基于游戲驅(qū)動的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革研究

趙友杰+曹涌+張雁+趙芳婷+熊飛

摘要：針對當(dāng)前高?！稊?shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》教學(xué)中，涉及專業(yè)較多、學(xué)生能力參差不齊、學(xué)習(xí)積極性差等問題，該文探討了基于游戲驅(qū)動的《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程教學(xué)方法。該方法將課程中主要的知識點，以一定的形式隱含在游戲中，學(xué)生以游戲通關(guān)的形式逐一練習(xí)掌握。通過基于游戲驅(qū)動的教學(xué)，可以在一定程度上調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及積極性，且能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的因材施教。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用；教學(xué)改革；游戲驅(qū)動

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）35-0101-02

隨著大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)+的發(fā)展，信息資源已被越來越多的行業(yè)所重視，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的支撐作用也逐漸被大家認(rèn)可[1]?！稊?shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》是當(dāng)今高校廣泛開設(shè)的一門課程[2]，具有較強的實踐性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)造性和時代發(fā)展性。它是計算機應(yīng)用、信息管理、地理信息等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是經(jīng)濟管理、生物信息、機械交通、土木工程、生態(tài)旅游等眾多專業(yè)的選修課程。這門課程在不同專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)和應(yīng)用能力的培養(yǎng)上存在著很大的差異，卻也具有一定的相同之處。如何針對不同專業(yè)，科學(xué)的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)主動性、獨立解決問題的能力成為高校數(shù)據(jù)庫教學(xué)改革的核心任務(wù)之一[3-5]。

1 現(xiàn)狀及問題

1.1 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，積極性差

興趣是最好的老師。但如今高校學(xué)生的學(xué)習(xí)動機各不相同。計算機相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生從事IT行業(yè)的一般占50%左右或更低，其他專業(yè)將來用到數(shù)據(jù)庫技術(shù)的概率更小。對于以后不從事數(shù)據(jù)庫相關(guān)工作的學(xué)生，其學(xué)習(xí)興趣自然不會高。例如非計算機專業(yè)學(xué)生一般都是以通過等級考試，拿學(xué)分為目的。以通過考試為目標(biāo)的學(xué)生，機械式地學(xué)習(xí)SQL各種命令，當(dāng)然會覺得課程教學(xué)內(nèi)容枯燥，積極性差。有相當(dāng)一部分學(xué)生覺得自己反正將來不會從事技術(shù)相關(guān)工作，就會給自己找各種理由搪塞，例如英語不好，代碼看不懂，或者SQL命令太多太復(fù)雜，學(xué)不會等。其根本原因還是學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，缺乏興趣，學(xué)習(xí)積極性差。

1.2 學(xué)生能力參差不齊，差別較大

《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程涉及的專業(yè)較多，這些學(xué)生的計算機基礎(chǔ)不同，數(shù)學(xué)底子，抽象思維以及邏輯分析能力也各不相同。就算是一個專業(yè)的學(xué)生，由于生源不同，有調(diào)劑的有第一志愿的，對專業(yè)的了解不同，有的同學(xué)報志愿時盲目性較大。最后造成不同專業(yè)不同學(xué)生的能力參差不齊、差別較大。任課教師按照統(tǒng)一的教學(xué)進程及難度授課時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)部分同學(xué)吃不飽，或者部分同學(xué)聽課吃力。

1.3 學(xué)生多，教師少，實踐效果差

《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程因涉及的人數(shù)較多，一般采用大班授課形式，理論教學(xué)一般采取多媒體教室，實踐教學(xué)一般為機房上機練習(xí)。多媒體理論教學(xué)經(jīng)常出現(xiàn)學(xué)生心不在焉，走神瞌睡，甚至玩手機等現(xiàn)象，老師難以監(jiān)督。實驗教學(xué)[6]一般是學(xué)生在機房獨立完成實驗計劃上統(tǒng)一的項目方案，實驗課沒有實驗員，只有一名教師。對于這么懸殊的師生比例，很難做到因材施教。《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程理論性和實踐性較強，傳統(tǒng)的課程講授與實驗上機的方式，對學(xué)生的主觀能動性依賴較大，授課效果難以保證。

2 游戲驅(qū)動教學(xué)法

游戲教學(xué)法[7-8]是將課程中主要的知識點，以一定的形式隱含在游戲中，學(xué)生以游戲通關(guān)的形式逐一掌握（如圖1所示）。游戲驅(qū)動學(xué)習(xí)有很多的優(yōu)點。首先，游戲很容易抓住學(xué)生的注意力，引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機。其次，游戲世界里GameOver并不代表要受到懲罰，學(xué)生可以StartOver，把失敗當(dāng)成一次學(xué)習(xí)的機會。最后，游戲讓學(xué)習(xí)者自己發(fā)現(xiàn)探索規(guī)律，而不是有老師闡述告知結(jié)果。游戲教學(xué)法不僅讓學(xué)生能夠?qū)W到扎實的基礎(chǔ)知識，還可以從自己的專業(yè)出發(fā)，結(jié)合實際舉一反三。

3 實施方法

3.1課堂組織

將《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》的章節(jié)分為理論基礎(chǔ)、基本命令、實踐提高三部分。理論基礎(chǔ)沿用傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)，主要包含基本概念、關(guān)系運算、ER圖、范式、設(shè)計理論等，并以知識競賽游戲的形式考核?；久钪饕瑪?shù)據(jù)庫操作、表操作、添加、修改、刪除、查詢等命令，是整個數(shù)據(jù)庫課程的核心知識，是學(xué)生掌握及應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)的重點部分。實踐提高部分主要包含TSQL、函數(shù)、存儲過程、觸發(fā)器、游標(biāo)等高級SQL編程部分，是學(xué)生全面應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜數(shù)據(jù)庫問題的能力?；久詈蛯嵺`提高兩部分，主要以機房即講即練的方式，練習(xí)主要以通關(guān)游戲的形式，讓學(xué)生在游戲中實踐基本的SQL命令及SQL編程。

3.2理論教學(xué)

理論教學(xué)部分主要涉及的章節(jié)如表1所示，主要讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)庫相關(guān)的概念，掌握基本的關(guān)系運算，理解ER圖及范式理論，熟悉數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論及掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計的一般思路。相關(guān)知識點將以單選知識競賽的形式考核，學(xué)生可以以組團PK的形式參與。

表1 《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》理論教學(xué)部分

[序號＼&知識點＼&主要內(nèi)容＼&1＼&基本概念＼&DB、DBMS、DBS、SQL、PK、FK、概念模型、關(guān)系模型等＼&2＼&關(guān)系運算＼&并、交、差、笛卡爾積、除，以及選擇、投影、聯(lián)接等＼&3＼&ER圖＼&實體、屬性、聯(lián)系、ER圖等＼&4＼&范式＼&1NF、2NF、3NF、BCNF等＼&5＼&設(shè)計理論＼&數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法、設(shè)計步驟、設(shè)計技巧等＼&]

3.3實踐教學(xué)

（1） 基本命令知識樹

SQL基本命令可以分為：DDL、DML、DCL。其中DD主要有數(shù)據(jù)庫、表、視圖、索引的創(chuàng)建（create）、修改（alter）、刪除（drop）組成；DML主要包含數(shù)據(jù)表中記錄的添加（insert）、刪除（delete）、修改（update）、查詢（select）等組成。DCL主要有數(shù)據(jù)庫用戶的賦權(quán)（grant）、廢除用戶權(quán)限（revoke）、提交當(dāng)前事務(wù)（commit）、中止當(dāng)前事務(wù)（rollback）等組成?；久钪R樹如圖2所示。

（2） SQL編程提高

SQL編程主要包含TSQL編程、函數(shù)、存儲過程、觸發(fā)器、游標(biāo)等技術(shù)。需要學(xué)生掌握TSQL編程的基本語法，熟悉常用的系統(tǒng)函數(shù)，掌握自定義函數(shù)、存儲過程、觸發(fā)器、游標(biāo)的創(chuàng)建和調(diào)用。具體知識樹如圖3所示。對于非計算機專業(yè)學(xué)生，可以根據(jù)不同情況有選擇性的安排此部分教學(xué)任務(wù)。

通過將以上知識點融合在通關(guān)游戲中，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進度，自由選擇知識點進行測試。如果過關(guān)則表示相關(guān)知識點已掌握，否則需要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，直到通關(guān)。該形式的優(yōu)勢在于：一是學(xué)生通過管卡設(shè)置，能夠全局了解到數(shù)據(jù)庫技術(shù)相關(guān)的知識樹，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)；二是學(xué)生學(xué)習(xí)過程靈活，不同的學(xué)生可以針對自己不同的學(xué)習(xí)進度進行測試；三是游戲通關(guān)的形式可以極大的調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。

3.4綜合實習(xí)

《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程作為某些專業(yè)的必修課，一般會安排實習(xí)。實習(xí)是數(shù)據(jù)庫技術(shù)的綜合運用（boss級），可以安排具體的行業(yè)數(shù)據(jù)庫設(shè)計及開發(fā)應(yīng)用實例。培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論和技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用到實踐中的能力。主要涉及的內(nèi)容如表2所示。

4 結(jié)束語

本文探討了基于游戲驅(qū)動的《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程教學(xué)方法。該方法將課程中主要的知識點，以一定的形式隱含在游戲中，學(xué)生以游戲通關(guān)的形式逐一練習(xí)掌握。在一定程度上調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)積極性，且能夠讓學(xué)生根據(jù)不同的情況自由安排自己的練習(xí)進度，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的因材施教。

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