《数据库中的除法运算》微课程教学设计

闫秋艳　孟凡荣　葛欣

摘要：《数据库原理》是计算机科学与技术专业的专业必修课，概念多且抽象，不易于理解，在以往的教学中学生反映学习有较大难度。微课是近些年出现的一种以知识点为主题内容，结合多种教学形式录制的视频，学生通过微课的学习，可以灵活地在课前或课后对复杂概念进行理解和学习，非常适合于《数据库原理》这门课程的教学。本文以《数据库原理》课程中的除法运算为例，给出了一个微课教学案例的具体设计思路和过程，从微课视频设计存在的难点问题出发，对脚本设计及交互环节设计两个重点内容进行了详细的阐述，并给出了此次设计的心得体会。

关键词：微课建设；视频制作；数据库原理

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）04-0222-02

一、教学背景

除法运算是数据库技术中一种非常特殊的集合运算，能够解决两个具有包含关系的集合之间属性的选择问题，在实际操作中有着非常广泛的应用。但是由于除法运算的概念、关系代数表示和SQL语句表示等内容较为复杂，学生在学习时普遍存在一定的困难，不仅影响《数据库原理》课程中关系代数和SQL语句两个重要章节内容的学习，而且影响该类集合运算问题在实际操作中的应用。

二、教学目标及思路

1.教学目标。学习“除法”这种特殊的关系代数，使学生达到对除法运算从“发现问题”到“学习概念”到“计算机表示”再到“动手解决问题”这一过程的深刻理解，最终实现对该知识点的深刻理解和灵活应用。

2.课程设计思路。（见下图）

针对除法运算解决的具体问题、除法运算的概念、关系代数表示和SQL语句表示等四个方面的难点问题，围绕一个具体实例逐层展开讨论和学习，同时运用flash动画演示SQL语句执行过程，提升学生对除法理解的层次，最后，给出一个除法的小練习，综合视频中讲解的主要知识点，给学生提供一个自我思考、查缺补漏的环境，同时对教师的微课教学效果进行反馈，最终构建出“教学-学习的微环境”。

第一步，抛出问题，在针对典型问题的思考后，学生发现除法运算具有的特殊作用，其他代数运算很难直接替代；

第二步，给出除法运算的基本概念，通过概念中两个集合R和S的包含关系，对应具体解决的问题，使学生对除法运算的概念有个初步的认识；

第三步，通过关系代数表示除法运算概念中的两个集合，被除数集R和除数集S，并再次通过例子强调概念中的公共属性Y和结果属性X，加强概念理解的同时，体会除法这种关系代数在计算机中的表示形式；

第四步，回到解决问题的实质，程序员需要用SQL语句来实现例子中的查询要求，因此，给出问题的SQL语句，重要的是，结合概念和关系代数中都出现的集合R和集合S的包含关系图，通过包含关系自然过渡到除法的SQL实现，从而实现课程知识点的前后呼应；

第五步，给出了一个稍微复杂一些的例子，并通过flash的形式对除法的执行过程进行强化，演示除法执行过程的具体步骤，使学生对该问题的理解提高到一个新的层次；

第六步，除法小练习。目前，将小练习的习题内容放在了PPT后，在实际视频上线后，可以将练习内容做成交互式，或提供word版文件的下载和提交，供学生学习后将学习的效果和问题及时反馈给教师，使教师完善教学效果。

三、教学方法及特色

1.举例法。围绕一个学生常见的例子“查询选修了1号学生选修的所有课程的学生姓名”，引出除法运算能够解决的具体问题类型，并从除法的概念、关系代数、SQL语句等三个方面对这个查询问题进行解答，问题的解释由浅入深，由概念到实际操作，使学生达到“学后会用”的效果。

2.启发式方法。在讲解过程中，两次抛出问题，引发学生思考。此处，视频中插入要求学生思考的片段，提示学生在此处思考问题，学生既可以跟随视频的速度，继续学习；也可以自己选择暂停，自主控制学习思考的时间，收到更好的学习效果。

问题一：如在首次提出问题“查询选修了1号学生选修的所有课程的学生姓名”时，要求大家思考“可以用什么样的关系代数进行表示”，此时，学生可以暂停视频，根据自己已经掌握的知识，给出这个查询的关系代数，在发现没有很好的表示方法时，重新回到视频，就会明白除法运算的重要意义了。

问题二：在对除法的SQL实现中，最为重要的一步，就是用not exists（S-R）来表示集合R对于集合S的包含关系，所以，在写这一步的SQL语句时，首先要求学生思考如何实现“判断某个学生是否满足not exists （S-R）的结果为真”这个条件，让学生既能够体会到这是问题解决的关键步骤，又能够启发学生应用不同的方法解决这一问题，达到举一反三的目的。

3.综合运用多媒体。在视频中，应用flash演示了一个较为复杂的除法运算SQL语句的执行过程。由于使用两层not exists进行嵌套，传统的板书形式，根本无法对执行的过程进行详细的说明，学生很难理解。通过flash动画的形式，学生可以动态地看到每条语句执行的过程，理解起来就没有难度了。

四、总结

本次视频的录制内容，是多年来主讲教师在讲解《数据库原理》课程当中的除法运算时，遇到问题和具体讲解方法以及教学手段的一个总结，通过大量学生学习的效果来看，通过这种实例讲解、关系代数和SQL语句相结合、辅助动画演示等教学方法的运用，完全可以减轻学生对这个知识点理解的难度，并达到深入理解和实际应用的目的。

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