KM教學法在數據庫原理課程中的應用研究

【摘要】KM教學法將知識按內部聯系進行分類、分層組織，并經思維導圖進行微觀演繹擴展，使得抽象知識以直觀、符合思維邏輯的方式展現出來，既有利于教師組織教學也有利于學生把握知識脈絡。本文針對《數據庫原理》課程教學中存在的問題，提出將KM教學法應用于該課程中，將其知識內容按邏輯結構化傳授給學生，使得課程知識邏輯銜接緊密，促使學生在有限的時間內快速、牢固地掌握更多的知識，達到高效的教學目的。

【關鍵詞】KM教學法；數據庫原理；關系數據庫

1.引言

數據庫技術是計算機科學技術中發展最快的領域之一，也是應用最廣的技術之一。它已成為各行各業存儲數據、管理信息、共享資源的最先進最常用的技術，是企業、機構乃至整個信息社會賴以運轉的基礎，在當今社會中扮演著越來越重要的角色。因此，《數據庫原理》課程不僅是計算機科學與技術專業和信息管理與信息系統專業的必修課程，也是許多非計算機專業的選修課程。

在《數據庫原理》的教學過程中，探索高效實用的教學模式一直是教學的一個重要環節。本文將KM教學法引入《數據庫原理》課程的教學過程中，嘗試和探索將知識邏輯結構圖和思維導圖應用于課程教學，以提高教學質量。

2.《數據庫原理》課程教學現狀

《數據庫原理》是一門理論性和實踐性都很強的計算機專業核心課程。課程內容不僅涉及與數據庫相關的基本概念、原理，數據庫設計的理論與方法，還涉及SQL操作，要求學生既要掌握數據庫的基本原理，又要能基于常用的數據庫管理系統開發應用系統，課程的最終目的是培養學生運用數據庫技術解決實際問題的能力。

目前多數高校《數據庫原理》課程仍然采用傳統的以“教師為中心”的教學方式進行授課，由于知識點抽象、概念多，學生普遍感覺內容枯燥、似懂非懂、難以掌握。有的學生甚至覺得本課程沒什么實用價值，而缺乏學習興趣，所以教學效果并不理想。通過多年的《數據庫原理》課程教學，我們發現學生學習這門課之后，仍然不會“用”數據庫——不會設計數據庫，不會管理數據庫，不會開發數據庫應用程序。

將KM教學法應用于《數據庫原理》課程旨在改變當前教學中存在的問題，激發學生學習該課程的興趣，從根本上解決教學中的問題。

3.KM教學法

3.1 KM教學法的機制

KM教學法是由北京科技大學楊炳儒教授經過近20年教學實踐的探究提出的一種基于創新性教學思想的教學論。KM教學法是指經深層邏輯思維加工，通過抽點—連線—成網—擴展—嵌入等步驟，分別在宏觀架構與微觀演繹層面上，形成知識邏輯結構圖與思維導圖相融合的教學方法。其中，K是指Knowledge Logic Structure（知識邏輯結構），M則是指Mind Mapping（思維導圖）。

知識邏輯結構是通過知識邏輯結構圖的形式給出所論知識系統的總體框架，表示了其中各知識子系統間的內在聯系，是從宏觀層面而論的，而思維導圖則是從微觀層面揭示了知識子系統中思維過程的一種自然導向的表達。KM教學法將“知識邏輯結構”與“思維導圖”相結合，既注重傳授具體知識，也注重培養學生的學習興趣、學習能力和創新思維，其核心思想是引導學生以“知識邏輯結構”為主體，貫穿、融入“思維導圖”方法，構造綜合集成、逐層遞階的知識體系。

在教學過程中，先講框架或結構，把課本知識變“薄”，使得學生對所學知識全貌一目了然，有一個宏觀的認識，并且很容易理清知識總體條理；然后在框架中填充知識，也就是把課本知識變“厚”；而在介紹微觀知識的過程中，借助思維導向啟發學生對知識進行逐層深入的研究；最后再把填充知識概括起來，即把知識變“薄”回到主框架中，使得學生加深對知識的理解和掌握以便進入下一部分知識。從而形成以知識邏輯結構為主體貫穿、將思維導圖融入進去的一種綜合集成、多層次遞階的知識認知體系，符合學生學習和認知事物的科學規律。

3.2 KM教學法的實現

KM教學法歸納出來一套行之有效的方法，即教學過程可以描述為“抽點——連線——成網——擴展”的知識邏輯加工過程。

抽點：主要是對理論體系實施逐節——逐單元——逐章——逐篇的、由個別到一般的剖析。通過剖析，將每一部分的概念、定理、法則、理論的知識要點抽出，暫時舍棄那些次要的、枝節性的東西。

連線：在程序上，先分析局部再分析擴大片，最后分析總體。在內容上，要尋求兩種要素：一是各概念、定理、法則、理論間的內在聯系；二是貫穿于各部分概念、定理、法則、理論間稱之為“知識鏈”的主線。

成網：在知識間的內在聯系不斷豐富和理論逐步發展的基礎上，由淺到深、由簡單到復雜、由具體到抽象的沿多層次結構不斷深化，一環套一環地發展著。同時，要注重知識在橫縱方向上的聯系，以形成“知識網絡”。

擴展：在先前形成的知識框架的基礎上，沿著各個“脈絡”去發展和延伸，將各相應部分加入全部細節，從而擴充與上升到知識的總體框架中去。這樣掌握的知識是成串、成套的，是具有“空間”結構的，而不是“平面”結構的簡單展現。從認識論的角度講，此階段的認知是螺旋式上升。

4.KM教學法在《數據庫原理》課程教學中的實施

4.1 《數據庫原理》課程的KM教學方法

《數據庫原理》課程的教學主要講述支持關系模型的關系數據庫系統，包括與數據庫相關的基礎知識、數據庫設計、數據庫編程以及數據庫系統的管理與維護等。教學目標是使學生在掌握關系數據庫基本概念和和原理的基礎上，能夠基于關系數據庫管理系統根據實際應用環境設計合理的數據結構，并開發高效的數據庫應用系統。

在實際的課程教學中，通過引入KM教學法，采用“薄——厚——薄”的教學思路，邏輯銜接地、有側重點地講授知識。具體而言，首先給出《數據庫原理》課程的總體架構，然后按照思維導圖實施啟發式教學，邏輯銜接地把知識鋪展開來，重點講解關系數據庫標準語言SQL、關系數據理論、數據庫設計以及數據庫安全性、完整性、恢復與并發控制，最后給出相應思考題目供學生練習，并對每一部分內容進行總結。

4.2 邏輯結構圖

在KM教學法的指導下，《數據庫原理》課程的整體知識邏輯結構圖如圖1所示。整個課程主要由四部分組成：數據庫系統的基礎知識、數據庫設計、數據庫編程以及數據庫的管理與維護。

數據庫管理系統（簡稱DBMS）是數據庫系統的核心組成部分，用來對數據進行科學地組織和存儲、高效地獲取和維護，數據庫建立在DBMS的基礎上，應用系統提供了數據庫操作的環境，用來對數據庫進行操縱，應用系統對數據庫的各種操作請求都是由DBMS來完成。

數據庫設計是與數據庫相關的一個基本問題，它決定了數據庫中的數據模式，而關系數據理論是數據庫設計的有力工具；應用系統對數據庫進行操作必然離不開數據庫編程；此外，數據庫管理與維護對整個數據庫系統提供安全保護。

學生學習該課程時一個很大的問題就是覺得知識點之間缺少聯系，非常零散。通過該圖就能較好地體現知識的整體性，將知識“由厚變薄”。

4.3 數據庫系統組成的思維導圖

數據庫系統是《數據庫原理》課程的核心，其組成的思維導圖如圖2所示。關系數據庫是《數據庫原理》課程需要掌握的重點內容，關系數據庫的教學過程是按照數據模型的三要素來組織的，即關系數據結構、關系操作和關系完整性約束。其中，關系操作包括三種語言：關系代數、關系演算和SQL，這三種語言在表達能力上是等價的，關系代數和關系演算為抽象的操作語言，SQL是關系數據庫的標準語言，集數據定義、數據查詢、數據操縱和數據控制與一體，這些功能都是通過DBMS來實現的。

DBMS主要負責數據庫的數據定義、組織與存取、數據操作，此外，DBMS還提供了對數據庫的統一控制、統一管理與維護功能，以保證數據的安全性、完整性、多用戶對數據的并發使用及發生故障后的系統恢復。

應用系統是為滿足用戶不同領域、不同問題的應用需求而提供的計算機程序，用來對數據庫進行操縱，這就涉及到數據庫訪問技術以及嵌入式SQL等數據庫編程的相關知識。

當然，KM教學法不是獨立的，它要配合其他教學手段、練習題目、作業及設計性題目等，通過多方面的支持讓學生積極參與以達到事半功倍的效果。

5.結論

數據庫已經成為無處不在、幾乎涉及任何活動的技術，今天每個IT應用都以某種形式使用數據庫。數據庫已經對幾乎所有的應用產生了巨大影響，并且使教育、娛樂、工業以及銀行等領域產生了根本的變化。為了使學生更好地掌握數據庫系統的原理和技術，以開發出高效的數據庫應用系統，本文將KM教學法應用到《數據庫原理》課程中。KM教學法按照知識延伸和發展的內在邏輯性，確立以講授知識的邏輯結構、理論框架和內在聯系為主，對思維活動加以誘導，堅持“先搭架，后填充，再誘導”和少而精的原則，進行知識的組織和教學，是一種非常值得大力推廣的教學方法，可以推廣到其他的科目、其他的專業、進行跨學科的具體實施。

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