畢誠 程晨

摘要：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)歷經(jīng)三代演變，取得了輝煌成就。對目前數(shù)據(jù)庫的發(fā)展進行總結，并重點結合高校數(shù)據(jù)庫實驗教學進行梳理和探究，旨在把握這一教學研究領域的基本情況，探尋數(shù)據(jù)庫實驗教學的新方法，將《數(shù)據(jù)庫基礎》實驗教學的研究推向更深層面。

關鍵詞：數(shù)據(jù)庫基礎;實驗教學;綜述

中圖分類號： TP391? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0016-03

1 數(shù)據(jù)庫發(fā)展概述

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)從20世紀60年代中期至今，歷經(jīng)三代演變，取得了十分輝煌的成就：造就了三位圖靈獎得主;發(fā)展了以數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）為主的核心技術;內容豐富的一門學科;帶動了數(shù)百億美元的軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。今天，伴隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)和應用環(huán)境發(fā)生了巨大變化，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)量激增、數(shù)據(jù)類型繁多、應用領域越來越廣泛等，為此數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與發(fā)展從未停止腳步，數(shù)據(jù)庫技術和系統(tǒng)有力地促進了信息技術與各行業(yè)的深度融合，推動了新技術和新應用的不斷涌現(xiàn)。

數(shù)據(jù)庫技術依據(jù)數(shù)據(jù)模型的進展分為三個發(fā)展階段：第一代的層次、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);第二代的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng);以及新一代的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

由于早期數(shù)據(jù)量較小，第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)多以層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型出現(xiàn)，其簡單的結構能直接描述現(xiàn)實世界，并在當時得到廣泛地使用。隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，第一代系統(tǒng)無法滿足現(xiàn)實的需要，支持關系數(shù)據(jù)模型的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)于20世紀70年代誕生。由于關系模型簡單明了、具有堅實的數(shù)學理論基礎，所以一經(jīng)推出就受到了學術界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視和熱烈響應，并很快成為數(shù)據(jù)庫市場的主流。但是隨著第三次信息化浪潮的到來，關系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的局限性也開始顯現(xiàn)：它對“表格型數(shù)據(jù)”處理十分高效，但對越來越多的復雜類型的數(shù)據(jù)無能為力。以關系數(shù)據(jù)庫為代表的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能勝任新領域的需求，面向對象技術與數(shù)據(jù)庫技術相結合的第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由此產(chǎn)生。1990年美國高級DBMS功能委員會發(fā)表了《第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)宣言》提出了第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個基本特征：一是應支持數(shù)據(jù)管理、對象管理和知識管理;二是必須保持或繼承第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的技術;三是必須對其他系統(tǒng)開放。目前，第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中最主要的數(shù)據(jù)庫類型是面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它是數(shù)據(jù)庫技術與面向對象程序設計方法相結合的產(chǎn)物，它既是一個DBMS，又是一個面向對象系統(tǒng)。但是面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也存在一定的局限性，新一代的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念還在不斷變化中。

2 數(shù)據(jù)庫基礎課程實驗設計

目前高職院校中，開設《數(shù)據(jù)庫基礎》的專業(yè)多為計算機應用技術及其相關專業(yè)，課程采用的系統(tǒng)基本都是SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用方便，易于維護，適合高職院校師生使用。通過課程學習，學生可在掌握數(shù)據(jù)庫設計的基礎上，較為全面、系統(tǒng)地掌握SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其應用開發(fā)。

根據(jù)SQL Server的關鍵知識點，參考相關教材，結合實驗大綱和高職院校學生特點，教師在課程實驗教學中設計了數(shù)據(jù)定義語句、數(shù)據(jù)操作語句、數(shù)據(jù)控制語句、數(shù)據(jù)庫編程四個實驗模塊，教學內容涵蓋了數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建與操作、數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建與操作、數(shù)據(jù)庫查詢與視圖、索引、存儲過程、觸發(fā)器等重點知識。

下面詳細介紹實驗模塊。學生實驗使用的數(shù)據(jù)庫為“電腦銷售數(shù)據(jù)庫”，庫中含有“商品一覽表”“銷售表2020”“進貨表2020”“員工表”“供貨商表”。具體如下：

1）商品一覽表（貨號，貨名，規(guī)格，單位，平均進價，參考價格，庫存量）;

2）銷售表2020（序號，銷售日期，客戶名稱，貨號，貨名，單價，數(shù)量，金額，銷售員）;

3）進貨表2020（序號，進貨日期，貨號，數(shù)量，進價，供貨商ID，收貨人）;

4）員工表（員工ID，姓名，性別，出生日期，部門，工作時間，照片，個人簡歷）;

5）供貨商表（供貨商ID，供貨商，廠家地址，賬戶，聯(lián)系人）。

2.1 數(shù)據(jù)定義語句

本實驗模塊內容包括數(shù)據(jù)庫、表、索引、視圖的創(chuàng)建和管理。數(shù)據(jù)庫和表的實驗考查重點在于創(chuàng)建、修改、刪除。索引是提高查詢速度的有效手段，索引的實驗有創(chuàng)建、刪除。視圖是一個或多個表的動態(tài)數(shù)據(jù)集合，是一個虛擬數(shù)據(jù)表，可以屏蔽數(shù)據(jù)庫的復雜性，視圖的實驗有創(chuàng)建和刪除。本模塊的實驗見表1。

2.2 數(shù)據(jù)庫操作語句

本模塊的設計包括數(shù)據(jù)更新、單表查詢和多表查詢。數(shù)據(jù)更新實驗考查數(shù)據(jù)的插入、更新、刪除，以及與子查詢結合的相關應用。單表查詢實驗考查的是基本查詢語句、去除重復、排序、分類統(tǒng)計、條件查詢等應用。多表查詢實驗考查的是表的各種連接。本模塊的實驗見表2。

2.3 數(shù)據(jù)庫控制語句

數(shù)據(jù)庫控制語句中，權限管理是數(shù)據(jù)庫安全控制的一項重要措施。權限管理決定了用戶能夠對哪些數(shù)據(jù)庫對象執(zhí)行哪種操作以及能夠訪問、修改哪些數(shù)據(jù)。本模塊的實驗見表3。

2.4 數(shù)據(jù)庫編程

存儲過程可作為一個單元被用戶直接調用，相當于其他編程語言的函數(shù)、過程、方法。存儲過程實驗考查的是創(chuàng)建方法。觸發(fā)器是一段自動執(zhí)行的程序，是一種特殊的存儲過程。觸發(fā)器實驗考查的是創(chuàng)建方法。本模塊實驗見表4。

3 數(shù)據(jù)庫課程實驗教學探究

《數(shù)據(jù)庫基礎》是一門實踐性較強的課程，實驗課程中反復多次訓練，是保障熟練使用SQL語言，達成教學效果的重要途徑。作為實驗指導教師，在實驗教學中應通過細致地學情調研，把準學情脈搏，以學生為主體，調動學生的學習積極性。為此，教師團隊探索出適合《數(shù)據(jù)庫基礎》實驗教學的項目式翻轉課堂實驗教學，讓學生在實驗中充分掌握實驗技能和技巧，從而完成實驗教學任務。

3.1 建立以學生為主體的實驗教學理念

在整體教學設計過程中，課程團隊采用“項目式翻轉課堂實驗教學方法”開展實驗教學，有效提高了學生的學習興趣。

項目實施與探討階段（實驗課堂），以學生為主體，教師為主導。學生在職教云平臺完成教師布置的課前任務，經(jīng)過課前自主學習，學生是帶著問題進入實驗課堂的。教師根據(jù)前期的情況了解，讓學生根據(jù)任務書的要求分小組進行項目實施;學生可以根據(jù)各自的技術特點和興趣愛好制訂合理的分工和實施方案。

在項目實施過程中，教師作為指導員，一方面參與學生研討，注重啟發(fā)學生對數(shù)據(jù)的選取、對數(shù)據(jù)庫建設的整體思維;同時注重學情觀察，在知識的傳授中注重培養(yǎng)學生嚴謹細致的工作作風和精益求精的工作態(tài)度;此外，教師作為參與者，也常常被學生富有創(chuàng)新意識的思維啟發(fā)，產(chǎn)生靈感的碰撞，教師注重學情記錄，真正實現(xiàn)教學相長。

在項目實施后的研討階段，教學團隊采取項目解說和輔助答疑。首先，學生進行項目解說，項目解說是學生對小組作業(yè)的一次深入剖析和成果展示，此過程既是對學生學習成效的一次有效檢驗，也是對學生表達能力和樂學風貌的一次生動展示，學生通過項目解說能夠更好地體驗到自身學習主體地位，學生之間通過相互關照也能各取所長，汲取經(jīng)驗，達到互助學習。

此外，教師團隊依然注重學情記錄，對學生難以消化的知識難點、技能痛點進行記錄和統(tǒng)一細致講解，并作為教學反思為后續(xù)課程診改做好記錄。

3.2 推動實驗教學信息化技術改革

在教育信息化、數(shù)字化的快速推動下，傳統(tǒng)的課堂形式已經(jīng)不能適應社會發(fā)展。為此，課程教學團隊依托網(wǎng)絡課程平臺，融合網(wǎng)絡、視頻、動畫等多種方式輔助實驗教學;建立多元實驗考核方法，統(tǒng)籌考核實驗過程與實驗結果，從而激發(fā)學生實驗興趣，提高實驗能力，逐步實現(xiàn)實驗教學平臺的全面開放，服務以學生為中心的開放式實驗教學和自主式、合作式、研究式學習。目前，我校已建立《數(shù)據(jù)庫基礎》精品線下開放課程，團隊完成了課程教學標準、教案、課件、教學案例庫、習題庫、試題庫、微課等課程資源建設。依托《數(shù)據(jù)庫基礎》精品線下開放課程，學生可以跨越時間、空間限制，實時進行有效學習;教師可以借助課程平臺，與學生進行及時的溝通，幫助學生答疑解惑，同時課程的數(shù)據(jù)留痕、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析，更能夠幫助教師對學情進行科學的分析和預警，也為整體教學評價提供了客觀依據(jù)，使得教學評價體系更富多元、更加科學高效。2020年初學校因疫情開展了線上教學，教學團隊設計的這些教學資料將不便于展示的實驗內容以數(shù)字化資源的形式發(fā)布給學生，學生可以反復觀摩，從而保障了實驗課程的教學效果。

同時，現(xiàn)代虛擬仿真實驗教學項目也是推進現(xiàn)代信息技術融入實驗教學項目、拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平的重要舉措。生動、逼真、立體的表現(xiàn)形式，能讓抽象的實驗過程濃縮在形象逼真的動畫演示中，教師可結合實際的教學需求，最大限度地發(fā)揮虛擬設備資源的優(yōu)勢，提高教學效果，演示實驗室無法完成的實驗。

3.3 加強實驗室?guī)熧Y隊伍建設

高職院校一般較為重視實驗室設備采購投入，部分高校對實驗室教師的認知還停留在“負責電腦維護”的階段，對實驗室教師隊伍的建設上還有待加強培養(yǎng)力度。伴隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，實驗室教師同樣急需參加各類培訓、進修提升教學水平。

學校應安排高水平教授作為實驗教學團隊的帶頭人，帶動團隊教師進行教學研討、實驗教學改革、自制實驗平臺設備的開發(fā)等，提高教師的綜合素質。同時，應安排專項經(jīng)費保障實驗教師培訓、進修，在業(yè)務考核、技術職務晉升等方面制定相應的政策，努力提高實驗隊伍的學歷、職務層次。實驗教師和實驗技術人員在實驗教學技術等方面所取得的成果（如實驗方案創(chuàng)新、自制儀器設備等）和其他教學、科研成果應同等對待。

3.4 提高實驗教學的真實性

目前《數(shù)據(jù)庫基礎》課程實驗主要是學生依據(jù)教材里的實驗環(huán)節(jié)進行操作，實驗案例的選擇具有一定的局限性，與企業(yè)項目運作有很大的差別，針對這種情況，學校應采取校企合作的方式共建實驗室，合作開發(fā)實驗教材，讓真實的案例進入課堂，提高實驗教學的真實性。

實驗教師也應進入企業(yè)，參與到企業(yè)項目的實施，努力縮小教學內容和社會科技發(fā)展的距離。同時，學校也應聘請企業(yè)的一線技術和管理崗位的人員擔任兼職教師，共同制定實驗方案，把產(chǎn)業(yè)最新的技術帶到課堂，授課的同時還穿插一些企業(yè)文化知識，讓學生了解企業(yè)，認清自身職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)的不足。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】