時間:2022-05-02 18:35:24
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇數據庫原理論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
課程在教學過程中存在的問題第一,理論與實際相脫離。在教學過程中教師要么以理論教學為主,忽視學生實際操作的培養,以至于學生只是簡單的記憶概念及理論,無法解決實際問題,要么過于重視操作,把大部分教學時間集中在目前流行數據庫管理系統的學習,致使學生認為理論知識的學習無關緊要,缺乏完整的知識結構。第二,驗證性實驗為主。目前課程的實踐教學采用驗證性實驗為主,針對某個知識點進行孤立的實踐,使學生在操作過程中不能與現實實際情況相結合,不能解決實際問題,使實踐教學失去原有的價值。第三,教學內容陳舊。教師遵循教材進行教學,但所用教材過于陳舊,不能與時俱進,與社會實際需求相脫離,教學內容統一,不能很好的與學生所學專業相結合。第四,“填鴨式”教學法。《數據庫原理及應用》課程已經是一門開設時間較長的課程,教師在教學過程中按照慣用的“填鴨式”的教學方法進行教學,同時部分教師也不愿進行改革以增加自己的工作量,從而導致學生被動的去接收知識。第五,考核方式不合理。課程的考核仍然采用的是卷面考試的方式,通過對學生理論考試的成績來評判學生的學習情況,卻忽視了學生的動手操作能力的考核。
3《數據庫原理及應用》課程教學改革的建議
第一,理論聯系實際,更新教學內容。獨立院校以培養應用型人才為目標,該院是以酒店和旅游為行業背景的獨立學院,尤其是酒店管理專業學生的教授內容需與酒店及旅游緊密關聯,即將數據庫原理及應用課程的教學與行業結合;課程內容結構必須包含數據庫相關理論知識和實踐操作兩個方面,教學過程中需要針對酒店、旅游行業特色對教學內容進行調整,由于學院以文科學生為主,數據庫管理系統軟件則選擇ACCESS。第二,加強實踐教學,強化創新能力。在理論教學過程中就要引入行業案例進行講解,讓學生能夠了解數據庫在酒店及旅游行業中怎樣發揮作用,通過學生對案例的分析,加深理解;安排學生到合作酒店進行參觀,了解整個酒店的運作,在進行綜合實驗學習時要求學生針對酒店行業的具體情況進行數據庫的設計與實現,鍛煉學生利用所學知識解決現實問題,使學生學習的內容能與專業結合。實驗過程中還需要學生對現有存在的問題提出解決方法并實現,從而鍛煉學生的創新能力。第三,多種教學方法和教學手段結合。①案例教學法:以酒店、旅游企業的真實案例進行教學,讓學生在接觸本門課程的時候就能了解到課程在行業中的重要性,同時也能使學生輕松地從具體到抽象的教學過程中掌握知識。②任務驅動教學法:以學生小組為單位下達數據庫開發任務,任務均以酒店或旅行社為背景,學生為完成任務需相互配合、討論,彼此督促學習,進而提高學生的積極性,因為是根據具體的酒店或旅行社進行設計的實驗,能夠鍛煉學生的知識轉移能力,學生更有積極性,更能獲得成就感。第四,改革考核方式。《數據庫原理及應用》課程主要考核理論知識和實踐應用能力兩部分。但在實際考核的過程中不需要刻意的安排卷面考試進行測試,采用提交最終作品即設計的數據庫系統,同時提交小組在系統設計期間所完成的數據庫設計報告,設計報告的撰寫需要學生將整個系統設計所設計的內容文字化,也就將相關理論知識加以強化。第五,加強與酒店和旅行社的合作。應用型人才的培養重點在于應用,通過與酒店和旅行社的合作,學生能在學習期間了解行業的動態及需求,學生有機會進入企業進行學習,并獲得專業人士的指導,適應就業市場的需求。第六,教師自身提高。教學的關鍵和主體是教師,教師不能與時俱進所傳授的知識就不能滿足學生就業的需要,所學知識也就不能與社會接軌,教師能力的不斷提升也是改革的關鍵,因此教師除對專業知識的不斷學習,還需要不定期到酒店及旅行社進行學習,了解行業需求的不斷變化。
2課件的結構設計
現階段,《數據庫原理與應用》多媒體課件的設計往往采取的內容組織結構方式主要分為四個方面,即樹狀結構、復合結構、線性結構以及網狀結構。通常而言,樹狀結構是課件結構設計中最為常用的,這是因為樹狀結構又便于內容邏輯關系的構建,也讓教學內容中知識點的層次性有效劃分,從而促進學習者的學習。與此同時,遠程多媒體課件的設計運用網狀結構還能實現長文本結構的設計,即非線性結構設計。這樣學生在學習過程中可以越過路徑設置,根據自身不同狀況進行學習。
3教學系統模塊簡介
3.1教學板塊
主要用Dreamweaver8和Flash6來開發設計,并用相應的按鈕將其交互功能鏈接。
3.2考試練習板塊
題庫及對成績查詢及詢問的使用,可用Access和UltraDev8來建立。
3.3討論交流并學習板塊
討論區用Access和UltraDev8來實現,電子郵件使用Intemet資源。
3.4優秀作品分享板塊
用Access和UltraDev8來實現,學生可分享受給大家自己的設計作品。
3.5學生管理板塊
用Access和UltraDev8來對學生信息的管理、注冊的信息修改等。
4課件的開發
4.1素材的開發
數據庫原理與應用在課件開發過程中,素材的開發也是整個工作量中最為復雜的一個環節。因此,必須將素材開發放在課件開發的首要地位,切實做好各種素材的整合和調整,才能保障課件的有效性。
通常進行課件的合成和編輯可以采用VB、C++等高級程序設計語言。通過這些設計,課程開發的容錯性更好、運行效率也更高。這就需要課程開發人員在進行開發過程中精確掌握編程環境和編輯語言,確保往后的應用能夠順利進行維護。
1.2被動的進行攻擊在不影響正常網絡使用的情況下,還會有更高明的竊取破譯數據庫的方法,這也是所謂的被動的進行攻擊。在這種竊取、破譯的行為下,當事人醫院數據庫很難查悉這行為,因此會造成非常重要的機密性文件數據的泄露。醫院的數據庫是整個醫院信息系統的靈魂,很多黑客病毒都會以此為突破點以獲得很重要的機密數據。無論是主動的還是被動的攻擊方式,都是現今使用的SQL數據庫系統的抖動,為了保證醫院的計算機信息安全,保證醫院和病人的隱私,有必要針對這些缺陷進行改進?;赟QL數據庫系統的綜合信息應用平臺設計可以更貼近實際,防止人為惡意的網絡安全的攻擊。這也是醫院今后采用SQL數據庫進行工作時的防范重點。
2SQL數據庫在醫院信息管理綜合應用中的完善
2.1根據具體的需要相應的增加或者減少相應的模塊數量醫院和個人可以根據自己的具體需要,進行一些簡單的維護,將系統的模塊進行增加或減少。并且在增減模塊的同時注意維護編程的界面,這樣才能設計出很友好的系統模塊。有了針對性的結構特點,這樣的數據庫應用平臺不僅更符合醫院信息管理系統的設計,而且還增大了獨立性和獨特性,因此也可以整體提高系統的可維護性和可靠性。選用這樣模塊化的SQL數據庫應用平臺也是設計結構的特點。
2.2采取開發式結構特點研究基于SQL數據庫的醫院信息管理綜合應用設計就必須要仔細斟酌這數據庫的系統硬件的結構設計。這個也是整個信息系統的核心內容。當前采取的數據統計模式執行的是TCP/IP的協議。如果要進一步加強系統給的可靠性,保證醫院和病人信息的安全就應當采取開發式結構特點的系統硬件結構設計。采取這樣的硬件結構設計可以減少冗余的配置,保證系統可靠性。在整體的醫院數據信息系統中,最重要的就是這個系統。在完善機遇SQL數據庫的應用設計時自然需要通過增強系統給的整體可靠性,以聯合增強SQL數據庫的互聯網安全機密新能。SQL依然可支持遠程的訪問,這也是醫院信息數據庫需要有的特點。因此,雖然可支持遠程訪問的功能會導致醫院的信息保密功能不太安全,卻也不能刪除。但是可具體根據醫療方面的任務對應的增加遠程訪問的時間限制、地點限制和次數限制。這也是開發式硬件結構的特點。
2.3系統性能優化SQL數據庫歷經幾年的研究和使用已經近乎完美,因此對數據庫的性能進行優化是個非常困難的任務。然而,只要是實際工作有需要的,都應當做出針對性的系統性能優化。為了保證醫院信息的安全,也為了保證醫院工作的效率,系統性能優化的完善勢在必行。在醫院日常的工作中,最繁重的就是數據統計和索引了,若性能得到優化,就可以大大加快數據庫的反應速度,這樣也能使醫院的工作和服務得到提升。
數據庫原理部分主要講授數據庫的基礎理論知識,包括數據庫系統概述、數據模型、關系代數、結構化查詢語言SQL、關系系統及查詢優化、關系數據理論、數據庫設計、數據庫恢復技術、并發控制、數據庫安全性與完整性。這一部分強調的是理論和基礎,當然也設計了一些實驗,但主要是驗證性的和較小的設計性的實驗,其目的是使學生加深對所學知識和理論的理解和掌握。在本部分的教學過程中,除了要求學生作相應章節的習題之外,還要適當的給出一些應用實例,啟發學生在課外去查閱相應資料,為下一環節的數據庫應用做準備。
在數據庫應用部分中,我們主要以典型的Oracle、SQL Server為數據庫管理系統,介紹具體的數據庫系統的設計與開發方法,并結合相應的開發工具,以幾個具體的應用課題為目標要求學生選擇性的進行實際應用項目的設計與開發,使學生在實際設計與開發過程中進一步深入理解和掌握數據庫理論知識,熟悉數據庫應用系統的設計和開發方法,同時培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。
二、教學方法
現在各高校都配有多媒體教室,適當采用多媒體授課,一方面可以增大知識信息量,把原先難以在課堂上表達清楚的內容生動的演示出來,另一方面也提高了學生的觀察能力和學習興趣,提高了教學效率。本課程的特點決定了它可以采用,也有必要采用多媒體等現代化教學手段進行授課。
學生的外語能力是一個很重要的素質要求,對于計算機類專業學生尤為重要。目前,有大量的著作、期刊、論文都是英文原文,快速、準確的獲得科技前沿信息是計算機專業學生立足于社會的根本。為了強化學生的外語能力,我們結合國際合作班教育進行了雙語教學嘗試,積累了一些具有實際應用價值的經驗和教訓。
三、實驗和課程實習
教學是教師和學生不斷交流的過程,實驗是實現這個過程的橋梁,可以彌補課堂教學的不足,加深對基礎理論的理解,啟發學生自主思考,大膽創新,達到良好的理論聯系實際的教學效果。除了觀察性和驗證性實驗之外,我們還開設了設計性實驗和綜合性實驗,目的是培養學生的抽象思維能力和科研能力。
除了對學生獨立工作能力的培養之外,從提高綜合能力出發,我們增加了綜合性課程設計。通常,學生必須成立幾個工作組,共同設計并實現具有一定規模的系統。這些系統要求學生在工作組中必須考慮現實社會問題所涉及的開銷、安全、效率等。增設數據庫課程設計對于提高學生的綜合素質,培養學生的創新意識、創新能力和團隊協作精神具有特殊的作用。
四、考試和考察
考試形式的多樣化是我們注重學生多方面培養的一個重要方面。學生因為擔心考試而整天抱著書本死記硬背,這不是我們的教學目的。當然,我們也不能摒棄考試這種檢查學生掌握知識程度的重要方式,但這絕不是唯一的方式。因此,除了數據庫原理部分采用常規考試以外,我們還增設了課程設計考察、答辯、提交論文等多種不同的方式。
常規考試主要檢驗學生對課堂知識的理解和掌握程度;課程設計考察主要驗收學生所設計的系統,考察學生綜合運用、鞏固與擴展所學的基礎理論和專業知識的程度;答辯主要考察學生的表達能力,要求學生能簡明扼要、重點突出的闡述主要內容;提交論文是對課程設計成績達到優秀的學生提出的更高要求,要求學生對所設計的問題能夠深刻分析,有重大改進或獨特見解,按照論文的規范化要求書寫工整或用計算機打印成文。
五、科研
科研和教學相結合,理論聯系實踐,相互促進,取長補短,一舉兩得。我們努力注意最新技術的引入,同時結合學生所掌握的理論基礎知識,從一些科研任務中選擇有實用價值的題目在課程中進行了討論與實驗。當然,這部分實驗對于需要解決的題目來說還很不夠,還需要學生利用課余時間,利用自己的計算機、利用開放性實驗室進行工作??蒲袔恿私虒W,加強了教的目的性,也提高了學的自主性和積極性;教學也推動了科研,帶著問題的教學勢必解決問題進而發現新的問題。
六、與其他課程相結合
除了本課程的前序課《高級語言程序設計》《離散數學》和《數據結構》以外,與本課相關的課程還包括《軟件工程》《OOP方法與技術》《可視化編程》《計算機網絡》等。這些課程或是本課程的后續課,或是并行課,有的需要本課程的知識,有的為本課程提供一定的支持。因此,我們將該門課程的教學安排在學習完《數據結構》,掌握一門程序設計語言,熟悉一種編程環境之后,尤其注重與《軟件工程》《計算機網絡》等課程相結合的教學方式。
數據庫系統的設計與開發是一項龐大的工程,是涉及多學科的綜合技術。必須把軟件工程的原理和方法應用到數據庫建設中來。運用軟件工程的原理和方法開發數據庫系統,一方面為實踐提供了科學理論和工程方法,另一方面在實踐中加強了對理論的進一步認識,所以可以要求學生嚴格按照軟件工程的原理和方法進行數據庫系統的設計與開發。
表1是對中國國家圖書館收錄的生命美學主題專著進行的數字統計。統計顯示,1980年以來,國內出版的生命美學主題專著數目共計24本。②同期,收錄于中國知網期刊數據庫的生命美學主題論文共計600篇。兩項數據的搜集統計時間均為2014年6月8日。
據表1,1989年以前,國內的生命美學主題專著數量為0。見錄于國家圖書館的第一本生命美學主題論著是潘知常1993年出版的《生命的詩境一禪宗美學的現代詮釋》①,它在運思上呈現了用中國現代生命美學觀照中國傳統生命美學的理論自覺。而潘知常1991年出版的《生命美學》專著并未見錄于國家圖書館。
統計顯示,2000年前后是國內生命美學體系性理論建構的高峰期,除潘知常于2002年發表《生命美學論稿一在闡釋中理解當代生命美學》外,封孝倫《人類生命系統中的美學》(1999)、黎啟全《美是自由生命的表現》(1999)、楊藹琪《美是生命力》(2000)、雷體沛《存在與超越——生命美學導論》(2001)、范藻《叩問意義之門一生命美學論綱》(2002)等生命美學體系性理論專著的相繼問世充實了作為一個學派的生命美學理論陣營。其后,生命美學理論的體系性寫作呈穩定發展態勢,有周殿富《生命美學的訴說?(2004)、潘知?!段覑酃饰以谝簧缹W的視界》(2008)、潘知?!稕]有美萬萬不能一美學導論》(2011)、陳伯?!渡w驗與審美超越》(2012)。
除中國現代生命美學的體系性研究專著外,中國國家圖書館收錄的生命美學主題專著另有三類:中國傳統生命美學研究、西方生命哲學美學研究、部門美學研究。其中,中國傳統生命美學研究又可劃分為兩類:一是以中國現代生命美學的眼光來關照中國傳統美學資源,如潘知常《生命的詩境一禪宗美學的現代詮釋》(1993)、劉偉《生命美學視域下的唐代文學精神》(2012)、劉萱《自由生命的創化:宗白華美學思想研究》(2013);—是對中國傳統生命美學的闡釋性研究,如陳德禮《人生境界與生命美學:中國古代審美心理論綱》(1998)、袁濟喜《興:藝術生命的激活》(2009)。相較而言,西方生命哲學美學研究專著數量較小,且自2005年才出現,主要有王曉華《西方生命美學局限研究》(2005)、朱鵬飛《直覺生命的延續:柏格森生命哲學美學思想研究》(2007)。而與生命美學主題相關的部門美學研究專著在數量上較西方生命哲學美學研究專著為多,如楊光、鄧麗娟《生命審美教育:優化個體生命,享受美學神韻》(2004)、雷體沛《藝術與生命的審美關系》U006)、蔣繼華《媚:感性生命的欲望表達》U009)。
據表1、圖1,雖然本次統計的實際操作時間(2014年6月)不能充分反映中國國家圖書館收錄國內2014年出版生命美學主題專著情況(如生命美學代表理論家封孝倫教授2014年在商務印書館出版的專著《生命之思》尚未見收錄),但巳有的文獻資料顯示:中國現代生命美學理論體系性建構主要完成于20世紀末,并于21世紀持續修補、發展、深化。
表2、圖2是對1980年以來中國知網期刊數據庫收錄的生命美學主題論文數據進行的統計。
表220世紀80年代至今發表的生命美學研究論文數據表
為進一步用統計數據說明國內生命美學研究的具體趨向,根據國內生命美學主題專著自然呈現的分類主題,我們將中國知網期刊數據庫收錄的生命美學主題論文劃分為生命美學原理性研究(包含對生命美學原理性研究進行闡發、評論,以及展開批判的論文)、中國傳統生命美學研究、西方生命哲學美學研究、及其他(主要是生命美學原理的應用性研究以及相關的交叉型研究)四類,分時段進行統計,得到的結果如表3。
根據中國知網期刊數據庫顯示,1989年以前發表的生命美學主題相關論文共有3篇。分別是宋耀良《美,在于生命》(1988)、陳樂平《生命美學的困惑一與宋耀良同志商榷》(1989)、王一川《原型美學概覽一現代西方美學研究之一》(1989)由于期刊《美與時代人》未收錄于中國知網期刊數據庫,自然地,潘知常1985年發表的美學札記《美學何處去》亦未見錄于知網數據庫。
表3可見,1990-1994年期間,中國知網生命美學主題論文非常集中地呈現為兩個類型:一是潘知常本人及其他學者以潘知常生命美學理論為中心的研究與述評一潘知?!吨袊缹W的學科形態一中國美學的現代詮釋》(1991)、潘知常《建構現代形態的美學體系》(1992)、潘知?!稄淖匀坏娜说饺说淖匀灰恢袊缹W的現代詮釋》(1993)、吳風《生存與審美的合潘知?!瓷缹W〉述評》(1992)、張節末《體系與無體系之辯一讀潘知常近著〈生命美學〉》(1992)、晉仲《〈生命美學〉》(1993)、勞承萬《中國當代美學啟航的訊號一潘知常教授〈生命美學〉述評》(1994)等。另一類是對以《周易》、禪宗為代表的中國傳統生命美學的研究及評論。雖然其時生命美學與實踐美學的論爭巳經展開,但從鄒元江對劉綱紀先生在周易美學研究中提出的“生命即美”命題的闡發看,中國傳統美學的生命價值是為實踐美學所認可的。
在1995-1999年期間,生命美學主題研究有三個值得關注的趨勢:1.生命美學理論陣營的壯大。1995年,封孝倫在《貴州社會科學》第5期發表“從自由、和諧走向生命一中國當代美本質核心內容的嬗變'用歷史的辯證邏輯為中國現代生命美學聲援、辯護,并簡述了他的“三重生命”美學觀。封孝倫的聲援、辯護隨即為潘知常引用到了他與實踐美學的論辯中。2.學界開始普遍將以潘知常為代表的中國現代生命美學納入中國現代美學史的整體視野中進行評判。1995年,《學術月刊》第9期刊載《中國當代美學的前沿一關于實踐論美學爭鳴情況的述評》一文,將以潘知常為代表的中國現代生命美學明確納入后實踐美學體系中進行評價。1997年,閻國忠在《文藝研究》第1期發表“關于審美活動一評實踐美學與生命美學的論爭”一文,視生命美學與實踐美學的論爭為中國(現代)美學學科完全確立的標志。同年,周來祥先生撰文《我看今日美壇》,從學理角度肯定了生命美學的學術品性。楊恩寰則在《實踐論美學斷想錄》中針對“自由”“理想”概念對生命美學提出批判。3.生命美學應甩[生研究及交叉研究的發展,如韓森《建筑——向著人的生命意義開拓》(1998)等。
如圖3所示,2000-2004年期間是20世紀80年代以來中國現代生命美學原理性研究的高峰期。2000年,《學術月刊》第11期發表了一組生命美學專題論文一潘知?!冻骺完P系與美學問題》、封孝倫《審美的根底在人的生命》、劉成紀《生命美學的超越之路》、顏翔林《思維與話語的雙重變革》、劉強《生命美學:闡釋框架的轉換與方法論的創新》。這是邁進21世紀的中國現代生命美學最重要的一組專題文章。這一時段,生命美學原理性研究大體上呈現了兩個方向:1.對實踐美學深化批判基礎上展開的生命美學理論升華,以潘知常生命美學研究為代表。其中,深化對實踐美學的批判文章有潘知?!渡缹W與超越必然的自由問題——四論生命美學與實踐美學的論爭》(2001)、《實踐美學的一個誤區:“還原預設”一生命美學與實踐美學的論爭》(2001)等。呈現生命美學研究自我修補、升華的研究論文主要有潘知常《為信仰而絕望,為愛而痛苦:美學新千年的追問》(2003)、《為美學補“神性”從王國維接著講一在闡釋中理解當代生命美學》(2003)等。潘知常在這一時期為生命美學的思考提出了“補‘神性’”“補信仰”的維度。2.對生命美學理論體系的述評與研究。其中,既有對生命美學整體理論面貌進行研究、評述的一如陶伯華《生命美學是世紀之交的美學新方向嗎?》(2001)、薛富興《生命美學的意義》(2002)等多篇論文;亦有針對學者個人生命美學理論進行研究、評述的。其中,針對封孝倫生命美學理論進行研究、評述的論文數量最多,如薛富興《生命美學:二十世紀中國美學的制高點一〈人類生命系統中的美學〉讀后》(2001)、黎啟全《建構生命美學理論體系的力作一評〈人類生命系統中的美學〉》(2002)等7篇。封孝倫三重生命美學理論被視為是繼潘知常生命美學理論之后最受學界重視的體系性生命美學理論。3.超越生命美學研究,如王建疆《超越“生命美學”和“生命美學史”》(2001)等。其間,劉成紀《從實踐、生命走向生態一新時期中國美學的理論進程》(2001),提示出在與實踐美學論戰之后,生命美學與生態美學展開對話的理論視域。這一時期另有一值得關注的變化是西方生命哲學美學論文數量的明顯上升,主要成果是王曉華對西方生命美學的研究。
據表3、圖3,2005-2009年,生命美學原理性研究在數量上呈現出明顯回落趨勢,并且這一趨勢似乎一直延續至今。自2005年以來,在完成了《學術月刊》2005年第3期、叩問美學新千年的現代思路——潘知常教授訪談》之后,生命美學的首倡者潘知常再沒有在學術期刊上發表過探討、回應生命美學的文章,而是轉入了其他研究領域。因緣巧合,與潘知常生命美學研究轉向的時間軌跡相應,生命美學理論的另一代表理論家封孝倫同期亦沒有相關成果發表。這一時期,生命美學原理性研究主要呈現為對巳有的生命美學理論的重申、評價、反思、批判。但從中國知網期刊數據庫生命美學主題論文數量上看,國內生命美學仍呈現穩定發展的態勢。這一時期,中國傳統生命美學研究、生命美學應用性研究及交叉研究的論文數量相較前一時期幾乎同時翻了一倍。前者說明了國內學界對中國傳統生命美學資源重視、發掘的逐漸升溫;后者貝何支撐對生命美學在當代審美文化發展中闡釋價值的論證。
1 問題的提出
數據庫技術是研究如何科學地組織和存儲數據,如何高效地檢索和管理數據的一門學科。在教育部高等學校計算機、自動控制和信息類專業的培養方案中,“數據庫原理”一直是四年制本科生的專業必修課程。在IT技術飛速發展的今天,能否很好地應用數據庫技術解決實際問題,已成為許多用人單位對應聘者知識結構的新要求。因此,該課程也日益成為其他理工科專業本科生、專科生一門愈來愈受到關注的選修課,甚至是必修課。
而目前許多院校非計算機專業的“數據庫原理”課程的教學現狀并不令人滿意,主要問題是:教材組織上理論概念多,應用實例少;教學安排上課堂講授多,實踐動手少;課程考核上死記硬背多,靈活應用少。這樣“三多三少”的直接后果是:盡管一些學生可以在理論考試中取得高分,但卻不能自如地應用某種數據庫管理系統軟件解決實際問題,更談不上開發出有實際應用價值的數據庫系統,如此“眼高手低”很難適應現代社會對數據庫技術應用人才的需求。因此,在“數據庫原理”課程的教學上必須改變這種紙上談兵、理論脫離實際的狀況。
2 構建“數據庫原理”案例教學模式的指導思想
“數據庫原理”的教學大綱通常包括:基本概念、關系模型、SQL、關系數據庫理論、數據庫設計和數據保護等內容,一般授課學時在50學時左右。由于理論內容較多,很難保證有效的實踐環節。為此,構建“數據庫原理”案例教學模式的指導思想可歸納為12個字:精理論、強實踐、重啟發、勤激勵。具體就是:精選課堂講授內容,圍繞著如何解決實際問題開展對相關理論的探討。一些大綱有要求、但受學時限制、無法在課內講授的內容,要求學生通過自學完成;增強實踐環節的力度,加大綜合性、創新性實驗的比例,培養學生探究性學習、自己動手解決問題的能力;通過啟發式教學和有效的激勵機制,提高學生的學習興趣,進而調動起他們主動學習新知識、探索新方法的積極性。每堂課結束時可以給學生提出一、兩個問題,一則督促學生做好復習預習,二則為下堂課的教學留下伏筆和切入點。對于認真思考問題、能提出切實可行方案及在實驗中有創新的學生,應給予當堂表揚或給平時成績加分的鼓勵。
3 基于案例教學法的“數據庫原理”教案一則
如表1所示,本教案以學生較熟悉的教務管理子系統“學生檔案管理”為貫穿始終的例子,以關系數據庫理論為指導,通過循序漸進的講解、演示和實驗,讓學生理解數據庫的基本概念、理論和技術,掌握一個簡單的數據庫應用系統從分析、設計到實現的完整開發過程,真正做到學以致用。全部內容共計54學時,其中課堂講授演示26學時,課內實驗28學時。適用對象為已掌握了一種面向對象的可視化編程工具(如VB、C#、C++或Java等)的非計算機專業本科生或專科生。
4 實施案例教學過程中需要注意的問題
(1)正確認識理論與實踐的關系。案例教學從不否認理論對實踐的重要指導意義,像關系代數、查詢優化、數據存儲、事務處理、并發控制等一些數據庫技術中十分重要的內容可另外開設一門課程供高年級學生選修,以彌補學生在數據庫理論上的不足。
(2)注意教學內容特別是實驗環節開發平臺、工具和方法的實用性和先進性。與其他計算機技術的發展一樣,DBMS及數據庫應用系統的開發平臺和工具每隔幾年就會更新換代,這就要求任課教師必須與時俱進,及時將最新的研究成果引入教學。如以上案例采用GUI風格的C/S結構,若學生有一定網頁制作基礎的話,可改進為目前較為流行的Web風格的B/S結構。
(3)建立公平有效的課程考核機制,保證自學內容、實驗環節的教學質量。自學內容可通過讀書報告、論文、提問等方式加以考查;布置課程驗收大作業時,應兼顧不同層次學生的學習能力,既能讓基礎較差的學生樹立起完成任務的信心,更要積極鼓勵程度較好的學生高標準要求自己。
5 結論
實踐證明,“數據庫原理”案例教學模式是一種變學生被動學習為主動學習的有效方法,由于能夠理論聯系實際,讓學生帶著感興趣的問題進入課程的學習,讓學生改變了以往混學分的思想,對這門課的認同度有了明顯的提高,具體表現為:上課睡覺、缺勤的人少了,積極思考問題的人多了,學生作業的質量提高了,成績上升了。另外,師生間的互動交流大大加強了,教學相長得以充分體現,部分學生還結合自己的專業和愛好,積極參與教師的科研工作,其探究能力和創新意識得到了較好的培養。
(本文獲得“2005年全國青年教師計算機教育優秀論文評比”教學與研究三等獎)
參考文獻
1 《數據庫原理與應用》課程的教學現狀和效果概述
該課程在管理學院是一門理論性、實踐性都很強的公共專業基礎課,主要目的是培養學生利用數據庫系統管理數據的能力,提高學生的計算機綜合應用水平。課程分理論教學、應用實驗和課程設計三個部分,數據庫管理系統采用SQL Server 2005,考慮到學生的專業方向、課程基礎和接受能力不同,核心課程內容要求學生熟練操作數據庫,掌握數據庫的建立和查詢,完成對數據的收集、整理、加工、存儲、傳遞和檢索利用。開設這門課,對教師的專業能力提出了更高的要求。教師首先必須對數據庫技術有較為深入的研究,其次還要研究如何使學生能循序漸進,由淺入深、觸類旁通地理解和掌握相關理論和操作技術。相信首次開設這門課程的教師都會碰到這些問題,因此必須要系統地學習相關的課程知識,系統地研究適合學生的教學模式,講授理論知識的同時,要更側重于動手的操作實踐能力,讓學生能針對用戶需求,設計和開發出用數據庫管理系統支撐的管理信息系統來輔助解決管理中的問題。
隨著網絡數據庫技術的廣泛應用和迅速發展,課程教學將著重發展學生的操作技能和創新能力,在全面掌握原理和技術的基礎上,結合實際應用了解發展歷史和趨勢,不斷提高對數據庫技術的認知水平,有利于綜合性和創新型人才的培養。理論教學是重中之重,為學生的具體應用和設計開發打下基礎,要作為必修課程進行安排;應用實驗能讓學生通過系統操作平臺的使用更多地了解抽象概念的具體實施,學生的動手能力得到了顯著提高;課程設計則是學生通過基本原理和操作技能的掌握提高對實際問題的解決能力,也是課程體系結構中的重點,促使學生融合其它學科內容對管理中的具體問題用信息化手段輔助進行解決,達到實踐應用的教學目的。
通過對以上課程安排的介紹,可以看出數據庫課程的教學方法和教學模式還需要進一步進行優化。網絡數據庫技術支持的信息系統很重要的一個特征就是各管理模塊的協同化、協作化應用。所以遵循課程的技術特征,采用協作化的教學模式能促使教學目標最大化,讓教學重點更明確、教學內容結構化,與其他課程內容融合但不重復。如在闡述數據庫基本原理的基礎上結合SQL語言在實驗室局域網內進行C/S模式的聯機調試;闡述異構數據庫轉換的時候可以利用不同類型的數據文件進行導入/導出操作;闡述數據庫安全性的時候可以結合前沿技術成功案例,使學生將抽象的概念融入到具體案例中去,這樣課程的體系結構也將隨之不斷完善。
2 教學對象的組織管理和目標設定
數據庫課程受傳統教學思想的影響,經常是以教師為中心,以知識技能的傳授為重點,教學模式僵化,缺乏開放性,學生的創造性和探索性得不到充分發揮,忽視了學生的主體地位和個性差異。學生之間以缺乏集體性和分工協作,不利于合作精神、社會意識的培養和綜合素質的提高。而在《數據庫原理與應用》這門實操作性比較強的課程中,可以潛移默化地培養學生團結協作的精神,為今后參加工作和進入科研活動打下良好基礎。傳統教學模式以教師為主體,而協作化教學模式則是在整個學習過程中,學生處于主導地位,教師處于從屬地位,發揮輔導、指引和激勵作用,強調學習過程中以任務為驅動,建立知識之間的聯系,相互配合、相互交流,共享學習成果,培養學生之間良好的團結協作精神。這種專業基本技能是他們將來獲取工作崗位的基本能力,更是一種社會適應和行為規范能力,學會與他人交往、合作、共同生活,以及工作中的人際交流、勞動組織、群體意識和社會責任心等,培養學生在多樣和多變的職業生涯中具備專業發展能力,包括學習能力、創新能力及分析和解決問題的能力。只有具備這種終身可持續發展專業能力的畢業生,在將來進入職業生涯后才能逐漸表現出其個人質素的優越性。
協作化的教學模式可根據現行課程和評價體系,多啟發訓練學生的思維和協作能力。學生可按興趣特長自愿三兩人結成教學實驗小組,提前讓學生了解協作化模式的基本內容和方法,闡明互助協作學習的價值和意義,小組成員間有明確的分工協作關系,發揮教師在教學實驗中的指揮控制職能。
學生按照所規范的教學內容、協作要求和權限等完成實驗操作,有利于調動學生的責任心和積極性,培養自我創新和自我激勵的學習意識。在整個教學實驗過程中,應該把目標重心放在能夠改進教學品質和幫助學生提高學習實驗興趣的形成上,通過及時發現問題查遺補缺,適時矯正偏差,控制教學品質,重視學生獲得答案的反應過程,向學生展示解決問題的全過程,不但能了解學生的思維品質,也可可診斷其學習中的困難,有利于采取有針對性的教學補救措施。
3 協作化教學內容的編排和選定
協作化教學模式有助于調動學生學習的主動性并共同提高,但這是以細化學習內容為前提的,如果不加以精心安排,就會使協作流于形式。通過多個學期的探索和實踐,積累了以下值得進一步總結完善的協作化教學內容。
3.1 數據庫遠程檢索
數據庫遠程檢索的意義在于加深和鞏固學生對一些有代表性意義數據庫聯機遠程訪問的意識,利用任務課題遠程訪問各大數據庫檢索平臺查找信息資料,如利用知網、維普或萬方電子文獻數據庫檢索學術論文;利用國家圖書館的書目數據庫檢索已出版發行的書目數據和文獻信息;利用英國自然歷史博物館等外文在線數字化館藏數據庫檢索特色中國館藏等??梢葬槍γ總€學生,按最有效的個人化原則來安排任務,注重培養自學能力。通過任務課題和案例教學、情景教學,提高學生的動手實踐能力,培養學生的綜合信息素質。
3.2 SQL操作語句
SQL語句是數據庫課程中的重點和難點,在SQL Server 2005數據庫管理平臺的教學中占有較大的學時比例。首先講解表的二維結構,行的一維方向,列的一維方向。先從查詢語句Select…From…Where的講解開始。其中的From子句確定查詢的數據源,Select子句則確定從表中列的方向上選擇哪些字段,Where子句從行的方向上選擇了滿足條件的記錄。這樣一來,緊緊圍繞著行和列的二維概念,讓學生對查詢有切實的理解。有了查詢的基礎,授課內容就能擴展到多表查詢,將From子句后的查詢數據源從一個表擴展到多個,并在多表查詢的基礎上進行表的連接運算。在關系數據庫理論同現實的對應過程中,理論中的“關系”就對應SQL Server中的二維表,理論中“關系的連接”對應SQL Server中的“多表連接查詢”。兩個表的連接是有前提條件的:從表象上看就是兩個表有“共有字段”;從理論上講,是在設計表結構時為了消除冗余和依賴等要求,人為地在表與表之間設置的共有字段聯系。這才為多表連接提供了前提。通過這樣的講解,使學生在理解當前所學查詢內容的基礎上,也對數據庫理論中的關系代數和數據庫設計做了進一步闡述。SQL Server在多表查詢環節可以進一步引導學生探討數據庫理論的關系代數和設計規范。學生在熟練掌握Select讀的操作語句基礎上,繼續講解Insert、Update、Delete等寫的操作語句就要容易得多。最后可以講講SQL語句的優化,即在現有的軟硬件資源基礎上,如何編寫合理的SQL語句,以優化數據訪問,減少系統開銷,獲得最大的數據處理效果。日常使用的系統中,劣質SQL語句和優質SQL語句之間的速度差別可高達近百倍。SQL語句優化的基本原則是:通過盡可能少的磁盤訪問來獲得所需要的數據。協作化教學過程中,除了要照顧大部分學生的學習情況外,還要適當提升難度,設置相應的操作實驗題,引導自學和自己動手解決問題,不僅要“授之以魚”,更強調“授人以漁”,強調創新能力的培養與全面素質的提高,是對傳統教學的發展。教師一方面要通過引導,把握整個教學過程的內容和進度;另一方面采取多種方式激活思維,傳授思維方法,提高思辨能力,鼓勵相互合作,促成學生形成新的認知結構。教師引導學生對所學知識進行及時總結,形成體系,達到培養創新精神和創新能力的目的。
3.3 數據庫設計與信息系統的聯機調試
數據庫設計和程序設計開始之前,需要先明確各自分工,統一程序所使用變量和參數的名稱、類型及數據庫結構,設計過程中及時相互協商與探討。然后在給定的環境中,進行符合應用語義的邏輯設計,提供一個確切存儲結構的物理設計,建立實現系統運行目標并能有效存取數據的數據模型,數據存儲獨立于應用程序,易于維護、易于理解、效率較高。可以利用數據庫支持的開源電子商務系統,如網上商店做單機本地調試,打開程序源代碼和數據庫源文件,組織學生小組分析實例,討論關系數據庫設計的若干原則,如:合理選擇規范化程度和范式要求,消除數據刪除、插入操作中的異?,F象,降低數據冗余度,保證數據的一致性和安全性等等。
4 教學過程和效果的評價
協作化教學模式的學習過程和效果如何,教師要進行評價。評價的內容可以包括:學生對知識技能的掌握程度、學生觀察分析問題的能力、學生運用已有知識技能解決問題的能力、學生自主獲取知識技能的能力、學生協作態度的變化等。評價的方式可以是多樣化的,如教師的書面和口頭評價,學生自評、小組互評等,激發學生進行下一步協作學習的興趣。選擇適當的實驗操作內容讓學生在教師的組織引導下進行協作學習,科學地評價學生的學習過程和效果,從而實現知識技能的主動獲取和主動構建。這樣不僅有利于培養學生自主獲取知識技能的能力、分析解決問題的能力、人際交往能力、創新能力和協作意識,而且有利于將來學生職業生涯的終身發展。
參考文獻
計算機自從問世以來,經歷幾展之后,開始建立起信息系統。數據庫技術作為信息系統的重要部分,是計算機相關專業所必須學習的一個內容。數據庫原理在學習方面,既要注重理論知識的理解,又要注意掌握實踐操作的內容?!稊祿煸砑皯谩芬髮W生掌握數據庫的基本工作原理,能夠根據數據庫的基本知識創建和運用數據庫。傳統的《數據庫原理及應用》授課方式多以理論知識講解為主。所以,在相對枯燥的理論知識教學方面,如何調動學生的學習積極性,成為目前教學難點之一。
1、《數據庫原理及應用》教學現狀及問題
1.1《數據庫原理及應用》教學現狀?!稊祿煸砑皯谩方虒W方面,大部分教師都過于注重學生的理論知識培養,忽視了結合實際,沒有花相應的時間去培養學生實踐操作。課堂上理論知識的講授也還是按照傳統的老師講、學生聽的方式。沒有充分地使用現代化的教學工具,最多是在多媒體教室借助PPT講授理論知識。長期采用單一的教學方法和教學手段,枯燥地講解不利于激發學生的學習積極性,授課的效果也大打折扣。在教學效果反饋方面,大多數教師采用傳統的試卷考試辦法來獲取反饋。通過試卷考試的方法只能簡單了解到學生的學習效果如何,無法了解到學生的學習心態,也無法調動學生的學習積極性。教師認真備課、費盡心機出考試題目到最后卻是事倍功半,無法真正提高教學效率。
1.2《數據庫原理及應用》教學具有的問題。
1.2.1重視理論知識培養,忽略實踐操作對于學生的重要性?!稊祿煸砑皯谩肥且婚T理論性非常強的學科。很多老師在這門課上往往只注重對理論知識的教授而不注意培養學生的實踐操作能力。在理論知識的教學上,不注意理論聯系實際,采用理論灌輸的課堂教學方式,極大地降低了學生學習興趣和學習效率。很多時候,學生只是單純地了解理論的含義,并不能夠領會理論的內涵,更談不上運用理論去解決實際問題。
1.2.2教材編寫不合理,脫離實踐。有關數據庫原理的教材有很多,但是大部分素材在編寫方面缺乏實際參考。在教材內容設計方面,只注重空洞洞的理論知識完整,而涉及到數據庫的應用內容過少。很多教材甚至獨樹一幟,造成了教材內容知識連貫性差的問題。教材內容不連貫就會影響到學生在學習的時候無法很好地理解知識內涵。
1.2.3理論知識課程和實踐操作課程設置錯位。按照相關定義可知,理論來源于實踐又指導實踐。理論知識的學習應該及時應用到實踐上面,接受實踐的檢驗,并且通過實踐來鞏固理論知識的學習。而很多學校在設置理論知識課程和實踐操作課程的時候,沒有認真考慮兩者的關系。首先在課程開設方面,理論知識的課程設置和實踐操作課程設置時間相差較久。理論知識地學習不能及時得到鞏固。同時,由于重視理論學習,課程數量設計相對實踐課程要多很多,沒有充足的時間來交給學生進行實踐練習。同時,實踐課程方面,僅僅只是用來檢測理論知識的學習,沒有很好地與實際生活相結合。綜合創新性實驗不多,不能滿足學生的實踐需求。
1.2.4教學方式和學習方式單一。除了上文提到的教學方式多采用單純的知識授予方法以外,在教與學方面,理論知識講授太多,在進行實際操作的時候,很多學生大多數忘記了理論知識的內容,進而在實踐課程上無法順利完成實驗任務。教學手段方式單一,嚴重影響了教學效果的提高和學生學習積極性的提升。
1.2.5傳統的教學反饋模式不能使教師更加全面了解學生學習狀況。作為一門實踐性很強的課程,在教學效果反饋上,依舊采用考試的辦法來了解學生的學習情況。在教學評價方面,也沿用以前平時成績加期末成績評價方式,無法有效地激發學生學習的積極性。不能有效地提高教學效果,幫助學生提升綜合能力。
2、《數據庫原理及應用》創新教學措施舉要
2.1教學方面。首先,將生活實例引入教學課堂,結合實際來進行理論知識的講授。作為學習主體的學生,要想提高課程的吸引力,就必須結合學生熟悉的實例來講解。如,可以借助學生最為熟悉的聊天工具和相關軟件來說明數據庫的工作原理,引導學生主動研究聊天工具上所應用到的數據庫知識,以此激發學生對該課程的興趣。
其次,在作業方面,采取實踐作業為主。布置學生進行數據庫的開發和維護作業,促使學生合作完成作業。
2.2課程評價和教學效果反饋方面。作為實踐性較強的課程,可以發揮其實踐性強的功能優勢。課程評價方面,學期成績以平時和期末綜合為主。平時成績來源于平時實踐作業的開展與實施。實踐作業的完成度,實踐作業的優秀度等都可以作為平時成績的重要參考。期末考核成績依然根據之前的分組進行,進行以本課程所主要涉及的課題研究,如數據庫建設與運營等。在最后借助論文答辯方式對課題研究報告作答辯,根據答辯來決定期末最終成績。
教學效果反饋方面,通過數據庫建設等作業的完成,特別是答辯的開展,教師可以很直接地從學生的表現中得到效果反饋。作業答辯在提高學生積極性的同時,有效防止了學生作弊的可能性,保證了學生成績的真實性。
《數據庫原理及應用》作為計算機相關專業所必修的課程,本文簡要分析了該課程教學現存的一些問題并提出了一些建議。當然,在教學方式上還需要不斷進行創新,以提高教學效果。
參考文獻:
[1]馬艷,王浩.面向對象數據庫程序設計教學方法研究——以ACCESS數據庫為例[J].長江大學學報(自然科學版),2011(08).
[2]鄭良仁,靳宗信,邵開麗.《數據庫原理》課程教學改革淺析[J].現代計算機(專業版),2010(07).
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2012)31-7516-02
目前,隨著網絡與通信技術的飛速發展及其在教育領域的廣泛應用,基于WAP技術的教育網站的優越性越發凸顯,WAP技術所支持的網絡學習平臺作為遠程教學的一種核心資源逐漸受到人們的廣泛關注。基于WAP的移動學習,首先要有無線移動通信網絡技術以及無線移動通信設備的支持,給學生更好地獲取教育信息、教育資源和教育服務提供了新的途徑。它具有便捷性、個性化、交互性等特點。綜合各專家的定義,移動學習的內涵可理解為:移動學習是一種新的學習方式,也是一種特的數字化學習方式,它是一種泛在學習并可以雙向交流[1];實現核心技術有移動計算技術、無線通訊技術、多媒體技術和軟件技術;實現設備主要是具有學習平臺的便攜式設備,如手機,PDA等。
相對于傳統的遠程學習,移動學習能夠滿足學生隨時、隨地快速獲取學習知識,它主要強調在有限的時間內對相對短小的、松散不連續的內容或模塊進行有效的學習,主要以移動終端(這里主要指手機)作為傳遞信息的載體為移動學習的順利進行提供條件[2]。通過移動學習平臺,學生可以靈活地選擇學習內容和學習時間,真正實現個性化自主學習。
目前移動學習的主流方式有兩種:基于短信息的移動學習和基于瀏覽WAP教育站點的移動學習,我們在“數據庫原理”課程中主要采用基于瀏覽WAP教育站點的移動學習方式。
1 WAP協議
WAP(Wireless Applications Protocol無線應用協議),是一個全球性的開放協議,指在數字移動電話、因特網或其他個人數字助理機(PDA)、計算機應用之間進行通訊的開放全球標準。WAP是一項全球統一的“免執照”無線網際網絡協議,讓無線器材用戶,尤其是移動電話用戶,能夠通過該項協議上網享受網際網絡的好處[3]。
WAP結構與傳統的WEB結構十分相似,其工作原理也近似。WAP網絡架構由3部分組成,即WAP網關、WAP手機和WAP內容服務器[4],具體如圖1所示。在該圖中,WAP內容服務器可以存儲大量信息,以供WAP手機用戶來訪問、瀏覽和查詢等;WAP網關起著“翻譯”協議的作用,是聯系GSM網與Internet的橋梁;WAP手機為用戶提供了上網用的微瀏覽器及信息命令的輸入方式等。具體處理流程是當用戶從WAP手機鍵入想要訪問WAP內容服務器的URL后,信號經過無線網絡,以WAP協議方式發送請求至WAP網關,然后經過“翻譯”處理再以HTTP協議方式與WAP內容服務器交互,最后WAP網關將服務器返回的內容返回客戶的WAP手機屏幕上[5]。在“數據庫原理”的移動學習平臺我們選用IIS作為服務器,Opera作為模擬瀏覽器。
2 數據庫原理的移動學習模式
數據庫技術是數據管理的應用最為廣泛的技術,是計算機科學的重要分支?!皵祿煸怼笔俏倚S嬎銠C本科的重要專業基礎課之一,授課內容主要是數據庫管理系統的實現技術,反映最新研究成果及發展,追求學以致用。該課程重點內容包括數據模型和數據庫系統構成、關系數據庫、數據庫的安全性與完整性、概念數據庫設計、邏輯數據庫設計、物理數據庫設計、物理存儲結構、關系代數操作的實現算法、查詢優化技術、并發控制技術、數據庫恢復技術、數據庫新技術等。
“數據庫原理”課程理論多,比較抽象,學生在學習時容易有厭煩情緒,僅靠課堂50分鐘的教學,效果并不理想。將移動學習模式應用到“數據庫原理”教學中,是在完全不增加課時、不增加學生學習負擔的前提下,促進學生對該課程知識的理解和掌握,實現學生的全面發展。在“數據庫原理”移動學習平臺中,任課教師為了能夠激發學生的積極性和求知欲需提前設計好一系列內容豐富的教學內容,其目的是提高學生學習興趣,對課堂所學內容加深理解、識記以及掌握知識的能力。在此平臺基礎上學生需要發揮積極主動性,不斷進行思維加工,加速知識的消化吸收,豐富和擴充原有的知識結構。比如在講到數據庫的規范化時,第一范式、第二范式、第三范式的函數依賴學生不好理解,在移動學習平臺上除了要有這三種范式的數學定義,還有對應的Flash演示動畫,這樣學生可以邊看理論,邊看直觀的動畫來理解學習內容,提高學習效率。
“數據庫原理”一直以來是一門考試課程,為了提高學生的考試成績,平時必須多做測試來鞏固所學知識。在“數據庫原理”的移動學習平臺,可設計章節測試和綜合測試。測試的題型除了傳統的單項選擇題,填空題和判斷題以外,還可以增加簡答題和多項選擇題。學生根據測試的結果來進行自主學習,變被動學習為主動學習。移動學習平臺主要包括:用戶管理,學習資源管理,課程學習,測試以及答疑五個模塊,具體結構如圖2所示:
3 結束語
移動學習是一種嶄新的自主學習形式,對移動學習模式的研究還處于探索階段[6],利用移動手機設備進行“數據庫原理”課程學習更是一個新的研究方向。目前,針對“數據庫原理”課程的移動學習還需要在不斷地教學實踐中去探索總結完善。實踐證明,該移動學習平臺在一定程度上提高了學生學習該課程的效率和質量。
參考文獻:
[1] 蔣立兵,于凌云.基于3G技術的移動學習在成人教育中的應用[J].現代遠距離教育, 2007(1): 65-68.
[2] 賴柏諭.WAP網站開發指南[M].北京:科學出版社,2006.
[3] 莫嬌清.移動學習系統開發技術的探索與研究[D]. 中國優秀碩士學位論文全文數據庫,2009.
中圖分類號:TP312文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)21-6103-02
近年來,隨著信息技術的快速發展,數據庫技術應用越來越廣泛,已成為信息化建設的核心。目前應用最廣泛的數據庫主要有兩類,分別是分布式數據庫和并行數據庫。其中,由于網絡技術的快速發展,分布式數據庫已得到了廣泛的應用。并行數據庫在許多方面也得到了很好的應用。所以提高數據庫的效率已成為迫切的任務。其中,查詢是數據庫中最常用操作,同時也是用戶操縱、維護數據庫中的數據的唯一途徑。用戶對數據庫性能的直接感覺就是數據庫管理系統對查詢的處理是否高效、快速。查詢處理的效率在很大程度上決定了數據庫管理系統的性能。所以提高查詢效率已成為數據庫研究的熱點。
現在我們看看,查詢優化的發展:由CCA公司開發的SDD-1采用的查詢優化方法是對邏輯關系用基本的運算操作來縮減;IBM公司設計的R*采用直接連接作為查詢處理策略,同時為提高查詢效率采用了動態規劃的方法;加州大學伯克利分校研制的INGRES采用基于分解的優化算法;ORACLE是一款十分優秀的商業數據庫,采用基于代價的優化或基于規則的優化找出一個執行代價較低的執行計劃,由于在確定數掘的分布時,引入了直方圖來描述數據值的分布而不是假設數據值是均勻分布的,從而大大提高了代價估計的精確度。可見,數據庫查詢優化已得到了快速的發展,從理論研究到了實踐工程應用,并且在實際工程中的作用已經越來越重要了,特別是在實時數據庫系統中尤為突出。數據庫查詢優化已成為數據庫發展的一個重要研究方向。論文主要研究分布式數據庫的查詢優化問題,同時簡單介紹并行數據庫查詢優化的常用方法及發展趨勢。
1 數據庫查詢優化方法詳解
為了讓大家能清晰的了解數據庫查詢優化的主要方法,論文從兩個方面來研究數據庫的優化問題。首先介紹分布式數據庫的查詢優化技術,在該部分側重于方法和策略的描述,不涉及到具體的算法。然后,研究一下并行數據庫的查詢優化技術,在該部分側重于具體算法的論述。通過這兩部分內容,就能較全面的為大家展現數據庫查詢優化技術的內涵。
1.1 常見分布式數據庫查詢優化方法
在分布式數據庫中,我們進行查詢優化的主要目標就是以最小的總代價,在最短的時間內獲得所需的數據。它的實現既與通信時間有關,也與局部處理時間相關,根據不同的互連網絡狀況可以有不同的查詢優化策略。總體上,可分為5個方面。
1) 基于關系代數的優化方法:數據庫查詢操作的基礎就是關系運算,所以利用關系代數變換來實現查詢優化是目前最常見的方法。其主要原理就是通過關系代數的等價變換,從而減少查詢中的計算量,進而實現查詢的優化。主要原則就是在關系運算中盡量避免直接執行運算量較大的笛卡兒積運算,而采用先執行關系代數表達式中的選擇和投影操作,后把笛卡兒積操作之前和之后的一連串選擇和投影合并起來一起做。這樣就能減小運算量。該方法主要用于刪除無用數據,從而減小運算,主要作為預處理使用。
2) 基于直接連接查詢的優化方法:該方法的著眼點在于連接,通過研究關系的靜態屬性來構建一個最好的處理策略和連接順序。在分布式數據庫中,主要采用的優化策略為:
第一種,利用站點依賴信息來實現。就是在關系進行連接運算時,首先將同一站點上的子片段進行連接,然后再傳輸到目標站點上進行合并。該方法的主要優勢是站點間無數據傳送代價,并可利用本地索引信息加速連接。第二種是分片和復制算法。該方法就是將查詢需要的關系的片段分配到選定的站點上,然后將其它關系進行復制,目的是讓選定的站點上都搬出完整的關注,第三步就是在各站點上進行直接連接操作,最好將結合傳到目的站點,該方法的主要優勢是響應時間更短,但存在數據冗余的缺點。第三種是站點依賴和數據復制結合。該方法結合站點依賴信息和數據復制信息,減少關系片段的復制,使特定查詢能以無數據傳輸的方式進行,從而縮短響應時間。最后一種方法是采用Hash劃分策略。該方法采用Hash函數將關系根據連接屬性進行片段劃分,使得連接的兩個關系之間滿足站點依賴,以根據站點依賴方法進行連接查詢。基于直接連接查詢的優化方法由于傳輸代價太大,所以只適合于查詢處理慢,傳輸快的高速局域網場合。
3) 半連接優化策略:從上述基于直接連接查詢的優化方法的論述中,我們可以看到該方法的主要缺點就是在不同站點間傳輸的數據量太大,針對這一缺點,開發出了半連接優化策略。該方法的主要特點是通過投影和連接運算可以有效的減少操作關系的大小,從而減少站點之間的數據傳輸量,以盡可能只傳輸參與連接的數據,減少了數據傳輸時間,降低了CPU和磁盤I/O代價,提高了查詢效率;但半連接也會導致通信次數的增加和局部處理時間的增加,適用于傳輸代價高而局部處理時間短的場合。該方法的主要目標是能夠有效降低站點間的數據傳輸量,從而降低網絡傳輸代價,由于半連接不具有對稱性,連接順序的不同會導致中間結果大小的不同,因此基于半連接的多關系分布式查詢優化算法的目標就是找到一個最優的半連接執行順序,使得產生的中間結果最小,以降低網絡傳輸代價,縮短查詢響應時間。
為了進一步的提高半連接優化策略的效果,還設計了雙向半連接策略和全歸約技術。其中,雙向半連接策略通過兩次半連接將關系R和S完全歸約,減少了網絡間數據傳輸的代價,適用于明確要求將關系R和S傳送到第三站點進行連接的情況。其中,全歸約技術首先將所有關系的前導屬性傳送到一個站點進行連接操作,再將連接結果中的屬性分別傳回原節點,對原關系進行歸約以得到所有的有效元組,最后將有效元組傳送到目的節點進行連接。該方法是對半連接技術的加強,其最大限度的對分布式數據庫中的關系進行了歸約,在傳輸過程中只傳送查詢結果中要包含的元組,減少了傳輸代價。全歸約算法不依賴于關系的靜態特性,不需要對靜態特性的維護,提高了準確率;不需要搜索對比所有可能的半連接操作程序,并減少了通訊代價。但當一個關系中具有多個連接屬性時,多個連接屬性投影后得到的臨時關系可能會很大,與原關系記錄數相差不多,這時傳輸代價較大。
4) 索引優化:為提高查詢的速度,通常會采用索引技術,該技術能夠減少查詢搜索的時間,從而優化查詢效果。目前在數據庫查詢優化中主要采用3類索引技術,分別是:散列索引、基于樹的索引和位圖索引。其中,由于索引表需要占用內存空間,為減小系統開銷,一般采用散列索引。散列索引的主要優勢就是索引表占用的內存空間小。曾有學者提出“通過散列表保存關系中關鍵值的上下限記錄位置,以確定一個小于整個表的掃描范圍,以此減少掃描時間。”,還有學者對散列技術進行了改進,提出了雙層的查詢優化算法和雙項的查詢優化算法。其中雙層的查詢優化方法的主要原理是:通過建立雙層散列,在散列表之上再加一次散列,以適應散列表較大時的情況。而雙項的查詢優化算法中對散列表增加了一個記錄號次下限和次上限,以更精確的定位記錄所在的區域,并減少刪除、修改操作對散列表信息及查詢優化效率的影響。
索引技術的本質就是利用添加限制條件來減少掃描的數據量,該方法對局部數據庫查詢有利,但在分布式數據庫中由于建立索引較難,所以一般不采用。
5) 查詢優化搜索策略:上述4種方法是查詢優化中最常見的方法,它們能夠有效的降低查詢處理的時間。但是如何有效的應該這些技術來實現一個最優查詢方案是十分復雜的。目前查詢策略表示主要有兩類,一類是基于圖的查詢優化,另一類是基于樹的查詢優化。其中,基于圖的查詢優化是目前最常用的搜索策略,它的主要思想是通過關系的靜態屬性計算兩個關系的連接代價,依次將圖中代價最小的兩個站點進行連接合并,直到無法繼續合并為止。如果能將查詢臺與其它優化策略如半連接結合起來,就能實現更加有效的查詢。基于樹的查詢優化主要目的是生成一棵具有最小代價的查詢樹,并可通過樹中連接操作的并行執行來進一步縮短查詢響應時間。但由于在樹的搜索算法中沒有考慮到連接執行后其它邊上的代價會發生改變的情況,即沒有考慮到當前連接對之后連接的影響,而且所采用的貪婪搜索策略并不能保證最后的總代價一定是最小的。另外,基于樹的搜索算法不適于環查詢的情況,當查詢圖中存在環路時基于樹的搜索策略無法滿足所有的連接限制條件。
目前我們采用的搜索策略主要分為3類,分別是窮盡搜索策略、隨機搜索策略以及啟發式策略。其中,窮盡搜索策略是列出所有的組合順序,并進行比較,這樣就能找到最佳的查詢方案。但該策略的最大缺陷是由于實際運算的復雜度太大,導致該策略部具有實際應用價值。隨機搜索策略就是以一個隨機狀態作為出發點,并與隨機選擇的相鄰狀態進行比較,從而獲得更加的狀態,通過反復比較就能獲得近似的最佳情況。該策略的主要優點是算法的空間復雜度較低,滿足工程要求,但主要缺點是時間復雜度很難確定。常用的算法有代改進算法、模擬退火算法。其中,啟發式策略具有多項式級的時間和空間復雜度,但其生成的可能并不是最優的查詢計劃,而是一個近似的最優解。這類算法的典型代表有貪婪算法等,常見的有SDD-1算法。
1.2 常見并行數據庫查詢優化方法
并行數據庫的優化方法是目前研究較深入的部分,對整個數據庫查詢的優化具有重要的研究價值。從大的方面來看,可以分為4類,分別是基于查詢樹的傳統優化方法、多重加權樹優化方法、語義查詢優化方法以及基于遺傳的優化方法。其中,基于查詢樹的傳統優化方法主要包括基于左線性樹的查詢優化算法、基于右線性樹的查詢優化算法、基于片段式右線性樹的查詢優化方法、基于濃密樹的查詢優化算法和基于操作森林的查詢優化算法。多重加權樹優化方法夠處理最常用的選擇一投影一連接查詢,支持多種并行連接算法,包括流水線緩沖區的存儲器優化分配算法、數據操作的處理機與存儲器優化分配算法和連接操作實現算法的優選算法。語義查詢優化方法包括傳統語義查詢優化方法和基于Agent 技術的語義查詢優化方法。目前研究較多的是基于Agent 技術的語義查詢優化方法。該方法利用人工智能中的Agent 技術來實現并行數據庫查詢優化的優化。該方法采用Multi-Agent技術自動查找與給定查詢有關的完整性約束條件,然后,修改給定的查詢為更有效的等價查詢,使得多個關系間連接操作的效率得到很大的提高,從而達到查詢所期望達到的減少連接操作、縮短查詢時間的優化效果,實現了基于Agent 的語義查詢優化。基于遺傳的優化方法是目前發展較快的一種全局優化方法,它借助于生物學的遺傳觀點??梢悦黠@的提高個體的實用性,從而實現更加的查詢優化效果。
曾有學者對上述幾類并行數據庫查詢優化方法進行了系統的比較研究,他得出的結論是基于遺傳的優化方法是效率最高的方法。當然,我們也應看到基于遺傳的優化方法方法目前還存在算法過程較復雜的缺點,但我們也必須意識到該方法是很有前途的一種方法。
2 結論
隨著信息技術,特別是網絡技術的快速發展,人們對數據庫的效率要求更高,實時數據庫領域尤為突出。查詢是數據庫操作最普通、最常用的操作之一。提高查詢的效率就能明顯的提高數據庫的效率,所以數據庫查詢優化技術就越發重要了。論文主要從分布式數據庫和并行數據庫兩個方面來論述數據庫查詢優化技術。在分布式數據庫部分,側重于方法和策略的研究,主要論述了5個方面。在并行數據庫部分,側重實際算法的介紹,主要介紹了4類算法,并指出基于遺傳的優化方法是目前效率最高,最有前途的方法之一。
當然,我們也要認識到查詢優化的核心就是減少操作的數據量,從而降低處理的代價。所以,我們在研究中,可以引入更多的人工智能、線性控制以及其其它方面的理論來提高優化的效率。同時,我們還有認識到每類優化策略或方法都有其特殊的應用場合,只有合理的應用優化策略才能實現高效的查詢效果。我們可以預測隨著相關學科的發展,查詢優化技術必將獲得更大的發展。
參考文獻:
[1] 邵佩英.分布式數據庫系統及其應用[M].北京:科學出版社,2005.
[2] .S.Pramanik,D.Vineyard.Optimizing Join Queries in Distributed Databases[J].IEEE,1988,l4(9):1319-1326.
[3] Chiping Wang,O.K.Li,L.P.Chen.Distributed Query Optimization by One-Shot Fixed-Precision Semi-Join Execution[J].Seventh International Conference 0n Data Engineering,1991:756-763.