搭建腳手架，化難為易學數據庫

周法龍

摘 要：數據庫知識是高中學生非常難以理解的一部分學習內容，本文基于高一《利用數據庫管理大量信息》一課，利用擬人、類比等方法從學生實際生活入手搭建腳手架，將抽象的數據庫形象化，使學生了解數據庫的基本概念，在此基礎上理解表與表之間的關聯，理解數據庫設計的基本原則，體驗用數據庫管理大量信息的優勢，為學生了解數據庫的技術思想與方法拋磚引玉，使學生對數據處理產生興趣，并為學生將來學習數據管理做知識和思想的準備。

關鍵詞：課堂教學；數據庫；管理信息

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）05-159-03

一、引言

建構主義認為：知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。在學習過程中幫助學生建構意義就是要幫助學生對當前學習內容所反映的事物的性質、規律以及該事物與其它事物之間的內在聯系達到較深刻的理解。獲得知識的多少取決于學習者根據自身經驗去建構有關知識的意義的能力，而不取決于學習者記憶和背誦教師講授內容的能力。在教學中為了突破難點，教師往往需要在關鍵點進行“腳手架”，搭建腳手架作為一種有效支柱，在攻克知識難點中起到了重要的作用。

《利用數據庫管理大量信息》這節課的內容是教育科學出版社高中教材《信息技術基礎（必修）》第七章“信息資源管理”第三節內容。學習對象是高一的學生，盡管他們信息技術水平參差不齊，但是對信息技術學習都有著較濃厚的興趣，渴望知道計算機是如何解決問題的。通過電子表格軟件Excel的學習，學生在理解數據庫的基本結構、用二維表格形式來組織和管理數據方面應該不存在什么困難。學生已經初步感受過利用數據庫存儲、管理大量數據并實現高效檢索的優勢，而真正的數據庫卻并沒有接觸過，因此，對于數據庫到底是什么、數據庫是怎么形成的、數據庫是如何管理數據的等充滿好奇，這些疑問正好可以通過本課內容的學習得以解決。

二、“搭建腳手架”教學模式

對學生來說數據庫是學習中的難點，如何搭建好腳手架，使學生能突破難點？本節課通過擬人、類比的方法將學生日常生活中的熟知對比數據庫，使學生了解數據庫的基本概念，在此基礎上理解表與表之間的關聯，理解數據庫設計的基本原則，體驗用數據庫管理大量信息的優勢，為學生了解數據庫的技術思想與方法拋磚引玉，為將來學習數據管理技術作知識和思想上的準備。

1、課堂教學目標

（1）知識與技能

比較人工管理、文件管理、數據庫管理三種信息資源管理的特點。認識數據庫的的基本結構，理解“字段”“記錄”“數據表”“數據庫”之間的關系。了解數據庫系統，理解“數據庫應用系統”、“數據庫管理系統”、“數據庫”三者之間的層次關系。了解數據庫管理數據的技術思想與方法。

（2）過程與方法

學生通過對簡單數據庫的解剖分析，掌握基本概念，理解表與表之間的關聯，體驗數據庫管理大量數據的優勢，了解使用數據庫管理信息的基本思想與方法。

（3）情感、態度與價值觀

學生通過使用數據庫，體驗有效管理數據的重要性，形成科學管理信息的意識；通過觀看《大數據時代》短片，激發學生對數據庫技術的興趣，認識到數據庫的龐大功能，養成良好的數據管理意識。

本節課的教學重點：理解數據庫的概念和結構是本節的重點，是學生能在數據庫中熟練操作的必要條件和基礎。

本節課的教學難點：數據表的關聯。理解數據庫為什么要設計成多個表而不用一個表，數據庫中表的關聯，比較抽象，不容易理解。解決這個難點采用的建構的方法，通過“家庭關系”類比來幫助學生理解。通過讓學生在Excel中操作把多個表合并為一個表后觀察數據，解決任務幫助學生理解為何要設計多個表，再通過比較歸納得出Excel中的表之間是沒有關聯的，而Access 中的表是關聯的，關聯后的優點來幫助學生理解利用數據庫管理數據的優勢。

2、“搭建腳手架”教學模式設計思路

對于從沒與數據庫謀面的學生來說，即使每天都在跟數據庫打交道，如：用校園一卡通就餐，借書等，也很難主動地把這些應用跟數據庫聯系起來，所以，本課的教學設計出發點就是要讓學生感性地、直觀地來認識和體驗數據庫，并通過親自動手操作來初步了解數據庫是如何進行組織和管理數據的。用貼近學生生活的事例引入，學生剛剛參加過運動會，運動會從報名到成績處理都采用數據管理，讓學生感到驚訝，運動會和數據庫應用有關；展示學生在餐廳吃飯刷卡系統，在學生公寓簽到管理系統，讓學生更加驚訝：吃飯、睡覺都用到了數據庫，使學生深切感受到數據庫已經在身邊無處不在了，讓學生將生活中的事例遷移到課堂中來。感覺到學習數據庫是迫切的事，不學習數據庫就要OUT了。

（1）類比引入，搭建基礎。用Excel作比較，學習數據庫的基本結構。以“家庭成員表”作類比，幫助理解表與表之間的關聯。同時用“實戰任務”鞏固對表與表之間關聯的理解。用“嘗試探究”釋去學生心中的疑惑，理解數據庫的本質。整堂課學生都在原來知識經驗的基礎上構建新的知識結構，在親身體驗中獲得新知，讓他們感覺原來數據庫這么神秘深奧的內容學習來也不是那么困難。

通過“修選課的難題”引入體驗操作，高一將要進入選修階段的學習，統計各位同學的選修情況，強調高一年級的大量的人數，共有30多門的選修課，每個人可以選多門，可以產生天量的組合數據，這樣的難題，讓學生體驗通過網絡版“學生選科管理系統”來解決。學生體驗結束后提問：這種方法與前面你們提到人式管理、文件管理相比有何特點？這些大量的輸入的信息在哪？從而引出本節課的課題：利用數據庫管理大量信息。

學生登錄網絡版“學生選科管理系統”，添加自己的個人信息，為自己設置選修課程。等大家設置好后再利用系統的查詢功能查找選修“網絡技術應用”這個項目的有哪些同學？以體驗數據庫應用的方便性。

通過創設這樣貼近學生生活的情境，搭建學習腳手架，讓學生參與進來，調動學生課堂學習濃厚氣氛，從學生即將面臨的選科問題入手，引出數據庫的實際應用，讓學生體會信息技術手段給選科帶來的便利，對其背后的技術支持充滿了好奇，以此激發學生求知欲，揭開數據庫管理神秘面紗。

（2）深入探討，夯實結構。體驗之后，趁熱打鐵引入什么是數據庫，數據庫內部究竟是什么樣子的，數據庫又是怎樣發揮它的強大功能的。通過形象地介紹說明，數據庫是存入數據的倉庫，只不過這個倉庫是“建”在計算機存儲設備上的，而且數據需要按一定格式來存放。

緊接著引入數據庫的管理員——數據庫管理系統，常用的有：Visual Foxpro 、Microsoft Access、SQL、DB2、Oracle等等，強調說明這些管理員全是老外，還沒有我們中國的管理員，激發學生立志為國爭光的遠大志向。之后，初識今天的美女管理員Access，以擬人的手法介紹可以讓學生感覺很容貼近生活，能更快地接受，演示操作使用Access打開文件，選取“打開已有文件”，打開桌面上的“學生選修課程數據庫.mdb”，簡單介紹Access的界面的幾塊內容：窗口菜單、創建方法和已有對象列表、數據庫組件選項卡等，揭開了Access數據庫管理系統的面紗。

打開由數據庫轉換成的Excel表格，和打開的數據庫作對比（如圖1所示），數據庫表和電子表格中工作表實際上都是由行與列構成的關系表，數據庫中每一行就是一條具體的記錄，每一列就是一個字段，也就是說電子表格中的行（除了第一行以外）相當于數據庫表中的記錄，列相當于數據庫表中的字段，若干條記錄組成數據庫表，多個相關的表組成數據庫。因此，可以說數據庫與電子表格在結構上沒有太大的區別 。

Access和Office軟件是不同的，打開Access，就會發現它分成了不同的對象，有表、查詢、窗體等，每個對象又對應了不同的操作功能項。表是數據庫中一個非常重要的內容，是其他項目的基礎，它是直接存放數據的集合。

引導學生通過Access和Excel進行比較，認識數據庫的基本結構，由Excel 中的行、列、工作表、工作簿自然地引出Access中的記錄、字段、字段名、字段值、數據表、數據庫等基本概念，并理清它們之間的關系。進一步體驗二維關系表格儲存和表達信息的特點

展示“爺爺一家”與“我的一家”“外公一家”三個家庭成員表（如圖2所示），提問：這三個家庭之間是怎么聯系起來的？再展示剛才數據庫中的三張表“課程信息表”“課程選修信息表”“學生信息表”讓學生觀察后分析，再提問：這三張表又是如何關聯起來的？學生理解了“表的關聯”之后，教師演示并分析后臺數據庫是如何解決任務的過程：查詢 “學生選科管理系統”的后臺數據庫和從這個庫中導出的Excel文件復制到自己的機器中，以學生自己原有的Excel中的知識經驗為基礎對外部信息進行主動地選擇、加工和處理，從而獲得Access中相關的知識結構，通過對比和遷移加深對數據庫結構的理解。

通過現實家庭的“關系”讓學生理解表的“關聯”。經過這樣的類比，進行有效的知識遷移，學生容易接受，讓學生自己發現各個表之間的關系，從而突破本節課的難點。

學生打開“學生選科.mdb”這個數據庫中原來已經建立好的“查詢”，觀察這個表，通過教師引導明確，“查詢”的字段來自很多互相之間有“關系”的表，這些字段組合成一個新的數據表視圖，但它并不存儲任何的數據。

學生試著在Access中改變原來數據表中的數據，發現這個查詢中的數據會自動變化。由于學生開始對數據庫的使用比較生疏，所以教師需要先演示，讓學生初步了解數據庫的使用，排序和篩選操作跟Excel中基本相似，學生學習起來沒多大困難。在刪除操作時，提醒學生注意在一個表中刪除信息會造成信息的不完整和不安全以及重復的麻煩。指出在實際使用數據庫中的數據時，并不是簡單地使用這個表或那個表中的數據，而常常是將有“關系”的很多表中的數據一起調出使用，有時還要把這些數據進行一定的計算以后才能使用。如果再建立一個新表，把要用到的數據拷貝到新表中，并把需要計算的數據都計算好，再填入新表中，就顯得太麻煩了，用“查詢”對象可以很輕松地解決這個問題。

學生理解當改變Access“表”中的數據時，“查詢”中的數據也會發生改變。計算的工作也可以交給它來自動地完成，完全將用戶從繁重的體力勞動中解脫出來，充分體現了計算機數據庫的優越性。體會為什么不用Excel文件管理而要到數據庫管理？特別是在管理大量信息時。進一步理解Access表中的數據是有關聯的，這也是Access數據庫管理比Excel文件管理的優勢所在。

比較人工管理、文件管理和數據庫管理方式的特點和適用范圍。并引導學生思考生活中還有哪些跟數據庫有關的應用。通過學生對數據庫應用的了解，讓他們切身感受到數據庫的廣泛應用，理解數據不僅僅是數字，還包括文字、圖表、圖象、聲音等，再次激發學習數據庫技術的興趣。

通過閱讀教材中的相關內容使學生對數據庫系統有更深層次的理解，同時搞清楚“數據庫應用系統”“數據庫管理系統”以及“數據庫”三者之間的關系，同時也培養了學生邊看書邊操作的自學習慣。

以貨物的提取為例了解它們之間的關系（圖3所示），通過這樣的類比，可以讓學生很容易發現三者之間的規律，數據庫是存放數據的地方，而數據庫應用系統是指用編程工具編寫的可以用來訪問數據庫的應用程序，數據庫和數據庫應用系統之間還不能直接訪問，還需要有一個“管理員”，這就是數據庫管理系統，數據庫管理系統負責處理數據庫應用系統存取數據的各種請求，實現對數據庫的操作，然后把操作結果返回給數據庫的應用系統。這樣，三者就構成了一個有機的層次關系。有了這樣的層次關系，數據庫管理員或用戶可以方便的對數據庫中的數據進行查看、添加、刪除、修改等操作。

三、結語

經過這樣處理，本節課的基本內容已經學習結束，但是感覺還是有些缺憾，那就是缺少一個好的總結，本節課的總結是觀看短視頻《大數據時代》，通過視頻中展現的大數據應用的震撼效果，給學生留下難忘的印象，為學生以后學習使用數據庫作一個美好的鋪墊。

本節課在教學中為了突破難點，在關鍵點通過擬人、類比等方法為學生搭建了“腳手架”，以學生生活常識來建構新知，這種將學生最近發展區建構作為一種有效支柱，在攻克知識難點中起到了重要的作用，幫助教師突破教學的難點，實現學生對學習難點的理解和重點的深入認識，并為學生的終生學習興趣打下基礎。

參考文獻：

[1] 普通高中課程標準實驗教科書《信息技術基礎（必修）》[M]，教育科學出版社，2004.6.

[2] （美）加儂，（美）柯蕾著，宋玲譯《建構主義學習設計》[M]，中國輕工業出版社，2008.3.

[3] 洪樹蘭.教學中“腳手架”的搭建研究[J]，《教育教學論壇》，2011.23期.