任務驅動和案例相融合的數據庫教學方法研究

摘要：針對數據庫課程的特點，為了使學生能更為牢固的掌握數據庫的知識技能，探索任務驅動和案例相融合的數據庫教學方法。將案例分為引導案例、任務案例和擴展案例三類，提出了一些新的教學方法。教學實踐表明，將教師對案例的講解和學生完成相應的任務有機的融合在一起能較大程度的提高教學效果，學生的自主學習能力和動手實踐能力得到較大的提高。

關鍵詞：數據庫；案例；任務驅動

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A

近年來，數據庫技術取得了巨大的應用和發展，它廣泛的應用于眾多的行業，如通信、銀行、電力、農業、林業、交通、工礦企業等。數據庫的理論和技術受到了大家的廣泛重視。相應的，數據庫的人才需求也是巨大的，培養具有專業的數據庫知識和技能的高技術人才是許多高校計算機學院教學任務的一個重點。

數據庫理論與技術課程是高校計算機專業的一門重要專業課。該課程的特點是既包含較多的理論知識點（如關系代數、規范化理論等），又含有較多的專業技術（如數據庫設計、SQL語言運用、數據庫實現等）。傳統的教學方法主要是教師依據各知識點利用板書或幻燈片在課堂上一一講解，布置少量習題供學生課后完成。單靠老師的課堂講解，學生對理論性較強的知識如函數依賴、范式和模式分解等往往是僅進行了機械的記憶，為了考試而死記硬背，記了知識點但不知其所用，遺忘較快，而對技術實踐性強的知識如SQL語言、數據庫概念設計、邏輯設計等，學生若僅聽老師的講解，最終將會導致眼高手低，實踐操作能力較差，無法勝任具體的數據庫工程任務。為了增強數據庫的教學效果，近年來，國內外研究者提出了一些有用的教學方法如任務驅動教學法和案例教學法等，但這些方法在實際數據庫教學中也存在一些不足，為了進一步增強教學效果，本文研究了任務驅動和案例相融合的數據庫教學方法。

1、案例教學和任務驅動教學方法

1.1 數據庫中的案例教學

案例教學法是教師依據基本的教學目標和學生的具體情況，設計一個或多個有針對性的案例，組織學生對案例中所用到知識技能進行學習、思考和討論的教學活動。成功的案例教學法可使學生在相關案例的學習和交流中增強對知識點的理解與掌握，提高分析問題和解決問題的能力，可收到較為顯著的教學效果。

針對數據庫的理論和應用技術較強這一特點。單純的傳統課堂講解方法很難激發起學生學習的主動性和濃厚興趣，將案例教學法引人數據庫教學中可收到一定的教學效果。由于數據庫理論和應用技術知識點較多，很難用一個案例進行全面深入的教學，故可根據不同的教學內容和教學目標設計幾個經典案例。本節以關系數據庫規范化的教學為例說明案例教學法在數據庫課堂教學的應用。

關系數據庫規范化理論與技術是數據庫教學中理論性較強、學生較難理解的知識，所包含的知識點較多，諸如函數依賴、規范化、范式、模式分解等。單靠教師在課堂逐一講解知識點，學生機械的學習，不知所學具體用在何處，學生往往會逐漸失去興趣。為了解決該問題，在教學中選取學生較為熟悉的超市管理信息系統數據庫邏輯設計部分所包含關系模式設計的內容作為一個案例進行課堂分析與講解。該案例主要涉及超市系統的數據實體和屬性分析、具體關系模式的設計、基于不同范式的數據庫操作效果、數據庫的改進等內容。利用案例，在教學中可綜合課堂講解、問題分析、課堂交流、效果演示等多種方法。例如，針對該案例，在組織同學們學習范式知識時，教師可預先給出滿足2范式的關系模式，可由學生親自動手對基于2范式的關系模式的數據庫表進行操作，繼而引導學生對操作時遇到的某些插入異常問題進行分析和集體討論，進而鼓勵學生給出解決辦法。通過對案例的講解、學習和討論，許多枯燥的理論變得生動起來，學生們的學習興趣和知識掌握程度都有了較大程度的提高。

1.2 數據庫中的任務驅動教學

任務驅動教學法（task based learning）是以建構主義教學理論為指導，學生緊緊圍繞一個或多個共同的任務，在強烈的解決動機的驅動下，對知識技能積極主動學習和靈活應用，進行自主探索和互動協作的學習，并完成既定任務的一種教學實踐活動。任務驅動教學法以任務為主線、以學生為主體、以教師為主導。

數據庫的眾多知識技能均和工程實踐緊密相聯，學生的任務題目和完成任務的環境較容易實現，通過自主探索和積極學習，學生能較好的完成具體任務。在教學過程中，學生由被動的接受知識的主體轉變為自主探索知識，獨立思考，獨立完成任務的主體。本節以數據庫SQL語言的教學為例說明任務驅動教學法在數據庫教學中的應用。

SQL語言的特點是語法知識較多、高度的操作性，學生若在課堂上僅聽教師的講解或看演示例子，實際工作時往往會陷入“眼高手低”的困境。為此，在該知識模塊的教學中可利用任務驅動教學法改進教學。將SQL語言的練習分成多個子任務，如關系表的查詢任務，視圖、存儲過程和函數的實現與調用任務，完整性約束實現任務等。學生圍繞著各個任務進行學習活動，在完成任務的過程中主動發現問題、討論問題和解決問題。在任務的完成過程中，學生居于中心地位，充分的發揮了主觀能動性，教師主要起了引導的作用。利用任務驅動的教學方法，學生們的學習興趣和自主解決問題的能力能得到較大提高。

2、融合案例和任務驅動的數據庫教學

在數據庫課程教學過程中，案例教學法和任務驅動教學法都有一定的成效，但是，案例教學法和任務驅動教學法也有一定的不足。案例教學法依舊以老師講解為主，學生主要是被動的聽，動手機會較少。對于一些重要知識點，例如對關系表中的信息如何查詢，如何刪除等，學生往往是課堂聽的挺明白，過后遺忘的也快，對數據庫的許多知識有了初步認識但理解不深，尤其是數據庫的技能操作方面，案例教學法授課效果往往不夠理想。同時，在講解案例時，教師很難真正了解學生掌握知識點的程度，無法較好的因材施教。任務驅動教學法雖然可以充分的調動學生的積極性和主動性，提高學生的知識運用能力，但數據庫的知識點較多，既有理論知識又有操作技能，難易差別較大，任務的劃分和分配難度較大。任務驅動教學法以學生為主體，但很多學生在完成任務時，遇到一些困難往往就止步不前了，尤其是對自學能力稍低的同學，突破各種難題的難度較大，容易打擊信心，經常半途而廢，分配的任務最終流于形式。

為了彌補任務驅動教學法和案例教學法的不足。本文提出將任務驅動教學法和案例教學法融合起來進行數據庫課程的教學。針對數據庫課程的特點，依據案例的性質和作用的不同，案例主要分為引導案例、任務案例和擴展案例三類。引導案例主要是教師在課程開始概要講解的一個案例，引導案例的特點是規模不大、簡單易懂、涵蓋基本知識點和技能。引導案例的講解要求精要概括，使學生從整體和基本結構上了解案例，對該案例各個部分所需的基本知識心里有數，為完成后續的任務打下基礎。例如，可將倉庫管理系統的數據庫設計與實現部分作為引導案例，包括數據庫的功能設計、概念設計、邏輯設計、規范化、sQL語言的運用、數據庫的運行和維護等內容。該案例由詳細的文檔和成型的軟件組成，教師依據文檔和軟件進行概要講解和功能演示。引導案例講解完畢后，教師進一步將任務案例劃分成多個子任務分給學生進行分組完成，為便于指導和比較，教師可預先完成任務案例的文檔和軟件，但在學生完成任務的過程中不提供給學生。任務案例的特點是難度適中、涵蓋知識點較多、功能較多。任務案例可設為1個或多個。例如，可將圖書館管理信息系統中的數據庫設計與實現部分作為任務案例，將任務劃分為數據庫的需求分析、功能設計、概念設計、邏輯設計、數據庫的實現與測試等子任務。學生通過完成交替輪換子任務，最終全面的掌握數據庫的知識技能。在學生完成了任務案例后，為了進一步提升學生的技能，教師利用擴展案例再做一次概要的課堂講解。擴展案例要求具有一定的難度和工程量，和實際工程緊密聯系，高于教學用例。例如銀行系統的數據庫設計與實現、大型煤礦管理信息系統的數據庫設計與實現等。擴展案例的學習使學生能更深的體會數據庫知識在具體行業領域內的應用，從而進一步激發學生的學習興趣。

上述3類案例中的每個案例所包含的知識技能點盡可能多，統一稱之為整體案例，利用整體案例組織教學能節省時間，使學生能系統自主掌握數據庫的知識技能。但利用整體案例進行教學需要學生有較強的自學能力和克服困難的能力，比較適合基礎較好的學生。對于程度較低自主學習能力不高的學生，他們往往跟不上節奏。為了增強教學的靈活性且為了便于學生學習和鍛煉，在實際教學中，根據知識點的特點和教學需求，引導案例和擴展案例還可劃分為眾多子案例，如圖1所示。任務案例相應的劃分為一些子任務供學生階段性完成。

例如，將倉庫管理系統的數據庫設計與實現部分作為引導案例，則數據庫的功能設計、概念設計、邏輯設計、規范化、SQL語言的運用、數據庫的運行和維護等內容可劃分為引導子案例。相應的，作為學生任務的1個或多個任務案例的實現部分的功能設計、概念設計、邏輯設計、規范化、SQL語言的運用、數據庫的運行和維護等內容劃分為任務子案例。擴展子案例類似劃分。例如，教師首先可講解數據庫概念設計的引導子案例，接著將任務子案例的任務題目分給學生完成，學生完成后，再選相應的擴展子案例進行總結提高。接著進入下個子案例的循環。當各個子案例的教學全部完成后，再做整體案例的總結與分析。

在實際教學中是運用整體案例還是運用子案例，沒有固定的標準，主要是取決于學生的整體學習水平，如果學生水平較高（如重點大學學生），則選用整體案例；如果基礎較低則用子案例進行教學。

為了更好的將任務驅動教學法和案例教學法融合在數據庫課程教學中，除了教師正常講解案例知識點和正常的任務指導之外，還采用了以下新的具體教學方法：①案例的整體演示和軟件體驗法。無論是利用整體案例還是劃分的子案例進行教學，課程開始我們會將精心選擇的引導案例進行課堂演示，同時分發給學生進行功能體驗。使學生較為輕松自然的進入學習狀態，以較好的感官操作體驗帶動濃厚的學習興趣，同時對數據庫技術的應用有個整體的認識。②網上即時交流研討法。任務分配后，學生完成任務的主要時間是課堂之外，為了發揮集體研討的作用，充分調動學生們的學習能動性，利用即時通訊工具建立了學習群。任何一位同學均可將所遇到的問題即時在群里發布或單獨和群成員進行交流，學生和教師可就該問題給出自己的處理意見和解決方法。通過群，教師可即時和學生溝通、傳遞資料，就一些重要問題進行點撥。便捷的網絡工具的應用使教師對任務進行指導和督促有了更大的靈活性，是課堂教學的一大補充。③優秀學生講座法。學生們將案例的全部任務完成后，將會形成一個較詳細的文檔和一個小型數據庫軟件產品。教師挑出最為優秀的作品，教師概要評價后組織完成作品的優秀作者做一次完整的講座。講座包括完成任務的準備、遇到的問題、解決的辦法、同學問的合作情況、知識點的體會、作品的自我評價和進一步的完善等內容。任務結束后選拔優秀學生做講座既能鍛煉學生的綜合能力，通過榜樣的力量又能進一步調動大家學習的積極性。

3、結語

針對數據庫課程的特點，本文探討了將案例教學法和任務驅動教學法融合在一起的數據庫教學方法。依據案例的性質和作用的不同，將案例分為引導案例、任務案例和擴展案例3類。引導案例和擴展案例主要用于教師講解與演示；任務案例供學生分組訓練完成。根據學生的不同，進一步將案例進行細分為子案例，子案例用于各個階段的教學。在基本的教學方法基礎上，利用案例的整體演示和軟件體驗法、網上即時交流研討法、優秀學生講座法等方法進行靈活的教學。教學實踐表明，本文探索的教學方法能較好的調動學生的學習積極性，增強學生學習能力，使學生能較牢固的理解和掌握數據庫的理論和知識技能。