鄧立苗 陳龍猛

摘要：該文探討了一種基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)教學(xué)模式，這種教學(xué)模式集項(xiàng)目學(xué)習(xí)法（PBL）、項(xiàng)目開發(fā)技術(shù)和管理方法于一體，采用一系列項(xiàng)目模仿數(shù)據(jù)庫實(shí)際開發(fā)過程，同時(shí)在教學(xué)過程中綜合使用多種教學(xué)方法，并提出了有效的評(píng)價(jià)機(jī)制。結(jié)果表明，此教學(xué)模式比較適合于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的教學(xué)，能夠使學(xué)生積極參與到教學(xué)過程中，從而提高教學(xué)效果，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力也有一定的提高。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目學(xué)習(xí);數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì);啟發(fā)式教學(xué);項(xiàng)目評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2019）01-0129-03

Research on Teaching Model of Database Design based on Project Learning

DENG Li-miao， CHEN Long-meng*

（College of Science and Information， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）

Abstract：This paper presents a teaching model of database design based on project learning， which integrates project-based learning（PBL）， project development technology and management method. A series of projects are used to imitate the actual development process of the database. At the same time， a variety of teaching methods are used in the teaching process， and effective evaluation mechanism is put forward. Results show that the proposed teaching model is more suitable for the teaching of database design. It can make students participate actively in the teaching process， thus improve the teaching effect， and improve the students' practical application and innovation ability accordingly.

Key words： Project learning; Database design; Heuristic teaching; Project evaluation

1 引言

數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的一門重要課程，隨著大學(xué)的擴(kuò)招，大學(xué)教育已經(jīng)從傳統(tǒng)的精英教育轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟊娊逃?。但大部分學(xué)校仍然采用傳統(tǒng)教育模式，數(shù)據(jù)庫原理課程在某種程度上仍然采用傳統(tǒng)教育方式，強(qiáng)調(diào)理論，忽視實(shí)踐和不同環(huán)境與市場需求，從而大大影響了學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的能力[1]。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫原理課程中的核心內(nèi)容，實(shí)踐性特別強(qiáng)，是沒有固定模式的創(chuàng)造過程，對(duì)學(xué)生來說是非常難學(xué)的。而且數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)通常沒有一個(gè)簡單、正確的解決方法，而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通常都會(huì)尋找一個(gè)確定性的解決方法，因此導(dǎo)致一定程度的認(rèn)知不確定性[2]。使得學(xué)生雖然掌握了數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的理論知識(shí)和方法，但在實(shí)際應(yīng)用中卻無從下手，難以用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)法，又稱基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，PBL）。是在建構(gòu)主義、實(shí)用主義等教學(xué)理論影響下形成的一種教學(xué)方法[3]，是指學(xué)習(xí)者通過主動(dòng)探索和相互協(xié)作完成一個(gè)有意義的項(xiàng)目來獲得完整而具體的知識(shí)，形成專門技能并獲得自身的全面發(fā)展。這種方法以制作完整的作品為目的，需要學(xué)習(xí)者自主完成項(xiàng)目的信息加工、方案設(shè)計(jì)、作品制作以及結(jié)果評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)[4]，它強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)踐體驗(yàn)中獲得較為系統(tǒng)而具體的知識(shí)和技能[5]。而數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)就是設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用需求的數(shù)據(jù)庫，為了達(dá)到這一目標(biāo)，本文將項(xiàng)目學(xué)習(xí)法應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，遵循項(xiàng)目學(xué)習(xí)思想設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，將項(xiàng)目管理相關(guān)的技術(shù)、工具和方法應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中，并結(jié)合多種教學(xué)方法，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力以及協(xié)作精神。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)概述

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫原理課程中非常重要的一部分，教學(xué)主要目標(biāo)是基于前面所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生能夠獲取一個(gè)滿足給定數(shù)據(jù)需求的有效的數(shù)據(jù)庫定義，涵蓋需求獲取、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容[6]。在軟件開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)起著至關(guān)重要的作用，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟及對(duì)應(yīng)的軟件開發(fā)階段如圖1所示。由圖1可見，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)貫穿于軟件開發(fā)的整個(gè)過程，從系統(tǒng)分析直到系統(tǒng)維護(hù)。在軟件開發(fā)過程中，項(xiàng)目管理貫穿于整個(gè)軟件開發(fā)過程，因而項(xiàng)目管理相關(guān)的技術(shù)與方法同樣適用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程，采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)教學(xué)是非常適合的。

3基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式探討

3.1 項(xiàng)目的確定

首先教師需要選擇一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目作為教學(xué)案例，并把教學(xué)案例根據(jù)教學(xué)內(nèi)容分解成各個(gè)任務(wù)。選擇的案例應(yīng)該是學(xué)生相對(duì)比較熟悉的項(xiàng)目，這樣才能夠讓學(xué)生積極參與其中，并能夠在不同的開發(fā)階段擔(dān)任不同的角色。本文選擇學(xué)生最為熟悉的學(xué)生管理系統(tǒng)作為教學(xué)案例，在教學(xué)過程中始終圍繞著這個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行。同時(shí)，將學(xué)生分成項(xiàng)目小組，每組4-5人，分工協(xié)作是項(xiàng)目學(xué)習(xí)的主要方式，每組推選一位組長擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理的角色，并選擇一個(gè)比較熟悉的系統(tǒng)作為實(shí)踐項(xiàng)目（如圖書管理系統(tǒng)、酒店管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)等）。針對(duì)不同設(shè)計(jì)階段各項(xiàng)目組成員分別擔(dān)任不同的角色：數(shù)據(jù)庫分析人員、設(shè)計(jì)人員、用戶、數(shù)據(jù)庫管理員和程序員。同時(shí)，教師的角色也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，不再是教學(xué)中的主導(dǎo)者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的引導(dǎo)者、指導(dǎo)者和監(jiān)督者，同時(shí)負(fù)責(zé)項(xiàng)目進(jìn)度管理。

3.2 基于PBL的教學(xué)實(shí)踐

整個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)教學(xué)過程都是圍繞所選擇的教學(xué)案例“學(xué)生管理系統(tǒng)”進(jìn)行的，教材選用“十二五”國家級(jí)規(guī)劃教材《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論》（王珊，薩師煊編著）[7]。根據(jù)項(xiàng)目學(xué)習(xí)的相關(guān)理論和方法，首先將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)劃分為多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的階段，然后對(duì)每個(gè)階段的具體任務(wù)及要求進(jìn)行描述，各個(gè)階段的任務(wù)具體描述如表1所示。任務(wù)描述表詳細(xì)描述了每個(gè)階段的具體任務(wù)與要求、涉及的主要知識(shí)點(diǎn)、該階段的成果及使用的教學(xué)方法。下面以需求分析和概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例詳細(xì)介紹項(xiàng)目學(xué)習(xí)法在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)課程中的實(shí)踐。

3.2.1 需求分析

需求分析階段教學(xué)目標(biāo)是如何獲取和描述用戶的需求，在這個(gè)階段中，溝通和交流是非常重要的。由于教學(xué)案例是學(xué)生最為熟悉的學(xué)生管理系統(tǒng)，可以直接通過分組討論和角色扮演的形式來進(jìn)行需求調(diào)查。教師先簡要講授需求分析的基本要求和方法，然后留出一定時(shí)間，進(jìn)行分組討論以獲取需求。各項(xiàng)目組成員分為兩組（用戶組和開發(fā)組），分別擔(dān)任用戶和開發(fā)人員角色，用戶描述需求，開發(fā)人員詢問并記錄用戶需求;討論完畢后，挑選其中一個(gè)組的成員作為代表匯報(bào)討論結(jié)果，教師進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體過程如圖2所示。通過分組討論與角色扮演，使每個(gè)學(xué)生都能參與到教學(xué)過程中，并在其中發(fā)揮一定的作用，不僅能夠身臨其境般地體驗(yàn)需求分析的方法，而且能夠提高學(xué)習(xí)的興趣和積極性。

3.2.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)是根據(jù)需求分析結(jié)果，建立系統(tǒng)的概念結(jié)構(gòu)模型，即E-R模型。由于E-R圖的相關(guān)知識(shí)在第一章中已講授，因此采用回顧式啟發(fā)教學(xué)結(jié)合項(xiàng)目學(xué)習(xí)法來組織教學(xué)。PBL教學(xué)方法是以學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組討論為主要形式，在教師的監(jiān)督與支持下，圍繞教師設(shè)定或?qū)W生選擇的具體問題進(jìn)行研究的學(xué)習(xí)過程[8]。基于PBL的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)過程如圖3所示。

首先教師引導(dǎo)學(xué)生回顧E-R圖的相關(guān)知識(shí)（主要是實(shí)體、聯(lián)系和屬性的概念及表示方法），從而引出概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容，然后結(jié)合“學(xué)生管理系統(tǒng)”案例講解概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法與過程。接下來各個(gè)項(xiàng)目組在需求分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了讓每個(gè)同學(xué)能夠體驗(yàn)更多的角色，采用角色互換的方式進(jìn)行概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含兩個(gè)角色，需求分析階段各項(xiàng)目組完成的需求分析文檔被分配到不同的項(xiàng)目組，我們稱之為開發(fā)小組，開發(fā)小組擔(dān)任概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)。需求分析文檔的作者擔(dān)任數(shù)據(jù)庫用戶，他們作為用戶組，這樣每個(gè)項(xiàng)目組同時(shí)擔(dān)任開發(fā)小組和用戶組雙重角色。

角色互換的目的是讓每個(gè)小組同時(shí)擔(dān)任兩種角色，用戶組只提供清晰的需求但不知道如何設(shè)計(jì)，而開發(fā)組未必全面清晰地了解用戶的需求。同時(shí)，為了增加開發(fā)人員和用戶相互之間的了解和交流，創(chuàng)建一個(gè)公共交流通道用于進(jìn)行數(shù)據(jù)需求方面的討論。接下來，各項(xiàng)目組分組討論，研究概念設(shè)計(jì)方案，分工設(shè)計(jì)各子模型并匯總設(shè)計(jì)成果。最終用戶組將會(huì)收到開發(fā)組的概念設(shè)計(jì)結(jié)果，即E-R模型，并對(duì)所收到的E-R模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。最后，教師對(duì)各小組完成的情況進(jìn)行總結(jié)并評(píng)價(jià)。

接下來，每個(gè)項(xiàng)目組成員只擔(dān)任開發(fā)人員角色，參考所收到的概念設(shè)計(jì)模型進(jìn)行其他階段的設(shè)計(jì)任務(wù)，一個(gè)好的解決方案可能會(huì)通過這種交互方式得到。

3.3評(píng)價(jià)機(jī)制

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，評(píng)價(jià)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，好的評(píng)價(jià)機(jī)制不僅能夠客觀評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，而且能夠大大激勵(lì)學(xué)生的積極性。項(xiàng)目學(xué)習(xí)注重的是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程而非學(xué)習(xí)結(jié)果，因此，項(xiàng)目評(píng)價(jià)不僅包括對(duì)所形成的階段性成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且要對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)予以評(píng)價(jià)，比如對(duì)學(xué)生的積極主動(dòng)參與和所起作用，學(xué)生的協(xié)作精神和創(chuàng)新精神，實(shí)踐能力的提高等方面要給予充分的肯定。要鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，培養(yǎng)他們的勇于創(chuàng)新、樂于實(shí)踐的精神[2]。

創(chuàng)建一種令學(xué)生和教師滿意的評(píng)價(jià)機(jī)制是比較困難的，相關(guān)研究者針對(duì)PBL提出了新的評(píng)價(jià)機(jī)制[9-10]。本文中，我們采用一種綜合評(píng)價(jià)方法，包括項(xiàng)目評(píng)價(jià)和水平測試兩部分。測試內(nèi)容包括各個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)階段的教學(xué)內(nèi)容，主要考察學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)過程中所需要的知識(shí)和技能的掌握程度。項(xiàng)目評(píng)價(jià)主要對(duì)項(xiàng)目完成情況以及學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)行過程中的表現(xiàn)予以評(píng)價(jià)。項(xiàng)目評(píng)價(jià)包括以下幾方面：實(shí)用性（滿足用戶需求），正確性（不存在錯(cuò)誤），適應(yīng)性（符合規(guī)則，易于實(shí)現(xiàn)），清晰性（書寫準(zhǔn)確，圖表清晰）。除此之外，還有關(guān)于項(xiàng)目進(jìn)度方面的評(píng)價(jià)，建立對(duì)項(xiàng)目延期的懲罰規(guī)則。

項(xiàng)目評(píng)價(jià)主要以教師為主體，在審閱每個(gè)項(xiàng)目的階段性成果后，教師給出評(píng)價(jià)和相關(guān)建議。同時(shí)項(xiàng)目組長對(duì)小組成員的表現(xiàn)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，如參與程度、所起作用及協(xié)作能力等，還可以通過組內(nèi)互評(píng)來評(píng)價(jià)各成員的表現(xiàn)情況。在概念設(shè)計(jì)階段引入的角色互換是項(xiàng)目評(píng)價(jià)的另一個(gè)重要方面。在這個(gè)階段，我們要求每個(gè)項(xiàng)目組對(duì)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果的每個(gè)方面確定一個(gè)等級(jí)，項(xiàng)目組之間進(jìn)行互評(píng)。各項(xiàng)目組既要像用戶一樣對(duì)收到的概念設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，又要像開發(fā)人員一樣評(píng)價(jià)需求文檔的可理解性和收到的答復(fù)的及時(shí)性和清晰性。

4 結(jié)論

在對(duì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上，本文嘗試將項(xiàng)目學(xué)習(xí)法應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)教學(xué)過程中，并在教學(xué)過程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容綜合使用多種教學(xué)方法。實(shí)踐結(jié)果表明，此教學(xué)模式比較適合于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的教學(xué)，能夠以學(xué)生為主體，更多地顧及了學(xué)生的需求，使學(xué)生積極參與到教學(xué)過程中并擔(dān)任不同角色，從而提高教學(xué)效果。同時(shí)，學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)能力及溝通協(xié)作能力，大大提高了實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

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