胡文瑜 滕秀花 唐鄭熠 林 葵

摘要：分析數據庫系統(tǒng)原理課程內容的特點，提出采用創(chuàng)新的教學方法，有目的地在預設教學場景中對學生的思維活動進行有效引導。

關鍵詞：創(chuàng)新思維；創(chuàng)新能力培養(yǎng)；數據庫系統(tǒng)原理；教學創(chuàng)新

0 引言

創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心，大學教學應培養(yǎng)符合知識經濟時代所需的具有創(chuàng)造性思維能力的創(chuàng)新人才，而課程是構建創(chuàng)新教育的基石，這就需要教師在課程教學中注重和實施對學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)創(chuàng)新人才要靠具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的教師運用創(chuàng)新教育的方法和手段來實施。教師要以具體的課程為載體，依據每門課程教學內容的特點，將創(chuàng)新教育融入到課程教學過程中，在具體教學內容中創(chuàng)設相應的教學場景，并有意識、有目的地實施創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

教學實踐創(chuàng)新的關鍵在教師，教師教育得法，學生思維的潛力就能得到發(fā)展。教師應采取有效的創(chuàng)新思維訓練方法，激發(fā)學生的好奇心和創(chuàng)新思維潛能，擴展學生的創(chuàng)新思維視角。在進行創(chuàng)新思維培養(yǎng)的過程中，要注重培養(yǎng)學生以創(chuàng)造性的眼光看待問題的能力，尤其注重培養(yǎng)學生獨辟蹊徑解決問題的能力，要多運用質疑思維法和發(fā)散思維法。

1 在數據庫原理理論教學中培養(yǎng)創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力

數據庫系統(tǒng)原理是計算機學科各專業(yè)的核心課程，在專業(yè)教學中占有重要地位。數據庫原理技術發(fā)展的過程本身就是創(chuàng)新思維發(fā)展過程的完美展現，體現了近現代數據庫技術發(fā)展的漸進性和系統(tǒng)性。數據庫原理有著堅實的數學理論基礎，如集合論和離散數學，數據庫原理的學習能為學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)夯實基礎，在各章節(jié)的教學內容和教學脈絡中有很多適于創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的案例，能很好地創(chuàng)設出創(chuàng)新思維培養(yǎng)的氛圍或場景，為學生具體實施創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)提供了合適的土壤。

案例教學1——在數據庫發(fā)展這一章中，培養(yǎng)學生以創(chuàng)造性的眼光看待問題的能力。

在數據庫發(fā)展這一章中，邏輯數據模型是個重要的知識點。講授邏輯數據模型如何從最初的層次模型，逐漸演化與發(fā)展到關系模型的教學過程，可用于培養(yǎng)學生以創(chuàng)造性的眼光看待問題的能力。層次模型是數據庫系統(tǒng)中最早出現的數據模型，用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯(lián)系，因為現實世界中許多實體之間的聯(lián)系本來就呈現出一種很自然的層次關系，如企事業(yè)單位的行政管理機構、家族關系等。這種最初的歸類與概括的方法既自然又符合人類的直觀思維習慣，但層次數據模型只能直接表示實體之間的一對多的聯(lián)系。現實世界中很多聯(lián)系是非層次性的，如結點之間具有多對多聯(lián)系，或者一個結點具有多個雙親等，層次模型只能通過引入冗余數據或創(chuàng)建非自然的數據結構來表示這類聯(lián)系。為解決這個問題，引入了網狀數據模型?；趫D結構的網狀模型能夠更為直接地描述現實世界，但是其缺點是結構復雜，不利于掌握和使用。數據庫之父E.F.Codd能以獨具匠心的視角看待并解決這個問題，所提出的關系數據模型與既往的模型完全不同，它建立在嚴格的數學概念基礎上，是數據庫理淪中一個里程碑式的創(chuàng)新突破。由于關系模型概念單一，無論實體還是實體之間的聯(lián)系都用關系來表示，對數據的檢索和更新也是關系，所以數據結構簡單清晰，用戶易懂易用，數據獨立性更高，安全保密性更好，簡化了程序員和數據庫開發(fā)的工作。E.F.Codd能提出這個使數據庫技術跨越式發(fā)展的模型，是僅憑對現實世界的簡單概括或自然思維所無法實現的，必須具備創(chuàng)造性的眼光，其創(chuàng)新過程是一個高度抽象、歸納、演繹的過程。

我們通過邏輯數據模型的發(fā)展這一學習情景的安排，鼓勵學生在學習活動中自己去領會或發(fā)現事物間的聯(lián)系，有目的地去培養(yǎng)學生能以卓爾不群的、創(chuàng)造性的眼光看待問題的能力。

案例教學2——在關系數據理論這一章中，培養(yǎng)學牛的發(fā)散性思維和獨辟蹊徑解決問題的能力。

在關系數據理論這一章中，規(guī)范化理論為數據庫設計提供了理論指南和工具，關系模式的規(guī)范化過程是通過關系模式的分解來實現的，而有效完備的Armstrong公理系統(tǒng)又是模式分解的理論基礎。為了使讀者能理解后續(xù)內容所指，先給出關系數據理論中的兩個定義和一個已獲證明的引理。

定義l在關系模式R中，為F所邏輯蘊含的函數依賴的全體叫做F的閉包（closure），記為F+。

定義2設F為屬性集U上的一組函數依賴，，能由F根據Armstrong公理導出}，稱為屬性集X關于函數依賴集F的閉包。

引理1設F為屬性集U上的一組函數依賴，X，，X→y能由F根據Armstrong公理導出的充分必要條件是。

可以說，要想證明Armstrong公理系統(tǒng)的完備性和進行合理的數據庫設計，必須計算閉包F+，但計算F+是一個NP完全問題。比如，從出發(fā)，至少可以推導出2n個不同的函數依賴。教師此時可以告訴學生，解決這個問題就像是要移除擋在愚公面前的大山，但又沒有時間允許愚公及其子孫慢慢地挖除，至此，關系數據理論的發(fā)展似乎遇到了一個不可逾越的障礙。但是，只要廣開思路，尋求變異，從多方面探索解決問題的方法，就會發(fā)現在引理1的基礎上完全可以解決這個NP完全問題，即將判定X→y是否能由F根據Armstrong公理導出的問題，轉化為求、判定Y是否為的子集的問題。我們后續(xù)的課程內容將會學到求XF+的算法很簡單，有限次循環(huán)就會終止。

我們在關系數據理論這一章的教學中，運用了發(fā)散思維法的教學方法，所創(chuàng)設的學習情景適于培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維習慣，引導學生用不尋常的視角去觀察問題，從而培養(yǎng)學生擴展創(chuàng)新思維視角的能力，使他們懂得，遇到困難和障礙時不要輕言放棄，通過創(chuàng)造性思維，通常能獨辟蹊徑地找到解決問題的方法。類似的教學案例還很多，可促進學生創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的發(fā)展。

案例教學3——在并發(fā)控制這一章中，啟發(fā)并訓練學生分析問題和創(chuàng)意解決問題的能力

數據庫系統(tǒng)是允許多個用戶同時使用的多用戶系統(tǒng)，為了保證數據庫并發(fā)事務的一致性和隔離性，數據庫管理系統(tǒng)必須提供并發(fā)控制機制，采用的并發(fā)控制技術是封鎖，但封鎖的方法可能引起死鎖，所以首先要幫助學生分析為什么會產生死鎖。教師不直接告知解決死鎖問題的現成方法，而是鼓勵學生掩卷思考，組織學生展開討淪，提示他們借鑒操作系統(tǒng)中解決死鎖問題的方法來解決這個問題。學生提出了各種解決問題的方法，有些很有見地，比如，有同學指出，可以借鑒操作系統(tǒng)的一次封鎖法來預防死鎖的產生，所謂一次封鎖法就是要求每個事務必須一次將所要使用的數據全部加鎖。這個解決方法雖然可以有效地防止死鎖，但會出現兩個新問題：其一，一次就將要用到的全部數據加鎖，會擴大封鎖范圍，從而降低系統(tǒng)的并發(fā)度；其二，數據庫中數據是變化的，所以事實上很難事先確定所要封鎖的數據對象，如果將事務執(zhí)行過程中要封鎖的數據對象全部加鎖，會進一步降低并發(fā)度。通過這樣的討論，學生會理解操作系統(tǒng)中廣為采用的預防死鎖策略并不適合數據庫系統(tǒng)。此時教師才將適合數據庫特點的解決死鎖的方法傳授給學生。當然，教學過程中教師要充分鼓勵學生的創(chuàng)意思維，教學方式要幽默詼諧，實施快樂教學法，激發(fā)學生的學習興趣、學習熱情和內在的學習欲望。

我們在并發(fā)控制這一章節(jié)的教學中，采用了創(chuàng)意解難的教學方法，啟發(fā)并訓練學生分析問題和創(chuàng)意解決問題的能力，引導學生通過模仿學習，遵循“出現問題一分析解決問題一出現新問題一創(chuàng)意解決新問題”這個思維發(fā)展脈絡，來解決難度適中但帶有一定探索性質的問題，教學過程中教師啟發(fā)學生主動獨立地去發(fā)現、分析和解決問題，從而達到對學生進行創(chuàng)新思維能力訓練的教學目的。

2 在數據庫原理其他教學活動中踐行創(chuàng)新能力培養(yǎng)

除了課堂上的理論教學，課程的其他教學活動，比如分組討論、課堂提問、習題課和隨堂小測等環(huán)節(jié)，也要注重營造民主平等和開放的活動氛圍，為學生的創(chuàng)新活動提供良好的心理環(huán)境。比如，在分組討論、課堂提問和習題講評過程中，注重指導學生學會用系統(tǒng)方法去思考問題，發(fā)現事物之間的多重聯(lián)系，學會逆向思考，多路思考，善于聯(lián)想、比較，打破常規(guī)去思考。要積極回應并充分鼓勵學生的解題思路，正確的要大加鼓勵和褒獎，在讓學生享受到成功解題之快樂的同時，適當加大問題難度，或要求其嘗試更卓越的解題方法，而這一過程往往是教學相長的過程；對待錯誤的解題方法，要盡可能尋找學生解題步驟中出現過的好的思維萌芽并加以鼓勵，根據其現有水平，盡可能提示并幫助學生找到正確的解題路徑，小心呵護和充分激勵的效果往往是驚人的。隨堂測試是運用質疑思維法的合適場景，要引導學生正確判斷和合乎邏輯地推理，解題的過程通常伴隨著分析、歸類、比較、概括的方法；解難題的過程同樣伴隨著綜合、抽象、歸納、演繹和逆向思考等，教師應鼓勵學生以靈活多樣的、獨特的活動方式進行探索性解題。解題訓練有助于培養(yǎng)學生包括創(chuàng)造力在內的各種思維能力，培養(yǎng)他們敏捷、靈活、深刻、獨創(chuàng)的思維品質。此外，在課程成績評價體系中要適當加大創(chuàng)新能力成績的占比，激勵學生的批判性思維、創(chuàng)造性思維與想象力。

3 結語

綜上所述，利用數據庫系統(tǒng)原理課程內容本身的特點，利用知識點脈絡的發(fā)展來創(chuàng)設相應的學習氛圍，在預設的教學場景中對學生的思維活動進行有效的引導，并通過運用多種有效的思維訓練方法，充分激勵學生在課程學習過程中的求知欲和質疑問難的熱情，充分刺激學生的好奇心，培養(yǎng)并訓練其具有透過現象看本質，采用獨辟蹊徑的方法解決問題的欲望和能力，教會學生從知識學習中“學會思想”，生成智慧。

總而言之，對學生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)是一個浸潤與養(yǎng)成的過程，是在知識傳授的過程中逐漸滲入到師生的教學互動中而產生的。創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要以具體的課程為載體，采用創(chuàng)新的教學方法和教學手段，具體落實到每一門課程、每一堂課、每一個知識點和每一個教學活動中。