王媛妮 何珍文 葛非

摘 要 空間數(shù)據(jù)原理是空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)的專業(yè)主干課之一，在沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程的先導(dǎo)下，如何較好地開(kāi)展空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程的教學(xué)是值得探索和思考的。結(jié)合我校的空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)的實(shí)際情況，以及空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程的現(xiàn)狀，探討一種適合的教學(xué)模式，既能較快地吸引學(xué)生，也能保證教學(xué)質(zhì)量，真正達(dá)到教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞 空間數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù) 教學(xué)質(zhì)量 融合教學(xué) 模式思考

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Probe into the Integration Teaching of Principles of

Spatial Database and Principles of Database

WANG Yuanni[1]， HE Zhenwen[1]， GE Fei[2]

（[1] Computer College of China University of Geosciences， Wuhan， Hubei 430074；

[2] Computer Science of Central China Normal University， Wuhan， Hubei 430079）

Abstract Principles of spatial database is one of the main courses of the major of spatial information and digital technology. It is worth exploring and thinking of how to conduct the teaching of space database principles better in the absence of the curriculum of database principle as the pilot. Combining the reality of the major and the status of the curriculum of spatial database principle of our school， this paper puts forward a suitable teaching model. It could introduce students faster and also ensure the quality of teaching， so as to reach the teaching purposes.

Key words spatial database； database； teaching quality； integration of teaching； pattern thinking

空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程是空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)的主干課程之一，要求學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理與建設(shè)方法。經(jīng)過(guò)課程學(xué)習(xí)和上機(jī)實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理以及建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)方法，具有使用、管理以及建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本能力。我?？臻g信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)該課程配套有2周的課程設(shè)計(jì)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、原理和技術(shù)，將理論與實(shí)際相結(jié)合，應(yīng)用現(xiàn)有的空間數(shù)據(jù)建模工具和空間數(shù)據(jù)信息管理技術(shù)，學(xué)會(huì)完成空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該課程開(kāi)設(shè)已經(jīng)兩年，頭年是在大二下，次年調(diào)整到大三下開(kāi)設(shè)，但是都由于學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程，在該課程的學(xué)習(xí)中暴露出一些問(wèn)題，教學(xué)效果欠佳。為此，本文根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐，就如何開(kāi)展空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程，提出一些建議，共探討。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)原理基礎(chǔ)知識(shí)有機(jī)融合

針對(duì)本校空間信息與數(shù)字技術(shù)專業(yè)來(lái)說(shuō)，并未設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程。面臨這一現(xiàn)狀，空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程在講解時(shí)如何引入數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)知識(shí)是需要思考的問(wèn)題。如何更有效地引入數(shù)據(jù)庫(kù)原理的基礎(chǔ)知識(shí)，從一般數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)入到空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)從一般數(shù)據(jù)上升到空間數(shù)據(jù)。這需要將數(shù)據(jù)庫(kù)原理的基礎(chǔ)知識(shí)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生體會(huì)到空間數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的相異性。從基礎(chǔ)原理上講，空間數(shù)據(jù)庫(kù)滿足數(shù)據(jù)庫(kù)的一般特性，只是數(shù)據(jù)上升到空間數(shù)據(jù)后，對(duì)于帶空間地理位置的數(shù)據(jù)表達(dá)及存儲(chǔ)、查詢等多了一些方法。實(shí)際中，可先介紹的一般概念、原理包括數(shù)據(jù)表達(dá)、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)查詢等，在弄清楚一般數(shù)據(jù)庫(kù)的使用后，再來(lái)看空間數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)各部分就比較容易看出相同和相異的地方，可以更好地理解二者的關(guān)系。

當(dāng)然也不能完全分為數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分來(lái)講解，不能形成兩張皮的局面。一是效果不好，二是學(xué)時(shí)不夠，重點(diǎn)不突出。所以，應(yīng)該想辦法融合數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)，以空間數(shù)據(jù)庫(kù)為主體，按照空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理以及空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)為主線來(lái)貫穿，在講解每部分內(nèi)容時(shí)可以按照先從一般數(shù)據(jù)庫(kù)的表示方法入手，先用一般數(shù)據(jù)來(lái)做示例講解基本方法，然后引入空間數(shù)據(jù)，再來(lái)看方法的變化之處。從一般數(shù)據(jù)到空間數(shù)據(jù)圍繞數(shù)據(jù)的變化設(shè)計(jì)內(nèi)容，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融合，既了解了一般數(shù)據(jù)庫(kù)的思想，也學(xué)會(huì)了空間數(shù)據(jù)庫(kù)的使用。

2 一般數(shù)據(jù)到空間數(shù)據(jù)的階梯介入

對(duì)于沒(méi)有接觸過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，如果一下子上升到空間數(shù)據(jù)的處理，可能存在著一定的困難。畢竟，空間數(shù)據(jù)的處理相對(duì)比較復(fù)雜。在課堂案例的選擇與設(shè)計(jì)以及上機(jī)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，一般數(shù)據(jù)的處理方法和空間數(shù)據(jù)的處理方法，需要一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。比如空間數(shù)據(jù)的查詢，單純來(lái)看空間數(shù)據(jù)的查詢，涉及到很多的空間操作方法。如果一下子介入進(jìn)去，學(xué)生很可能消化不了，不妨先介紹一般的查詢方法，也就是簡(jiǎn)單的select結(jié)構(gòu)。用一般數(shù)據(jù)容易理解的實(shí)例先來(lái)看select的基本用法，再弄清select查詢的使用后，再來(lái)變換實(shí)例，選擇實(shí)際中帶有空間數(shù)據(jù)的查詢，如果只是簡(jiǎn)單的信息查詢，可能基本只會(huì)用到一般數(shù)據(jù)的select結(jié)構(gòu)就夠了，如果涉及到相關(guān)空間位置的操作，再來(lái)看在對(duì)應(yīng)select基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上需要增加什么謂詞和字句，對(duì)應(yīng)不同的情況劃分，謂詞和字句結(jié)構(gòu)都是固定的，只是要根據(jù)查詢條件給予不同的參數(shù)而已。通過(guò)一般數(shù)據(jù)到空間數(shù)據(jù)的漸進(jìn)變換，逐步理解空間數(shù)據(jù)操作與一般數(shù)據(jù)操作的相異性，理清楚后會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)二者很多基本方法都是一致的，只不過(guò)空間數(shù)據(jù)為了實(shí)現(xiàn)空間位置的信息需求，增加了一些使用方法以及細(xì)化了一般數(shù)據(jù)問(wèn)題處理的基本方法。

采用從一般到特殊，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的思路，學(xué)生學(xué)起來(lái)會(huì)輕松得多。漸進(jìn)式的導(dǎo)入也是一個(gè)逐步消化和理解的最好方式。

3 主線貫穿式

空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理概念頗多，如果泛泛都講到，效果是可想而知的。建議圍繞空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)這一主線來(lái)講解，上完這門(mén)課也是讓學(xué)生學(xué)會(huì)如何設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)庫(kù)。如何設(shè)計(jì)一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，各個(gè)環(huán)節(jié)的工作如何實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該讓學(xué)生帶著這些問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)這門(mén)課，既明白課程目標(biāo)，也能理清課程思路。

有了主線，圍繞這一主線，空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的每一步涉及到哪些原理和方法也就自然而然地引出來(lái)了。某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)是為某一個(gè)環(huán)節(jié)服務(wù)的，某一個(gè)環(huán)節(jié)是空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的不可缺少的某一步。這樣，就不會(huì)覺(jué)得理論知識(shí)零散。圍繞各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的原理和方法去講，不用面面俱到，具體設(shè)計(jì)涉及到哪些方法講清楚就行，這樣才能體現(xiàn)主線的清晰度，同時(shí)做到重點(diǎn)突出。

只有理清主線，利用主線將知識(shí)點(diǎn)連接起來(lái)，才能更加明確課程的目的。一般原理類課程沒(méi)有主線的貫穿，學(xué)生學(xué)完了感覺(jué)都是凌亂的，不知道能做什么，學(xué)了有什么用。因此，梳理一條主線，圍繞主線設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)和授課內(nèi)容是很重要的。

4 循序漸進(jìn)式實(shí)踐

學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)踐教材我們選用的是Oracle Spatial 空間信息管理——Oracle Database 11g. Ravi Kothuri（美）Albert Godfrind 著，管會(huì)生等譯。之所以選用該教材是因?yàn)檫@本書(shū)圍繞空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)操作講解非常詳細(xì)，也有數(shù)據(jù)案例，基本上涉及到了空間數(shù)據(jù)庫(kù)的各個(gè)方面。實(shí)踐環(huán)節(jié)包括平時(shí)上機(jī)和課程結(jié)束后的課程設(shè)計(jì)。

實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生都能按要求掌握知識(shí)點(diǎn)，但存在著一些不足。比如基本上是按照所給資料在做，處于趕著進(jìn)度完成的狀態(tài)，對(duì)于問(wèn)題的思考較少，理解程度不夠。學(xué)生對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建模理解不透徹，缺乏獨(dú)立設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)方面的能力。分析原因主要在于需要一些先導(dǎo)課程，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中對(duì)樹(shù)的一些知識(shí)點(diǎn)涉及到與空間數(shù)據(jù)建模方面相關(guān)的樹(shù)介紹不夠等。 知識(shí)點(diǎn)分散，沒(méi)有最后的整體設(shè)計(jì)等等。

對(duì)于諸如上述之類情況，在今后的實(shí)踐中如何更好地做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，重點(diǎn)突出，建議采用漸進(jìn)式的實(shí)踐方式。圍繞最終目標(biāo)學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)小型空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并精煉每次實(shí)習(xí)任務(wù)，而不是泛泛實(shí)習(xí)。根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)建立與設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，分解到平時(shí)每次任務(wù)中學(xué)習(xí)，先學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)的主要知識(shí)點(diǎn)，待重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)消化后，課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)再圍繞設(shè)計(jì)一個(gè)小型空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將平時(shí)上機(jī)零散的知識(shí)點(diǎn)串接起來(lái)。把Oracle Spatial 空間信息部分的重要內(nèi)容移到平時(shí)上課的上機(jī)中，增加平時(shí)上機(jī)學(xué)時(shí)。在平時(shí)上機(jī)過(guò)程中就掌握如何使用Oracle Import工具導(dǎo)入數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的加載、傳輸和驗(yàn)證；如何在應(yīng)用程序中訪問(wèn)和操作空間對(duì)象，重點(diǎn)在于用PL/SQL操作幾何體；如何創(chuàng)建空間索引以及空間索引參數(shù)的設(shè)置；學(xué)會(huì)幾何處理函數(shù)等。做到平時(shí)上機(jī)完成基本知識(shí)的學(xué)習(xí)，課程設(shè)計(jì)開(kāi)始就先通過(guò)案例研究學(xué)會(huì)使用Oracle Spatial對(duì)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、可視化和集成等。接著，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，利用高級(jí)語(yǔ)言針對(duì)Oracle Spatial等進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。這樣的話，空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)就可以順利進(jìn)入空間數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，完成從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。整體上經(jīng)歷空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

采用循序漸進(jìn)式實(shí)踐方法，可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠由淺入深、由局部到整體、逐步深化、有條不紊地進(jìn)行。

5 自主與團(tuán)隊(duì)精神的有效融合

在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，應(yīng)該注重學(xué)生的自主能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。就空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程而言，該課程的最終目標(biāo)是學(xué)生能夠?qū)W會(huì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)小型的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。為了達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)，我們應(yīng)該有機(jī)地融合學(xué)生的自主能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。通過(guò)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，掌握基本原理方法和基本訓(xùn)練；通過(guò)小團(tuán)隊(duì)的集體力量設(shè)計(jì)完成小型空間數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

在自主學(xué)習(xí)的過(guò)程中，可以培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。在教師引導(dǎo)下，發(fā)揮學(xué)生主體作用，學(xué)會(huì)自我思考，培養(yǎng)自我解決問(wèn)題的能力。在自主學(xué)習(xí)中，通過(guò)查閱資料，分析總結(jié)，掌握新知識(shí)。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)合作精神也是非常重要的。作為一個(gè)學(xué)生，不但要具備自我學(xué)習(xí)的能力，也應(yīng)該具備團(tuán)隊(duì)合作的能力。在團(tuán)隊(duì)中體現(xiàn)自我，發(fā)揮個(gè)人價(jià)值。

該課程有理論有實(shí)踐，如果能夠有效地融合學(xué)生自主學(xué)習(xí)與團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)，不論是從課程本身的講授，還是從學(xué)生個(gè)人能力的培養(yǎng)來(lái)說(shuō)，都是非常有意義的。兩者相輔相成。因此，課程設(shè)置時(shí)可以將平時(shí)的上機(jī)實(shí)踐安排為個(gè)人獨(dú)立完成，課程設(shè)計(jì)安排為小團(tuán)隊(duì)分組設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)人掌握基本知識(shí)之后，將問(wèn)題融入到團(tuán)隊(duì)中一起實(shí)現(xiàn)，既能培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，也能發(fā)揮個(gè)人的主觀能動(dòng)性。

6 總結(jié)

空間數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程理論偏多，尤其在學(xué)生缺乏對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)理論知識(shí)了解的背景下，如何合理安排教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，有機(jī)地融合數(shù)據(jù)庫(kù)原理基礎(chǔ)知識(shí)，突出空間數(shù)據(jù)庫(kù)的特色與重點(diǎn)，本文探討了其有效的教學(xué)模式，主要從五個(gè)方面提出了建議。在今后的教學(xué)過(guò)程中我們也需要根據(jù)實(shí)際的教學(xué)效果逐步調(diào)整和優(yōu)化教學(xué)模式，使其不斷完善。

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