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摘要：基于问题的学习(PBL)是一种有效提高学生学习兴趣和实践能力的教学模式。为在数据库原理课程中应用PBL,本文首先分析了关于课程知识点和数据库应用的两类问题,然后以学生选课数据库设计为例,给出了PBL模式在数据库教学中的应用过程。
关键词：数据库原理；PBL；教学模式
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)26-6308-02
Discussion on the PBL based Teaching Mode of Database Principle Course
WANG Jia-cai
(Nanjing Audit University, Nanjing 210029, China)
Abstract: PBL(Problem Based Learning) is an effectively teaching mode that can enhance student’s interest and practical ability in learning. To introduce PBL in the teaching of Database, the article first analysis two kinds of problems about knowledge points and applications, and then describes the teaching processes based on PBL taking the database design of student course selecting as example.
Key words: Database Principle; Problem Based Learning; teaching mode
在计算机应用领域中,90%以上的软件系统都需要数据库做支持,因此数据库知识是每个应用开发人员必备的专业知识[1]。作为计算机及相关专业的一门专业核心课程,《数据库原理》主要包括了数据库模型、数据库系统结构、关系数据库系统、SQL语言、关系数据理论、数据库维护、数据库设计、数据库技术新进展等内容[2],往往需要同时从数据库管理系统实现者的系统角度,或按照数据库管理员、数据库设计师、数据库应用系统程序员的应用视角去理解和分析。对于这门具有理论基础强、实践应用性突出、学科间知识综合性明显、学科内多层面内容交融、前沿新技术发展迅速等特征[3]的课程,教学模式改革的关键是强化数据库理论与实践的结合，即在传授数据库理论知识水平的同时,更注重培养学生分析和解决数据库应用问题的能力。
1基于问题的学习方法
基于问题的学习（PBL：Problem Based Learning）是建构主义理论指导下的以学习者为中心的一种教学模式。它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,学习者通过合作解决真实性的问题,加深知识的理解和应用,形成自主学习的能力。PBL教学模式具有以下三个主要特征[4]：一是使学生成为问题情境中的角色；二是教师围绕一个完整的问题设计安排课程,鼓励学生去学与问题相关的知识,然后解决问题；三是教师创造一种学习环境,激发学生思考,鼓励学生提问,不断引导学生深入地理解问题。典型的PBL教学法包含了问题的定义、解决和迁移等三个步骤[5],即首先由教师给出针对具体问题的要求,并辅助学生进一步理解和分析；然后由学生相互协作,通过各种方式主动寻求解决问题的方法；最后则是由教师完成对学生成果的评价和分析。
2数据库教学中的问题设计
问题是PBL的基础、出发点以及引发学习活动的主线,问题设计的适当与否是PBL学习成功的关键[6]。在数据库原理课程教学中运用PBL教学模式,就是以有助于学生掌握数据库基础知识、基本理论、基本技能为教学目标,以问题的提出、分析、求解为教学过程,从而积极调动学生的学习兴趣和热情、有效激发学生的创新精神、不断增强学生的实践能力。在数据库原理课程教学中的问题可分为两类,一是关于课程知识点本身的问题,二是关于数据库应用的问题。
2.1课程知识点问题
传统的“概念—理论—应用”教学模式使学生处于灌输式的被动知识接受状态,既不利于主动性学习氛围的形成,也给学生造成课程内容抽象、枯燥、零乱的感觉,直接影响了课程的教学效果。采用PBL教学模式,在讲授相关概念或理论之前,提出并分析知识点问题,可以使学生首先了解本章节内容在课程体系中的地位和作用,解决“为什么要学”和“学什么”的问题。例如：
1）通过“一个数据库应用系统开发全过程可分为几个阶段？”的问题,将本课程的所有知识点按照数据库分析、设计、实现、操作、维护的逻辑次序进行组织,建构课程知识体系。
2）通过“在数据库逻辑结构或存储结构改变时如何使应用系统尽量保持不变？”的问题,引出数据库系统的三级模式结构以及数据的逻辑独立性和物理独立性。
3）通过“如何将信息世界的概念模型转换为数据库领域的逻辑模型？”的问题,给出E-R图转换为关系模型的规则,并在关系规范化中回答这些转换规则的理论依据。
4）通过“数据库系统在运行中可能面临哪些风险和威胁？”的问题,介绍数据库的安全性控制、一致性控制、并发控制等数据库保护技术。
2.2数据库应用问题
对于计算机科学与技术专业的本科生,不仅需要深入了解数据库系统的基本理论和核心技术,还必须能够设计和实现大型的数据库应用系统[6]。从课程的学习目标看,数据库应用问题可归结于各应用领域的信息管理问题,如学生成绩管理、图书管理等。显然,围绕这些来源于现实生活的实际问题的真实性学习,可有效激发学生的学习动机。应用问题设计需要考虑的因素主要有：
1）问题的拟真性。在PBL中的问题要具有一定真实性,但有时为便于教学可对真实问题进行拟真处理。如在教师授课问题中,可将现实世界中的“一位教师可承担多项授课任务,同时,一项授课任务也可由多位教师承担”简化为“一位教师可承担多项授课任务,而一项授课任务只能由一位教师承担”。
2）问题的复杂性。PBL把学习置于有意义的问题情境中,并通过真实问题的解决来学习隐含于问题背后的科学知识,从而增强解决问题的技能和自主学习的能力。然而,即使很小的实际应用问题也可能因功能范围的扩大而变得庞大与复杂。因此,问题的复杂程度应与学生知识掌握程度和学习进度相适应,如让正处于理论学习之中的学生去解决复杂的应用问题往往存在障碍。
3）问题的连贯性。在采用PBL的数据库教学中,可将一个数据库管理信息系统的设计开发问题作为教学主线,把分散的课程知识点串接起来,以增强学生学习的系统性和完整性。问题的选用不在于数量上的多少和规模的大小,典型的应用问题更能反映课程知识运用的本质和特点。因此,教师和学生可分别选用一个贯穿教学始终、分别面向课堂教学或课后练习的应用问题。
3数据库教学中的PBL模式应用
数据库设计是数据库系统开发的重要阶段,不仅涉及的知识点多,而且与具体的业务直接相关。本文给出PBL教学模式在学生选课数据库设计中的应用过程。
3.1问题定义
学生选课数据库主要包括学生、课程、教师等三个实体,存在选课、授课两个实体联系：一个学生可选修多门课程,一门课程可由多个学生选；一位教师可讲授多门课程,而一门课程也可以由多位教师承担。利用所学理论进行学生选课数据库设计。
3.2问题解决
该问题的答案容易给出。首先绘制的ER图包括三个实体和两个多对多的选课和授课联系；其次是按照ER图向关系的转换原则得到五个关系模式,分别是学生（学号,姓名）、教师（教师号,姓名）、课程（课程号,课程名称）、选课（学号*,课程号*,成绩）和授课（教师号*,课程号*）,其中下划线标注的属性（组）为码,*标注的属性为外码。
3.3问题迁移
设计的模式在学生和教师间没有联系,因而不能回答某一学生某门课程的授课教师是谁,也不能回答某一教师某门课程的学生是谁的问题。解决办法是引入一个新的教学任务实体,ER图的联系变为三个：课程与教学任务间的一对多联系、教师与教学任务间的一对多联系、学生与教学任务间的多对多联系；五个关系模式分别是：学生、教师、课程、任务（任务号,教师号*,课程号*,任务说明）、选课（学号*,任务号*，成绩）。
3.4问题复用
将前文讨论的学生选课数据库问题应用于关系规范化理论教学。问题描述为对关系模式为R的规范化,其中U为属性集, F为数据依赖集。根据问题语义,首先确定F={学号→姓名,教师号→姓名,课程号→课程名称,任务号→（课程号,教师号,任务说明），（学号,任务号）→成绩}；其次找出R的码为(学号,任务号),由于存在非主属性部分函数依赖于码,故R属于第一范式；最后将R规范化为第三范式,其结果与前面由ER图转化得到的关系模式完全相同。
4结束语
传统数据库原理课程教学存在着“理论与实践脱节”问题,一定程度上影响了课程的教学效果。基于PBL的数据库课程教学模式既有利于课程知识体系建构,又有助于学生分析问题与解决问题能力的提高。
参考文献：
[1]伍俊良,刘飞.数据库原理与基础实践环节在信息专业类教学中的应用与教学要求解析[J].计算机教育,2004(6):59-61.
[2]萨师煊,王珊.数据库系统概论[M]. 3版.北京:高等教育出版社,2000.
[3]袁玫,商新娜.面向应用性教育的数据库课程改革设想[J].计算机教育,2009(3):66-69.
[4]黄斌.谈PBL的理论与实践[J].中国医学教育技术,2005(5):343-346.
[5]张建伟.基于问题式学习[J].教育研究与实验,2000(3):18-21.
[6]迟庆云.基于PBL教学模式的《数据库原理》案例设计[J].电脑知识与技术,2011(32):8067-8068.
关键词：数据库原理；PBL；教学模式
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)26-6308-02
Discussion on the PBL based Teaching Mode of Database Principle Course
WANG Jia-cai
(Nanjing Audit University, Nanjing 210029, China)
Abstract: PBL(Problem Based Learning) is an effectively teaching mode that can enhance student’s interest and practical ability in learning. To introduce PBL in the teaching of Database, the article first analysis two kinds of problems about knowledge points and applications, and then describes the teaching processes based on PBL taking the database design of student course selecting as example.
Key words: Database Principle; Problem Based Learning; teaching mode
在计算机应用领域中,90%以上的软件系统都需要数据库做支持,因此数据库知识是每个应用开发人员必备的专业知识[1]。作为计算机及相关专业的一门专业核心课程,《数据库原理》主要包括了数据库模型、数据库系统结构、关系数据库系统、SQL语言、关系数据理论、数据库维护、数据库设计、数据库技术新进展等内容[2],往往需要同时从数据库管理系统实现者的系统角度,或按照数据库管理员、数据库设计师、数据库应用系统程序员的应用视角去理解和分析。对于这门具有理论基础强、实践应用性突出、学科间知识综合性明显、学科内多层面内容交融、前沿新技术发展迅速等特征[3]的课程,教学模式改革的关键是强化数据库理论与实践的结合，即在传授数据库理论知识水平的同时,更注重培养学生分析和解决数据库应用问题的能力。
1基于问题的学习方法
基于问题的学习（PBL：Problem Based Learning）是建构主义理论指导下的以学习者为中心的一种教学模式。它强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,学习者通过合作解决真实性的问题,加深知识的理解和应用,形成自主学习的能力。PBL教学模式具有以下三个主要特征[4]：一是使学生成为问题情境中的角色；二是教师围绕一个完整的问题设计安排课程,鼓励学生去学与问题相关的知识,然后解决问题；三是教师创造一种学习环境,激发学生思考,鼓励学生提问,不断引导学生深入地理解问题。典型的PBL教学法包含了问题的定义、解决和迁移等三个步骤[5],即首先由教师给出针对具体问题的要求,并辅助学生进一步理解和分析；然后由学生相互协作,通过各种方式主动寻求解决问题的方法；最后则是由教师完成对学生成果的评价和分析。
2数据库教学中的问题设计
问题是PBL的基础、出发点以及引发学习活动的主线,问题设计的适当与否是PBL学习成功的关键[6]。在数据库原理课程教学中运用PBL教学模式,就是以有助于学生掌握数据库基础知识、基本理论、基本技能为教学目标,以问题的提出、分析、求解为教学过程,从而积极调动学生的学习兴趣和热情、有效激发学生的创新精神、不断增强学生的实践能力。在数据库原理课程教学中的问题可分为两类,一是关于课程知识点本身的问题,二是关于数据库应用的问题。
2.1课程知识点问题
传统的“概念—理论—应用”教学模式使学生处于灌输式的被动知识接受状态,既不利于主动性学习氛围的形成,也给学生造成课程内容抽象、枯燥、零乱的感觉,直接影响了课程的教学效果。采用PBL教学模式,在讲授相关概念或理论之前,提出并分析知识点问题,可以使学生首先了解本章节内容在课程体系中的地位和作用,解决“为什么要学”和“学什么”的问题。例如：
1）通过“一个数据库应用系统开发全过程可分为几个阶段？”的问题,将本课程的所有知识点按照数据库分析、设计、实现、操作、维护的逻辑次序进行组织,建构课程知识体系。
2）通过“在数据库逻辑结构或存储结构改变时如何使应用系统尽量保持不变？”的问题,引出数据库系统的三级模式结构以及数据的逻辑独立性和物理独立性。
3）通过“如何将信息世界的概念模型转换为数据库领域的逻辑模型？”的问题,给出E-R图转换为关系模型的规则,并在关系规范化中回答这些转换规则的理论依据。
4）通过“数据库系统在运行中可能面临哪些风险和威胁？”的问题,介绍数据库的安全性控制、一致性控制、并发控制等数据库保护技术。
2.2数据库应用问题
对于计算机科学与技术专业的本科生,不仅需要深入了解数据库系统的基本理论和核心技术,还必须能够设计和实现大型的数据库应用系统[6]。从课程的学习目标看,数据库应用问题可归结于各应用领域的信息管理问题,如学生成绩管理、图书管理等。显然,围绕这些来源于现实生活的实际问题的真实性学习,可有效激发学生的学习动机。应用问题设计需要考虑的因素主要有：
1）问题的拟真性。在PBL中的问题要具有一定真实性,但有时为便于教学可对真实问题进行拟真处理。如在教师授课问题中,可将现实世界中的“一位教师可承担多项授课任务,同时,一项授课任务也可由多位教师承担”简化为“一位教师可承担多项授课任务,而一项授课任务只能由一位教师承担”。
2）问题的复杂性。PBL把学习置于有意义的问题情境中,并通过真实问题的解决来学习隐含于问题背后的科学知识,从而增强解决问题的技能和自主学习的能力。然而,即使很小的实际应用问题也可能因功能范围的扩大而变得庞大与复杂。因此,问题的复杂程度应与学生知识掌握程度和学习进度相适应,如让正处于理论学习之中的学生去解决复杂的应用问题往往存在障碍。
3）问题的连贯性。在采用PBL的数据库教学中,可将一个数据库管理信息系统的设计开发问题作为教学主线,把分散的课程知识点串接起来,以增强学生学习的系统性和完整性。问题的选用不在于数量上的多少和规模的大小,典型的应用问题更能反映课程知识运用的本质和特点。因此,教师和学生可分别选用一个贯穿教学始终、分别面向课堂教学或课后练习的应用问题。
3数据库教学中的PBL模式应用
数据库设计是数据库系统开发的重要阶段,不仅涉及的知识点多,而且与具体的业务直接相关。本文给出PBL教学模式在学生选课数据库设计中的应用过程。
3.1问题定义
学生选课数据库主要包括学生、课程、教师等三个实体,存在选课、授课两个实体联系：一个学生可选修多门课程,一门课程可由多个学生选；一位教师可讲授多门课程,而一门课程也可以由多位教师承担。利用所学理论进行学生选课数据库设计。
3.2问题解决
该问题的答案容易给出。首先绘制的ER图包括三个实体和两个多对多的选课和授课联系；其次是按照ER图向关系的转换原则得到五个关系模式,分别是学生（学号,姓名）、教师（教师号,姓名）、课程（课程号,课程名称）、选课（学号*,课程号*,成绩）和授课（教师号*,课程号*）,其中下划线标注的属性（组）为码,*标注的属性为外码。
3.3问题迁移
设计的模式在学生和教师间没有联系,因而不能回答某一学生某门课程的授课教师是谁,也不能回答某一教师某门课程的学生是谁的问题。解决办法是引入一个新的教学任务实体,ER图的联系变为三个：课程与教学任务间的一对多联系、教师与教学任务间的一对多联系、学生与教学任务间的多对多联系；五个关系模式分别是：学生、教师、课程、任务（任务号,教师号*,课程号*,任务说明）、选课（学号*,任务号*，成绩）。
3.4问题复用
将前文讨论的学生选课数据库问题应用于关系规范化理论教学。问题描述为对关系模式为R
4结束语
传统数据库原理课程教学存在着“理论与实践脱节”问题,一定程度上影响了课程的教学效果。基于PBL的数据库课程教学模式既有利于课程知识体系建构,又有助于学生分析问题与解决问题能力的提高。
参考文献：
[1]伍俊良,刘飞.数据库原理与基础实践环节在信息专业类教学中的应用与教学要求解析[J].计算机教育,2004(6):59-61.
[2]萨师煊,王珊.数据库系统概论[M]. 3版.北京:高等教育出版社,2000.
[3]袁玫,商新娜.面向应用性教育的数据库课程改革设想[J].计算机教育,2009(3):66-69.
[4]黄斌.谈PBL的理论与实践[J].中国医学教育技术,2005(5):343-346.
[5]张建伟.基于问题式学习[J].教育研究与实验,2000(3):18-21.
[6]迟庆云.基于PBL教学模式的《数据库原理》案例设计[J].电脑知识与技术,2011(32):8067-8068.