我优求知网数据库系统概论篇（1）
中***分类号：G40文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)15-3625-02
《数据库系统概论》是高校计算机专业的必修专业课,同时它也是一门理论和实践性都较强的学科,传统的“黑板上讲理论,机房里练操作”的授课模式很难激发学生的学习兴趣,教学效果不佳。
往往一学期教学结束，和学生谈起本课程的学习，学生只是记住几个概念，至于数据库的技术没有多少能深入理解，更别提能应用于实际。数据库的应用虽然十分广泛，到处都是数据库，银行里、商店里、网络上等等。但是因为它是藏在“后台”的，不像多媒体、WWW等等，既作为对象，又作为外壳，直接呈现在人们面前，所以要简明扼要、深入浅出、生活化地诠释它，显然有更高的难度。
本人在《数据库系统概论》教学实践中体会到, 不能只看中理论，觉得学生只要知道是怎么一回事就可以了，需要学生亲身去参与项目的开发，去经历基本真实的项目制作，才能掌握知识。因此，在实际的教学中，采用任务驱动的案例教学法,配合直观的教学媒体,并布置学生的课下任务，多管齐下，让学生更全面的了解、使用数据库技术。
1 教学方法概述
对于计算机专业的课程来讲，教学方法大致有以下几种：
1.1 讲授法
这种方法能够使学生在短时间内获得大量系统的科学知识。但运用不好，学生学习的主动性、积极性不易发挥，就会出现教师满堂灌、学生被动听的局面。在讲述数据库概念的时候，常采用这种方法。
1.2 讨论法
这种方法是在教师的指导下，学生以小组为单位，围绕教材的中心问题，各抒己见，通过讨论或辩论活动，获得知识或巩固知识。在该课程的教学中，采用一两次，如并发事务的处理。在讨论中引导学生围绕题目发表意见，然后在结束时，概括讨论的情况，使学生获得了正确的观点和系统的知识。
1.3 直观演示法
通过展示各种案例或进行示范性实验，让学生通过观察获得感性认识。主要是演示实验的内容或要求课下学生实际操作的内容。
1.4 练习法
学生在教师的指导下巩固知识、运用知识、形成技能技巧的方法。实际操作的练习，旨在形成操作技能，在技术性学科中占重要地位。
1.5 读书指导法
读书指导法是教师指导学生通过阅读教科书或参考书，以获得知识、巩固知识、培养学生自学能力。在每次课后，都给学生布置相应的参看书目、参考文献或参考网站，引导学生主动地自学，并在课堂上适当地让学生发表自己看书的收获。
1.6 任务驱动教学法
这种方法要求给学生布置具体的学习任务，让学生自己查阅资料，并对知识体系进行整理，再选出代表进行讲解，最后由教师进行总结。这种方法可以让学生在完成“任务”的过程中，培养分析问题、解决问题的能力，培养学生***探索及合作精神。在讲解关键的知识或技术时如数据库的设计，大多采用这种方法。
1.7 自主学习法
这种方法是给学生留思考题或是遇到的一些实际生产问题，让学生利用网络资源自主学习的方式寻找答案，提出解决问题的措施，然后提出讨论评价。这种方法能够充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。
2 教学方法的实施
《数据库系统概论》的主要目的是要求学生能掌握数据库技术中的概念，并学会进行数据库的设计和实施，进而能结合前台对后台数据库进行各种操作。
2.1 数据库的概念
这一部分主要采用联系生活的实际讲授法来讲述。例如在讲述数据管理的发展时采用在***书馆查阅资料的例子，总结出常用信息资源管理的两种方法：手工管理（逐级分类）和计算机管理（采用数据库）。通过搜索引擎引入数据库，让学生感受数据库管理信息的优势：查找统计数据高效准确，数据库的共享性好，管理操作方便，管理大量信息占用空间小。 通过对***书管理数据库的解剖分析，了解使用数据库管理信息的基本思想和方法：采用表格的结构以及表与表之间的关系进行存储和管理信息的。然后编写数据库管理软件对数据库信息进行查找和统计操作。
2.2 数据库的设计
这一部分主要采用任务驱动的案例教学。先给大家一个总体的任务，比如***书管理系统。总体任务是设计一个***书馆数据库，在此数据库中保存有读者记录和书目。
首先作需求分析，将学生分组，一组代表读者，一组代表***书管理者。分别模拟读者和***书管理员的角色，采用各种方式收集各自的需求。并形成需求分析报告文档。其次，在拿到需求分析报告文档后，每个同学画出书面的E-R***，包括局部的和总体的E-R***，并利用Power Designer软件将书面的E-R***转换成电子的。然后，在得到总体的E-R后，分析怎样可以将E-R***转换成我们要求的二维表，依据是什么，转换后的结果是什么？并利用Power Designer软件提供的转换功能来进行验证。数据库设计的其他阶段在其他部分来讲述。
2.3 数据库的实施
这一部分采用实验课时使用的Oracle 10g来讲述。通过让学生自己***、安装、运行Oracle 10g来完成数据库的实施。主要采用直观演示法来讲述该部分的内容。并形成了指导书，让大家有章可依。在实验指导书中，也设计了思考题，让学生能够在做完基本的操作后能再深入地思考某些问题。比如在建立基本表的时候，可以使用SQL命令，是否也可以建立相应的文件呢？怎样来建立文件，怎样来执行文件等。
2.4 后台数据库的连接
这一部分采用学生将要学习的JSP来进行后台数据库的连接。由于本课程主要是数据库概论及使用，所以仅仅要求只要能通过前台界面连接到数据库，并对数据库能进行维护即可。这一部分先采用直观演示法给大家演示了JSP和Oracle的连接步骤，并在演示的过程中进行了详细的讲解，然后采用任务驱动法让学生自己动手实践，若有问题，利用自主学习法来进行解决。有解决不了的，我们在一起共同讨论、分析是什么地方出现了问题，如何解决问题。
3 教学反思
“数据库”这部分内容对大二的学生而言是一个比较陌生的领域，平时接触挺多，但数据库隐藏较深，故学生理解不是很清晰。因此在情景引入、创设问题上的设计就成为教学的关键。
在实际的课堂教学中，我首先进行教学的设计，以期能够让学生尽快的接受新概念，熟悉新技术。例如在讲述数据库系统的优点时，就设计了大家最常用的***书馆借阅***书和在网上如何搜索问题的例子。找到大家的兴趣点，然后再切入正题。其次，在实际的教学中，不局限于某种具体的教学方式，而是采用各种教学方式，目的只有一个，如何让学生尽快接受新概念，如何理解和掌握新技术，从而完成相应的教学目标，为学生构建数据库技术的知识结构。在讲述SQL的时候，就通过直观演示的方法来教学；在讲述数据库设计的内容时，就使用讨论教学法。在指导学生实践的过程中，使用了任务驱动法。让学生参与项目的制作，教师和学生始终在互动的问题设置、问题解决中，突破了“技术”的约束，逐步从***书管理系统将注意力吸引到其技术内在价值的探究当中，即从数据库的概念理解与技术应用当中内化素养，提升能力，不断地达成数据库课程的教学目标，感受利用数据库存储、管理大量数据并实现高效检索方面的优势；了解使用数据库管理信息的基本思想与方法；能够进行数据库的设计；能够通过前台维护后台数据。在每次课后，又采用读书指导法、任务驱动法和自主学习法督促学生积极主动地自学、自己思考、自己设计解决问题的方法。几轮课程讲下来，学生反映效果不错。最后，及时思考。一场课下来就总结思考，写好课后一得或教学日记；一周课下来或一个单元讲完后反思，发现问题及时纠正；通过最后的结课考试，召开学生座谈会，听取意见，从而进行完整的整合思考；这样可以对以后自己在本课程的教学上有很大的帮助。
4 结论
通过多种教学方法，让学生自己体验和感受到数据库的优越之处，提高学生学习的主动性和积极性。所以在数据库的教学中，教师既要放眼课程建设与发展，又要做一个有心人，去寻找合适的例子，进行教学过程的设计，这样才能保证能够全面地将数据库的技术传授给学生。
参考文献：
数据库系统概论篇（2）
数据库是数据管理的最新技术,是计算机科学的重要分支。数据库技术不断地涌现新的研究方向,使得该系列课程已经发展成为内容丰富的数据管理课程群。 数据库系统概论课程是计算机科学与技术专业以及相关专业的核心课程和必修课程,课程内容构建了一个完整的数据库系统的框架,从而为进一步学习其他数据管理课程打下坚实的基础。然而该课程内容丰富,概念众多,不少知识点或前后重叠或前后不断地在深度广度上递进,形成了复杂的知识网络,对教师的授课和学生的理解掌握都提出了严峻的挑战。通过对比分析大量国内外相关课程教材和多年的教学研究实践发现,可以把该课程的章节结构看作纵向结构,课程中散落在各章的相关或重叠讲授或递进扩展的内容看作横向结构,以贯通式教学法为策略实施教学。本文中的贯通式教学旨在按照课程纵向结构教学的过程中,合理组织和设计横向结构的知识点,将其贯通于教学的全过程,对横向知识点的掌握由表及里,由理论到实践,拉出明确的线条,从而保证学习的清晰、流畅,降低课程学习的难度和内容繁杂带来的混乱,提高教学效果。
1采用贯通式教学的原因
(1) 课程内容形成复杂的知识网络。
数据库系统概论是一门很特别的课程。该课程内容丰富,概念众多,且不少知识点在前后章节有重叠(并不是简单的重复)和递进。孤立地按照章节授课会令学生对相关知识点产生混乱和迷惑的感觉:这个概念不是前面定义过么?这个理论不是前面有过分析么?有的概念随着课程的推进在不断被深化、细致化、具体化,如码的定义;有的理论随着知识的展开不断被讨论、验证,一咏三叹,如完整性等。
(2) 课程的掌握需要学生能将课程内容融会贯通。
一方面知识的掌握由点及面,比如横向结构的知识点在此章节处是这样的含义,在整个课程中是怎么样的?另一方面知识的掌握将由理论贯穿到实际应用,理论与应用相统一,比如知识点在理论章节是怎样描述的,后续章节又是怎样实现的?
(3) 课程学时不断减少,教学内容亟待有效整合。
随着教学改革的不断深入,各门课程的教学课时数在不断减少,以期留给学生更多开放学习时间。贯通教学采用步步深入的方法,有效整合教学内容,在不同章节只解决关于相关知识点的某个问题,前面讲过的只用不重复,后面要讲的前面不提,有效利用有限的课时去解决问题。
(4) 教学设计充满迷惑和障碍。
2009年4月17日至19日,***全国高校教师网络培训中心组织数据库系统概论课程骨干教师对数据库系统概论的建设进行了指导性培训,在最后的教学互动环节,仍然有教师对课程的教学内容如何组织按何种顺序讲授充满疑惑。所以,透过课程纵向结构的表象,透彻理解课程横向结构内容的联系,教师才能游刃自如地组织教学内容、安排教学进程。
2课程内容的结构分析
数据库系统概论课程具有明晰的纵向结构和潜在的横向结构。
分析和研究大量中外教材(部分见参考文献)[1-10],纵向结构大致相同。典型的情况是将数据库系统概论课程分成4大部分内容,每部分由具体章节构成。不同的教材每部分内容会各有增减或前后调整。课程纵向结构分析如表1。
分析和研究大量中外教材(部分见参考文献)[1-10],横向结构包括的知识点不尽相同(主要是国外的教材通常涉及到更多更细致的内容)[3-5],各知识点在不同章节呈现的深度广度也不尽相同,有的教材偏重于理论,比如王珊老师的数据库系统概论[1],而有的教材偏重于应用,比如何玉洁老师的数据库原理与应用教程[9],但典型的情况如表2分析。
以上分析是主要的例子但并不完全,但从以上的分析已足以见该课程内容的丰富和繁杂。
3贯通式教学的设计与实施
根据以上分析可以看出课程内容似纷繁复杂的网络,如果只采用经典的按照章节为序的纵向结构方式教学,那么一方面会因为各章内容丰富觉得知识点众多,另一方面又会因为时时出现似曾相识的知识点而迷惑;一方面会因为前面的一些知识点不能透彻描述而理解不清,另一方面又会因为似曾相识的知识点在后面再度出现而厌倦。在纵向结构的教学过程中始终辅之以渗透横向结构的贯通式教学,将把该课复杂的网络结构简化成纵向和横向两条线性结构,消除由于知识点结构复杂造成的学习障碍,降低课程的难度,提高学习的效果。
贯通式教学可以这样设计和实施:
(1) 分析并明确各横向结构知识点。整理出所有相关的知识点,明确它们在本课程中不同章节处出现时所承担的不同作用,所完成的不同功能。
(2) 设计各横向结构知识点在各章节教学过程中的任务。安排各相关知识点在第几章的授课中具体讲什么内容,讲到什么程度。
(3) 横向结构知识点讲课过程中进行回溯。回溯要简明扼要。学生回忆起学过的内容,教师又同时不必消耗太多课时,温故知新,温故求新。
(4) 横向结构知识点完成时进行总结,为进一步探索指明方向。
(5) 明确学生在每部分学完需要掌握的程度。由于教材的缘故,相关的知识点在描述上难免有部分重复。在学习初期,有些描述学生不能完全看懂,而随着教学内容的展开和深入,那些似曾相识的内容会让学生厌烦和懈怠。明确相应进度相关知识点的相应深度,可消除学生的疑虑和困惑。
(6) 课程完成时,分别从纵向结构和横向结构对课程的内容进行总结。纵向使学生理解掌握课程的内容和递进思想,横向使学生掌握各知识点基于课程整体递进时内容的深化和实现。
(7) 因为讲授的内容安排与进度会与教材不一致,所以我们准备了充分的教学辅助手段,如网络课堂,包括课件、作业和答疑,以提供给学生及时和持续的指导。
4贯通式教学的难点
贯通教学的难点首先在于课程纵向结构和横向结构的明确。纵向结构不难确定,通常可以使用教材的章节结构,而横向结构潜伏于各章内容之中,只有对课程进行大量深入的挖掘和分析才能获得。通过几年的教学实践总结有以下几个难点:
(1) 要求教师熟悉课程中所有教学内容,杜绝边教边学的现象。课程应建立合理的教学梯队,需要有经验的教师对新任课教师的传、帮、带。
(2) 透过表象看本质,不能就教材的安排而拘泥。教材是主要的教学参考书而不是僵化教条的条令。横向内容安排的深浅详略不用完全依照使用的教材,而要根据各部分内容展开程度的需要进行安排,这需要对授课内容进行细致的研究。
(3) 贯通教学对教材的内容和结构可能会有调整。从学习的初期看,学生的课程温习可能不是很顺畅,会给学生带来困惑和疑虑,但长期坚持跟随教师的授课掌握了课程的学习方法则会事半功倍。
5教学效果总结与评析
(1) 将课程复杂的网络结构简化成纵向和横向两条线性结构,降低了课程的学习难度,学生学习由难趋易。知识点有打碎有融合。打碎是为了学习的量少,降低难度,融合是为了知识点的融会贯通和有效应用。
(2) 数据库理论和应用相互促进。横向结构保证知识点既在理论部分分析讨论又在应用部分基于某种具体的DBMS进行实现,知其然知其所以然,增强了学生学习的兴趣。
(3) 实现了知识的顺利迁移。数据库理论是广谱的通用知识点,这种DBMS的功能这样实现,另外的DBMS势必主要也包括了这样的内容,掌握了理论将方便学习和移植,把学习一个DBMS的方法迁移到另一个不同的DBMS上去。这个在学生毕业设计中得到了明显体现。课程实验使用SQL Server环境,毕业设计使用Oracle或MySQL或DB2等,通过自学,学生们顺利完成了任务。
(4) 学生掌握了一种新的学习方法,从而增强了自主学习能力。沿着教材的纵向结构学习是一种本能,发现知识的横向结构、提取它,然后以此掌握知识的内涵并应用于实践则进入了学习的更高一层境界。这种能力,可以用于这门课程,当然也可以用于其他课程;可以用于学习功课,当然也可用于应用实践。
(5) 形成了一种新的对课程的理解和讲授方法。把一门课讲给学生不难,吃透一门课不容易,而透彻地教给学生就更不容易。理清课程的本质,融会两个结构的教学,将对这一类课程的教学带来新的突破。
参考文献 :
[1] 王珊,萨师煊. 数据库系统概论[M]. 4版. 北京:高等教育出版社,2006.
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[5] Patrick O’Neil.Database Principles, Programming and Performance[M]. 2nd.ed. 北京:高等教育出版社,2001.
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[8] 陈志泊,李冬梅,王春玲. 数据库原理及应用教程[M]. 北京:人民邮电出版社,2002.
[9] 何玉洁. 数据库原理与应用教程[M]. 2版. 北京:机械工业出版社,2007.
[10] 苗雪兰,刘瑞新, 宋歌. 数据库原理及应用教程[M]. 3版. 北京:机械工业出版社,2007.
The Research and Application of Teaching Method in Introduction to Database System
LIN Yin, LU Ying, YANG Chang-chun
数据库系统概论篇（3）
一、选题背景及意义：
数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据 ,是计算机技术中发展最快、应用最广的技术之一。作为计算机软件的一个重要分支，数据库技术一直是倍受信息技术界关注的一个重点。尤其是在信息技术高速发展的今天，数据库技术的应用可以说是深入到了各个领域。当前，数据库技术已成为现代计算机信息系统和应用系统开发的核心技术，数据库已成为计算机信息系统和应用系统的组成核心，更是未来信息高速公路的支撑技术之一。因此，为了更好的认识和掌握数据库技术的现状及发展趋势,本文对有关数据库发展的文献进行了收集整理，以求在对现有相关理论了解、分析的基础上，对数据库发展进行综合论述，对数据库技术发展的总体态势有比较全面的认识，从而推动数据库技术研究理论的进一步发展。
二、论文综述 1、数据库技术发展历程：许多年以来在数据库技术领域很少有重大的技术创新能够引起人们对整个数据库发展历程的回顾与反思。2006年DB2 9中推出的pureXML技术，对过去数十年来关系型数据库的最基本的数据组织方式进行了重大的创新，第一次让我们对数据库的历史，以及过去支撑其发展壮大的理论基础和外部挑战从新的角度进行审视。 今天我们很少去回顾数据库的历史，对于绝大多数IT技术人员，数据库等同于关系型数据库，数据则和表紧密联系。E-R模型几乎是我们描述世界的唯一方式，SQL语言是数据库信息访问处理的唯一手段。关系型数据库已经成为了一种宗教式的信仰，数据相关的所有理论问题似乎都已经解决。
然而历史的发展总是在我们不经意间产生转折，所有重大技术的产生及发展都有其生存的土壤。40年前数据库的诞生并不是关系型数据库，第一代的数据库第一次实现了数据管理与应用逻辑的分离，采用层次结构来描述数据，是层次型数据库(IMS)。第二代数据库奠基于上世纪70年代E.F Codd博士提出的关系型理论以及SQL语言的发明。实现了数据建模和数据操作处理的标准化，关系型数据库在其后的20多年的时间取得了长足的发展,得到了广泛的应用。技术的演进主要集中在性能、扩展性和安全性等方面的提升，其基本的理论框架和技术理念并没有大的变化。
与之相反，在过去的20多年里，IT产业发生了重大的变化和一系列技术及理念的创新。数据库所生存的外部土壤随着Internet以及在网络环境下IT系统互联互通相互协作的趋势，对信息管理技术提出了新的挑战。
2、 国内研究的综述：《移动数据库技术研究综述》《Web数据库技术综述》《Web与数据库技术》《数据库技术发展趋势》
三、论文提纲
(一)数据库技术概论
1、数据库技术概念及类型
2、数据库技术发展历程
3、数据库技术应用
(二)数据库技术发展现状------关系数据库技术仍然是主流
1、发展现状概述
2、Oracle概念及应用
3、Access概念及应用
4、SQL概念及应用
5、DB2概念及应用
6、发展现状总结
(三)数据库技术发展的趋势
1、下一代数据库技术的发展主流面向对象的数据库技术与关系数据库技术
2、演绎面向对象数据库技术
3、数据库技术发展的新方向非结构化数据库
4、数据库技术发展的又一趋势数据库技术与多学科技术的有机结合
5、未来数据库技术及市场发展的两大方向数据仓库和电子商务
6、数据库技术的实践性发展面向专门应用领域的数据库技术
(四)当代与未来数据库研究的热点数据挖掘、知识发现与数据仓库
1、数据挖掘技术
2、数据仓库技术
3、知识发现技术
4、小结
5、结论
四、论文写作进度安排
(一)开题报告：论文题目、系别、专业、年级、姓名、导师
(二)目的意义和国内研究概况
(三)论文的理论依据、研究方法、研究内容
数据库系统概论篇（4）
1.引言
数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之一，也是应用最为广泛的技术之一，它已经成为计算机信息系统和应用系统的核心技术和重要基础。经过几十年的发展，数据库技术已经形成了比较完整的理论体系和广泛的应用系统。
“数据库原理”课程作为大学本科计算机专业的一门专业基础必修课，主要讲授数据库的基本原理和应用设计方法，理论性强、应用广泛。通过该课程的学习，如何使学生既能掌握数据库技术的基本概念和理论，又能掌握数据库的设计和应用方法，更好地胜任今后的实际工作，是所有任课教师都要重视的问题。目前，我国高校计算机及信息技术等相关专业大都开设了数据库原理这门课程，教学内容和教学方法基本相似，并且大都存在着一些类似的问题。针对目前数据库原理教学中存在的一些问题，本文对该课程的内容组织、教学方法和实践环节几个关键问题进行研究探讨。
2.优化教学内容的组织结构
教学内容的选择和知识模块的组织方式是课堂教学的一个重要方面，直接影响着教学效果。教学内容是培养目标、教学计划和课程体系的完整体现，也是课堂教学得以实施的基本保证，而知识模块的组织方法则是先进教学思想的体现，它对于教学方法和教学手段的创新，以及提高教学质量都有着非常重要的促进作用。
传统的数据库原理课程的教学内容主要以关系数据库为基础、数据库管理系统为中心，介绍关系系统的基本原理，理论教学始终放在首位，很少涉及具体的应用，学生在最初的学习过程中因为没有实践的心得体会而很难理解那些抽象的概念和理论，并进一步导致学生被动乏味、兴趣低下。进入实践阶段后，由于理论基础不扎实，学生常会感到无从下手，致使实践和理论之间严重脱节，更进一步挫伤了学生学习的积极性，影响了教学效果。
鉴于内容编排上的问题，我们在介绍完数据库的一些基本概念之后，即对照着某一具体的关系数据库系统，如SQL SERVER 2005，介绍关系模型、关系代数和关系数据库语言SQL等内容，同时进行上机实践，这样学生能较早对关系数据库有个感性认识，较好地掌握SQL的语法和功能,并锻炼其实际操作能力。接下来，针对某一具体数据库应用系统的需求，如***书管理系统，讲授关系数据库的规范化理论和设计方法。这样让课程内容的组织始终与具体应用相结合，不仅使很多抽象难懂的概念更加具体和容易理解，而且调动了学生学习的兴趣和积极性。
3.从需求和问题出发进行理论教学
现在很多数据库原理教材都是从理论出发，先讲解一大堆的理论，然后才谈及实践。由于数据库的基本原理、概念和技术的理论性强、抽象度高，因此这样常会导致学生在最初的理论知识学习阶段感觉被动乏味、兴趣低下、理解困难，一些学生甚至会自暴自弃。并且，这种用理论引出实践的方法也不符合人们认知世界的规律。马克思主义的实践论和认知论告诉我们，理论源于实践，又反过来指导实践，脱离实践的理论是空洞无力的，“实践―理论―再实践―再理论”无限循环往复才是人类认知世界的基本过程。因此，从实践引出理论会使理论知识更容易理解，能够让学生首先明白学习这些理论的实际意义，也更容易激发学生的积极性和主动性。
为了帮助学生理解抽象的理论，激发兴趣，我们采取了下面的方法。
（1）课程第一堂课，先联系生活实际，谈谈我们生活中哪些地方离不开数据库，如：银行储蓄，火车飞机订票，学生的学籍管理，人事工资管理，等等。让学生从感性上认识到数据库和我们现代生活的密切相关性。接着引出一些相关概念，如：信息、数据、数据库、数据库管理系统等，并用实例和类比的方法讲解这些概念及其相互关系。有实际生活知识做背景，这些概念理解起来也就更容易了。
（2）在以关系数据库为例讲解数据库的基本概念、模型和技术时，选择一个主流的大型数据库系统作为理论教学背景和实践教学平台，如SQL Server 2005。在理论教学讲授SQL语句时，如果干巴巴地列出语句格式和要注意的事项，学生必定感到枯燥乏味。那么，可以在讲解SQL语句及其使用格式的同时，在SQL Server 2005环境下输入SQL语句，然后让学生观察结果。如果语句出错，则引导学生思考原因：为什么出错？是格式错误，还是逻辑错误？如果有条件，也可以在实验室进行这部分内容，边讲解边实验。这样不仅调动了学生学习的积极性，而且加深了学生对基本概念和理论的理解。
（3）基于问题驱动的理论教学法。在讲数据库设计的规范化理论一章时，很多学生不明白学习这些形式化的理论有什么用。因此，在讲这一章之前，应先把问题提出来，比如，如何设计一个数据库的关系模式，你设计的这个关系模式是好是坏？衡量的标准是什么？为什么？让学生知道学习这章内容就是为解决这些问题的，有其必要性和重要性，从而做到心中有数。接下来讲解相关理论，以及这些理论是如何解决提出的问题的时候，学生就可以有的放矢地进行学习了。
4.重视实践环节，加强应用能力的培养
数据库原理是一门应用性很强的课程，实践环节直接关系到整个课程的教学效果。目前在数据库原理的教学中普遍存在一定的误区；过分强调原理和知识的完备性和系统性，而忽视了实践教学、实验方案在培养学生实践能力和创新能力中的重要作用，认为既然是原理课，不论对什么学生都应着重讲解理论知识，实践环节的学时偏少，忽视了学生实际应用能力的培养。此外讲课也大多是填鸭式的教学，在学生自主学习和创新能力的培养方面还很欠缺，学生学习状态不佳，学习目的不明确，导致学习效果不理想。
目前大部分院校本科生学习该门课程的目的是为了应用。对于这样的学生，数据库的实践教学尤为重要，任课教师更应该在实践教学上下功夫，让学生能够真正把所学理论知识和实践联系起来，为日后开发数据库应用系统奠定基础。
由于学时的限制，我们在课程实验环节上做了精心设计和周密安排。除了与理论课相配合的实验课外，我们还在课程结束后的小学期设置了相应的课程设计。
（1）通过基础实验帮助学生理解和巩固理论知识
教学过程中课堂教学和基础实验需同步进行。学生只有通过上机操作才能真正理解所学，消化课堂上的理论知识，这一点对数据库课程也尤为重要。为提高上机质量，教师应首先做好实验课和理论课的衔接关系，实验课最好和相应的理论课同步进行，否则很难达到好的效果。我们按照教学顺序编写了实验指导书，让学生设计SQL语句并通过上机来验证。结合课程内容，我们设置的实验如下。
建立数据库及基本表：学习使用关系数据库SQL SERVER 2005，并练习数据库的建立和删除、基本表的建立和修改、数据的输入。
数据更新：使用INSERT、UPDATE、DELETE语句进行数据更新。
数据查询：使用SELECT语句进行数据的查询。
视***的创建与修改：使用CREATE、DROP语句创建和删除视***，使用INSERT、UPDATE、DELETE语句更新视***，体会更新视***的前提条件。
数据完整性：使用PRIMARY KEY、FOREIGN KEY REFERENCES、NOT NULL、UNIQUE、CHECK等关键字定义完整性约束，并通过相应操作验证这些完整性约束，体验完整性约束的作用。
（2）通过课程设计培养学生的综合应用能力
为了增强学生的综合运用能力，在学完数据库原理课程之后的小学期我们开设了相应的课程设计。课程设计的任务是让学生从实际生活中的数据库应用系统出发，完成一个实际的、基于C/S或B/S的数据库应用系统设计的全过程。包括：需求调查、数据库设计、数据库建立、数据输入、应用系统的设计和开发，用户界面的设计和实现等。具体要求如下：
分组：将学生分成小组，每组人员为4―5人，组长1名，负责任务分工和总体协调。
分工：每名学生担任不同的角色，包括系统分析、系统设计人员、数据库设计人员、应用系统开发人员、测试人员等，分工协作、共同完成设计和开发任务，从而培养团队精神。
开发数据库应用系统：选择一个合适的DBMS产品，选择合适的应用开发工具，按照设计的结果建立数据库，开发应用系统，输入数据并调试运行所开发的系统。
实验报告：写出完整的实验报告，包括：需求调查报告、系统分析报告、数据库设计报告、应用系统设计报告、数据库实施计划、系统测试计划、系统测试报告、用户使用手册等文档。
考查形式：向教师和其他小组运行演示开发的数据库应用系统，提交所有文档。
课设任务书后面可附上参考题目，以供学生选择，如：***书管理系统、网上书店系统、加油站管理系统、医院住院管理系统、股票交易系统、人力资源管理系统、仓库管理系统、企业工资管理系统等。
课设小组完成设计方案后，组织全班学生对每个小组的设计方案进行讨论和评价，各小组根据大家的意见进行修改，通过后再进行代码的编写。整个系统完成后，每组派代表演示本组所开发的系统。通过集体讨论，大家可以互相学习，交流开发过程中的收获和体会。
数据库课程设计不仅要用到数据库的知识，而且要用到编程和软件工程方面的知识。教师应该让学生充分发挥自己的积极性和主观能动性，一方面应注重学生***解决问题能力的培养，另一方面还要注重培养学生的团队合作精神。在整个课程设计中，要以学生为主体，充分发挥教师的引导作用，教师不仅要指导学生学会查找资料，更重要的是培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
5.结语
要提高数据库原理的教学效果，必须不断优化教学内容，积累实践经验，改进教学方法和手段，构建科学、合理的教学体系。由于数据库技术在不断发展，知识在不断更新，教师观念也必须不断更新，教师应从教学内容、教学方法和实践等方面认真思考，锐意改革，为社会培养出更多具有创新能力的数据库应用人才。
参考文献：
［1］崔巍等.浅谈数据库课程实践教学.计算机教育，2007.11.
［2］黄德才等.“数据库原理及其应用”课程知识模块组织和教学实践，中国科教创新导刊，2007，（471）.
数据库系统概论篇（5）
关键词：地理信息系统；空间数据仓库；数据仓库；认知过程
进入21世纪后，对空间数据仓库的研究方兴未艾，在许多次的国际学术会议上都有相关[1~3]。例如在泰国召开的ISPRS第三届动态与多维GIS会议暨CPGIS第十届地理信息年会、北京召开的第20届国际制***协会国际学术会议、南非召开的第21届国际制***协会国际学术会议等。还有一些ESRI公司的白皮书、全球性用户大会、SSD国际会议、数字地球国际会议、GIS国际会议等也开始讨论空间数据仓库问题[4~8]。将空间数据仓库技术引入到我国大概是20世纪90年代末，文献[9~14]的发表开创了我国空间数据仓库理论与技术研究的新局面，此后又陆续出现了一些这方面的论文。
总体说来，上述工作对空间数据仓库的理论和方法进行了初步研究，在概念、原理、结构、操作与算法等方面进行了初步论述，已取得了卓有成效的成绩。但是到目前为止，空间数据仓库的概念框架和认知过程等方面还是缺乏系统的论述，没有形成一套比较完整的空间数据仓库概念框架体系和认知过程体系。
1概念框架
空间数据仓库是GIS技术和数据仓库技术相结合的产物，其定义很多，但中心思想包含三方面内容：①空间数据仓库是在网络环境下，实现对异地、异质、异构不同源数据库中地理空间数据、专题数据及时间数据的统一、整合、集成处理，形成用户获取数据的共享操作模式；②空间数据仓库可根据需求对这些数据再进行测绘专业处理，提供多种空间数据产品，满足用户更高层次——对数据产品的需求；③基于空间数据产品，空间数据仓库可从多维的角度进行空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析，提供综合的、多维的、面向分析的空间辅助决策支持信息，满足用户空间决策分析的需求。
空间数据仓库的概念框架分为外部结构、内部结构。外部结构主要描述空间数据仓库与外部系统的关系；内部结构主要描述空间数据仓库的内部功能模块组成。
1．1外部结构
数据库系统处于空间数据仓库系统的最底层，管理着若干种不同的地理空间数据库和专题数据库，它们各自***，形成了各式各样的异地异质异构的数据库系统，它们主要为空间数据仓库提供数据源。应用系统处于空间数据仓库系统的最上层，它通过一个标准的接口从空间数据仓库中提取地理空间数据、空间数据产品和空间辅助决策分析信息，为应用系统服务。
1．2内部结构
空间数据仓库的内部组成应由八个***功能模块构成，分层次实现空间数据仓库系统。其中，第一层次的功能模块是空间数据仓库的基础处理模块，由多源空间数据抽取、多源空间数据整合、多源空间数据统一、空间数据仓库元数据组成；第二层次的功能模块是空间数据仓库的服务模块，由空间数据产品服务、空间数据立方体分析、空间数据挖掘分析组成；第三层次的功能模块是空间数据仓库的对外数据接口模块，由对外数据交换格式组成。第一层次的功能模块为第二层次的功能模块服务，第二层次的功能模块为第三层次的功能模块服务。
当应用系统提出需求时：①多源空间数据抽取功能模块从各源数据库系统中抽取出相应地理范围（矩形、多边形、椭圆）的不同种类的地理空间数据、专题数据；②多源空间数据整合功能模块对这些由***幅范围组织的地理空间数据进行相应地理范围的裁剪、拼接、接边、***形编辑、拓扑重组等整合处理，形成裁剪拼接和接边好的、具有完整拓扑关系的、物理上无缝的、按区域范围组织的地理空间数据；③多源空间数据统一功能模块对这些整合处理好的地理空间数据进行数学基础、数据编码、数据格式、数据精度等方面的统一处理，形成能相互叠加的地理空间数据；④将经抽取、整合、统一处理好的地理空间数据提交给空间数据产品服务功能模块，经过集成、融合、派生和关联等测绘专业算法处理，生成应用系统所需的各种空间数据产品；⑤基于已生成的空间数据产品，进行空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析，得到面向空间辅助决策分析的结果；⑥将这些空间数据产品和空间辅助决策分析结果，以对外数据交换格式的形式提交给应用系统使用。
2认知过程
2．1认知过程概念***
空间数据仓库是描述地理现象的一个重要分支，其认知过程应与地理空间信息的认知过程基本一致，不同之处在于其描述的内容和范围大小的区别。因此，建立空间数据仓库的认知过程，实际上是要经过一个地理现象认识、抽象、组织、分析和应用的过程。
2．2认知过程描述
这14个世界模型和13个转换算子的组合构成了三个层次世界，即实体世界、目标世界和产品世界。其中，现实世界、地理现实世界、地理工程现实世界和地理工程概念世界这四个世界模型，以及命名、选择、抽象这三个转换算子，共同构成实体世界；地理工程尺度世界、地理要素分类世界、地理要素编码世界、地理要素几何世界和地理要素集合世界这五个世界模型，以及度量、分层、编码、测量和聚集这五个转换算子，共同构成目标世界；地理空间抽取世界、地理空间整合世界、地理空间统一世界、地理空间产品世界、地理空间决策世界这五个世界模型，以及提取、处理、变换、计算、分析这五个转换算子，共同构成产品世界。
数据库概念设计阶段、地理空间数据库实现阶段和空间数据仓库实现阶段构成了空间数据仓库系统实现过程的三个阶段，这三个阶段分别对应着三个层次世界，即实体世界、目标世界和产品世界。其中，前两个阶段是为地理空间数据库的建立服务的，由它们实现实体世界向目标世界的转换；后一个阶段是为空间数据仓库的建立服务的，由它们实现目标世界向产品世界的转换。
由此可见，空间数据仓库的认知过程主要就是这14个世界模型通过这13个转换算子的转换实现三个层次世界的过程。这个认知过程指导了空间数据仓库的实现。
3认知的概念定义
3．1世界模型
实际上，这些世界模型主要是依靠具体的实体模型或数据模型描述来实现的。每个世界模型均有其描述的地理空间对象，因此这些世界模型描述的内容大不相同，必须定义出这些世界模型。
3．1．1现实世界模型
现实世界中，人们能看到一系列物质和现象，对于这些物质和现象，不管是否能叫上名字，它们都是客观存在的，并且相互之间通过它们的关系组成了自然界的千差万别。由此可见，能将现实世界中所有物质和现象集合以及它们之间的相互关系用一定的形式进行描述就是现实世界模型。
现实世界的物质和现象集合中，隐含着许多不同的地理现象类，如地质、矿产、石油、自然地理等地理现象类。地理现象类是现实世界的一个子集。由此可见，能将现实世界中所有地理现象类集合以及它们之间的相互关系用一定的形式进行描述就是地理现实世界模型。
3．1．3地理工程现实世界模型
地理现实世界的地理现象类集合中，特指一个或若干个地理现象就是地理工程现实世界，如自然地理等。地理工程现实世界是地理现实世界的一个子集。由此可见，能将地理现实世界指的地理现象以及它们之间的相互关系用一定的形式进行描述就是地理工程现实世界模型。
3．1．4地理工程概念世界模型
要用计算机来描述地理工程现实世界中的地理现象，就必须对它们进行抽象描述，形成地理现象在人们头脑中的反映，生成概念模型。由此可见，能将地理工程现实世界指的地理现象以及它们的内部关系用一定的形式进行抽象的概念描述就是地理工程概念世界模型。
3．1．5地理工程尺度世界模型
将地理现象抽象成概念模型，仅有这些还远远不够，因为现实世界中的所有地理现象均是有度量的，所以用计算机描述这些地理现象时，也必须是可度量的。度量主要包括描述地理现象的欧几里德几何坐标系和数学单位尺度。由此可见，对地理工程概念世界中的抽象地理现象进行欧几里德几何坐标系和数学单位尺度描述就是地理工程尺度世界模型。
3．1．6地理要素分类世界模型
按照GIS理论，概念中的地理现象最终都是通过多种地理要素来表达的，因此如何对地理要素进行合理的设计和划分就显得十分重要。根据ARC/INFO的分层理论，只有将这些地理要素进行分类分级，才能高效地处理它们。由此可见，对地理工程尺度世界中具有尺度度量的地理现象进行地理要素的分类分级描述就是地理要素分类世界模型。
3．1．7地理要素编码世界模型
要使计算机能识别和处理地理要素，就必须给这些地理要素进行分类分级编码，即用一串数字来表示它们，该分类分级编码就成为该地理要素在计算机中的唯一标志符，以便计算机能识别和处理。由此可见，对地理要素分类世界中具有明确分类分级定义的地理要素进行分类分级编码描述就是地理要素编码世界模型。
3．1．8地理要素几何世界模型
为了便于计算机的存储和管理，必须将地理要素细分为几何目标。地理要素几何目标包括基本目标和复合目标。基本目标按地理要素的空间特征划分为点状目标、线状目标、面状目标、体状目标和表面状目标等五种；复合目标由基本目标集合嵌套构成。由此可见，对地理要素编码世界中具有明确分类分级编码的地理要素进行几何目标的划分和描述就是地理要素几何世界模型。
3．1．9地理要素集合世界模型
因为地理要素在一定的条件下由相同或不同的点、线、面、表面和体等五类空间目标组合而成，所以在实际使用中，必须通过计算机系统把数据库中存储的基本目标、复合目标还原成地理要素。由此可见，对地理要素几何世界中具有基本目标、复合目标描述的地理要素进行数据库的几何目标集合操作就是地理要素集合世界模型。
定义9地理要素集合世界模型。设Con中地理要素点状目标、线状目标、面状目标、体状目标、表面目标集合分别表示为Po、Lo、Ao、To、So，Atr为地理要素的某一地理特征集合，则地理要素集合世界模型为Ent={e|(Po，Lo，Ao，To，So)∈Atr}。
3．1．10地理空间抽取世界模型
地理空间抽取的主要功能就是从源数据库中按地理区域范围（矩形、椭圆、多边形等）抽取出满足一定条件的不同种类的地理空间数据。由此可见，对地理要素集合世界中的地理空间数据按一定地理区域范围和地理特征进行抽取的操作描述就是地理空间抽取世界模型。
3．1．11地理空间整合世界模型
数据库中存储的地理空间数据是以***幅为单位组织的，但应用系统使用数据是无***幅概念的，是以地理区域范围为组织的。由此可见，对地理空间抽取世界中抽取出的地理空间数据进行***形裁剪、***形拼接、***形接边、***形编辑和拓扑重组等整合处理，形成以地理区域范围为组织的无缝数据集合操作就是地理空间整合世界模型。定义11地理空间整合世界模型。设Con中***形裁剪、***形拼接、***形编辑、***形接边、拓扑重组功能分别表示为Cut、Stitch、Meet、Edit和Topology，整合功能集合表示为Fun={Cut,Stitch,Meet,Edit,Topology}，则地理空间整合世界模型Pro={e|(e∈Ext,e∈Fun)}。
3．1．12地理空间统一世界模型
实现地理空间数据整合后，必须对来自不同源数据库中的地理空间数据进行统一，因为地理空间数据存在着差异。这些差异表现在如下方面，即数学基础差异、数据编码差异和数据格式差异、数据精度差异。由此可见，对地理空间整合世界中的地理空间数据进行数学基础、数据编码、数据格式、数据精度的统一操作和描述就是地理空间统一世界模型。
3．1．13地理空间产品世界模型
随着应用的深入，单纯的地理空间数据已越来越不能满足用户的需求，用户更加希望使用的是经过测绘专业处理的、经过二次加工处理的地理空间数据产品，后者在实际中具有更大的应用价值。由此可见，对地理空间统一世界中的地理空间数据进行测绘专业处理生成空间数据产品的操作就是地理空间产品世界模型。
定义13地理空间产品世界模型。设Con中单一、集成、融合、派生和关联的功能分别表示为Single、Integrate、Fuse、Derive和Relate，测绘专业处理算法集合为Fru={Single,Integrate,Fuse,Derive,Relate}，则地理空间产品世界模型Pdu={e|(e∈Uni,e∈Fru}。
3．1．14地理空间决策世界模型
建立空间数据仓库的最终目的是为空间决策支持服务，为用户提供大量的具有空间决策支持的信息，这可通过空间数据仓库中的空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析来实现。由此可见，对地理空间产品世界中的空间数据产品进行空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析，生成空间决策支持信息的操作和描述就是地理空间决策世界模型。
定义14地理空间决策世界模型。设Con中的空间数据立方体分析和空间数据挖掘分析分别表示为Scube、Smine，空间决策分析算法集合为Sdss={Scube,Smine}，则地理空间决策世界模型Dss={e|(e∈Pdu,e∈Sdss)}。
3．2转换算子
数据库系统概论篇（6）
关键词：数据库系统；教学方法；课程体系
中***分类号：G642 文献标识码：A
Research on Course Architecture and Teaching Method of Database System
CHEN Long-meng
(College of Information Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, Shandong, China)
Abstract: For the purpose of achieving the innovative education target of database system and improving teaching quality, this paper presented the active probes into the following five aspects: the construction of the database system series courses, the optimization of the course knowledge, the adoption of the teaching methods and means gearing to the characteristicsof each module in the course, the teaching mode of experiment, the teaching pattern of course design.
Key words: database system, teaching method, course architecture
1数据库课程体系建设
1.1数据库系统课程的教学目标
根据数据库技术应用广泛、快速发展的实际情况，按照学校关于加强学生实践能力和创新能力、培养高素质应用型人才的要求，我们确立了数据库系统课程的教学目标，用一句话概括为使学生具备“对数据库系统的认知、分析、设计、应用能力和学科素质”，具体而言就是：较全面的掌握数据库系统的基本概念和基本原理，了解学科发展前沿和发展趋势，提高数据库的理论知识水平；学习数据库技术和方法，掌握其应用技能，提高学生的动手实践能力；培养学生综合运用数据库系统的知识、技术和方法进行数据库应用系统的设计和实施的能力，提高其综合素质和创新能力。
1.2课程体系的构建
上述教学目标较庞大，单靠一门课程、一学期难以达到。上述教学目标体现出明显的层次性，即“基础、应用和综合”，为此我们将上述教学目标分解为三个层次，分三阶段来实现。因此我们设立了如下数据库系列课程：
Ⅰ 必修课：数据库系统概论(第6学期开设)；
Ⅱ 选修课：“SQL SERVER使用技术”，“动态网站建设”(第7学期前面开设)
Ⅲ 必修课：数据库课程设计(第7学期后面开设)
数据库系统概论课程是学习数据库技术的第一门课程，属于基础层次，肩负着培养学生数据库基本理论、基本技术和方法及其基本应用的能力，使学生获得系统的数据库知识结构和基本应用技能，为后续课和考研打下基础；
SQL SERVER使用技术、动态网站建设两门课程都是选修课(学习选择权交给学生)，其教学目的是使学生掌握一种数据库应用系统开发工具(人利用工具而生存)，进一步掌握数据库理论和方法的应用，提高学生的动手实践能力。
数据库课程设计是培养学生全面理解和综合运用数据库系统及相关学科的知识、技术和方法分析问题、进行数据库应用系统的设计和实施以解决实际问题、提高其综合素质和创新能力的重要实践教学环节，是数据库系统课程教学目标培养中的最高层次。在这一教学阶段，学生需要综合运用前两阶段所学课程的知识，以及程序设计、软件工程、计算机网络等相关知识才能完成本阶段教学任务，达到教学目标。
因为上述三阶段的课程在内容上前后相承，层次递进，所以在教学时间安排上，它们的开设学期前后相连，符合循序推进的教学规律，在教学上可起到趁热打铁的作用。
1.3教学内容的结构化与优化
课程体系教学内容的优化包括教学内容的结构化、确定重点教学内容和在系列课程间合理分配教学内容和任务，使课程间教学内容不重复不遗漏，优化目的是最大程度地实现教学目标。数据库系统概论课程在整个数据库系列课程中处于基础和支柱地位，因此课程体系教学内容的结构化首要是该课程教学内容的结构化。按照美国教育心理学家和教育改革家布鲁纳提出的“学科基本结构”的观点，教师要指导学生掌握教材全貌，使知识结构化、系统化[1]。为此，笔者从教学内容的结构化入手，经过精心整理，将数据库系统概论课程的教学内容归结为“两行四块”的知识体系结构[2]，见表1。“两行”即按照研究范畴(即本身的性质)将课程教学知识点在水平方向上分为理论知识和技术知识两类，四块就是按照在人才培养中的作用将课程教学知识点在纵向上分为原理、设计与应用、系统维护管理、前沿与趋势四个模块。
观察表1，发现有两条水平的有交叉的线索，第一条是理论知识线索，第二条是技术知识线索，前者为后者提供严格的理论支持，后者为前者的提出和完善提供素材，两者相辅相成，统一于关系数据库系统。这样一种内容设计上的安排，既让学生扎实地掌握数据库的基本理论，又使学生全面掌握数据库的实际应用，可以迅速投入实际工作。
数据库基本概念、数据库系统体系结构、关系模型数据库、关系数据理论(含关系规范化，数据依赖的公理系统，模式的分解)等部分，构成了关系数据库核心理论基础，本部分在数据库学科知识体系中处于基础地位；SQL语言、数据库设计、数据库编程等部分讲述数据库的开发技术和方法，这部分内容的学习要直接用到关系数据理论等基础；在数据库基本理论的基础上，讲授数据库安全性和完整性控制、数据库恢复技术、并发控制技术以及关系查询处理及优化技术，使学生掌握数据库系统的维护管理和优化方面的知识和技能；对数据库技术的前沿动态仅作简介，学生了解即可。因为关系数据库系统已成为最重要、应用最广泛的数据库系统，所以，关系数据模型的原理、技术和应用无疑是本课程的教学重点。知识结构化，利于学生从整体上把握课程知识体系，了解知识点间的关联，这样才能使同学们带着明确的目的性去学习，从而提高学习的主动性和适应性，增强学习效果。
1.4课程间教学内容分配
在讲解数据库系统概论课程中SQL语言部分的内容时，为使学生能看到SQL语句的执行结果，采用Ms SQL Server 2000为平台，来演示语句的执行情况。在此使用SQL Server 2000这一DBMS时，仅以满足本章内容教学演示的需要为目的，只讲解其必要的操作使用，对其它具体深入的应用不予讲解，留待学生课下自学或在后续“SQL Server实用技术”选修课中学习，这就避免了上述两门课在教学内容上的重叠。
2教学方法与教学手段
2.1适当应用一般的教学方法和手段进行教学
课程体系及教学方案设定后，教学方法和手段就成为影响教学目标实现的重要因素。教学方法和手段是为实现教学目标服务，以提高教学质量为目的的。为此，在教学中笔者针对各部分教学内容的具体特点，以教学质量的高低为取舍依据，灵活采用多种教学方法和手段。同时，在满足一般学生学习要求的前提下，对有一定基础的同学还增加一些个性化的教学，为学生的个性化发展提供空间。
例如，对于综述性知识，如课程绪论部分，采用多媒体授课效果较好；关系代数、关系数据理论等部分教学内容都是很抽象的理论，采用讲解+板书授课方式要比多媒体授课效果更好；数据库设计这一章详细介绍了数据库的设计的步骤和方法，其内容和实践联系很紧密，非常适合用案例教学法[3]。在这一章教学中，我们采用课后习题***书馆数据库设计作为教学案例，结合教材中的理论内容，详细讲解每一阶段的工作和形成的成果，这样既使学生深刻地理解了课本上抽象的理论内容，又使学生学到了如何用理论来指导数据库设计的实践，起到了一箭双雕的功效。
在引入新知识时，如关系数据理论和并发控制技术时，采用启发式教学法，得出一个不好的关系模式存在的四类异常问题，和数据库共享可能引起的三类数据不一致问题，从而引出相应概念：数据依赖和封锁。
对SQL语言这一章，一要结合目前信息系统建设的实际进行全面讲解，以增加学生的学习兴趣，二要让学生能亲历查询的结果，以加深理解。实际讲解时，笔者应用SQL Server 2000这一DBMS 平台，让学生实实在在地看到查询结果，这样加深了理解，激发了学习兴趣。此外，指导学生课下自学一种DBMS，如SQL Server 2000，并以此为平台进行上机实验，让学生通过对SQL语句的使用来掌握SQL语言的各种语法和功能。
对于重要算法，如求最小覆盖算法、数据库恢复算法等，先讲清思路，再辅以动画进行演示。
2.2运用计算机学科特有的方***于课堂教学
理论、抽象和设计描述了计算学科的研究和实践的三种形态，是学科方***的最根本内容[4]。当讲解抽象的概念或理论时，教师恰当运用从理论到设计或从抽象到设计的形态转化，会使学生对其产生兴趣并留下很深的印象。这就要求教师理解课程体系中点、线、面的关系。例如实体完整性是指关系中主关键字不能为空且其值不能相同。在人事管理信息系统中个人数据库的职工号就是主关键字。参照完整性是指不允许引用数据库中不存在的外键数据，在进行参照完整性检查和约束时，可通过触发器来完成。
针对该课程的实践性、应用性，我们在教学中加强了实践环节的训练，具体做法是：按照课程内容的进度设计了从SQL语言的使用操作到数据库编程的系列上机实验。上机实验密切结合基本知识和基本技术，帮助学生消化课程内容，让学生在实际的DBMS(SQL Server 2000)上进行实际操作和实验，提交规范化的上机实验报告。这种课堂教学与上机实验紧密结合的教学方式既利于学生对基础理论知识的掌握，又利于学生的自主学习，激发学习兴趣。
3课程设计
课程课程设计的教学目标是使学生全面理解、综合运用数据库知识和技术进行数据库应用系统的设计和实施，培养学生分析问题和解决问题的能力，提高其计算机理论水平和综合素质。这一实践教学环节在培养学生的综合实践能力和创新能力方面起着不可替代的作用，我们非常重视其教学组织，从选题到答辩采取了一系列切实措施来确保其教学质量。
3.1成立课程设计指导教师小组，提前下达课程设计任务
课程设计指导教师小组由承担过该门课程且有实践经验的教师组成，设组长一名，在组长协调下共同进行课程设计前的准备，如制定课程设计任务和实施计划等，共同组织对学生的答辩；但分工明确，每人指导1个班。数据库课程设计为期2周，安排在第7学期后半部分。指导小组在第7学期第一周向布置课程设计任务，组织学生分组和选题。课程设计时学生分组一般是按照学生的知识、能力、性别、性格等特征互补的原则搭配，每组2～3人，设组长一名。选题在第二周内完成。这样早地布置任务，目的是让同学提前进入课程设计，早开始，早准备。
3.2选题
课程设计题目的命题原则是：符合教学要求，紧密联系实际。具体题目一般是由指导教师小组提供备选题目清单，由各学生小组选择，也可以是学生从自己感兴趣并熟悉的方面提出，经指导老师审核通过的题目。学生小组组长负责召集和协调讨论本组的课程设计，组员间既明确分工，又相互协调配合。
3.3以过程管理管理为着力点，确保课程设计保质保量完成
指导教师组将从选题和分组确定后到集中课程设计周之前的八周左右的时间，按照数据库设计阶段和软件工程时间进度相应地划分为若干阶段(一般为6阶段)，明确规定各时间阶段结束前各小组要上交阶段报告和设计方案，并记录是否按时上交情况，记入平日成绩，以促使学生抓紧此项学习任务。对上交的阶段报告和设计方案，教师要及时评阅、反馈和指导，使其可行。
在集中课程设计周，采用以安排学生集中上机为主，分散设计为辅的形式。教师制定集中上机时间内上机纪律，并对学生考勤。之所以设置分散设计，是为学生对上机实施中发现的问题进行研讨或资料查阅留出时间。
3.4考核与评定
课程设计完成后，不但要提交软件系统、课程设计报告，而且还要进行答辩，答辩含讲解、演示、答问三环节。为避免在小组课程设计中，有的同学不积极参与，采用随机抽查个人和以抽签方式随机确定一位同学代表本组上台答辩的方式来考核小组的成绩，促使小组内部相互督促、相互帮助。通过这种课程设计组织方式，既培养了学生的综合实践能力和创新能力，又培养了学生的团队意识和协作精神。
课程设计的成绩由考勤、平日成绩(各阶段报告提交情况、随机抽查情况)、课程设计报告、答辩(含软件运行情况)成绩等部分组成。这种成绩构成方式，强化了对课程设计过程的监督和控制。
上述一系列措施，经过我们带多届学生进行数据库课程设计的教学实践证明，是行之有效的，并且可供其它软件类课程设计的教学指导所借鉴。
4结束语
经近年来对“数据库系统概论”课程的建设，我们以综合实践能力培养和创新教育为本课程教学目标，构建了数据库系列课程体系，建立了课程教学大纲、教案、多媒体课件、实验指导书和教学网站等，并对课程教学内容进行了优化、教学方法手段进行了改革和革新，对实验教学方式和课程设计教学模式进行了探索，取得了成效。
参 考 文 献
[1] 连润江. 数据库系统概论教学改革的探讨[J]. 湖北广播电视大学学报,2007,(5):22-23.
数据库系统概论篇（7）
中***分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0319-01
1 数据库概述
数据库是数据管理的最新技术。数据管理先后经过了人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。在数据库领域中最常用的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等。关系型数据库系统是建立在关系模型基础上的。
关系数据库系统遵循严格的数学基础，它应用数学方法，主要是集合代数的概念和方法来处理数据库中的数据。关系数据库的数据结构简单，它的逻辑结构可以看做是一张二维表。
2 数据库设计方法及流程
大型数据库的设计是涉及多学科的综合性技术。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，构造优化的数据库逻辑模式和物理结构，并据此建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储和管理数据，满足各种用户的应用需求。数据库的设计应符合“三分技术、七分管理、十二分基础数据”的基本原则。其基本设计步骤分为：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施、数据库运行和维护六个阶段。
2.1 需求分析
需求分析是数据库设计的起点，简单地说就是分析用户的需求。该阶段的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作状况，明确用户的各种需求（包括信息要求、安全性与完整性要求），然后在此基础上确定新系统的功能。注意新系统必须充分考虑今后可能的扩充和改变，以预留出足够的可扩展空间等。例如：对于一个教务管理系统的设计，设计之初首先应了解其工作需求，确定要实现哪些功能、应包含哪些属性以及未来可能的扩展需求等。
2.2 概念结构设计
概念结构设计是将需求分析阶段所得到的用户需求抽象为信息结构的过程，它是整个数据库设计的关键。概念结构的主要特点包括：能真实充分的反应现实世界，易于理解，易于改正，易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。
概念结构设计通常有自顶向下、自底向上、逐步扩张、混合策略四种方法。概念结构是对现实世界的一种抽象，一般包括分类、聚集和概括三种抽象。利用抽象机制对数据进行分类、聚集，形成实体、实体的属性，标识实体的码，确定实体之间的联系类型，设计分E-R***是概念结构设计的第一步。具体做法包括：选择局部应用，一般以中层数据流***作为设计分E-R***的依据；逐一设计分E-R***，即对每个局部应用设计分E-R***。最后，将得到的各分E-R***综合形成一个系统的总E-R***。在教务管理系统中有学生、教师、主任等实体，学生实体有包含姓名、学号、班级、成绩等属性，应对其逐一设计E-R***。
注意在形成总E-R***的过程中并不是将各个分E-R***进行简单的合并，因为在合并过程中分E-R***之间会因为各种原因导致许多不一致的地方，即会产生冲突现象。应先通过讨论、协商并根据应用的语义解决各类冲突。
2.3 逻辑结构设计
逻辑结构设计是指将概念结构设计阶段设计好的E-R***转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。设计逻辑结构首先将概念结构转换为关系、网状、层次模型。例如，设计关系模型就要根据E-R***设计二维表，二维表中包括字段名、数据类型、长度、描述等。最后设计符合用户习惯的外模式。
实现E-R***向关系模型的转换实际是就是将实体型、实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式。实体的属性就是关系的属性，实体的码就是关系的码，实体之间的联系应注意它是一对一、一对多还是多对多的联系。形成初步的关系模型后，然后就是对模型的优化。关系数据模型的优化通常以规范化理论为指导。在对外模式的设计上，关系数据库管理系统一般都使用视***这一功能设计更符合局部用户需要的用户外模式。
2.4 物理设计
物理结构设计就是为逻辑结构设计阶段所得到的数据模型选取一个最适合应用要求的物理结构。在关系数据库中主要是先指定存取方法和存储结构，然后主要对时间和空间效率进行评价。
考虑到数据库系统是多用户的共享系统，所以应建立多条存取路径以满足多用户的多种应用要求。常用的存取方法有索引方法、聚簇方法、HASH方法。
2.5 数据库的实施和维护
在数据库实施阶段，设计人员要用RDBMS提供的数据定义语言和其他实用程序将数据库逻辑设计和物理设计结果严格描述出来，成为DBMS可以接受的源代码，再经过调试产生目标模式，最后就可以组织数据入库了。
在数据库试运行后，由于应用环境、物理存储等不断的变化，所以应对数据库进行长期的维护工作。对数据库的维护包括：数据库的转储和恢复，数据库的安全性、完整性控制，数据库性能的监督、分析和改造，数据库的重组织与重构造等。
3 数据库的规范化及约束条件
由于逻辑结构设计并不唯一，对于任何一种数据库应用系统如何构造出合适的逻辑结构，这就涉及到规范化问题。对于关系模式最基本的要求是应满足第一范式，即每一个分量必须是不可分割的数据项。此外，为了消除关系模式中存在的插入删除异常，修改复杂，数据冗余等毛病，应使关系模式逐步满足第二、第三范式、BC范式等。
关系的完整性规则是对关系的某种约束条件。它包括实体完整性、参照完整性和用户自定义的完整性三种完整性约束。其中，实体完整性要求关系中的主属性不能为空；参照完整性是用来描述实体与实体之间联系的完整性约束，这两个是必不可少的完整性约束条件。此外，数据库系统根据应用环境的不同可能会有某些特殊的约束条件，这就需要用户自定义完整性。
完整性约束和规范化是数据库系统设计中必不可少的约束条件。只有满足这些约束条件才能设计出完整、高效、可靠的数据库系统。
总之，在信息化社会，能充分有效地管理和利用各类信息资源，是进行科学研究和决策管理的前提条件。数据库技术是管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统等各类信息系统的核心部分。
高思，1993年9月，汉族，河北省石家庄，本科，学生，计算机科学与技术。
赵博，1992年6月，汉族，河北省张家口市，本科，学生，计算机科学与技术。
参考文献
[1] 王珊，萨师煊，《数据库系统概论》，高等教育出版社，2013.12.
[2] 王晴，《新编关系数据库与SQL Server 2008》，清华大学出版社2013.8.
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[4] 李巧君，刘春茂，浅析数据库设计的一般流程和原则.技术与市场.2010.
数据库系统概论篇（8）
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2013 . 16. 060
[中***分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2013）16- 0098- 03
0 引 言
工业工程本科专业在企业信息化方面，一般会开设有数据库、管理信息系统和ERP三个方面的课程。在不同的学校，对这三门课程的叫法会有细微的差别，比如：数据库类课程，有的称为“数据库原理与应用”，有的称为“数据库设计与应用”；ERP类课程，有的学校称为“ERP原理与应用”，有的称为“ERP应用与实施”等。不管叫法如何，课程的内涵都是一致的，因此，在本文中舍去其叫法上的差别，将其简称为“数据库”、“管理信息系统”和“ERP”。
之所以将这三门课程放在一起进行讨论，一方面是因为这三门课是紧密相关的课程，管理信息系统离不开数据库的应用，ERP是一个典型的管理信息系统，因此，从广义的角度来看，这三门课实际上可以看成是一门课；另一方面，在工业工程这个专业，存在三门课程知识点的划分不足的现象，主要表现为相关知识点的重叠。
本论文基于工业工程本科专业的培养方向，结合本人的实际教学经验，对这三门课程的内容和课程实践两大方面进行了深入的分析和设计。
1 工业工程专业在企业信息化方面的要求
目前，工业工程分有经典工业工程和现代工业工程，经典工业工程主要以提高现场作业效率为主要目的，研究什么是正确的工作方法以及如何有效地工作。现代工业工程是基于系统分析、计算机技术和运筹学，用于解决大系统最优化和宏观资源配置，与信息技术密切相关。因此，企业信息化方面的技术是工业工程专业学生必备的基本技能之一。
数据库的应用已经深入到我们生活的方方面面，在日常生活中的众多应用都离不开数据库的支持。在企业管理领域，数据库的作用更加重要。成为企业信息管理、数据分析和数据挖掘必不可少的支持工具。数据库技术的应用极大地改变了我们的生活和工作方式。因此，作为工业工程专业的学生，必须要掌握数据库的相关技术。这里的相关技术是指数据库的应用技术，即如何使用数据库去解决实际工作中的问题，重点包括3个方面：数据的存储、处理和查询。
管理信息系统是数据库的典型应用，管理信息系统的数据是通过数据库来存储管理的。在管理信息系统方面，对工业工程的专业人才来说，既要掌握一定的管理信息系统开发技术，又要掌握管理信息系统在实际应用中与管理相结合的运用方法。但是工业工程人员不同于专业的管理信息系统开发人员，不需要对系统的开发技术有深入的掌握，在实际工作中，主要是结合企业实际管理的需要，担任管理信息系统的设计、规划的角色，指导管理信息系统的开发和实施，以符合企业的管理实际；利用信息技术提高企业的运作效率，降低生产成本。因此，对于工业工程人员来说，必须要了解管理信息系统开发的技术特点和难点、开发实施过程中可能存在的问题和解决方法，同时能够深入了解当前主流管理信息系统的功能特点、运作原理以及能够给企业带来的效益。
管理信息系统根据应用的领域和层次，可以划分出很多种类。其中，ERP是管理信息系统在企业应用中的典型代表。在世界范围内，众多的企业已经实现了ERP的管理模式。从软件技术角度来看，ERP的技术就是数据库技术和管理信息系统技术的综合运用，但是，ERP不仅仅是一种软件，更重要的是ERP代表了一种不同于传统管理模式的管理思想。突破了传统的组织结构和管理模式。因此，ERP知识的掌握也是工业工程专业学生的必备技能。
2 教学内容设计
2.1 培养目标设计
基于以上所提出的各项要求，分别对三门课程的培养目标拟定如下。
2.1.1 数据库的教学目标
让学生掌握应用数据库进行信息存储、处理的基本原理，数据库设计的步骤与方法以及数据库的操纵与管理。目的在于培养学生利用基于数据库进行数据处理的思维来分析和解决实际问题的能力，重点掌握数据表的规范化设计方法以及各种数据查询统计分析处理技术，为后继管理信息系统和ERP原理课程的学习铺垫基础。
2.1.2 管理信息系统的教学目标
本课程的任务是使学生认识到实施管理信息系统的重要性，掌握管理信息系统的基本概念、理论、实现技术方法、步骤及过程，能够利用信息化的各种技术手段和方法，承担企业信息化的组织、协调和建设工作。
2.1.3 ERP的教学目标
通过本课程的学习旨在使学生了解ERP市场和当前中国企业信息化现状，了解ERP的基本概念、功能和特征，掌握ERP的管理思想和管理模式，培养其从事ERP系统操作、管理、应用与实施所需的知识和技能。
2.2 教学知识点设计
三门课程在内容上是相互衔接的关系，其关系如***1所示。数据库是管理信息系统的基础，管理信息系统是ERP的基础。在数据库和管理信息系统基础上，还有其他的相关应用和系统，在此不做赘述。因为这三门课程之间的联系如此紧密，导致相互间的边界不是太清晰，在实际的教学中，往往容易犯的错误就是知识点划分不合理，相互间出现知识点重叠，从而造成整体知识结构的混乱。比如在数据库课程中就过度强调信息系统的开发，反而导致学生对数据库本身掌握不够透彻。
2.2.1 数据库知识点设计
在数据库课程中，重点是数据库本身，是要学生掌握数据库系统的相关概念，掌握关系数据库的基本概念和理论，熟练掌握SQL语言和数据库软件的使用，因为数据库软件种类比较多，不可能一一讲解，因此，选择较为常用，而且容易入门的数据库软件SQLServer。SQLServer掌握后，学习其他的数据库软件也会非常容易。
（1） 在数据库系统的概念方面，需要学生了解数据库系统的发展历程，数据库系统的构成，掌握数据模型的概念，通过这几个知识点使得学生能够对数据库有一个整体的认识。
（2） 关系数据库的基本概念需要学生重点掌握的是关系的概念、关系的键和关系的完整性；掌握函数依赖、关系模式分解、范式和规范化的概念。这几大知识点是关系数据库的理论基础，是进行数据库的建库、建表的必备知识。
（3） 在SQL语言方面，需要熟练掌握数据定义语言（Data Define Language，DDL）和数据操纵语言（Data Manipulation Language，DML），尤其是数据操作语言中的Select语句，是以上语言中，使用频度最多，变化最大，难度最高的语句，需要学生重点掌握。在掌握以上语言的基础上，再学习掌握存储过程和触发器的概念，能够编写简单的存储过程和触发器。
（4） 在数据库软件使用方面，需要学生能够熟练操作SQLServer软件，能够利用该软件进行建库、建表、定义约束、编写SQL语句、编写简单的存储过程和触发器、执行数据的备份、还原和数据的导入导出。
其他未提到的知识点，在课时允许的情况下，可以根据情况作适当扩充，以了解认识为主，比如：关系代数、关系演算的概念，可以给学生简单介绍，不用花费太多课时。
2.2.2 管理信息系统知识点设计
管理信息系统课程是在数据库课程基础之上的后续课程。因此，在该课程中将不涉及“数据库本身”的知识点，而是基于数据库课程中已讲授的知识点，进行管理信息系统其他知识的学习。这些知识点将聚焦于“技术”层面，即管理信息系统的设计开发方法，而与管理相关的知识将在ERP课程中展开。主要包括如下几个方面：管理信息系统基本概念、建设方法概述；系统规划；系统分析；系统设计；系统实施、测试、运行与维护。因为本专业的学生，在将来的工作中，很有可能会参与到企业的管理信息系统的建设当中来，所以整个知识点的划分，是按照管理信息系统的开发过程来展开。
（1） 在管理信息系统基本概念、建设方法方面，目的是要学生能够对管理信息系统有一个整体的认识。在该部分的讲解中，可以给学生展示多种不同的、在企业中常见的管理信息系统的实例，比如：ERP系统、OA（Office Automation，办公自动化）系统、CRM（Customer Relationship Management，客户关系管理）系统、HR（Human Resource，人力资源管理）系统等。在进行这些实例系统展示时，需要注意的是此处仅是展示，不需要详细讲解。因为，此过程的目的是加深学生对管理信息系统的整体感性认识。
（2） 在系统规划、分析、设计、实施、测试、运行、维护方面，这些知识的安排完全是按照管理信息系统的开发过程来展开的。因此，为了达到更好的教学效果，在这个过程中，最好能够安排一个设计实例，比如常用的学生信息管理系统，在系统规划的知识点讲解完后，即以该实例系统的规划为演示，加深学生对系统规划的理解。系统分析部分的知识点讲解完后，以该实例的分析为演示，以下各阶段类似。
通过以上知识点的讲授，能够让学生对整个管理信息系统的开发有较好的认识，从而帮助其在工作当中更好地应对信息管理方面的工作。
2.2.3 ERP知识点设计
ERP课程是在管理信息系统基础之上的后继课程。ERP属于管理信息系统的一种实例，因此，ERP系统的设计、开发过程中需要的方法，就是管理信息系统课程中所讲授的系统设计开发方法，所以，这些技术层面的知识在管理信息系统课程中已经包含，而ERP课程将聚焦于“ERP管理”和“ERP应用”方面。不同行业的ERP差别还是比较大的，因为工业工程专业主要是面向制造行业，因此，选择制造行业的ERP模型做讲解。
ERP管理方面主要针对ERP本身的相关概念、理论、思想以及在企业中的选型和实施的讲解。主要知识点有ERP的发展历程、作用、管理思想；ERP的相关概念；ERP的销售管理、生产管理、库存管理、采购管理、车间作业管理、成本管理以及ERP选型和实施等方面。因为这些知识点比较理论化，因此，在讲解相关知识点时最好有一套实例系统配合展示，比如金蝶或用友的ERP软件，或者自行开发的ERP系统。
ERP应用方面是指使用ERP软件的技能，这部分主要是通过实践课程来完成，通过该部分的学习，能够使学生加深对ERP管理理念的理解，并能够掌握ERP软件的使用方法。该部分的组织需要一套实例系统作为实践平台，比如上面提到的金蝶或用友的ERP软件，或者自行开发的ERP系统。实践过程可以分成两大阶段，第一阶段为单人实验，每个学生***实验，完成ERP各个功能模块的操作练习，该阶段的目的主要是训练对ERP软件的基本操作技能；第二阶段为综合实验，将学生分成小组，每个小组模拟一个企业，小组成员轮流扮演不同的角色协同完成，该阶段的目的主要是让学生有全局意识，从整体上理解ERP的管理思想和管理模式。
3 实验平台设计
这三门课程都是实践性很强的课程，因此，在教学过程中，必须要有配套的实践环节。三门课程的实验平台结构，如***2所示。
在数据库课程中，上面提到数据库的软件选择SQLServer，因此实验平台也选择SQLServer，该软件也是后继管理信息系统和ERP的实验软件之一。SQLServer目前也有多个版本，比如：2000、2005和2008。其中2000版本和2005、2008版本的界面差别比较大，但使用模式还是一致的。因为这些版本在企业中都有应用，因此在课堂教学和实验时，要根据实验室的配置情况，以一个版本为主，其他版本给学生做辅助介绍即可。
在管理信息系统开发领域，目前主流的开发平台有Java平台和 .net平台，对于非计算机类专业的学生来说，Java平台的难度较大。因为工业工程专业的学生在大一或大二会学习Visual Basic课程，因此在管理信息系统课程中，选择目前较为流行的 .net平台，该平台支持VB语言。在 .net平台上选择和两个实验环境作对比，因为这两个环境代表了管理信息系统的两种架构模式C/S模式和B/S模式。目前，这两种模式企业应用中都存在，其中B/S模式越来越成为开发的主流。因此在实验中，可以略偏重于B/S模式。在数据管理层面，采用SQLServer数据库。
为了达到更好的教学效果，本人在所在单位，主持了一项教改项目《管理信息系统课程综合实验平台建设研究》，在该项目中，设计了一套可重构信息系统开发套件作为管理信息系统的实验平台之一。
该平台的目标：① 能够提供多种管理信息系统的实例展示，拓宽学生对管理信息系统认识的广度；② 能够提供快速的系统开发环境，在有限的时间内，能让学生体验完整的管理信息系统的规划、设计、开发过程。摆脱枯燥的代码编写，让学生站在更高的高度，全面、深刻地认识管理信息系统，掌握管理信息系统的开发方法。
为达到以上目标，该平台需要实现的功能如下：
（1） 基于该平台可以构建目前企业普遍使用的常规管理信息系统，如：ERP、CRM、OA、HR等，以及其他小型的管理系统，如工资管理、***书管理、学生管理、仓库管理、销售管理、采购管理等。从而保证有足够的管理信息系统实例为学生做演示性实验。
（2） 该平台要具备快速的系统开发环境，突破从底层代码开发的模式。使得系统的开发不再是枯燥的代码编写，而是具有快速参数化的配置功能，通过参数化的配置，即可设计出不同功能的管理模块，既提高了模块开发的速度，也提高开发的趣味性。让学生把更多的时间用于对管理信息系统的整体认识上，而不是局限于代码的编写。
（3） 该平台不仅可以做为实验课用，同时还可以作为课程设计和毕业设计的工作平台，可以让学生基于该平台开发各种管理系统或完善已有的管理系统，从而可以为该平台丰富更多的管理信息系统实例，为后继教学提供更好的素材。
在ERP课程中，实验平台可以选择国内较为著名的金蝶或用友ERP软件。本人所在学院购买的是金蝶ERP软件，单一的实验软件不利于学生对ERP的全面认识，有可能会使学生产生所有的ERP软件都是这个模式的错误认识。因此，在此基础上，进一步延续使用管理信息系统课程综合实验平台，通过该平台能够提供其他模式的ERP，从而有利于学生更好地理解和掌握ERP。
4 结 论
本论文的主要目的是从整体上对数据库、管理信息系统和ERP三门课程的知识结构、实验模式进行分析设计，划分三门课程知识点的界限，使得三者之间既相互***又有机统一，从而有利于整体课程教学的组织。因此，在各门课程的教学细节上，本文没有做详细探讨。本文的研究内容不仅可以应用于工业工程专业，同时也可以为其他相关专业提供借鉴。对于该课程体系，本人将在实际的教学工作中作进一步的持续研究。
主要参考文献
[1] 陈志泊. 数据库原理及应用教程[M]. 第2版. 北京：人民邮电出版社，2008.
[2] 闪四清. 管理信息系统教程[M]. 第2版. 北京：清华大学出版社，2007.
数据库系统概论篇（9）
数据库系统原理的教学既要注重理论也要注重实践,尤其是要让学员通过教学及实践加深对理论知识的理解,并指导实践[1]。为使学员更好地理解和掌握数据库系统原理的理论和技术,笔者提出在实际教学中以“关系模型组成及关系模式”为核心,以点成线、以线组面的教学方法,通过所构建的课程主干体系,呈现给学员一个脉络清晰、前后贯通、左右相连的知识结构。
1以关系模型组成引领基本性质、基本概念和基本操作的教学
关系模型组成是数据库系统原理开篇教学的核心。围绕其组成的三要素(单一的数据结构、数据操纵和完整性约束)并以此为始点,从三条线上展开结构的定义、数据的查询与更新、约束的内容及实现等的教学。这三条线可以构成一个面,既可以展示出相关的教学内容,也可以体现出教学内容之间的相互联系(如***1所示)。
1.1关系数据结构(二维表)――数据操纵的基础和完整性约束的对象
围绕关系数据结构可以展开关系数据结构的基本组成、基本概念、基本定义和基本性质的教学。关系数据结构(基本表)由元组构成,组成元组的是元组的分量,以此扩展到属性、码、维、基数、分量集合、象集笛卡儿积等概念。在了解关系的基本数据结构后,可以结合实例讲解关系的基本性质在后续讲授SQL语言知识时,将模式、基本表、视***、索引的定义给学员交待清楚;形成与关系数据结构相关联的知识信息。在与关系数据库组成的其他二个要素的联系上,重点强调关系数据结构为数据操纵奠定了数据基础并成为完整性约束的对象。
1.2数据操纵――数据集成和获取的基本途径
数据操纵这一结点可以从两方面展开,一是从专门的关系运算和传统的集合运算的角度介绍数据操纵的基本操作;二是从SQL语言的知识角度讲授数据操纵的具体实现。教师在教学中通过实例介绍专门的关系运算和传统的集合运算的基本概念,结合查询优化的理论比较不同查询方法的开销,使学员建立数据操纵的基本概念,掌握相关的理论知识。教师在讲授SQL语言的数据操纵时,介绍查询的分类和方法、数据更新(插入、修改和删除)的具体实现、完整性约束与数据操纵的联系及对数据操纵的影响。教师在教学方式上采用概念讲解、实例展现和现场操作的形式,使学员对所学的知识有更加清晰、直观的感受。
1.3完整性约束――保障数据正确性与安全性的重要手段
完整性约束是关系模型组成的第三个要素。该要素涵盖实体完整性、参照完整性和用户定义完整性三方面内容。教师在教学中重点突出两个规则(实体完整性规则和参照完整性规则)、两个定义(参照关系和被参照关系)和一个实现(用户定义的完整性);强调完整性约束的重要性和实际意义。在这条线上进一步延伸可以与数据库的安全性控制、在属性及元组上的约束条件检查和违约处理、触发器等相关知识联系起来,使之构成一个整体。
2以关系模式为核心展现关系数据理论的知识
关系数据库理论是数据库系统原理课程教学的重点和难点,其内容涉及的概念、定义、定理、推理较多,同时在教学中要求学员能够运用相关的理论知识解决在数据库应用设计中遇到的实际问题。为了在整体上建立关系数据理论的基本知识结构,在实际教学中,我们从关系数据结构出发,分析组成数据结构的属性、属性间的联系类型以及其间的内在关系,给出关系模式的基本形式和关系数据理论知识的联系结构(如***2所示),并由此引申出相应的定义、概念和方法。教师以分析关系模式的属性间的三种对应(一对一、一对多、多对多)关系为基础,探讨函数依赖,讲授其的概念和知识,并通过具体实例的分析将各种范式的内涵及运用方法呈现出来。以函数依赖集为基础,系统介绍公理系统、函数依赖集的闭包、属性集的闭包、最小覆盖等知识及其相关应用。以属性集和函数依赖集为基础,讲述模式分解的等价定义及其分解方法。教学探索的实践表明,围绕关系模式展开关系数据理论的教学能够使学员加深知识间的相互联系,有利于对知识的理解,为重点、难点知识的教学开辟了一条有效的途径[2-3]。
3以关系数据库的构造实践关系数据库的设计
以关系数据库的构造实践关系数据库的设计是数据库教学的重要实践环节。在数据库应用实践教学环节中,我们针对学员的具体情况采用构建基本模式、提出基本要求、分析潜在问题、寻找解决方案的方法,力求帮助学员在实践中运用所学理论知识,解决实际问题。
教学中我们以SQL Server2000作为实践平台,要求学员在几个侯选题目中任意选择其一进行设计实现。例如在学员信息管理系统题目中我们提出了该系统的基本模式(如表1-3所示)。
学员基本信息包括:学号、姓名、性别、出生日期、民族、籍贯、所属班级。
学员专业信息包括:专业、本学期所修课程。
学员成绩信息包括:课程、成绩。
要求系统具备以下基本功能:
① 设置专业及该专业对应的课程;
② 设置指定专业对应的班号;
③ 设置指定班号的学员记录;
④ 统计和查询学员成绩;
⑤ 查询学员成绩单。
在实践前,学员已经对关系数据的理论知识有了一定的了解,如何将课堂所学的知识真正地应用到实践中,则需要学员上机进行实践。实际情况是大部分学员根据题目要求设计了如表1、表2、表3所示的信息表(表中代表主码)。
在系统功能的实现时,学员会发现在连接查询过程中系统会报错。我们引导学员依据数据模式,从完整性角度分析产生错误原因。首先考察实体完整性。开始设计时学员大多采用学号、专业、课程作为三张表的主码,但在数据输入时发现对于学员专业信息表(表2)仅将“专业”作为主码并不能满足实体完整性约束,因为专业并不能唯一的确定元组,故设置“课程”同时为主码。同理,设置学员成绩信息表(表3)中的“成绩”也为主码。按照实体完整性规则的规定,这几个主码满足实体完整性的要求,均不为空;其次考察参照完整性,以上3个基本表在实体范畴内是存在联系的,每个学员都是学习某一确定专业,而且相同专业本学期所修课程都是一致的。在以学员基本信息表为主表的情况下,学员专业信息表并不能满足参照完整性的条件。进一步分析,假定同一个班的同学都是相同的专业方向,则学员所属班级和专业之间存在联系。为解决参照完整性的问题,我们引导学员对系统的基本模式进行补充和修改。在发现问题所在后,有的学员很快就提出了增加班级专业信息表(表4)并修改学员成绩信息(表5)的解决方案,构造出了如***3所示的参照关系***。
通过实践教学环节,学员对数据库的基本概念、基本要素等内容有了较深刻的理解,在设计数据库时能较为全面的考虑各基本表的定义以及它们之间的联系。通过数据库实例的练习,使学员也体会到了将数据库中的文件分散存储带来的好处,以及如何通过对不同硬盘读写提高数据库访问的速度[4]。
4结语
本文简要总结了在数据库系统原理课程教学中所采用的以“关系模型组成及关系模式”为核心的教学方法,并在实践教学环节中通过“构建基本模式、提出基本要求、分析潜在问题、寻找解决方案”开展教学实验,收到了较好的教学效果。随着数据库系统的不断发展变化,数据库系统原理课程的教学内容也会不断更新,这也会促使我们在教学工作中不断探索和改进教学方式、方法和手段,以适应新的发展变化的要求[5]。
参考文献:
[1] 郑月斋,韩双霞,丁霞***. 关于数据库规范化理论教学的思考[J]. 吉林教育,2009(2):23-23.
[2] 刘艳霞,张静. 数据库系统原理精品课程建设实践[J].科技信息,2009(16):11-11.
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[4] 杨俊红. SQL Server数据库应用教程[M]. 北京:中国水利水电出版社,2008:1-20.
[5] David M.Kroenke. 数据库处理:基础、设计与实现[M]. 7版. 北京:电子工业出版社,2001:3-26.
Investigation of the Database Systems Teaching Based on Model and Relationship of the Formation
LÜ Ming, WANG Ping
数据库系统概论篇（10）
中***分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0141-03
Reform and Practice of Course Design of Database based on CDIO
LU Lu， LING Jie
（School of Computer Science and Technology， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China）
Abstract： Aiming at the problems of the shortcomings of the traditional pattern of traditional course design of database，Based on the concept of the CDIO engineering education， combining with the present teaching situation of course design of database of computer-related specialty in an university of Guangdong， the specific measures on the teaching system and evaluation for course design of database is expounded. The practice results show the teaching reform expands the students' open minds，stimulates students' initiative and raises the students' practical abilities .
Key words： CDIO engineering education； Course Design of Database； teaching reform
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究，创立了CDIO工程教育理念。CDIO代表构思（conceive）、设计（design）、实施（im-plement）、运行（operate），它是“做中学”和“基于项目教育和学习”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表达。它体现了现代工程师所应具备的服务于现代工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须拥有的基本能力。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力分为工程基础知识、 个人能力、 人际团队能力和工程系统能力四个层面[1-2]。然而我国工科的教育实践中还存在不少问题，如重理论轻实践、忽视团队协作精神等问题。国内外的经验表明CDIO的理念和方法是先进可行的，适合于工科教育的教学改革。
1 数据库课程设计传统教学模式培养现状
数据库课程是计算机及其相关专业课程体系中的核心和基础；而数据库课程设计是数据库课程的实践科目，其特点是综合性强，对动手操作能力要求比较高。但是，传统数据库课程设计的教学模式，往往偏重理论，这会让学生处于课堂教育与实践操作严重脱节的尴尬境地。因此，针对计算机专业人才培养的现实需求，数据库课程设计教学改革势在必行。
2 数据库课程设计教学改革研究
为了达到让学生主动学习的目的，基于CDIO的模式理念，本文构建了数据库课程设计教学内容体系。该体系自始至终与数据库理论内容以及CDIO模式相结合，通过项目驱动，让学生参与其中，按照数据库设计的每个阶段由学生自发***的发现问题以及解决问题，最终完成课程设计的各个内容。
2.1 数据库原理教学内容以及传统数据库课程设计教学安排
数据库原理针对计算机相关专业本科教学内容主要涉及关系数据库、关系数据库标准语言SQL，数据库安全性完整性、关系数据理论、数据库设计、查询优化、数据库恢复和并发技术[3]。
以广东某高校计算机学院为例，数据库原理理论教学56课时，授课时间为学期第1周至第16周。数据库课程设计16课时，课程设计准备工作主要集中在第13周到16周，设计完成以及检查时间为第17周。（教学内容与进度如***1所示）
这种传统教学的弊端主要体现在：
1）理论教学与实践操作相互脱节。学生不能发挥主动学习的积极性；
2）课程设计实践操作部分学时少，准备不够充分；
3）课时分布不均匀，前松后紧，学生动手实践部分大多放在学期末，容易造成学生在期末考试的压力中忽略动手能力的提高和培养，眉毛胡子一把抓；
4）单凭一个课程设计报告和程序很难衡量学生对知识的理解和掌握程度；
鉴于以上的内容，本文提出了基于CDIO模式的新的数据库课程设计教学体系。
2.2 数据库课程设计教学模式改革
数据库课程设计教学模式改革主要体现在：课程设计在理论教学中贯穿始终。基于CDIO的数据库课程设计教学改革内容如***2所示。
2.2.1 课前准备
CDIO模式不仅重视个人能力的培养，同时也关注团队协作的能力培养。因此，团队协作也作为数据库课程设计教学改革的一个重要内容。为了学生沟通方便，每个行***班中以寝室为单位（4个学生）组成若干个开发团队，选取组长，并且向老师上报各个组员的分工情况，之后各个开发小组可以根据老师给出的备选题目进行选题。
2.2.2构思（Conceive）
CDIO的精髓在于让学生“做中学”。但是对于没有任何数据库基础知识的学生来说，课程开始就投入到实践中是不现实的，所以范例教学十分重要。在理论教学开始时教师利用大概2周的时间，讲解数据模型、数据库系统结构、数据库系统的组成、数据库技术的研究领域以及前沿的知识体系、开发工具，让学生对该领域的知识产生浓厚的兴趣。然后，教师可以从典型案例着手――以学生管理系统为例，讲解如何进行业务流程分析、功能分析和数据需求分析，如何绘制用例***，在数据库设计过程中如何完成数据流***和数据字典分析，让学生在范例讲解中一步步的学会如何绘制ER***，如何设计数据字典中的各项内容。该阶段是构建系统蓝***的阶段，所以，教师要引导学生立足于不同项目的实际需求，通过调查问卷、查阅资料、客户走访等形式，深入探析软件的功能和性能，确定软件设计的限制和软件同其他系统元素的接口细节，定义软件各项有效的需求，与此同时，在确定需求过程中，团队成员之间的磨合与沟通也是必不可少的。通过各个成员的协调，才能最终确定该团队共同的软件需求以及数据库整体规划策略。该阶段的汇报成果即是各团队小组的需求分析报告。
2.2.3设计（Design）
数据库设计包括概念结构设计、逻辑机构设计和物理结构设计，所涵盖的理论知识点比较多。传统数据库原理教学和数据库课程设计在设计阶段几乎是相互脱节的，见***1。为了能让学生提高完成项目的主动性以及自我认知性，数据库课程设计调整幅度也相对比较大。
1）课堂学习关系数据库时，引导学生以课程设计中的选题项目为基础，编制相关的关系代数的演算
2）课堂学习关系型数据库标准语言SQL时，引导学生以课程设计为基础，利用SQL语句解决数据的增删改查的一系列问题，并且针对需求分析中不同的设计模块，设计不同的SQL操作，其中包括单表查询、多表查询、模糊查询、相关子查询、不相关子查询、多表更新操作、视***操作等。
3）课堂学习数据库的安全性和完整性时，通过一系列反例，例如违反实体完整性的数据操作会带来怎样的后果；违反了参照完整性的操作会有哪些危害等等，让学生强烈感知如何能设计出效率高、安全性较好的数据库基本表。此时，可以让学生根据项目选题设计出系统的各个分ER***并且形成初步ER***，在合并过程中找出冲突和问题所在，为后续内容做准备。
4）课堂学习规范化理论时，利用循序渐进的方法，举例说明，让学生利用范式的思想，对项目中的表格进行规范化分析，判断属于第几范式，有什么样的优缺点，能否进行优化。此时，课程设计的概念结构设计，逻辑结构设计已经初具雏形。
5）课堂学习第七章数据库设计时，结合实例，让学生***完成概念机构设计中的消除冲突与优化，完成由基于项目的初步ER***到基本ER***的转变；同时结合需求分析中的数据字典，根据联系转换为关系表的知识点以及规范化理论，对初步的逻辑结构表进行修改和完善。
该阶段的汇报成果是各团队小组的概要设计报告。
2.2.4实现（Implement）
设计阶段其实是将任务离散化，那么实施阶段就是将项目综合化。该阶段中，书本上的重点内容已经基本结束，学生可以根据学过的基础知识自由发挥，将之前的需求文档以及概要设计文档进行拓展和完善，并且将自己设计的关系代数以及SQL语句转换成高级程序语言中的数据库操作的语句。这时候，有能力的同学也可以根据老师上课讲授的查询优化等内容针对具体项目实际进行查询算术优化和物理优化，并且对比执行效率，感受在不同的实际应用中对不同问题的处理方式。
该阶段的汇报成果是各团队小组成员的详细设计报告的综合文档。
2.2.5运作（Operate）
系统模型建立好之后，要进行软件的各项测试。学生可以通过学习恢复和并发控制等内容，对系统的完整性、安全性等性能进行进一步的改善，完善详细设计报告，补充系统测试内容以及使用系统安装使用说明。最后，通过小组的公开答辩，向老师和全班同学展示系统的设计思路、完成过程以及跟同学们交流心得和体会，并由其他非小组成员的同学作为评委进行点评。
2.3 课程设计考核评价改革
课程设计是一门衡量学生动手操作能力、综合运用能力的科目，所以这门课程更要体现对学生是实践能力的检验。数据库课程设计考核评价改革主要体现在：改变单一的评分标准为多角度综合性评价标准（如***3所示）。
2.3.1 项目文档（分数比例50%）
项目文档包括需求分析报告、概要设计报告、详细设计报告。
1）需求分析报告（分数比例10%），内容包括：
①可行性分析；
②拟采用的开发工具；
③用例***；
④数据字典，包括数据项，数据结构
⑤软件模块初步设想以及每个模块可能进行的操作。
2）概要设计报告（分数比例20%）：
①数据库设计方面：分ER***和总体基本ER***（标明各实体之间联系的类型）、逻辑结构设计（有完整性约束说明，标明主码、外码，分析范式类型）、物理结构设计（索引、存储路径等）、数据库完整性设计（违反实体、参照完整性时的解决办法，比如触发器、存储过程等）
②软件设计方面：功能结构***以及各功能模块主要功能（明确小组成员的分工）
3）详细设计报告（分数比例20%），内容包括：
①系统与后台数据库连接的执行过程；
②系统各模块的主要界面和UI接口；
③系统各个模块的流程***以及详细实现过程；
④关键问题的解决方案；
⑤总结系统后续有待优化和改善的方面。
2.3.2 项目成果演示（分数比例40%）
该类别主要考核的方面如下：
1）系统运行正确；
2）功能完善：有增、删、改、查功能，输入、输出功能；
3）有基本的统计、报表功能；
4）有多表连接查询、自身连接查询、字符串匹配查询、模糊查询、分组查询等；
5）工作量饱满，系统实现技术的难度；
6）是否符合软件开发规范；
2.3.3 团队综合素质（分数比例10%）
该类别主要通过系统演示、课题答辩以及团队的出勤和会议纪要等信息考核团队成员的协同合作的能力，而且，尤其要注意有些同学过分依赖他人的思想。所以答辩过程中要求每个小组成员都要对自己所做的内容进行阐述和说明。
3 结束语
通过一系列的基于CDIO模式课程设计教学改革，使得每一个同学都有公平的主动参与的机会，同学们从这门课程开始就主动思考项目中各种实际问题，由“学中做”转变为“做中学”，极大发挥了学生的积极性和创造力，从而使得数据库课程设计的实践教学取得了非常好的教学效果。很多同学都对数据库产生了浓厚的兴趣，而且也有一部分同学毕业之后选择了数据库相关的行业。
参考文献：
数据库系统概论篇（11）
[分类号]G250.6
1 引 言
从本体论的基本概念出发，哲学上把本体论定义为“对世界上客观事物所进行的系统描述”。将本体论引入信息科学，本体论是对概念化对象的一种表示和描述，在计算机领域是指定义元数据及其相关关系的“规范”。由于本体具有良好的概念层次结构和逻辑推理的支持，因而在信息检索，特别是在基于知识的检索中得到了广泛的应用。知识检索也称语义检索，是把信息检索与人工智能技术、自然语言技术相结合的检索，它从语义理解的角度分析信息对象与检索者的检索请求，是一种基于概念及其相关关系的检索匹配机制。知识库是事实、规则和概念的集合，从存储知识的角度来看，以描述型方法来存储和管理知识的机构叫做知识库。张謇是中国近代著名实业家、教育家，他是清末最后一位状元，曾任民国***府实业总长，是一位探索强国之路的开路先锋。他倡导实业救国的思想，在经济、教育、文化、城市建设、社会保障、地方自治等诸多领域创造了十多项全国第一，他创建了中国近代第一城――南通(中国人自主规划建设的第一座近代城市)，研究张謇对于今天的城市经济、教育、文化协调发展，实现科学可持续发展具有重要意义。张謇研究知识库对张謇研究知识沉淀(包括南通大学档案馆、***书馆和博物馆的张謇研究原始资料)进行数字化语义处理并在张謇研究领域专家的指导下进行概念分类标注，组织到知识库中，形成张謇研究领域概念集，组织存储并实现Web服务功能。
2 基于本体论的张謇研究领域知识库智能检索系统功能需求
・实现对世界各地张謇研究领域用户的查询请求分析本地表达化，使得要查询的概念不存在模糊不清的地方，具体表现在用户向系统提出查询请求后，系统能将查询请求中的本体取出来，然后进行基于本体的语义搜索。
・系统应能对用户如何更好地利用已建成的张謇研究本体知识库中的知识给予搜索提示，帮助用户更好地使用本体进行查询。
・系统应能找出查询本体中隐含的语义，实现智能检索，即系统能根据用户的检索条件，进行智能语义推理，可检索出与检索条件具有相同语义信息的知识。
3 基于本体论的领域知识库智能检索系统结构和工作流程
3.1 基于本体论的领域知识库智能检索系统结构
基于知识库的语义Web环境下，知识库的信息资源已进行了语义标注。在此环境下，本系统应完成的任务是：自动抽取关于领域知识内容描述的元数据，并将这些元数据进行存储；对用户提交的关键词进行语义匹配和语义相关性扩展，形成符合特定Ontology语言的查询语句,通过对数据库中存储的领域知识库元数据信息的查询，得到高效的基于语义的领域知识检索结果。上述任务可划分为元数据收集、数据预处理、元数据存储、基于Ontology的知识推理和用户查询、控制调度等6个主要功能。本文将整个系统框架划分为6个部分，每个部分的功能由一类Agent实现，这6类Agent通过协同工作，共同完成整个检索任务。本系统的总体结构如***l所示：
系统中除了多个Agent以外，还设置了领域知识库、领域本体库、本地信息库、远端信息在本地索引库以及临时文档库来存储相关信息。领域知识库除了存储张謇研究数字化语义Web资源还存储张謇研究领域用户ID、mail等个人信息、搜索案例(用户ID)、搜索ID、属于的领域、关键字、返回的数据等、用户偏好等；领域本体库存储张謇研究领域集、张謇研究关键字集以及张謇研究本体的相关知识等；本地信息库和远端信息在本地的索引库主要存储远端搜索Agent带回的，并经过信息处理Agent处理过的搜索信息，临时文档库存储远端搜索Agent从远端数据源搜索到的相关信息。
3.2 基于本体论的领域知识库智能检索系统工作流程
通过信息搜索Agent，对张謇研究知识库中描述张謇研究领域知识内容的元数据(包括知识库存储的描述内容信息和带描述信息的页面WEB信息)进行信息提取和过滤，把收集到的元数据经过预处理Agent进行处理后交由存储Agenh存储Agent接收语义元数据，将这些元数据以合适的方式存储到数据库中，数据库既可以是传统的关系数据库，也可以是专用的XML／RDF数据库，利用描述领域知识的领域本体，由推理Agent对张謇研究用户提交的查询关键词进行语义匹配和语义相关性扩展，将得到的基于张謇研究领域本体的查询要求交由查询Agent执行，由查询Agent接受推理Agent产生的针对Ontology的查询要求，对存储元数据的数据库采用基于知识的方式进行查询，并将满足用户条件的结果返回给用户。领域用户的查询过程如下：①提交检索请求。界面Agent接收用户提交的检索请求，主动细化检索请求，并把细化后的结果交给预处理Agent。②规范化检索信息。预处理Agent接收到检索请求任务后，首先利用任务中关注领域、关键词、摘要等信息，到所有用户共有的知识库中查找利用相同领域，类似关键词作为搜索条件的搜索案例。若在知识库中没有检索到所需案例，预处理交本体库，借助于本体知识，从中找出出现该关键字的各个领域以及在该领域下的关键字的含义。③预处理Agent搜索到的或者是经过本体规范的信息提交给查询界面，界面与用户交互，把用户根据自己意***选择的信息再次反馈给预处理Agent,预处理Agent再把信息提交给查询Agent。④为了保持系统的一致性与协调性，实现对知识库的智能管理、控制和调度，控制调度Agent作为智能检索系统的“司令部”，将在系统中起核心作用。控制调度Agent的工作过程是：保存各Agent的名称、通信地址、能力等状态信息；接受检索任务，在多Agent之间进行任务分配；协调整个系统的通信；接收检索结果，将其反馈给预处理Agent；定期派遣信息收集Agent到远端信息源上收集信息，更新本地信息库和远端信息在本地的索引库。
3.3 基于本体论的领域知识库智能检索系统功能实现
系统采用了语义Web技术和智能Agent技术，使用RDF模型对知识库的Web页面元数据进行描述，然后利用Ontol-ogy建模语言对领域知识进行建模，根据所得到的Ontology对元数据进行基于语义的查询，为用户提供智能化的检索服务。
3.3.1 张謇研究领域知识收集系统中的信息收集Agent的作用是从知识库中收集与Web页面内容相关的元数据描述信息，
并把收集到的元数据交由存储Agent。在目前的语义Web技术中，页面内容的元数据描述信息通常可以采用RDF的形式进行描述。使用RDF来描述页面内容，最直接的方法就是把描述本Web页内容的RDF数据段插入到页面之中，一般是把以XML语法形式书写的RDF数据嵌入到HTML的头部信息中，其实现形式类似于Microsoft在Ⅲ中所用到的“数据岛”。除此之外，对于知识库和Web页元数据的数据量较大的情况，RDF数据还可以用文件的形式保存，并在页面中给出存放此文件的链接，以供软件Agent或应用程序读取。信息收集Agent按照设定的搜索策略访问知识库以及语义万维网环境下的网页，它不仅可以自动过滤知识库网页内容，采取某种策略来提取其中的元数据描述信息，还可以从一个知识库页面跨越到另一个页面，自动沿着超文本的链接，遵循超文本传输协议在知识库页面上进行“爬行”，确认知识库页面之间的链接是否有效，删除已经名存实亡的链接。
3.3.2 张謇研究领域知识存储通过Agent之间的通信，信息收集Agent会将所得到的知识库Web元数据传递给存储Agent，而存储Agent的任务就是对所接收的以RDF形式表示的元数据还原，然后把元数据以合适的方式进行存储。目前，RDF数据的存储基本上有3种方案：①XML／RDF文件形式，②RDF数据库，③关系数据库。对于少量的数据，XML／RDF文件形式的存储是可行的，但是对于大量的事实数据，考虑到可扩展性、查询方式、效率等诸多因素，以RDF数据库或者关系数据库来存储RDF事实数据是一种比较好的选择。关系数据库是目前数据库应用的主流，用关系数据库存储RDF数据，可以有效地利用现有的数据库资源。但是由于关系数据库缺乏所必须的语义要求，所以必须首先把RDF的数据模型转化为关系模型，这就要求能够对RDF数据进行解析，根据RDF模型的特点设计专门的数据库模式，实现从RDF模型到数据库模式的映射。在RDF模型中，声明是对一个事实的基本描述，也是RDF模型中的最小有效数据单元，所以存储声明的表是数据库模式中最重要的部分，其结构如表1所示：
由于RDF是一种以XML语法为基础的建模语言，所以从某种意义上可以说RDF数据是一种特殊的XML数据。实际上，XML文档可以分成两大类：以数据为中心或者以文档为中心。以数据为中心的文档有非常规则的结构，以文档为中心的文档具有不规则的结构，而且数据颗粒度也比较大。根据RDF数据模型的特点，RDF数据可以看作以数据为中心的XML文档。基于RDF数据模型的特点，对于RDF数据的存储最好由中间件(middleware)来实现。中间件所需完成的XML文档与数据库之间的转换功能是通过文档与数据库之间的映射来实现的，实现过程共分为3步：编写一个映射文件、编写过滤器和动作文件、编写Java代码。
3.3.3 张謇研究领域知识推理 实现基于语义的检索，不仅要有被检索信息的元数据信息，也要具有对被检索内容的智能推理能力。系统中推理Agent的核心是智能推理引擎，它能够根据已有的特定领域的本体对用户所输入的关键词进行基于语义的智能推理。推理包括语义匹配和语义相关性扩展，推理引擎应能够根据领域本体中对各个概念的定义而推理出这个关键词在查询中的精确语义，并推理出与此词语义相关的词语和概念。推理Agent通过调用Jena中的OntologyAPI，根据Ontology对用户输入的关键词进行基于语义的推理。推理分为两种：关键词的语义匹配和相关性扩展。语义匹配的作用是对用户所输入的关键词进行语义的分析，推理Agem根据Ontology可以判断此关键词的精确语义，从多个可能的语义选项中选择出最符合用户要求的那一种。针对具有一词多义的词条，语义匹配提高了检索结果的精确性。传统的收集引擎只是根据单纯的关键词匹配来检索结果，并不能区分同一词条的不同含义，而在本文所提出的检索框架中，Ontology对同一个词的几个不同语义都进行了精确的定义，每一个语义都对应于一个独一无二的URI，因此如果推理Agent参考了Ontology，就可以根据上下文来选择出符合用户要求的语义。相关性扩展的作用在于获得与该词相关的其他词，因为在Ontology中定义了众多的与此词条相关的其它概念，所以根据Ontology中所定义的知识，还可以获取更多的与此关键词语义关联的词，例如，通过subclass关系，推理Agent就能够找到该概念的一个子概念，尽管该子概念不在关键词列表中，推理Agent根据Ontology也会把它找到并返回给用户。推理Agentl后会将语义匹配和相关性扩展所得到的结果封装起来ACLMessage对象的形式交给查询Agent，由查询Agent根据这些推理结果对存储有描述知识库Web数据内容的RDF数据库进行查询。