高職教育數(shù)據(jù)庫(kù)理論授課方法探析

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［摘要］針對(duì)高職院校數(shù)據(jù)庫(kù)理論授課方法的研究，旨在探索計(jì)算機(jī)理論部分教學(xué)的方法。對(duì)比本科教育和高職教育對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)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(kù)理論課的重要知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)教學(xué)效果進(jìn)行驗(yàn)證，最后提出后續(xù)改進(jìn)的方向。

［關(guān)鍵詞］數(shù)據(jù)庫(kù)理論；三級(jí)范式；參照完整性

無(wú)論在本科還是高職計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)課程體系中，數(shù)據(jù)庫(kù)都是必不可少的一門(mén)核心課程。本文并不深入探討學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)課程的重要性，而僅就高職教育中數(shù)據(jù)庫(kù)理論部分的教學(xué)方法進(jìn)行深入研究。上海很多本科院校數(shù)據(jù)庫(kù)課程采用國(guó)外原版教材，課程內(nèi)容偏理論和算法，重點(diǎn)是講授創(chuàng)建關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)的特點(diǎn)和規(guī)范。高職院校普遍采用的是基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)型的數(shù)據(jù)庫(kù)教材，以某類管理系統(tǒng)（如圖書(shū)管理系統(tǒng)或?qū)W生管理系統(tǒng)）為例，一步步從創(chuàng)建庫(kù)到編輯查詢數(shù)據(jù)，從而讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)尤其SQL語(yǔ)言的用法。可以看出，本科和高職計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)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(biāo)的不同，本科計(jì)算機(jī)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)課程希望能夠培養(yǎng)出開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的研究型人才，而高職計(jì)算機(jī)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)課程希望培養(yǎng)出能夠從事數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)應(yīng)用的應(yīng)用型人才。無(wú)論這兩種培養(yǎng)目標(biāo)有多么不同，針對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的基本理論尤其是三級(jí)范式都是必講的內(nèi)容，這些理論知識(shí)有助于學(xué)生對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的全面認(rèn)識(shí)，同時(shí)有利于教師數(shù)據(jù)庫(kù)后續(xù)內(nèi)容的講授和學(xué)生自學(xué)。在高職數(shù)據(jù)庫(kù)教材中，數(shù)據(jù)庫(kù)理論這部分內(nèi)容大多數(shù)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)和概念進(jìn)行描述，示例較少或基本沒(méi)有，造成了學(xué)生對(duì)理論學(xué)習(xí)的畏懼，同時(shí)也不利于教師對(duì)這部分內(nèi)容的講解。為了改變這種情況，下文針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)重點(diǎn)理論知識(shí)逐一深入分析，如下圖。

一、學(xué)生特點(diǎn)分析和教學(xué)思路研究

通過(guò)調(diào)研上海東海職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生情況，包括調(diào)研教師、輔導(dǎo)員和家長(zhǎng)對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)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(shí)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不夠，盡管知道計(jì)算機(jī)行業(yè)很有前途，但對(duì)自己信心不足。同時(shí)調(diào)研發(fā)現(xiàn)學(xué)生喜歡通過(guò)具體的示例來(lái)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)這種情況，筆者在數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)部分高職學(xué)生主動(dòng)性不足和缺乏自信的情況，讓學(xué)生主動(dòng)參與到課程中來(lái)，通過(guò)日常生活學(xué)習(xí)的例子讓他們消除對(duì)理論學(xué)習(xí)的恐懼。通過(guò)不斷拋出問(wèn)題，解決問(wèn)題的過(guò)程，讓他們獲得成就感和自信心。將數(shù)據(jù)庫(kù)理論所使用的邏輯用日常生活中的邏輯進(jìn)行講解，可以提高學(xué)生的理解和記憶。

二、數(shù)據(jù)庫(kù)理論授課內(nèi)容深入分析

（一）數(shù)據(jù)庫(kù)歷史

讓學(xué)生了解在數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷史中還存在過(guò)其他類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，例如層次數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)被淘汰的原因是因?yàn)椴荒苓m應(yīng)日趨復(fù)雜的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢的需求。同時(shí)告訴學(xué)生關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)也不是萬(wàn)能的，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)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(kù)的優(yōu)點(diǎn)恰恰就是它的缺點(diǎn)，在大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境中系統(tǒng)希望通過(guò)一定的數(shù)據(jù)冗余來(lái)提高查詢和分析的速度。

（二）主鍵的理解

主鍵是可唯一標(biāo)識(shí)一條記錄的字段或字段集。通過(guò)舉例讓學(xué)生掌握主鍵對(duì)數(shù)據(jù)表的作用。這里通過(guò)引導(dǎo)式教學(xué)法進(jìn)行講解，第一步告訴學(xué)生，以表1為例，相同的記錄不會(huì)給用戶帶來(lái)任何好處，反而會(huì)直接影響統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，因此關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)表1哪個(gè)字段可以設(shè)置為主鍵，姓名字段還是地址字段？理論上會(huì)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(hào)可以唯一標(biāo)識(shí)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(kù)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(bào)到，但由于種種原因，還沒(méi)有給他分班，因此這個(gè)學(xué)生的班級(jí)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(kù)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(gè)值或者等于R1中主鍵的某一個(gè)值，或者取空值。參照完整性是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)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(jí)表是表R1，學(xué)生表的班級(jí)編號(hào)是外部關(guān)系鍵X，X的每個(gè)值或者等于班級(jí)表中的班級(jí)編號(hào)，或者為空。通過(guò)這個(gè)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(jí)編號(hào)來(lái)源于班級(jí)表的班級(jí)編號(hào)，如果想查詢某個(gè)學(xué)生的班級(jí)信息，可以通過(guò)班級(jí)編號(hào)進(jìn)行查詢。我們換種思路，將表2的班級(jí)編號(hào)字段刪除，在表3中添加一個(gè)學(xué)號(hào)字段，可以嗎？這種設(shè)計(jì)是使班級(jí)表中的學(xué)號(hào)來(lái)源于學(xué)生表，也可以達(dá)到查詢學(xué)生班級(jí)信息的目的，這種設(shè)計(jì)理論上是可行的，但是不合理的，因?yàn)榘嗉?jí)表會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余，如何讓學(xué)生理解這種設(shè)計(jì)的不合理？我們可以引導(dǎo)學(xué)生回答以下問(wèn)題：讓每個(gè)學(xué)生記住自己所在的班級(jí)容易還是讓班級(jí)記住本班所有學(xué)生容易？答案是肯定的，讓每個(gè)學(xué)生記住自己所在班級(jí)更加容易，因此表2和表3的設(shè)計(jì)是合理的。后面那種企圖讓班級(jí)記住所有學(xué)生的設(shè)計(jì)是不合理的。

（五）數(shù)據(jù)庫(kù)范式

第一范式：數(shù)據(jù)行中每一個(gè)字段值都必須是不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)，第一范式比較容易理解，這里就不展開(kāi)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(lái)判斷表4是否滿足第二范式。表4的主鍵是學(xué)生編號(hào)和班級(jí)編號(hào)，通過(guò)主鍵可以確定一名學(xué)生，通過(guò)這個(gè)學(xué)生我們可以知道他（她）的性別和姓名，而單獨(dú)通過(guò)學(xué)生編號(hào)或班級(jí)編號(hào)是無(wú)法確定一個(gè)學(xué)生的，因此我們說(shuō)姓名和性別字段完全依賴于主鍵。但對(duì)班級(jí)地址字段而言，我們僅需通過(guò)班級(jí)編號(hào)就可以確定班級(jí)地址，而不需要學(xué)生編號(hào)信息，因此我們說(shuō)班級(jí)地址部分依賴于主鍵。所以說(shuō)表4不滿足第二范式，如何進(jìn)行修改而使它滿足第二范式？解法方法是將表4的班級(jí)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(jí)地址數(shù)據(jù)要進(jìn)行移除。第三范式：不僅滿足第二范式，而且它的任何一個(gè)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(niǎo)依賴于主鍵的情況。如何理解第三范式？我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)進(jìn)行說(shuō)明：我們來(lái)判斷表6是否滿足第三范式？其中教師編號(hào)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(hào)沒(méi)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(hào)的情況，所以表6不符合第三范式，如何對(duì)其進(jìn)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(shí)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(jiàn)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(diǎn)解釋這兩個(gè)范式的區(qū)別。

三、教學(xué)效果分析

本人在企業(yè)從事計(jì)算機(jī)開(kāi)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(kù)原理及應(yīng)用》和《動(dòng)態(tài)語(yǔ)言設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)》，針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)理論分別采用本文所寫(xiě)內(nèi)容和傳統(tǒng)方式進(jìn)行教學(xué)，明顯感覺(jué)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(wèn)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(kù)教材是基于微軟公司MicrosoftSQLServer平臺(tái)，但有學(xué)生通過(guò)社會(huì)招聘，應(yīng)聘了Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)崗位，充分說(shuō)明教學(xué)內(nèi)容改革后促進(jìn)了學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

四、反思和總結(jié)

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

參考文獻(xiàn)：

［1］蔡艷.數(shù)據(jù)庫(kù)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