研究生数据库课程的实验教学方法研究

摘要：随着社会对人才的需求，数据库的高级技术和理论也成为信息类本科生和研究生的一门重要课程。文章提出以基于大型商业数据库Oracle的实验作为教学的重点，替代以课堂讲授为主的方式，学生在老师的指导下通过实验自我学习理论和技术，并运用所理解和掌握的知识逐步设计和实现一个大型的数据库系统；阐述如何通过建立开放式网络实验室支持学生小组开发完成项目和进行多层次的学习；同时介绍研究生数据库课程的教学改革思想和方法，包括实践教学、协同教学、研究性教学方法。

关键词：数据库教学；教学改革；实践教学；协同教学

1概述

数据库技术是计算机软件科学的一个重要分支[1]，它研究如何存储、使用和管理数据，有较强的理论性和实用性。随着数据库在各领域应用的扩展和深入，数据库的高级技术和理论也成为电子商务专业、计算机应用专业和信息管理专业本科生和研究生的一门重要课程。

国内高等学校开设的这类课程，一般都分为两种类型。其中一类的内容主要是数据库的高级技术和理论[2-3]，讲述E-R模型、关系模型、数据存储、文件组织、索引结构、查询处理、事务管理和并发控制等核心技术，有的还包括数据库管理系统的体系结构扩展和前沿研究等。这类课程主要通过课堂授课方式进行，有些加入少量实践环节。另一类课程的内容包括对数据库设计和应用[4-5]，从在讲授理论的同时，结合实际数据库管理系统，把学生实践作为教学的主体部分之一，使学生在掌握理论知识的同时，也掌握实际技能。

这两类课程相比较，前一类是研究生深入学习数据库技术的传统基础课程，国内外课程的教材、授课内容都已经比较成熟[1,6] ；后一类数据库课程偏重于高级理论的应用和实践，是随着WWW的发展，商业、科研和政府对于数据的应用和管理逐步深入，应社会对人才的需求，在前一类课程基础之上逐步发展而来的。相对来说，偏重于应用和实践的数据库课程还处于探索和逐步完善的阶段，针对大型数据库的设计和应用的教学资料较少。但网络技术的发展，以及商业数据库产品的稳定成熟，为偏重于应用和实践的研究生数据库课程提供了开设的条件，使得教师能够逐渐探索这类课程的教学方法，收集大型数据库的设计和应用的教学资料，逐步完善课程体系，编写比较系统或适合研究生水平的教材和实践指导书。

2在教学主体内容中引入大型商业数据库

研究生数据库教学的目标是让学生学习数据库的高级理论和掌握相应的实际技能。数据库是理论与实际结合非常紧密的课程，其实践性、实用性非常强[11]。我们立足基本理论，引入Oracle作为课程的实践平台，培养研究生在学习、实践和讨论中熟练运用数据库的基础理论，掌握数据库高级理论。课程主要包括两方面的内容，一是理论部分，包括数据库管理系统的体系结构、完整性和安全性、数据存储和文件结构、索引和散列、查询与优化、事务处理和并发控制、存储过程以及应用接口等，同时包括这些理论在Oracle中的具体体现；另一部分是数据库的高级理论在Oracle中的应用实践，通过每节课对应的实验以及课程设计，使学生初步掌握大型商业数据库的管理和高级理论技术的应用。

课程时间上分为三个阶段：基础理论回顾、高级技术和理论、应用讨论。课程内容上分为四条线索：理论讲解、基本实验、可选实验和课程设计。

第一阶段，根据本专业的特点，本课程的学生已经具有数据库基本原理知识的背景，这一阶段是从数据库系统结构和应用体系的角度，重新回顾基础理论，以商业数据库产品Oracle为例，介绍这些基础理论在实际大型商业数据库产品中的实现与应用。教师指导学生对Oracle系统结构进行初步认识，对数据库进行基本SQL操作实验。学生的课程设计任务确认以及相应的小组建设和调整也需要在这一阶段完成。

第二阶段，学习数据库的高级理论知识，主要包括现在实用的数据库管理系统中主要采用的技术和理论，这是这门课程的重点和难点。对于学生来说，这个部分的理论知识比较难理解和记忆，而且需要根据相对应的基本实验和可选实验进行操作，因此，我们在实验指导书和实验平台建设方面做了很大的努力，希望通过易懂的实验指导书、方便的实验环境和有针对性的参考资料让学生能够在有限的时间内完成学习任务。课程设计的需求分析、概念设计在本阶段开始时很快完成，物理设计与数据库实现随着课程的进度逐步完成。

第三阶段，主要讨论数据库与应用程序之间的连接、数据库的管理和课程设计的应用程序编码，课程设计答辩也需要在这一阶段完成。

3教学改革中解决的问题

在本课程的教学改革过程中，我们解决了以下几个问题。

3.1确定教学内容

课程的教学内容要求根据研究生培养方案制定。电子商务专业的研究生属于非计算机专业的信息类研究生，注重与实际应用密切相关的理论和数据库管理系统的实际应用。结合本专业学生的背景以及学校的实际情况，教学内容的设置基于三个原则：从应用出发、理论与实践并重、培养研究生综合能力。在教学过程中不断吸收国内外数据库技术的新发展，使教学始终处于同时期的高起点、高水准上。

3.2合理组织安排理论和实践部分的教学

在教学改革中，我们突出数据库实践内容，改变将某一具体数据库作为辅助、纯理论讲授的惯例，而把在Oracle系统环境下的实践同样作为教学主体内容之一，理论与实践并重，并将其贯穿全课程教学。这种情况下，学生在这门课中不仅学习数据库的高级技术和理论，还需要掌握Oracle数据库的操作和应用。但研究生教育不同于数据库商业产品的职业教育，研究生的数据库课程应该保持一定的理论深度，教授通用的概念，学生可以把它们应用到任意数据库产品中。

这样把数据库产品引入到课程中并未减少商业数据库产品培训课程的内容，课时不变而内容几乎多了一倍，如何组织课程内容，如何合理组织安排理论和实践部分的教学权重，如何采用有效的教学途径，是这门课能否能达到预期教学目的的关键。经过研究和尝试，我们从下面几个方面来解决这些问题。

课程内容方面，选择性讲授当今数据库中采用的主流技术，重点讲授比较难理解的理论，例如事务处理和并行处理等原理，其他内容采用提示、自学与基于实验进一步理解的方式，精简了课堂授课的理论。对于理论和实践课时安排，课堂上以理论讲解、基本实验指导为主，可选实验和课程设计内容在课下通过自主学习、协同学习完成。除了课堂的讨论和指导，我们为学生搭建了随时可访问的开放式网络实验平台，同时为学生提供系统性、层次性的辅导参考资料。学生可以随时上网在中心数据库支持下做实验，也可以利用网络论坛进行讨论并可及时得到辅导。

3.3实验体系建设

实验体系的建设是一个最需要重点解决的环节，包括实验设计、数据来源、一个稳定的数据库系统网络环境等。

我们在实验中选用Oracle数据库管理系统作为实验平台，一方面是由于Oracle是现在使用较多的大型数据库，很多银行、政府机关和企业都在使用，是一个比较稳定的产品，学生的实验环境更接近实际应用环境；另一方面，是由于Oracle数据库是现今世界上技术、功能和性能方面都处于先进水平的大型数据库管理系统，数据库高级理论和技术都可以映射到Oracle数据库的具体实现和应用，学生能够通过实验的感性认识进一步加深对理论的理解。

由于Oracle是一个比较复杂的系统，学生需要一个阶段熟悉和适应。我们把实验设计成三个部分：基本实验、可选实验和课程设计要求的数据库实现。基本实验包括数据库的网络连接、基本的数据库创建和查询，以及每节课对应的高级理论技术基础实验。这部分实验给出逐步的操作步骤和重要结果，教师在课堂上进行难点指导，鼓励学生相互交流讨论。可选实验在基本实验的基础上，给出实验要求和目标，由学生课下完成。根据课程的内容，我们编写了比较系统并适合研究生水平的实践指导书，主要针对基本实验、可选实验进行指导。在实践的第三部分课程设计的题目要求中，规定需要应用的数据库理论和技术实现目标，学生根据题目的要求进行设计，最终在Oracle数据库管理系统中实现。

3.4选择有效的教学方法

1) 协同教学。

课程设计是贯穿整个学期的一个实践过程，是学生对于原有数据库基础、新学习的理论和Oracle数据库管理系统一个综合应用。学生们在实验和课程设计的过程，是小组为单位协同学习的过程。设置课程设计小组对于学生的学习具有很重要的作用。作为信息类专业的研究生，本课程的学生已具有数据库基本原理的基础，大多数具有基本的操作经验，有一些研究生甚至已经有过与数据库相关的工作经验。在课程开始时，发放调查表给学生，了解他们以前与数据库相关经验。在小组构建之前，选出一些对数据库系统应用比较熟悉的研究生，可以把他们分布到各组中去，在协同教学中对小组内其他同学的学习起到引领和指导作用，充分发挥协同教学的效果。

2) 案例教学。

在课程设计初期，为学生提供文档规范。课程设计的进度、示范项目实现的各个阶段和实现方法都可作为学生课程设计的参考，是他们了解应用数据库的各项技术如何进行实际的设计。

3) 研究性学习。

创建一个稳定大型数据库Oracle教学网络实验环境，可以克服学生实验资源瓶颈，建立师生互动、共同研究的平台和共享性资源的可持续发展平台，充分利用教学、学习和研究中逐步积累的成果。

通过学校的校园网络，逐渐把只为课程服务的实验平台发展成为一个数据库技术的研究性学习平台，其核心思想是改变学生被动学习的学习方式，强调主动探究学习，培养创新精神和实践能力，探索建构信息技术对研究性学习全面支持的实践模型，为学生开展数据库原理与应用的研究性学习与合作学习创造有利条件。

4结语

我们计划今后继续调整课程内容中理论和实践的内容和课时分配，完善综合课程设计的要求、进度、文档标准和评价指标。结合数据库研发团队中不同的主题，将科研项目与教学有机结合起来，在教学过程中根据科研与应用项目合理组建团队，学生在课程学习中直接参加项目部分工作，这将有效地培养他们的创新能力，并不断获取最新技术[7]。

参考文献：

[1] 萨师煊,王珊. 数据库系统概论[M]. 北京:高等教育出版社,2000:1.

[2] 哈尔滨工业大学管理学院. 数据库系统原理与应用课程简介[EB/OL]. [2011-01-07]. https://som.hit.edu.cn/articles/2005/

442.htm.

[3] 南开大学信息技术科学学院. 计算机应用技术专业研究生教学计划[EB/OL]. [2011-01-07]. https://it.nankai.edu.cn/Master/

scheme7.asp.

[4] 周立柱,冯铃,范举. 分布式数据库课程简介[EB/OL]. [2011-01-07]. https://dbgroup.cs.tsinghua.edu.cn/ddb/2009/.

[5] 同济大学软件学院. DB2高级数据库管理课程简介[EB/OL]. [2011-01-07]. https://sse.tongji.edu.cn/CURRICULUM/#db2hu.

[6] 周剑淑. 数据库课程教学改革探讨[J]. 广西财经学院学报,2006(增刊1):138-139.

[7] 瞿中. 数据库教学方法改革的探索与实践[J]. 黑龙江高教研究,2006(6):113-114.

Research on Database Practical Teaching for Postgraduate Students

LEI Qing

(School of Information Technology & Management, University of International Business and Economics, Beijing 100029, China)

Abstract: Advanced Database System has been a key component of B.S. degrees and M.S. degrees in information and computer science with the social demand. We have sought to emphasize experiments instead of lectures based on a large-scale commercial database – Oracle. In our course, students learn theories and techniques through experiments by self-teach approach under the guidance of the teacher, while they have to design and implement a large database system using what they understood and grasped in experiments. We have built an open laboratory where students can develop project practical in groups. The main objective of this paper is to present our issue on database courses for postgraduate students, and then describing proposals of the practical approach, the collaborative approach and the exploratory research approach we used.

Key words: database teaching; teaching reform; practical approach; collaborative approach

(编辑：彭远红)

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