高職教育數(shù)據(jù)庫理論授課方法探析

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［摘要］針對高職院校數(shù)據(jù)庫理論授課方法的研究，旨在探索計算機理論部分教學(xué)的方法。對比本科教育和高職教育對數(shù)據(jù)庫人才需求的不同，結(jié)合教材和學(xué)生現(xiàn)狀分析目前數(shù)據(jù)庫理論教學(xué)的不足，利用案例和引導(dǎo)教學(xué)法逐一分析數(shù)據(jù)庫理論課的重要知識點。通過教學(xué)效果進行驗證，最后提出后續(xù)改進的方向。

［關(guān)鍵詞］數(shù)據(jù)庫理論；三級范式；參照完整性

無論在本科還是高職計算機應(yīng)用專業(yè)課程體系中，數(shù)據(jù)庫都是必不可少的一門核心課程。本文并不深入探討學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫課程的重要性，而僅就高職教育中數(shù)據(jù)庫理論部分的教學(xué)方法進行深入研究。上海很多本科院校數(shù)據(jù)庫課程采用國外原版教材，課程內(nèi)容偏理論和算法，重點是講授創(chuàng)建關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（例如MYSQL）所需要的算法以及關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的特點和規(guī)范。高職院校普遍采用的是基于任務(wù)驅(qū)動型的數(shù)據(jù)庫教材，以某類管理系統(tǒng)（如圖書管理系統(tǒng)或?qū)W生管理系統(tǒng)）為例，一步步從創(chuàng)建庫到編輯查詢數(shù)據(jù)，從而讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫知識尤其SQL語言的用法?？梢钥闯?，本科和高職計算機應(yīng)用專業(yè)數(shù)據(jù)庫的教學(xué)內(nèi)容有很大的區(qū)別，造成這種區(qū)別的原因是培養(yǎng)目標的不同，本科計算機專業(yè)數(shù)據(jù)庫課程希望能夠培養(yǎng)出開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研究型人才，而高職計算機專業(yè)數(shù)據(jù)庫課程希望培養(yǎng)出能夠從事數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用的應(yīng)用型人才。無論這兩種培養(yǎng)目標有多么不同，針對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的基本理論尤其是三級范式都是必講的內(nèi)容，這些理論知識有助于學(xué)生對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的全面認識，同時有利于教師數(shù)據(jù)庫后續(xù)內(nèi)容的講授和學(xué)生自學(xué)。在高職數(shù)據(jù)庫教材中，數(shù)據(jù)庫理論這部分內(nèi)容大多數(shù)用專業(yè)術(shù)語和概念進行描述，示例較少或基本沒有，造成了學(xué)生對理論學(xué)習(xí)的畏懼，同時也不利于教師對這部分內(nèi)容的講解。為了改變這種情況，下文針對數(shù)據(jù)庫重點理論知識逐一深入分析，如下圖。

一、學(xué)生特點分析和教學(xué)思路研究

通過調(diào)研上海東海職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機專業(yè)學(xué)生情況，包括調(diào)研教師、輔導(dǎo)員和家長對學(xué)生的評價發(fā)現(xiàn)，高職院校的學(xué)生普遍理論基礎(chǔ)薄弱，厭倦大段的理論知識，學(xué)習(xí)主動性不夠，盡管知道計算機行業(yè)很有前途，但對自己信心不足。同時調(diào)研發(fā)現(xiàn)學(xué)生喜歡通過具體的示例來學(xué)習(xí)知識點，針對這種情況，筆者在數(shù)據(jù)庫理論部分的教學(xué)主要采用案例和引導(dǎo)式教學(xué)法。具體而言就是針對部分高職學(xué)生主動性不足和缺乏自信的情況，讓學(xué)生主動參與到課程中來，通過日常生活學(xué)習(xí)的例子讓他們消除對理論學(xué)習(xí)的恐懼。通過不斷拋出問題，解決問題的過程，讓他們獲得成就感和自信心。將數(shù)據(jù)庫理論所使用的邏輯用日常生活中的邏輯進行講解，可以提高學(xué)生的理解和記憶。

二、數(shù)據(jù)庫理論授課內(nèi)容深入分析

（一）數(shù)據(jù)庫歷史

讓學(xué)生了解在數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史中還存在過其他類型的數(shù)據(jù)庫，例如層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫被淘汰的原因是因為不能適應(yīng)日趨復(fù)雜的數(shù)據(jù)存儲和查詢的需求。同時告訴學(xué)生關(guān)系數(shù)據(jù)庫也不是萬能的，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點是數(shù)據(jù)一致和避免數(shù)據(jù)冗余。但在大數(shù)據(jù)應(yīng)用中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點恰恰就是它的缺點，在大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境中系統(tǒng)希望通過一定的數(shù)據(jù)冗余來提高查詢和分析的速度。

（二）主鍵的理解

主鍵是可唯一標識一條記錄的字段或字段集。通過舉例讓學(xué)生掌握主鍵對數(shù)據(jù)表的作用。這里通過引導(dǎo)式教學(xué)法進行講解，第一步告訴學(xué)生，以表1為例，相同的記錄不會給用戶帶來任何好處，反而會直接影響統(tǒng)計的準確性，因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫是不允許出現(xiàn)完全相同的記錄，主鍵是避免出現(xiàn)相同記錄的主要技術(shù)手段。第二步引導(dǎo)學(xué)生，針對表1哪個字段可以設(shè)置為主鍵，姓名字段還是地址字段？理論上會出現(xiàn)姓名重名和地址相同的情況，因此姓名和地址不能作主鍵。第三步告訴學(xué)生學(xué)號可以唯一標識一條記錄，可以做主鍵。

（三）Null值的含義

Null英文單詞是空的意思，但在數(shù)據(jù)庫中表示不確定，如何讓學(xué)生理解？可以舉例：張三同學(xué)被A學(xué)校錄取，他去學(xué)校報到，但由于種種原因，還沒有給他分班，因此這個學(xué)生的班級字段值就是不確定的，是Null。

（四）參照完整性

關(guān)系數(shù)據(jù)庫參照完整性（ReferentialIntegrity）是指如果關(guān)系R2的外部關(guān)系鍵X與關(guān)系R1的主鍵相符，則X的每個值或者等于R1中主鍵的某一個值，或者取空值。參照完整性是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中保證數(shù)據(jù)一致性的關(guān)鍵手段。為了理解參照完整性，舉例：學(xué)生表是表R2，班級表是表R1，學(xué)生表的班級編號是外部關(guān)系鍵X，X的每個值或者等于班級表中的班級編號，或者為空。通過這個例子我們可以看出，為了避免數(shù)據(jù)冗余，學(xué)生表中的班級編號來源于班級表的班級編號，如果想查詢某個學(xué)生的班級信息，可以通過班級編號進行查詢。我們換種思路，將表2的班級編號字段刪除，在表3中添加一個學(xué)號字段，可以嗎？這種設(shè)計是使班級表中的學(xué)號來源于學(xué)生表，也可以達到查詢學(xué)生班級信息的目的，這種設(shè)計理論上是可行的，但是不合理的，因為班級表會出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，如何讓學(xué)生理解這種設(shè)計的不合理？我們可以引導(dǎo)學(xué)生回答以下問題：讓每個學(xué)生記住自己所在的班級容易還是讓班級記住本班所有學(xué)生容易？答案是肯定的，讓每個學(xué)生記住自己所在班級更加容易，因此表2和表3的設(shè)計是合理的。后面那種企圖讓班級記住所有學(xué)生的設(shè)計是不合理的。

（五）數(shù)據(jù)庫范式

第一范式：數(shù)據(jù)行中每一個字段值都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項，第一范式比較容易理解，這里就不展開了。第二范式：不僅滿足第一范式，而且所有非主鍵字段完全依賴于主鍵，關(guān)鍵詞是完全依賴。舉例如下：我們來判斷表4是否滿足第二范式。表4的主鍵是學(xué)生編號和班級編號，通過主鍵可以確定一名學(xué)生，通過這個學(xué)生我們可以知道他（她）的性別和姓名，而單獨通過學(xué)生編號或班級編號是無法確定一個學(xué)生的，因此我們說姓名和性別字段完全依賴于主鍵。但對班級地址字段而言，我們僅需通過班級編號就可以確定班級地址，而不需要學(xué)生編號信息，因此我們說班級地址部分依賴于主鍵。所以說表4不滿足第二范式，如何進行修改而使它滿足第二范式？解法方法是將表4的班級地址字段移到表5中，由此可以看出第二范式可以使數(shù)據(jù)表中描述的數(shù)據(jù)更加集中，例如表4是學(xué)生表，該表中的數(shù)據(jù)就應(yīng)該與學(xué)生信息直接相關(guān)，不相關(guān)的班級地址數(shù)據(jù)要進行移除。第三范式：不僅滿足第二范式，而且它的任何一個非主鍵字段都不傳遞任何主關(guān)鍵字，第三范式的定義很拗口，我們可以將它重新組織一下：滿足第三范式，即不存在非主鍵字段A，依賴于非主鍵字段B，而B依賴于主鍵的情況。如何理解第三范式？我們通過一個例子來進行說明：我們來判斷表6是否滿足第三范式？其中教師編號是主鍵，姓名和性別字段完全依賴于主鍵，職稱也完全依賴于主鍵，但是職稱工資與教師編號沒有直接關(guān)系，它只與職稱有關(guān)，因此出現(xiàn)了職稱工資依賴于職稱，而職稱依賴于教師編號的情況，所以表6不符合第三范式，如何對其進行修改使它滿足第三范式？將表6的職稱和職稱工資字段刪除，同時增加一列職稱類別。然后新建一張職稱工資表，將職稱和職稱工資增加到該表中，見表7。第二范式和第三范式比較相似，但在表現(xiàn)形式和解決辦法上是不同的，要重點解釋這兩個范式的區(qū)別。

三、教學(xué)效果分析

本人在企業(yè)從事計算機開發(fā)工作10余年，在上海東海職業(yè)技術(shù)學(xué)院從教兩年，主要教授《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》和《動態(tài)語言設(shè)計與開發(fā)》，針對數(shù)據(jù)庫理論分別采用本文所寫內(nèi)容和傳統(tǒng)方式進行教學(xué)，明顯感覺采用案例結(jié)合引導(dǎo)式的教學(xué)方式使課堂氛圍更加活躍，學(xué)生提問的積極性更高，而采用傳統(tǒng)式教學(xué)學(xué)生普遍興趣不高。我們學(xué)校采用的數(shù)據(jù)庫教材是基于微軟公司MicrosoftSQLServer平臺，但有學(xué)生通過社會招聘，應(yīng)聘了Oracle數(shù)據(jù)庫的開發(fā)崗位，充分說明教學(xué)內(nèi)容改革后促進了學(xué)生的就業(yè)競爭力。

四、反思和總結(jié)

除了關(guān)系數(shù)據(jù)庫外，數(shù)據(jù)庫歷史上還存在層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫，層次數(shù)據(jù)庫還能找到一些資料，但網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的相關(guān)資料較少，此部分內(nèi)容無法更深入的展開，在后續(xù)的教學(xué)中還要加強這部分的內(nèi)容。

參考文獻：

［1］蔡艷.數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用［M］.上海：上海交通大學(xué)出版社，2015.

［2］AlanBeaulieu.SQL學(xué)習(xí)指南［M］．2版.張偉超，林青松，譯.人民郵電出版社，2015.

作者:瞿斌 單位:上海東海職業(yè)技術(shù)學(xué)院