基于项目学习的数据库设计教学模式探讨

邓立苗 陈龙猛

摘要：该文探讨了一种基于项目学习的数据库设计教学模式，这种教学模式集项目学习法（PBL）、项目开发技术和管理方法于一体，采用一系列项目模仿数据库实际开发过程，同时在教学过程中综合使用多种教学方法，并提出了有效的评价机制。结果表明，此教学模式比较适合于数据库设计的教学，能够使学生积极参与到教学过程中，从而提高教学效果，对学生的实践应用能力和创新能力也有一定的提高。

关键词：项目学习;数据库设计;启发式教学;项目评价

中图分类号：TP311        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2019）01-0129-03

Research on Teaching Model of Database Design based on Project Learning

DENG Li-miao， CHEN Long-meng*

（College of Science and Information， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China）

Abstract：This paper presents a teaching model of database design based on project learning， which integrates project-based learning（PBL）， project development technology and management method. A series of projects are used to imitate the actual development process of the database. At the same time， a variety of teaching methods are used in the teaching process， and effective evaluation mechanism is put forward. Results show that the proposed teaching model is more suitable for the teaching of database design. It can make students participate actively in the teaching process， thus improve the teaching effect， and improve the students' practical application and innovation ability accordingly.

Key words： Project learning; Database design; Heuristic teaching; Project evaluation

1 引言

数据库原理与应用是计算机科学与技术及相关专业的一门重要课程，随着大学的扩招，大学教育已经从传统的精英教育转变为大众教育。但大部分学校仍然采用传统教育模式，数据库原理课程在某种程度上仍然采用传统教育方式，强调理论，忽视实践和不同环境与市场需求，从而大大影响了学生适应社会的能力[1]。

数据库设计是数据库原理课程中的核心内容，实践性特别强，是没有固定模式的创造过程，对学生来说是非常难学的。而且数据库设计通常没有一个简单、正确的解决方法，而学生在学习过程中通常都会寻找一个确定性的解决方法，因此导致一定程度的认知不确定性[2]。使得学生虽然掌握了数据库设计的理论知识和方法，但在实际应用中却无从下手，难以用所学的知识解决实际问题。

项目学习法，又称基于项目的学习（Project-Based Learning，PBL）。是在建构主义、实用主义等教学理论影响下形成的一种教学方法[3]，是指学习者通过主动探索和相互协作完成一个有意义的项目来获得完整而具体的知识，形成专门技能并获得自身的全面发展。这种方法以制作完整的作品为目的，需要学习者自主完成項目的信息加工、方案设计、作品制作以及结果评价等环节[4]，它强调学生在实践体验中获得较为系统而具体的知识和技能[5]。而数据库设计的教学目标就是设计一个能满足应用系统的应用需求的数据库，为了达到这一目标，本文将项目学习法应用于数据库设计教学过程中，遵循项目学习思想设计和开发一个完整的数据库。同时，将项目管理相关的技术、工具和方法应用于数据库设计过程中，并结合多种教学方法，使学生变被动学习为主动学习，提高学生的实践能力以及协作精神。

2 数据库设计概述

数据库设计是数据库原理课程中非常重要的一部分，教学主要目标是基于前面所学的基础知识，使学生能够获取一个满足给定数据需求的有效的数据库定义，涵盖需求获取、概念设计、逻辑设计和物理设计及实现等内容[6]。在软件开发过程中，数据库设计起着至关重要的作用，数据库设计步骤及对应的软件开发阶段如图1所示。由图1可见，数据库设计贯穿于软件开发的整个过程，从系统分析直到系统维护。在软件开发过程中，项目管理贯穿于整个软件开发过程，因而项目管理相关的技术与方法同样适用于数据库设计过程，采用项目学习方法来进行数据库设计教学是非常适合的。

3基于项目学习的教学模式探讨

3.1 项目的确定

首先教师需要选择一个实际项目作为教学案例，并把教学案例根据教学内容分解成各个任务。选择的案例应该是学生相对比较熟悉的项目，这样才能够让学生积极参与其中，并能够在不同的开发阶段担任不同的角色。本文选择学生最为熟悉的学生管理系统作为教学案例，在教学过程中始终围绕着这个项目进行。同时，将学生分成项目小组，每组4-5人，分工协作是项目学习的主要方式，每组推选一位组长担任项目经理的角色，并选择一个比较熟悉的系统作为实践项目（如图书管理系统、酒店管理系统、人事管理系统等）。针对不同设计阶段各项目组成员分别担任不同的角色：数据库分析人员、设计人员、用户、数据库管理员和程序员。同时，教师的角色也发生了转变，不再是教学中的主导者，而是学生学习过程中的引导者、指导者和监督者，同时负责项目进度管理。

3.2 基于PBL的教学实践

整个数据库设计教学过程都是围绕所选择的教学案例“学生管理系统”进行的，教材选用“十二五”国家级规划教材《数据库系统概论》（王珊，萨师煊编著）[7]。根据项目学习的相关理论和方法，首先将数据库设计划分为多个相对独立的阶段，然后对每个阶段的具体任务及要求进行描述，各个阶段的任务具体描述如表1所示。任务描述表详细描述了每个阶段的具体任务与要求、涉及的主要知识点、该阶段的成果及使用的教学方法。下面以需求分析和概念结构设计为例详细介绍项目学习法在数据库设计课程中的实践。

3.2.1 需求分析

需求分析阶段教学目标是如何获取和描述用户的需求，在这个阶段中，沟通和交流是非常重要的。由于教学案例是学生最为熟悉的学生管理系统，可以直接通过分组讨论和角色扮演的形式来进行需求调查。教师先简要讲授需求分析的基本要求和方法，然后留出一定时间，进行分组讨论以获取需求。各项目组成员分为两组（用户组和开发组），分别担任用户和开发人员角色，用户描述需求，开发人员询问并记录用户需求;讨论完毕后，挑选其中一个组的成员作为代表汇报讨论结果，教师进行评价，具体过程如图2所示。通过分组讨论与角色扮演，使每个学生都能参与到教学过程中，并在其中发挥一定的作用，不仅能够身临其境般地体验需求分析的方法，而且能够提高学习的兴趣和积极性。

3.2.2 概念结构设计

概念结构设计的教学目标是根据需求分析结果，建立系统的概念结构模型，即E-R模型。由于E-R图的相关知识在第一章中已讲授，因此采用回顾式启发教学结合项目学习法来组织教学。PBL教学方法是以学生自主学习和小组讨论为主要形式，在教师的监督与支持下，围绕教师设定或学生选择的具体问题进行研究的学习过程[8]。基于PBL的概念结构设计教学过程如图3所示。

首先教师引导学生回顾E-R图的相关知识（主要是实体、联系和属性的概念及表示方法），从而引出概念结构设计的教学目标与内容，然后结合“学生管理系统”案例讲解概念结构设计的基本方法与过程。接下来各个项目组在需求分析的基础上进行实践项目的概念结构设计，为了让每个同学能够体验更多的角色，采用角色互换的方式进行概念结构设计。

概念结构设计包含两个角色，需求分析阶段各项目组完成的需求分析文档被分配到不同的项目组，我们称之为开发小组，开发小组担任概念结构设计任务。需求分析文档的作者担任数据库用户，他们作为用户组，这样每个项目组同时担任开发小组和用户组双重角色。

角色互换的目的是让每个小组同时担任两种角色，用户组只提供清晰的需求但不知道如何设计，而开发组未必全面清晰地了解用户的需求。同时，为了增加开发人员和用户相互之间的了解和交流，创建一个公共交流通道用于进行数据需求方面的讨论。接下来，各项目组分组讨论，研究概念设计方案，分工设计各子模型并汇总设计成果。最终用户组将会收到开发组的概念设计结果，即E-R模型，并对所收到的E-R模型进行评价。最后，教师对各小组完成的情况进行总结并评价。

接下来，每个项目组成员只担任开发人员角色，参考所收到的概念设计模型进行其他阶段的设计任务，一个好的解决方案可能会通过这种交互方式得到。

3.3评价机制

在项目学习过程中，评价是一个非常重要的环节，好的评价机制不仅能够客观评价学生的学习成果，而且能够大大激励学生的积极性。项目学习注重的是学生的学习过程而非学习结果，因此，项目评价不仅包括对所形成的阶段性成果进行评价，而且要对学生在学习过程中的表现予以评价，比如对学生的积极主动参与和所起作用，学生的协作精神和创新精神，实践能力的提高等方面要给予充分的肯定。要鼓励学生积极参与，培养他们的勇于创新、乐于实践的精神[2]。

创建一种令学生和教师满意的评价机制是比较困难的，相关研究者针对PBL提出了新的评价机制[9-10]。本文中，我们采用一种综合评价方法，包括项目评价和水平测试两部分。测试内容包括各個数据库设计阶段的教学内容，主要考察学生对数据库设计过程中所需要的知识和技能的掌握程度。项目评价主要对项目完成情况以及学生在项目进行过程中的表现予以评价。项目评价包括以下几方面：实用性（满足用户需求），正确性（不存在错误），适应性（符合规则，易于实现），清晰性（书写准确，图表清晰）。除此之外，还有关于项目进度方面的评价，建立对项目延期的惩罚规则。

项目评价主要以教师为主体，在审阅每个项目的阶段性成果后，教师给出评价和相关建议。同时项目组长对小组成员的表现情况进行评价，如参与程度、所起作用及协作能力等，还可以通过组内互评来评价各成员的表现情况。在概念设计阶段引入的角色互换是项目评价的另一个重要方面。在这个阶段，我们要求每个项目组对概念结构设计成果的每个方面确定一个等级，项目组之间进行互评。各项目组既要像用户一样对收到的概念设计结果进行评价，又要像开发人员一样评价需求文档的可理解性和收到的答复的及时性和清晰性。

4 结论

在对数据库设计课程特点及教学现状研究的基础上，本文尝试将项目学习法应用于数据库设计教学过程中，并在教学过程中根据教学内容综合使用多种教学方法。实践结果表明，此教学模式比较适合于数据库设计的教学，能够以学生为主体，更多地顾及了学生的需求，使学生积极参与到教学过程中并担任不同角色，从而提高教学效果。同时，学生由被动学习转变成为主动学习，提高了学习兴趣，培养了自主学习能力及沟通协作能力，大大提高了实践应用能力和创新能力。

参考文献：

[1] Liu Yuelan， Liao Yiwei， Huang Yuyan， et al . Study on Teaching Methods of Database Application Courses [J]. Procedia Engineering， 2011（15）： 5425-5428.

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[3]巴克教育研究所.項目学习教师指南[M].北京：教育科学出版社，2008.

[4] STEPHANIE BELL. Projected-based learning for the 21 century： skills for the future [M]. Routledge Taylor & Francis Group， 2010.

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[6] D. R. Mcintyre， Hao-che Pu and Francis G. Wolff. Use of software tools in teaching relational database design [J]. Computers Eduction， 1995，24（4）：279-286，

[7]王珊，萨师煊. 数据库系统概论[M].5版.北京：高等教育出版社，2014.

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[10]Tal， R. T.， Dori， Y. J.， & Lazarowitz， R.. A project-based alternative assessment system[J]. Studies in Educational Evaaluation，2000（26）：171–191.