專創融合數據庫設計教學案例

摘要：文章基于專創融合視角提出一種基于水平思考法和啟發式問題引導的數據庫概念模型設計方法，并以美團訂餐系統為例，采用五星教學法設計了教學案例。該方法旨在解決學生在概念模型設計中的難點，并提升其問題解決能力和團隊協作能力。研究結果表明，該方法能夠有效改進學生的數據庫設計能力，并提高課程綜合項目報告的質量。

關鍵詞：專創融合；水平思考法；啟發式問題；五星教學法；數據庫概念模型設計

中圖分類號：TP311.13" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）21-0049-04

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

數據庫課程是計算機及相關各專業非常重要的基礎課程。數據庫設計是課程中的關鍵難點，它對系統的性能、可擴展性、維護性以及數據的一致性和完整性等方面具有深遠影響[1]。在軟件系統設計與開發中，數據庫設計的地位不可小覷。傳統的概念模型設計，通常采用E-R方法，依賴于從數據流圖和數據字典中抽象實體、聯系和屬性。但大二學生因缺乏軟件工程知識，常混淆功能與數據邏輯，導致概念模型設計不準確，且對教師依賴性嚴重，難以培養學生的解決問題能力和團隊協作能力。針對這些問題本文提出一種專創融合的教學思路，結合“水平思考法”和“問題啟發”方法，鼓勵學生從多角度思考，以美團訂餐系統數據庫模型設計為例，有效激發學生的創新思維，提升設計準確度和創新性，更好地鍛煉他們的問題解決和團隊協作能力，并將此方法推廣應用到課程綜合項目的數據庫模型設計中，取得了不錯的效果。

1 水平思考法

水平思考法，又稱橫向思維法，是由愛德華·德·波諾提出的一種創新思維方法[2]。它強調從不同角度、不同領域尋找解決問題的途徑，打破傳統思維定式，通過概念法、隨機輸入、挑戰法、激發法等技巧，激發創造性思維[3]。核心特點在于其跳躍性、多樣性和開放性，能夠提供更多可能性，從而提高解決問題的效率。

在數據庫概念模型設計中，水平思考法的應用價值尤為突出，它可以幫助設計者跳出傳統的思維框架，探索更適合用戶需求的數據庫模型。通過水平思考，設計者能夠從數據存儲、業務操作、查詢效率等多方面進行創新，設計較優化的數據模型。

2 教學案例設計

本文以“美團訂餐系統數據庫設計”教學為例，闡述如何將水平思考法的創新思維融合到數據庫概念模型設計之中，從教學目標、教學過程和思政融入三方面對教學案例進行設計。

2.1 教學目標設計

教學目標設計是教育過程中的關鍵環節，它不僅為教學過程和活動提供明確的方向和指引，還確保了教學內容的有效傳遞和學生的學習成效。本次課的教學目標從知識、能力和價值三個維度設計如下。

1） 知識目標；掌握如何抽象E-R模型三要素，學會E-R設計方法。

2） 能力目標：能夠應用水平思考法的創新思維抽象并設計數據庫概念模型，設計出美團訂餐系統的數據庫E-R模型。

3） 價值目標：具備勇于嘗試的創新精神、團結協作的團隊精神以及細致踏實的職業信念。

2.2 教學過程設計

數據庫設計實踐的教學過程設計采用五星教學法[4-6]，通過實際問題引導學生深入探索知識，更側重問題的解決和知識的實踐應用。本次課的線上線下混合式五星遞階教學過程設計如圖1所示，其中結合線上平臺的便捷性和線下課堂的互動性，能夠為學生提供更加高效、靈活和個性化的學習體驗。

教學過程分課前、課中和課后三部分。課前通過視頻講授簡單案例，學生自主學習初步完成知識吸收，并聚焦待解決的問題——美團訂餐系統數據庫設計。

課中首先通過內化激活學生原有的E-R方法設計數據庫模型的知識，然后組織課堂互動活動，引領學生利用創新思維思考啟發式問題，展示論證新知，并分組討論，嘗試應用體驗新知，掌握數據庫模型設計方法及運用，并展示成果。

課后通過線上拓展資源、教師線下指導和綜合項目訓練，提升學生數據庫設計能力，實現知識的融會貫通。

2.3 思政融入設計

課堂思政融入旨在通過課堂教學潛移默化地影響學生的世界觀、人生觀和價值觀，培養學生的核心素養和責任擔當[7]。思政設計可以融入課堂教學的各個環節，本教學案例的思政設計具體如表1所示。

3 教學實踐與應用

下面具體闡述如何通過線上線下混合的五星遞階教學法，在教學案例中融入“水平思考和問題啟發”的美團訂餐系統數據庫設計的實踐與應用。

3.1 課前知識準備

課前線上向學生發布兩個學習任務：

1） 預習任務：學習圖書借閱管理系統的數據庫設計視頻，掌握E-R方法的設計步驟，并完成預習檢測作業，培養學生自主學習能力。

2） 小組任務：學習通平臺組織學生自行分組，討論如下兩個預留問題并給出小組方案：

（1） 美團訂餐系統有哪幾類用戶？

（2） 每類用戶有哪些操作？

學生可以通過線上學習提前掌握E-R設計方法，并通過小組協作共同探索了解美團訂餐系統的用戶需求信息，聚焦實際問題，培養學生自主學習能力和小組協作能力。

3.2 課中知識內化

課中教師首先反饋線上預習檢測的問題，并針對問題精講重難點知識，激活舊知，讓學生更好地理解和掌握自底向上的E-R模型設計步驟。

3.2.1 課堂互動

本環節引入水平思考法和啟發問題引領學生示證新知，通過問題思考與集體討論共同抽象設計美團訂餐系統數據庫E-R模型的實體、聯系和屬性。

課上，先拋出本次課堂的幾個啟發式問題，如表2所示。

然后引領學生運用水平思考法發散思維，思考并解決這些問題，逐步抽象設計出E-R圖的三要素：實體、聯系和屬性。

1） 首先運用水平思考的概念法選擇焦點，根據學生課前的獲取的美團訂餐系統用戶需求信息，確定系統的用戶實體有訂餐用戶、店家、騎手、管理員。然后圍繞訂餐用戶實體，引導學生頭腦風暴，用隨機輸入法給出用戶的操作。從操作信息中又可以聚焦概念得到兩個實體：餐品和訂單。

2） 繼續應用概念法和隨機輸入法抽象E-R圖的聯系，如：用戶和訂單之間可以抽象出1：n 的“下單”聯系。訂單和餐品之間抽象出m：n的“訂購”聯系。下單時間是下單聯系發生時產生的信息，所以應是下單聯系的屬性。同理，訂購聯系有訂購數量屬性和折扣屬性，這樣啟發式問題1和2就解決了。同理，學生還可以隨機抽象出用戶和餐品之間多對多的“搜索”“選定”和“評論”聯系。

對于這些聯系，引導學生利用水平思考的挑戰法三提問分析它們是否都有必要保留。

挑戰法的三提問如下：

（1） 考慮能否去除？為什么可以？

（2） 如果不能去除，為什么？請給出理由。

（3） 思考是否還有其他方法滿足存在的理由？

通過引導學生共同思考，最終得出以下結論：

①搜索聯系可以去除，因為從數據存儲的角度考慮，搜索信息屬于系統臨時數據，不需要存儲。

②其他聯系有必要保留，因為都有實際數據存儲需要。

③其他方法，用戶選定餐品可以替換為將餐品加入購物車，因此選定聯系也可以畫作購物車實體，同理，評論聯系也可以抽象為評論實體。如圖2所示。

對于挑戰法給出的多種方案，繼續引導學生思考：畫作聯系與畫作實體，哪種畫法更好呢？這里可以以評論聯系為例，帶領學生將兩種畫法各自轉換為關系表，發現無論評論畫作實體還是畫作聯系，最后都轉化為同樣的關系表。所以得出結論：無論選擇哪種E-R圖畫法，結果都是一致的。這里可以通過思政金句鼓勵學生多多嘗試，培養學生精益求精的工匠精神和不斷探索的創新精神。至此啟發式問題3便解決了。

3） 最后再次運用隨機輸入法引導學生頭腦風暴，抽象E-R圖的屬性。得到用戶、訂單、餐品的許多屬性，如圖3所示。

圖3 隨機輸入用戶、訂單、餐品三個實體的屬性

繼續運用挑戰法三提問帶領學生探索這些屬性是否都有必要保留。

經過引導，可以得出以下結論：

①用戶的年齡屬性可以去掉，因為它和出生日期信息冗余了。數據庫中只要存儲用戶的出生日期，就可以計算得到用戶年齡，沒必要再存儲年齡了。

②其余的屬性信息都需要存儲。所以不能去除。

③第三個問題：是否還有其他方法滿足存在的理由？這里可以繼續帶領學生運用水平思考的激發法開展深度思考。

激發法也有三提問，如下：

（1） 實際情況是什么？

（2） 有什么好處？

（3） 如何讓這個美妙的想法成為現實？

通過引導學生共同思考討論，得出以下結論：

①實際情況是每個用戶可能有多個收貨地址；餐品類別在系統中需要統一命名。

②好處是方便用戶操作。

③對問題三：如何讓這個美妙的想法成為現實？這里給出兩種收貨地址的輸入方式A和B，如圖4（a） 所示，A為當前軟件流行的輸入方式，B為傳統軟件的輸入方式，讓學生轉換為用戶角色來進行選擇，大部分學生都選擇A，因為A輸入方式簡單快捷。這里引導學生從用戶角度思考問題，學會換位思考，培養學生為用戶服務的職業素養。然后再由A輸入方式推理出收貨地址應該設計為E-R圖的一個實體，省、市、區、街道、詳細地址等是收貨地址實體的屬性，如圖4（b） 所示，這種設計方式方便用戶輸入及系統后臺管理。

同理，餐品類別也可以給出類似的設計，這里不再贅述。

這樣，通過師生共同研討，前5個啟發式問題就解決好了，可以得出美團訂餐系統用戶端的局部E-R模型如圖5所示。

3.2.2 課中體驗

接下來是學生分組討論、應用新知環節。教師監控課堂并指導學生分小組分角色研討美團訂餐系統中四類用戶的局部E-R模型，繼續探討啟發問題6和7（見表1），應用新知識新方法設計不同用戶角色的局部E-R模型，最終合并成美團訂餐系統的全局E-R模型，促進知識的消化吸收與創新方法的應用。隨后開展翻轉課堂環節，選取優秀小組分享展示設計成果，師生點評，鍛煉學生的表達和思辨能力。最后教師帶領學生總結本次課學習內容，并布置課后任務。

3.3 課后提升

課后要求學生將學到的知識和方法應用于綜合項目選題中，實現知識的融會貫通。課后任務包括：

1） 小組任務：繼續設計完善美團訂餐系統數據庫邏輯模型，平臺提交小組任務。

2） 拓展任務：學習微視頻，學會使用Visio、Diagram Designer或ProcessOn等工具繪制E-R圖。

3） 項目任務：重新分組，進行課程綜合項目選題，分析討論系統用戶需求，并嘗試用課上方法設計課程綜合項目的數據庫概念模型，下次課上討論設計方案。

4 結束語

本研究采用“水平思考+問題啟發”的數據庫設計教學案例，探索出了一條數據庫設計的新路徑。在教學實踐中，學生能夠全程深度參與思考過程，并充分發揮創新主動性。自該教學方案實施以來，通過對學生課程綜合項目報告中數據庫E-R模型設計的系統分析，我們發現各項目的E-R模型設計質量顯著提高，創新成果數量和質量較以往均有大幅提升。未來我們將持續推進數據庫模型設計的教學創新改革，從教學方法優化、教學項目設計、課后拓展訓練等多個維度全面提升學生的創新能力，同時積極探索將更多創新思維融入課堂教學，推動專業教育與創新教育的深度融合改革。

參考文獻：

[1] 王珊，杜小勇，陳紅.數據庫系統概論[M].6版.北京：高等教育出版社，2023.

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[3] 溫濤，鄧珊，董文良. 思維創新與開發[M].大連：東軟電子出版社，2021.

[4] 姜惠娟，郭文龍.OBE理念與項目化教學相結合的混合式教學模式探索[J].計算機教育，2022（10）：160-164.

[5] 譚生龍，李周娜，胡清華.五星教學法在網頁設計與網站建設課程中的應用探討[J].湖北經濟學院學報（人文社會科學版），2023，20（12）：154-156.

[6] 任武榮，李柏力，崔辰放.基于五星教學法的“大學化學” 教學探索與實踐[J].教育教學論壇，2024（14）：137-140.

[7] 賈寧，鄭純軍.思政背景下的混合式項目化學習在人工智能專業教學中的實踐[J].計算機教育，2023（7）：138-144.

【通聯編輯：王 力】