基于“全程案例式”教学的数据库系统课程教学改革研究

李伟光，孙沫丽

（长春光华学院电气信息学院，吉林长春130033）

1 背景

数据库系统课程是计算机类专业的一门基础课，该课程与程序设计类课程一样，是实际管理信息系统开发必须使用的技术之一，其重要性不言而喻。该课程的实践性很强，因此，在数据库系统基本理论讲解完之后，后面的课堂教学就全是基于某门数据库的实践教学，用来验证相关的理论基础。

以往的数据库教学基本是按照教材的顺序逐个讲解数据库设计涉及的知识点，知识点之间是离散的，关联度比较小[1-2]。这样的一轮教学之后，学生对数据库系统设计缺少整体把握，数据库系统分析与设计的能力锻炼不够。为了帮助学生提高数据库系统分析与设计的能力，建议采用“全程案例式”教学进行数据库系统课程教学改革。

“全程案例式”教学是指整门课程讲授一个相对完整的案例（如学生借阅图书管理系统），该案例与学生的日常生活息息相关，学生很容易理解这个案例涉及的实体及其相互关系，为进一步的设计打下一个良好的基础。

2 教学内容

数据库系统设计大体分成以下6个阶段：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库运行和维护。在教学内容上也要围绕这6个阶段展开。

（1）需求分析。通过分析学生借阅图书管理系统（针对学生的学情选择适当的数据库系统进行设计），确定该系统的实体包括学生和图书两部分，学生实体包括学号、姓名、性别、出生日期、籍贯、专业、所在学院等属性，图书实体包括图书号、图书名称、作者、出版社、出版时间、定价等属性。学生和图书之间存在借阅关系，是一种多对多的联系，而该联系会生成两个属性，即借书日期和还书日期。

（2）概念结构设计。需求分析明确之后，设计该系统的概念结构，画出E-R图（实体—联系图，矩形代表实体，菱形代表联系，椭圆代表属性），见图1。

（3）逻辑结构设计。概念结构确定之后，要设计该系统的逻辑结构，将以上的E-R图变成二维表。其中，学生实体生成学生信息表，见表1；图书实体生成图书信息表，见表2；借阅联系生成图书借阅表，见表3。

（4）物理结构。除必要的参数（如数据库文件名称、大小、路径等）之外，由所使用的数据库管理系统完成，无需数据库管理员处理。

图1 学生选修课程E-R图

表1 学生信息表

表2 图书信息表

表3 图书借阅表

（5）数据库实施。实施过程包括对数据库对象的相关操作，如DDL（创建、修改、删除）、DML（增、删、改、查）、DCL（授权、撤销权限）等操作，让学生通过该案例实现完整的数据库操作练习。数据库实施过程中包含很多常见操作，如视图、索引、存储过程、触发器、游标等。在授课过程中主要讲解3个问题，即是什么？有什么用？怎样使用？例如，游标是什么？游标有什么用？怎样使用游标？这样可以让学生清楚地知道每一个数据库对象概念的内涵以及如何应用相应的数据库对象进行相关操作。

（6）数据库的运行和维护。对数据库进行维护（如备份和恢复等）、数据库安全管理等内容。

3 教学重点难点

数据库的操作基本上都可以通过管理工具和SQL语句完成，而SQL语句是核心，可以应用到不同的数据库管理系统当中，因此熟练使用SQL语句在各部分内容中都是重点。

教师通过精讲多练使学生掌握这部分内容，通过大量的练习使学生熟能生巧。例如，数据库查询部分，学生通过“学生借阅图书系统”学习单表查询、多表查询、嵌套查询等内容，然后通过“人力资源管理系统”的查询工作进行辅助训练，这样学生就能够比较熟练地使用查询语句。

数据库设计的难点包括多表查询、存储过程、触发器、游标的使用等。

对于难点问题一定要讲清楚概念，通过对比法、示例法等方法让学生充分理解相关概念，然后使用几个具体的例子进行相关设计，这样就可以让学生突破这些难点问题，达到深入浅出的效果。

4 教学方法、手段

数据库系统课程要在实验室进行授课，人手一机，每个学生都要完成学生借阅图书系统的完整设计过程。

教师在授课过程中采用“全程案例式”教学方法，“讲演练用”（教师讲解、演示，学生练习、应用）一体化教学，每一部分教学内容都采用相关实例进行授课，然后给学生安排相关的实训内容进行训练。例如触发器的使用，让学生自主设计适当的联动触发器，保证多表之间关联数据的一致性。

5 课堂组织

在课堂教学上采用一个统一的案例，每名学生都要完成该案例，让学生自己根据生活实际提出问题的需求，再根据需求进行概要设计，设计系统的E-R图，然后根据E-R图设计系统的逻辑结构，将E-R图按照转换规则转换成二维表。这样就完成了关系数据库的设计，物理结构设计只需要给出大小、存储路径、逻辑文件名、物理文件名等参数即可，其他由数据库管理系统（如SQLServer）自动完成。

在数据库对象的使用上会设计大量的应用实例，比如查询，根据查询语句的语法设计相应的查询内容。首先由教师进行查询实例的操作，给出分析及设计的结果，然后学生根据教师的演示进行练习，之后由教师设计相关练习题，由学生分析和设计，最后独立设计SQL语句。教师根据设计情况记录平时成绩，再结合学生的出勤成绩，给出学生平时总成绩。

最后两个教学周，学生分组进行实验，5人一组，每组根据生活实际独立设计一个数据库管理系统。每个人要有明确的分工，要有一定的工作量。每组包含一名组长和一个技术支持，负责本组的分工协作、技术指导等工作。最后，每组学生要制作PPT文档进行答辩，根据平时的分工合作和最后的答辩给出期末考核成绩。

6 考核方式改革

该课程的考核采用平时成绩占40%、期末考核占60%的方式进行。平时成绩分成两部分，考勤占20%，实验部分占80%。期末不采用笔试方式考核，而采用项目答辩的方式，5名学生组成一个项目小组，根据本学期所学内容设计一个实用的数据库应用系统。期末考核占总成绩的60%，即60分，其中工作量20分、知识点考查20分、答辩20分，见表4，这样可以锻炼学生的系统分析与设计、团队合作、交流表达、文档制作等能力。考核完全考查学生的能力，而不是考查学生对知识点的记忆。知识点可以通过查阅文献获得，不必死记硬背，而能力必须通过不断练习才能获得，这也是学生将来就业获得入职资格的资本。

表4 数据库系统课程考核方式

学生5个人一组，其中包含一个组长和一个技术支持。经过一个学期的学习之后，每组根据生活实际制作一个比较完整的数据库管理系统，每名学生都有明确的分工，这样可以让学生适应企业开发流程以及分工合作。

学生要根据生活实际创建一个数据库系统，每个系统均不相同，至少包含5张表。以下操作除（1）之外均用SQL语句实现。

（1）根据系统分析，画出E-R图，生成数据表结构。

（2）创建数据库，创建表（至少5张），建立表约束（共5种，每种至少2个）。

（3）录入数据，每个表至少10条记录。

（4）对表中数据进行插入、删除、修改操作，每张表每种操作至少2次。

（5）对表中数据进行查询。

a.单表查询。包括SELECT、WHERE、GROUPBY、ORDERBY等操作，每张表每种查询至少执行2次。

b.多表查询。内连接、外连接、嵌套查询，每组不少于4个。

（6）创建视图，不少于3个。

（7）建立索引，唯一索引与多值索引至少各1个。

（8）根据需要建立存储过程，带参、无参至少各1个。

（9）根据需要建立触发器，至少3个（尽量建立级联触发器，保证相关数据的一致性）。

（10）根据需要建立游标，至少2个。

要完成该系统，学生必须分组合作。首先对问题进行详细分析，画出E-R图。学生根据E-R图设计表，录入相关数据，进行相关操作。每组5人分工明确，各司其职，这样可以培养学生分工合作和交流沟通的能力。

最后教师要求学生制作答辩PPT，将分工情况、每个人的工作、遇到的问题以及如何解决等内容通过PPT进行展示，最后结合平时成绩给出综合的评定结果。

7 结语

整个学期讲授一个完整的案例可以让学生形成系统分析与设计的能力。当然，在案例的选择上要仔细斟酌，一定要选择与学生能力相符的内容进行授课，这样才能达到事半功倍的效果。

“全程案例式”教学方式可以进行推广，尤其在程序设计类课程中推广，如C语言程序设计、面向对象程序设计、Java语言程序设计、数据库系统设计等课程，还有其他相关课程，如数据库应用、计算机网络等，都可以设计一个综合案例，在整门课的授课期间讲解该综合案例，让学生理解清楚，形成更稳定的记忆，提高教学效果。

[1]涂文婕,陈芳信.基于案例教学法的数据库原理及应用课程教学[J].空军预警学院学报,2015,(29)4:310-312.

[2]肖辉辉,任务驱动和案例结合的数据库课程教改研究[J].电脑开发与应用,2014(3):6-9.