基于创新课程教学的创新人才培养

胡文瑜 滕秀花 唐郑熠 林 葵

摘要：分析数据库系统原理课程内容的特点，提出采用创新的教学方法，有目的地在预设教学场景中对学生的思维活动进行有效引导。

关键词：创新思维；创新能力培养；数据库系统原理；教学创新

0 引言

创造性思维能力的培养是创新人才培养的核心，大学教学应培养符合知识经济时代所需的具有创造性思维能力的创新人才，而课程是构建创新教育的基石，这就需要教师在课程教学中注重和实施对学生创新思维能力的培养。培养创新人才要靠具有创新精神和创新能力的教师运用创新教育的方法和手段来实施。教师要以具体的课程为载体，依据每门课程教学内容的特点，将创新教育融入到课程教学过程中，在具体教学内容中创设相应的教学场景，并有意识、有目的地实施创新思维与创新能力的培养。

教学实践创新的关键在教师，教师教育得法，学生思维的潜力就能得到发展。教师应采取有效的创新思维训练方法，激发学生的好奇心和创新思维潜能，扩展学生的创新思维视角。在进行创新思维培养的过程中，要注重培养学生以创造性的眼光看待问题的能力，尤其注重培养学生独辟蹊径解决问题的能力，要多运用质疑思维法和发散思维法。

1 在数据库原理理论教学中培养创新思维与创新能力

数据库系统原理是计算机学科各专业的核心课程，在专业教学中占有重要地位。数据库原理技术发展的过程本身就是创新思维发展过程的完美展现，体现了近现代数据库技术发展的渐进性和系统性。数据库原理有着坚实的数学理论基础，如集合论和离散数学，数据库原理的学习能为学生创新思维能力的培养夯实基础，在各章节的教学内容和教学脉络中有很多适于创新思维能力培养的案例，能很好地创设出创新思维培养的氛围或场景，为学生具体实施创新思维能力的培养提供了合适的土壤。

案例教学1——在数据库发展这一章中，培养学生以创造性的眼光看待问题的能力。

在数据库发展这一章中，逻辑数据模型是个重要的知识点。讲授逻辑数据模型如何从最初的层次模型，逐渐演化与发展到关系模型的教学过程，可用于培养学生以创造性的眼光看待问题的能力。层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系，因为现实世界中许多实体之间的联系本来就呈现出一种很自然的层次关系，如企事业单位的行政管理机构、家族关系等。这种最初的归类与概括的方法既自然又符合人类的直观思维习惯，但层次数据模型只能直接表示实体之间的一对多的联系。现实世界中很多联系是非层次性的，如结点之间具有多对多联系，或者一个结点具有多个双亲等，层次模型只能通过引入冗余数据或创建非自然的数据结构来表示这类联系。为解决这个问题，引入了网状数据模型。基于图结构的网状模型能够更为直接地描述现实世界，但是其缺点是结构复杂，不利于掌握和使用。数据库之父E.F.Codd能以独具匠心的视角看待并解决这个问题，所提出的关系数据模型与既往的模型完全不同，它建立在严格的数学概念基础上，是数据库理沦中一个里程碑式的创新突破。由于关系模型概念单一，无论实体还是实体之间的联系都用关系来表示，对数据的检索和更新也是关系，所以数据结构简单清晰，用户易懂易用，数据独立性更高，安全保密性更好，简化了程序员和数据库开发的工作。E.F.Codd能提出这个使数据库技术跨越式发展的模型，是仅凭对现实世界的简单概括或自然思维所无法实现的，必须具备创造性的眼光，其创新过程是一个高度抽象、归纳、演绎的过程。

我们通过逻辑数据模型的发展这一学习情景的安排，鼓励学生在学习活动中自己去领会或发现事物间的联系，有目的地去培养学生能以卓尔不群的、创造性的眼光看待问题的能力。

案例教学2——在关系数据理论这一章中，培养学牛的发散性思维和独辟蹊径解决问题的能力。

在关系数据理论这一章中，规范化理论为数据库设计提供了理论指南和工具，关系模式的规范化过程是通过关系模式的分解来实现的，而有效完备的Armstrong公理系统又是模式分解的理论基础。为了使读者能理解后续内容所指，先给出关系数据理论中的两个定义和一个已获证明的引理。

定义l在关系模式R中，为F所逻辑蕴含的函数依赖的全体叫做F的闭包（closure），记为F+。

定义2设F为属性集U上的一组函数依赖，，能由F根据Armstrong公理导出}，称为属性集X关于函数依赖集F的闭包。

引理1设F为属性集U上的一组函数依赖，X，，X→y能由F根据Armstrong公理导出的充分必要条件是。

可以说，要想证明Armstrong公理系统的完备性和进行合理的数据库设计，必须计算闭包F+，但计算F+是一个NP完全问题。比如，从出发，至少可以推导出2n个不同的函数依赖。教师此时可以告诉学生，解决这个问题就像是要移除挡在愚公面前的大山，但又没有时间允许愚公及其子孙慢慢地挖除，至此，关系数据理论的发展似乎遇到了一个不可逾越的障碍。但是，只要广开思路，寻求变异，从多方面探索解决问题的方法，就会发现在引理1的基础上完全可以解决这个NP完全问题，即将判定X→y是否能由F根据Armstrong公理导出的问题，转化为求、判定Y是否为的子集的问题。我们后续的课程内容将会学到求XF+的算法很简单，有限次循环就会终止。

我们在关系数据理论这一章的教学中，运用了发散思维法的教学方法，所创设的学习情景适于培养学生的发散性思维习惯，引导学生用不寻常的视角去观察问题，从而培养学生扩展创新思维视角的能力，使他们懂得，遇到困难和障碍时不要轻言放弃，通过创造性思维，通常能独辟蹊径地找到解决问题的方法。类似的教学案例还很多，可促进学生创新精神与创新能力的发展。

案例教学3——在并发控制这一章中，启发并训练学生分析问题和创意解决问题的能力

数据库系统是允许多个用户同时使用的多用户系统，为了保证数据库并发事务的一致性和隔离性，数据库管理系统必须提供并发控制机制，采用的并发控制技术是封锁，但封锁的方法可能引起死锁，所以首先要帮助学生分析为什么会产生死锁。教师不直接告知解决死锁问题的现成方法，而是鼓励学生掩卷思考，组织学生展开讨沦，提示他们借鉴操作系统中解决死锁问题的方法来解决这个问题。学生提出了各种解决问题的方法，有些很有见地，比如，有同学指出，可以借鉴操作系统的一次封锁法来预防死锁的产生，所谓一次封锁法就是要求每个事务必须一次将所要使用的数据全部加锁。这个解决方法虽然可以有效地防止死锁，但会出现两个新问题：其一，一次就将要用到的全部数据加锁，会扩大封锁范围，从而降低系统的并发度；其二，数据库中数据是变化的，所以事实上很难事先确定所要封锁的数据对象，如果将事务执行过程中要封锁的数据对象全部加锁，会进一步降低并发度。通过这样的讨论，学生会理解操作系统中广为采用的预防死锁策略并不适合数据库系统。此时教师才将适合数据库特点的解决死锁的方法传授给学生。当然，教学过程中教师要充分鼓励学生的创意思维，教学方式要幽默诙谐，实施快乐教学法，激发学生的学习兴趣、学习热情和内在的学习欲望。

我们在并发控制这一章节的教学中，采用了创意解难的教学方法，启发并训练学生分析问题和创意解决问题的能力，引导学生通过模仿学习，遵循“出现问题一分析解决问题一出现新问题一创意解决新问题”这个思维发展脉络，来解决难度适中但带有一定探索性质的问题，教学过程中教师启发学生主动独立地去发现、分析和解决问题，从而达到对学生进行创新思维能力训练的教学目的。

2 在数据库原理其他教学活动中践行创新能力培养

除了课堂上的理论教学，课程的其他教学活动，比如分组讨论、课堂提问、习题课和随堂小测等环节，也要注重营造民主平等和开放的活动氛围，为学生的创新活动提供良好的心理环境。比如，在分组讨论、课堂提问和习题讲评过程中，注重指导学生学会用系统方法去思考问题，发现事物之间的多重联系，学会逆向思考，多路思考，善于联想、比较，打破常规去思考。要积极回应并充分鼓励学生的解题思路，正确的要大加鼓励和褒奖，在让学生享受到成功解题之快乐的同时，适当加大问题难度，或要求其尝试更卓越的解题方法，而这一过程往往是教学相长的过程；对待错误的解题方法，要尽可能寻找学生解题步骤中出现过的好的思维萌芽并加以鼓励，根据其现有水平，尽可能提示并帮助学生找到正确的解题路径，小心呵护和充分激励的效果往往是惊人的。随堂测试是运用质疑思维法的合适场景，要引导学生正确判断和合乎逻辑地推理，解题的过程通常伴随着分析、归类、比较、概括的方法；解难题的过程同样伴随着综合、抽象、归纳、演绎和逆向思考等，教师应鼓励学生以灵活多样的、独特的活动方式进行探索性解题。解题训练有助于培养学生包括创造力在内的各种思维能力，培养他们敏捷、灵活、深刻、独创的思维品质。此外，在课程成绩评价体系中要适当加大创新能力成绩的占比，激励学生的批判性思维、创造性思维与想象力。

3 结语

综上所述，利用数据库系统原理课程内容本身的特点，利用知识点脉络的发展来创设相应的学习氛围，在预设的教学场景中对学生的思维活动进行有效的引导，并通过运用多种有效的思维训练方法，充分激励学生在课程学习过程中的求知欲和质疑问难的热情，充分刺激学生的好奇心，培养并训练其具有透过现象看本质，采用独辟蹊径的方法解决问题的欲望和能力，教会学生从知识学习中“学会思想”，生成智慧。

总而言之，对学生创新思维能力的培养是一个浸润与养成的过程，是在知识传授的过程中逐渐渗入到师生的教学互动中而产生的。创新人才培养需要以具体的课程为载体，采用创新的教学方法和教学手段，具体落实到每一门课程、每一堂课、每一个知识点和每一个教学活动中。