空間數據庫原理與數據庫原理融合教學的模式探討

王媛妮 何珍文 葛非

摘 要 空間數據原理是空間信息與數字技術專業的專業主干課之一，在沒有數據庫原理課程的先導下，如何較好地開展空間數據庫原理課程的教學是值得探索和思考的。結合我校的空間信息與數字技術專業的實際情況，以及空間數據庫原理課程的現狀，探討一種適合的教學模式，既能較快地吸引學生，也能保證教學質量，真正達到教學目的。

關鍵詞 空間數據庫 數據庫 教學質量 融合教學 模式思考

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

空間數據庫原理課程是空間信息與數字技術專業的主干課程之一，要求學生通過本課程的學習，掌握空間數據庫的基本原理與建設方法。經過課程學習和上機實踐訓練，使學生掌握空間數據庫的基本原理以及建立空間數據庫的技術方法，具有使用、管理以及建立空間數據庫的基本能力。我校空間信息與數字技術專業該課程配套有2周的課程設計，通過課程設計，使學生掌握空間數據庫系統的基本概念、原理和技術，將理論與實際相結合，應用現有的空間數據建模工具和空間數據信息管理技術，學會完成空間數據庫的設計與實現。該課程開設已經兩年，頭年是在大二下，次年調整到大三下開設，但是都由于學生沒有學習過數據庫原理課程，在該課程的學習中暴露出一些問題，教學效果欠佳。為此，本文根據教學經驗和實踐，就如何開展空間數據庫原理課程，提出一些建議，共探討。

1 數據庫原理基礎知識有機融合

針對本校空間信息與數字技術專業來說，并未設置數據庫原理課程。面臨這一現狀，空間數據庫原理課程在講解時如何引入數據庫的相關知識是需要思考的問題。如何更有效地引入數據庫原理的基礎知識，從一般數據庫系統進入到空間數據庫系統，將數據從一般數據上升到空間數據。這需要將數據庫原理的基礎知識與空間數據庫的基礎知識有機結合起來，讓學生體會到空間數據庫與數據庫的相異性。從基礎原理上講，空間數據庫滿足數據庫的一般特性，只是數據上升到空間數據后，對于帶空間地理位置的數據表達及存儲、查詢等多了一些方法。實際中，可先介紹的一般概念、原理包括數據表達、數據模型、數據查詢等，在弄清楚一般數據庫的使用后，再來看空間數據庫對應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系。

當然也不能完全分為數據庫和空間數據庫兩部分來講解，不能形成兩張皮的局面。一是效果不好，二是學時不夠，重點不突出。所以，應該想辦法融合數據庫和空間數據庫的知識，以空間數據庫為主體，按照空間數據庫的基本原理以及空間數據庫設計的各個環節為主線來貫穿，在講解每部分內容時可以按照先從一般數據庫的表示方法入手，先用一般數據來做示例講解基本方法，然后引入空間數據，再來看方法的變化之處。從一般數據到空間數據圍繞數據的變化設計內容，最終實現知識的融合，既了解了一般數據庫的思想，也學會了空間數據庫的使用。

2 一般數據到空間數據的階梯介入

對于沒有接觸過數據庫知識的學生來說，如果一下子上升到空間數據的處理，可能存在著一定的困難。畢竟，空間數據的處理相對比較復雜。在課堂案例的選擇與設計以及上機實習環節，一般數據的處理方法和空間數據的處理方法，需要一個漸進的過程。比如空間數據的查詢，單純來看空間數據的查詢，涉及到很多的空間操作方法。如果一下子介入進去，學生很可能消化不了，不妨先介紹一般的查詢方法，也就是簡單的select結構。用一般數據容易理解的實例先來看select的基本用法，再弄清select查詢的使用后，再來變換實例，選擇實際中帶有空間數據的查詢，如果只是簡單的信息查詢，可能基本只會用到一般數據的select結構就夠了，如果涉及到相關空間位置的操作，再來看在對應select基本結構的基礎上需要增加什么謂詞和字句，對應不同的情況劃分，謂詞和字句結構都是固定的，只是要根據查詢條件給予不同的參數而已。通過一般數據到空間數據的漸進變換，逐步理解空間數據操作與一般數據操作的相異性，理清楚后會發現其實二者很多基本方法都是一致的，只不過空間數據為了實現空間位置的信息需求，增加了一些使用方法以及細化了一般數據問題處理的基本方法。

采用從一般到特殊，從簡單到復雜的思路，學生學起來會輕松得多。漸進式的導入也是一個逐步消化和理解的最好方式。

3 主線貫穿式

空間數據庫原理概念頗多，如果泛泛都講到，效果是可想而知的。建議圍繞空間數據庫的設計與實現這一主線來講解，上完這門課也是讓學生學會如何設計與實現空間數據庫。如何設計一個空間數據庫，各個環節的工作如何實現，應該讓學生帶著這些問題來學習這門課，既明白課程目標，也能理清課程思路。

有了主線，圍繞這一主線，空間數據庫設計的每一步涉及到哪些原理和方法也就自然而然地引出來了。某一個知識點是為某一個環節服務的，某一個環節是空間數據庫設計的不可缺少的某一步。這樣，就不會覺得理論知識零散。圍繞各環節設計的原理和方法去講，不用面面俱到，具體設計涉及到哪些方法講清楚就行，這樣才能體現主線的清晰度，同時做到重點突出。

只有理清主線，利用主線將知識點連接起來，才能更加明確課程的目的。一般原理類課程沒有主線的貫穿，學生學完了感覺都是凌亂的，不知道能做什么，學了有什么用。因此，梳理一條主線，圍繞主線設計知識點和授課內容是很重要的。

4 循序漸進式實踐

學生的實習實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，管會生等譯。之所以選用該教材是因為這本書圍繞空間數據庫的數據操作講解非常詳細，也有數據案例，基本上涉及到了空間數據庫的各個方面。實踐環節包括平時上機和課程結束后的課程設計。

實踐中，發現大部分學生都能按要求掌握知識點，但存在著一些不足。比如基本上是按照所給資料在做，處于趕著進度完成的狀態，對于問題的思考較少，理解程度不夠。學生對空間數據庫建模理解不透徹，缺乏獨立設計空間數據庫方面的能力。分析原因主要在于需要一些先導課程，如數據結構中對樹的一些知識點涉及到與空間數據建模方面相關的樹介紹不夠等。 知識點分散，沒有最后的整體設計等等。

對于諸如上述之類情況，在今后的實踐中如何更好地做到理論與實踐相結合，重點突出，建議采用漸進式的實踐方式。圍繞最終目標學會設計并實現小型空間數據庫系統，設計并精煉每次實習任務，而不是泛泛實習。根據空間數據庫系統建立與設計的各個環節，分解到平時每次任務中學習，先學習各環節的主要知識點，待重點知識點消化后，課程設計環節再圍繞設計一個小型空間數據庫系統將平時上機零散的知識點串接起來。把Oracle Spatial 空間信息部分的重要內容移到平時上課的上機中，增加平時上機學時。在平時上機過程中就掌握如何使用Oracle Import工具導入數據，如何實現空間數據的加載、傳輸和驗證；如何在應用程序中訪問和操作空間對象，重點在于用PL/SQL操作幾何體；如何創建空間索引以及空間索引參數的設置；學會幾何處理函數等。做到平時上機完成基本知識的學習，課程設計開始就先通過案例研究學會使用Oracle Spatial對空間數據的存儲、分析、可視化和集成等。接著，進行空間數據庫的應用開發，利用高級語言針對Oracle Spatial等進行二次開發。這樣的話，空間數據庫課程設計就可以順利進入空間數據庫的應用開發，完成從設計到實現的過程。整體上經歷空間數據庫設計的各個環節。

采用循序漸進式實踐方法，可以保證學生在學習的過程中能夠由淺入深、由局部到整體、逐步深化、有條不紊地進行。

5 自主與團隊精神的有效融合

在學習的過程中，應該注重學生的自主能力以及團隊合作能力。就空間數據庫原理課程而言，該課程的最終目標是學生能夠學會設計與實現小型的空間數據庫系統。為了達到這一教學目標，我們應該有機地融合學生的自主能力和團隊合作能力。通過學生的自主學習，掌握基本原理方法和基本訓練；通過小團隊的集體力量設計完成小型空間數據庫的設計與實現。

在自主學習的過程中，可以培養學生的自我學習能力。在教師引導下，發揮學生主體作用，學會自我思考，培養自我解決問題的能力。在自主學習中，通過查閱資料，分析總結，掌握新知識。

同時，團隊合作精神也是非常重要的。作為一個學生，不但要具備自我學習的能力，也應該具備團隊合作的能力。在團隊中體現自我，發揮個人價值。

該課程有理論有實踐，如果能夠有效地融合學生自主學習與團隊學習，不論是從課程本身的講授，還是從學生個人能力的培養來說，都是非常有意義的。兩者相輔相成。因此，課程設置時可以將平時的上機實踐安排為個人獨立完成，課程設計安排為小團隊分組設計與實現。在每個人掌握基本知識之后，將問題融入到團隊中一起實現，既能培養團隊協作能力，也能發揮個人的主觀能動性。

6 總結

空間數據庫原理課程理論偏多，尤其在學生缺乏對數據庫理論知識了解的背景下，如何合理安排教學實踐環節，有機地融合數據庫原理基礎知識，突出空間數據庫的特色與重點，本文探討了其有效的教學模式，主要從五個方面提出了建議。在今后的教學過程中我們也需要根據實際的教學效果逐步調整和優化教學模式，使其不斷完善。

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