教学和实践于一体的教学体系。图1列举了课程的内容体系。

数据库原理及应用课程的内容体系分为3个部分，分别为数据库原理、数据库管理系统DBMS以及面向对象的程序设计语言。因此，数据库课程教学必须与这3部分内容相适应，将基础知识讲授、上机操作等方式作为课程内容的支撑系统。使学生掌握数据库设计的理论方法，在某种数据库管理系统的支持下，用面向对象的程序语言完成数据库应用系统的设计。

可见，在数据库课程的教学过程中，理论课与实践课必须齐头并进。理论必须通过实践来贯彻，而实践课又要建立在理论课的基础之上，过去那种重理论轻实践的思想已经不能适应新的人才培养目标。在数据库原理的理论课讲授中，我们采用了多层次、多环节的案例驱动导学模式，促使学生结合案例理解数据库设计的思想。并通过搭建内容合理、与课程内容相配套的实验体系加强学生的实践能力与自主学习能力。

3实践教学改革

在多年的教学过程中，我们不断改进教学方法，对实践的要求不断加强。结合国家精品课程的建设任务，我们对数据库课程的实践教学也进行了相应改革。从过去的附属式实验课到与课程内容相配合的跟随式实验，再到结构化实验，我们在实践教学的要求、方法及手段上都进行了大力改进。

3.1附属式实践教学

附属式实践教学就是将实践课作为理论课的附属，在理论课结束后，集中安排一部分课时上机，进行数据库的实践[2]。对于本科60学时的数据库原理及应用课程，通常安排课内上机10学时，课外上机10学时。上机课一般选用Access或Visual Foxpro这两种数据库管理系统，因为其简单易用，上手快，不需要花费太多时间去摸索复杂的软件系统。上机时，学生以小组为单位，每个学生独立上机，并进行小组内讨论，以每个小组选定的一个信息管理系统的课题为内容，在数据库管理系统的环境下，进行数据库设计、表设计、SQL查询设计以及应用程序的表单报表等设计。通常将20学时的上机课统一安排，2个学时一次课，一次课完成一个目标，最后每个小组分别完成一个数据库信息管理系统应用项目的开发，并提交一份实验报告，描述整个系统设计实现的过程。

附属式实践教学有利于学生集中精力，在短时间内结合理论知识，进行数据库系统的开发设计。但由于其不能主动结合理论知识，在实践过程中，容易造成理论与实践的脱节。学生上实验课时，对数据库管理系统较为陌生，对实验课的总体要求感觉难度较大，也没有编程语言的前序学习基础。因此，除少数自学能力较强的学生能够按时按要求完成实验课程，并通过实验课进一步掌握了理论知识，达到理论与实践相统一的效果外，大多数学生没有深刻理解和掌握数据库原理及应用课程的教学要求。

3.2跟随式实践教学

跟随式实验指实验课紧紧跟随着理论课的进度而开设，选用的数据库管理系统为SQL Server 2005。在数据库原理课程的教学中，用一个学生容易熟悉的大案例――教学管理系统开展，有顺序地介绍数据库的基本概念、关系代数、SQL语言、关系数据库模式设计方法、数据库应用系统设计以及数据库的保护技术等内容[3]。我们选用由李俊山教授等编写、清华大学出版社于2009年出版的教材《数据库原理及应用(SQL Server)》[1]及配套教材《数据库原理及应用(SQL Server 2005)教学指导与习题解答》。通过深入理解数据库课程的特点，制定了数据库实践课程的内容，分成5个实验，如表1所示。

表1中列举的实验内容跟随着理论课的进度开设。当学完相应的理论课内容后，就立刻安排一次实验课，以利于知识的保鲜和巩固。在学习完数据库的基本概念后，安排一次集中上机操作，内容是“认识SQL Server”，教师通过演示SQL Server的安装过程以及软件模块，并结合科研成果，展示一个在SQL Server下开发的数据库应用系统，让学生对数据库有一个感性认识，结合理论内容，初步了解数据库的概念含义。在学习了关系模型后，学生就可以进行“数据库的基础操作”的实验了。数据库的基础操作实验包括建立数据库、建表等内容，直观地让学生了解关系模型的二维表格形式表示的形态和建立方法。交互式SQL语言实验课是在学生学习了关系数据库语言SQL的理论知识后进行的，通过交互式方式，在SQL Server中完成表和视图的定义、数据的查询以及数据更新操作。完整性控制和恢复实验的目的是让学生对SQL Server中表的完整性和数据恢复有直观感受，能够独立地根据需要设置数据库完整性控制，并理解数据库恢复的重要性。最后，在理论课结束后，再进行一个数据库应用系统设计的大实验，相当于课程设计。

跟随式实验是对附属性实验的改革，它解决了附属性实验理论与实践容易脱节和遗漏的缺点，使学生对知识现学现用，容易理解，兴趣较高。在近几年的教学中，我们采用跟随式实验，学生的实践能力得到了明显提高。但跟随式实验没有考虑到学生运用程序设计语言开发数据库应用系统的困难，在数据库应用系统设计的大实验中，往往完成得较粗糙。

3.3结构化实践教学

结构化实践教学是将数据库原理及应用课程分成3个部分，分别为数据库原理40学时的理论课、面向对象程序设计20学时和数据库课程设计20学时，如表2所示。

其中，数据库原理为理论课，讲述数据库设计的基本理论。面向对象的程序设计课为实践课，通常安排在机房上课，一人一机。考虑到开发数据库的支持性与面向对象程序设计的通用性，选择PowerBuilder程序设计语言作为编程语言。课程设计课也是在机房上课，主要内容分为两部分，一为学习SQL Server或Oracle数据库管理系统，第二为课程设计。教师准备8～10个数据库课程设计课题，一般选择较为实用、贴近生活、学生容易理解的课题，比如学生成绩管理系统、图书管理系统、工资管理系统等。学生分成3～4人的小组，每组选择一个课题。学生从数据库设计规划、系统需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计，再到物理结构设计，最后结合程序设计语言完成数据库应用行为设计。

结构化实验教学与数据库课程内容体系模式相一致，能够较好地解决在数据库理论知识与实践内容学习中的脱节问题，大大提高了学生采用数据库设计思想，结合程序设计语言进行数据库开发的能力。通常在学习了数据库原理及应用结构化教学内容后，绝大部分学生都能深刻理解数据库的设计过程，通过小组合作解决问题，提高自主学习能力，并能够独立完成一个小型数据库应用系统的开发。

4考核方法与教学效果分析

按照结构化实践教学的过程，我们对学生成绩考核方法也进行了相应改革。考核分为3个部分，分别为数据库原理的笔试考核、程序设计能力考核以及课程设计考核。在原理的笔试考核中，并不单纯以期末理论考试为评分依据，还融入了平时成绩以及课堂实践的考核。成绩标准为笔试成绩(50%)+单元测试成绩(40%)+平时表现成绩(10%)。程序设计课程用考查方法检验成绩，即上机考试，按照完成的既定程序设计科目给分。课程设计的成绩评定也分为3个部分，分别为程序演示(50%)+课程设计报告(30%)+答辩(20%)，按小组评定成绩。通过多角度全方面考核，根据学生掌握知识和实际付出的努力情况进行成绩评定，有助于教师掌握学生对知识的理解和熟练应用程度，还可以正确反映学生实际学习情况。

通过结构化实践教学，该课的教学效果显著提高。在近3个学期的数据库课程教学中，数据库原理及应用三个阶段的课程成绩中，综合成绩在80分以上的人数比例占到了35%，较之过去的20%有了大幅度提高。成绩在70～80分之间的人数比例占到45%，较过去的30%也提高了很多。不及格率由过去的10%下降到了3%左右。学生在学习完数据库原理及应用结构化课程体系后，在毕业设计以及程序设计比赛中都体现出了较强的能力。

5结语

数据库原理及应用是一门理论性和实践性都较强的课程，只有加强实践教学的训练，理论知识才能得到有效巩固。在多年的教学过程中，我们不断对实践环节进行改革与探索，加强实践教学，通过专门开设课程设计这门课，让学生在完成一个有分量的课题作业的过程中，多练习、自己学，在做中学。实践表明，数据库原理及应用课程的实践教学改革，提高了学生的学习兴趣，培养了学生使用数据库原理和方法解决实际问题的能力，提高了学生的分析、归纳、设计和编程的能力，加强了学生自主学习和实际动手能力，提高了学生团队合作以及研究创新能力。

随着计算机科学的不断发展，数据库技术也在不断的发展中。随着教学内容的不断更新，我们除了在教材建设方面下功夫，教学方法也需要不断改革和创新。因此，我们将根据学生情况，及时总结教学经验，调整教学方法，设计实践教学环节，注意教学节奏，结构化分阶段地进行实践教学，使数据库原理及应用课程的整个实践教学更加合理、完善。

参考文献：

[1] 李俊山,罗蓉,赵方舟. 数据库原理及应用(SQL Server 2005)[M]. 北京:清华大学出版社,2009:123-147.

[2] 李雁翎.“数据库技术与应用”的课程改革与实践[J]. 计算机教育,2006(1):75-77.

[3] 薛云.“数据库原理与应用”课程实践教学的改革与探索[J]. 计算机教育, 2009(11):129-131.

Innovation of Practice Teaching on Database Principle and Application

YE Xia, LI Junshan, LI Hailong

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数据库原理部分主要讲授数据库的基础理论知识，包括数据库系统概述、数据模型、关系代数、结构化查询语言SQL、关系系统及查询优化、关系数据理论、数据库设计、数据库恢复技术、并发控制、数据库安全性与完整性。这一部分强调的是理论和基础，当然也设计了一些实验，但主要是验证性的和较小的设计性的实验，其目的是使学生加深对所学知识和理论的理解和掌握。在本部分的教学过程中，除了要求学生作相应章节的习题之外，还要适当的给出一些应用实例，启发学生在课外去查阅相应资料，为下一环节的数据库应用做准备。

在数据库应用部分中，我们主要以典型的Oracle、SQL Server为数据库管理系统，介绍具体的数据库系统的设计与开发方法，并结合相应的开发工具，以几个具体的应用课题为目标要求学生选择性的进行实际应用项目的设计与开发，使学生在实际设计与开发过程中进一步深入理解和掌握数据库理论知识，熟悉数据库应用系统的设计和开发方法，同时培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

二、教学方法

现在各高校都配有多媒体教室，适当采用多媒体授课，一方面可以增大知识信息量，把原先难以在课堂上表达清楚的内容生动的演示出来，另一方面也提高了学生的观察能力和学习兴趣，提高了教学效率。本课程的特点决定了它可以采用，也有必要采用多媒体等现代化教学手段进行授课。

学生的外语能力是一个很重要的素质要求，对于计算机类专业学生尤为重要。目前，有大量的著作、期刊、论文都是英文原文，快速、准确的获得科技前沿信息是计算机专业学生立足于社会的根本。为了强化学生的外语能力，我们结合国际合作班教育进行了双语教学尝试，积累了一些具有实际应用价值的经验和教训。

三、实验和课程实习

教学是教师和学生不断交流的过程，实验是实现这个过程的桥梁，可以弥补课堂教学的不足，加深对基础理论的理解，启发学生自主思考，大胆创新，达到良好的理论联系实际的教学效果。除了观察性和验证性实验之外，我们还开设了设计性实验和综合性实验，目的是培养学生的抽象思维能力和科研能力。

除了对学生独立工作能力的培养之外，从提高综合能力出发，我们增加了综合性课程设计。通常，学生必须成立几个工作组，共同设计并实现具有一定规模的系统。这些系统要求学生在工作组中必须考虑现实社会问题所涉及的开销、安全、效率等。增设数据库课程设计对于提高学生的综合素质，培养学生的创新意识、创新能力和团队协作精神具有特殊的作用。

四、考试和考察

考试形式的多样化是我们注重学生多方面培养的一个重要方面。学生因为担心考试而整天抱着书本死记硬背，这不是我们的教学目的。当然，我们也不能摒弃考试这种检查学生掌握知识程度的重要方式，但这绝不是唯一的方式。因此，除了数据库原理部分采用常规考试以外，我们还增设了课程设计考察、答辩、提交论文等多种不同的方式。

常规考试主要检验学生对课堂知识的理解和掌握程度；课程设计考察主要验收学生所设计的系统，考察学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识的程度；答辩主要考察学生的表达能力，要求学生能简明扼要、重点突出的阐述主要内容；提交论文是对课程设计成绩达到优秀的学生提出的更高要求，要求学生对所设计的问题能够深刻分析，有重大改进或独特见解，按照论文的规范化要求书写工整或用计算机打印成文。

五、科研

科研和教学相结合，理论联系实践，相互促进，取长补短，一举两得。我们努力注意最新技术的引入，同时结合学生所掌握的理论基础知识，从一些科研任务中选择有实用价值的题目在课程中进行了讨论与实验。当然，这部分实验对于需要解决的题目来说还很不够，还需要学生利用课余时间，利用自己的计算机、利用开放性实验室进行工作。科研带动了教学，加强了教的目的性，也提高了学的自主性和积极性；教学也推动了科研，带着问题的教学势必解决问题进而发现新的问题。

六、与其他课程相结合

除了本课程的前序课《高级语言程序设计》《离散数学》和《数据结构》以外，与本课相关的课程还包括《软件工程》《OOP方法与技术》《可视化编程》《计算机网络》等。这些课程或是本课程的后续课，或是并行课，有的需要本课程的知识，有的为本课程提供一定的支持。因此，我们将该门课程的教学安排在学习完《数据结构》，掌握一门程序设计语言，熟悉一种编程环境之后，尤其注重与《软件工程》《计算机网络》等课程相结合的教学方式。

数据库系统的设计与开发是一项庞大的工程，是涉及多学科的综合技术。必须把软件工程的原理和方法应用到数据库建设中来。运用软件工程的原理和方法开发数据库系统，一方面为实践提供了科学理论和工程方法，另一方面在实践中加强了对理论的进一步认识，所以可以要求学生严格按照软件工程的原理和方法进行数据库系统的设计与开发。

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中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)22-5511-02

Discussion on the Database Principles of Teaching Reform

LU Qiu

(School of information Science and Engineering, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China)

Abstract: This paper is on the problems about "Database Principles" aroused in daily teaching. It gives a detailed design to teaching reform, and proposes to adopt some new teaching methods such as case teaching, task driving, which can make the pupils want to learn more initially. What's more, in this article, the examination methods are reformed, and it combines the theories and practices together.

Key words: database principles; teaching reform; case teaching

数据库是信息类学科中重要的分支，几乎所有的软硬件系统都需要数据库的支持，它是计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础。因此，各高校都将数据库原理课程作为专业基础课开设。数据库课程研究如何存储、使用和管理数据库，有较强的理论性和实用性，具有应用性突出、学科间综合性明显、学科内多层面内容交融、前沿新技术发展迅速等特征。数据库原理的特征决定了其既具有很强的理论性，又需要加强实践，对知识的综合应用和相关专业前沿技术应用的要求很高，对于刚接触数据库的学生来说是一门比较难学的课程。他们要在短时间内做到既掌握数据库原理的基本理论知识，又能对数据库信息进行数据操作及控制，还要根据实际的应用需求设计开发数据库应用系统，是很困难的，这就要求找到适合学生的学习方法和合适的教学方法。只有采用有特色的教学方法，才能取得好的教学效果。

1 现状及问题

我院网络专业、计算机应用专业及自动化专业都开设了数据库原理课程，传统教学模式下存在以下问题：

1) 教学目标不明确，理论和实践脱节

由于数据库原理课程涉及的理论概念比较抽象，现阶段教学主要采用传统的“教师讲授―教师演示― 学生练习―学生综合应用”模式教学，教师处于主导地位，使学生被动的接受和掌握该课程的基本知识，学生所学的知识和应用不能同步进行，因此在应用系统设计开发中不能很好地应用软件工程思想解决实际问题。主要表现在在毕业设计中，大部分学生不了解开发一个实用数据库系统的基本步骤，往往只侧重系统的编程实现而忽略用软件工程方法进行系统的设计，对数据库知识体系结构缺乏完整的理解，使得所设计系统实用性差，影响了毕业设计的质量，使得部分学生毕业后不能较快的适应所在单位的工作要求。

2) 重理论轻实验

根据教学大纲，课程设置以理论知识为主，占课程总课时量的80%以上，而实验课时一般只设置10个课时左右。教学内容涉及到关系代数，SQL语言、关系数据库规范化理论等，这些内容理论性强且模型抽象。由于实验课时比较少，故实验教学主要针对SQL语言设置实验。最终导致学生学完该课程后，对抽象的理论只有模糊印象，但没有建立整体应用体系的概念，在应用系统开发的时候无法将理论转换为实际应用。

3) 学习效果不理想

在学习过程中，学生在课堂上首先接触到的是一大堆枯燥的概念或理论，部分知识点课本又缺少代表性例子进行进一步介绍，例如范式理论、数据库保护、并发控制等。学生只能体会基本概念和局部功能，缺少综合应用实践，无法体会理论在整个数据库系统应用中的位置和作用，学习效果不理想。

2 教学改革方案

2.1 案例教学模式

案例教学模式是指以案例作为教学材料，结合教学内容，通过讨论、回答问题等师生互动的教学过程，使学生掌握理论和理解相关的概念和理论知识，培养学生创新能力的一种教学模式[1]。根据本课程的特点及教学目标，在数据库原理教学中引入此教学方法，使学生在理解强化数据库系统基础理论知识的同时，培养其解决实际问题，开发设计数据库应用系统的能力。案例教学模式采用“案例―理论―概念”模式，通过对典型案例的分析与讨论，使学生了解理论知识在实际应用系统设计中的作用，将抽象的数据库原理知识运用到实际生活中从而解决实际问题，达到融会贯通的效果，使得数据库原理课程更具有实践性和实用性。

在数据库原理的教学内容组织上，我们以可视化开发工具Delphi及数据库管理系统SQLServer2000组织和设计针对各知识点的案例，在授课过程中设定每一堂课的学习目标，以启发式提问、讨论等进行教学互动，将知识点搭配案例和使用演示的方式进行讲解，使各知识点通俗易懂，容易消化并应用。表1给出了针对“数据库原理”课程[2]的知识点所设计的相应案例[3-4]。

2.2 任务驱动的教学模式

在讲授数据库应用系统设计时，除了采用案例教学模式外，还采用任务驱动的教学模式。为了使学生更好的掌握这部分内容，教师精心设计一些贴近生活且具有现实应用价值的题目，例如图书管理系统，人事管理系统，合同管理系统等，让学生以小组为单位接受任务，设计数据库应用系统。在这一过程中，学生要深入体会和应用软件工程的思想和方法，进行合理的设计，最后提交项目设计报告。在课堂上安排一定的时间让学生阐述设计思路和方案，然后教师进行适当的点评和提出问题让学生参与讨论，引导学生循序渐进的完成任务，从而得到从应用的角度建构数据库应用系统设计的思路、方法和技术体系，深化对相关内容的理解。在这一过程中学生不断获得“成就感”，求知欲望增强，同时培养了其创新能力和独立分析问题、解决问题的能力。

2.3 改革考核方式，重视能力培养

数据库原理是一门理论性和实践性都很强的课程，传统的单独理论考试会造成学生为应付考试而对相关理论知识死记硬背，而具体动手操作一窍不通的局面，这与该课程培养目标相悖，因此有必要对考核方式进行改革。数据库原理课程的考核分为理论知识考核与应用能力考核两部分。理论知识考核重点考察学生对主要概念和原理的熟悉和理解和综合运用知识解决实际问题的能力。应用能力考核方式比较灵活一些，主要通过平时的实验和数据库设计的任务完成情况决定，例如，采用对学生分组进行“项目设计”和“项目开发”的方式进行考核，给学生足够的时间和有效的提示，使得这种考核方式成为学生对协同工作机制的一个体验。

3 结束语

该文针对信息类专业的数据库原理课程教学中存在的问题进行探讨，提出了教学改革的思想，主要提倡采用案例教学模式和任务驱动模式进行数据库原理的教学，期望能够在教学中促进学生的主动学习、提高学生数据库应用开发能力和实践动手能力，加强团队合作精神，提高课程教学质量。同时通过调整考核方式，加大实践环节的考核比例，使得学生能将理论和实践联系起来，动手能力普遍提高。

参考文献：

[1] 金蓉,庄红.面向能力培养的高校非计算机专业计算机基础教学改革与实践[J].计算机教育,2010(1):1-147.

[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.