Xác định các căn cứ xây dựng chương trình chi tiết và mục đích, yêu cầu trong môn học hệ cơ sở dữ liệu dành cho sinh viên ngành tin học theo hệ thống đào tạo tín chỉ - Nguyễn Thế Dũng

Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế ISSN 1859-1612, Số 03(19)/2011: tr. 156-161 XÁC ĐỊNH CÁC CĂN CỨ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHI TIẾT VÀ MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU TRONG MÔN HỌC HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU DÀNH CHO SINH VIÊN NGÀNH TIN HỌC THEO HỆ THỐNG ĐÀO TẠO TÍN CHỈ NGUYỄN THẾ DŨNG Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế Tóm tắt: Một số căn cứ để xây dựng chương trình chi tiết môn học và đổi mới phương pháp dạy học, cùng với mục đích yêu cầu chi tiết cho các chương mục trong môn học Hệ Cơ sở dữ liệu sẽ được đưa ra trong bài báo. 1. MỞ ĐẦU Nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc thiết kế hệ thống hỗ trợ dạy học môn học Hệ cơ sở dữ liệu (đề tài Cấp Bộ - “Thiết kế hệ thống hỗ trợ dạy học môn Cơ sở dữ liệu ngành Tin học”, mã số: B2010-DHH03), trong bài báo này chúng tôi đưa ra một số căn cứ trong việc xây dựng chương trình và đổi mới phương pháp giảng dạy môn học Hệ cơ sở dữ liệu [1]. Dựa trên các căn cứ trên và mục tiêu và tóm tắt nội dung học phần Cơ sở dữ liệu (CSDL) mà khung chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành và chương trình chi tiết của môn học được thực hiện tại Khoa Tin học – ĐHSP Huế [2], chúng tôi đưa ra đề cương chi tiết và mục đích yêu cầu của chương, mục trong chương trình môn học. 2. MỘT SỐ CĂN CỨ TRONG VIỆC XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH VÀ ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY MÔN HỌC HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO CÁC LỚP HỆ TÍN CHỈ Trong khung chương trình Sư phạm Tin học ở trường ĐHSP Huế, môn học Nhập môn Cơ sở dữ liệu được phân bổ 3 tín chỉ và môn học Cơ sở dữ liệu nâng cao gồm 2 tín chỉ tự chọn. Trên tình hình đó, để phục vụ tốt cho việc xây dựng khung chương trình chi tiết và đổi mới phương pháp giảng dạy đối với loại hình đào tạo theo hệ thống tín chỉ, chúng tôi đề xuất một số căn cứ sau. 2.1. Căn cứ thực tiễn Các môn học bổ trợ có liên quan đến ngành học Cơ sở dữ liệu trong chương trình còn ít và chủ yếu là tự chọn. Qua trao đổi với các giáo viên phổ thông trung học và các sinh viên năm thứ 2, chúng tôi nhận thấy rằng khi học Tin học ở lớp 12, các học sinh chỉ đặt nặng đến hệ quản trị cơ sở dữ liệu Access mà chưa chú trọng đến kiến thức khái quát của hệ cơ sở dữ liệu. Sau khi tốt nghiệp, sinh viên ngành Sư phạm Tin học phần lớn giảng dạy Tin học ở các trường Trung học phổ thông, một số sinh viên đi làm ở các công ty phần mềm. Từ các ý kiến của cựu sinh viên ở cả 2 khối ngành nghề nói trên thông qua các đợt bồi dưỡng thường xuyên ở một số Sở Giáo dục và Đào tạo và qua hội nghị Khoa học cấp XÁC ĐỊNH CĂN CỨ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHI TIẾT 157 Khoa nhân kỷ niệm 15 năm thành lập Khoa Tin học – ĐHSP Huế, năm 2011, cũng như tiếp xúc cá nhân, cùng các căn cứ thực tiễn nói trên. Chúng tôi thấy rằng khi xây dựng chương trình môn học cần đảm bảo: lượng kiến thức để sinh viên có thể gánh vác nhiệm vụ dạy học tốt chương trình Tin học Trung học phổ thông, đặc biệt là Tin học lớp 12. Đồng thời chương trình và phương pháp dạy và học cần chú trọng đến tính thực tiễn để các em không bở ngỡ khi đi vào thực tế ở các công ty. 2.2. Xu hướng của thực tiễn và các khoa học liên quan Trong khi xây dựng chương trình, một căn cứ quan trọng đó là xu hướng chung, vì vậy chúng tôi đã tìm hiểu một số cơ sở tham khảo sau: - Căn cứ vào khung chương trình của các trường lớn ở trong nước như của Đại học Sư phạm Hà Nội, Đại học Sư phạm Hồ Chí Minh. - Các giáo trình, bài giảng, sách bài tập, đề thi của môn học CSDL bằng tiếng Việt lẫn tiếng Anh của các Trường khác [3], [4], [5], [6]. - Các khung chương trình qua các syllabus, course của một số trường Đại học lớn trên thế giới, như CS564: Database Management Systems của Đại học Wisconsin, USA và CS145 của Đại học Yale, USA. - Yêu cầu của các hiệp hội tuyển dụng nhân lực công nghệ thông tin như JITEC, VITEC, IEEE Bên cạnh đó là các yêu cầu của các môn học cơ bản liên quan mà CSDL làm nền tảng như phân tích thiết kế hệ thống thông tin, công nghệ phần mềm, trí tuệ nhân tạo cũng đã ngày càng nâng cao. Cùng với các hướng mới của ngành khoa học liên quan đến CSDL như: hệ phân tán, khai phá dữ liệu, Web ngữ nghĩa, máy học mà kiến thức về CSDL là nền tảng. 2.3. Căn cứ vào năng lực hiện có của giảng viên và sinh viên Một căn cứ quan trọng nữa trong việc xây dựng chương trình cho tín chỉ tự chọn cơ sở dữ liệu nâng cao là năng lực hiện có của đội ngũ giảng viên và sinh viên, cũng như cơ sở vật chất, tư liệu, phương tiện và môi trường thực tiễn để rèn luyện. Căn cứ trên nhằm phát huy thế mạnh của từng Khoa, Trường đào tạo, cũng chính vì vậy mà Bộ Giáo dục và Đào tạo khi chỉ đạo xây dựng khung chương trình chỉ yêu cầu các học phần bắt buộc và mục đích, yêu cầu, tóm tắt nội dung học phần cho các học phần bắt buộc. Từ các căn cứ trên chúng tôi đi xác định cái gì là: nền tảng, trọng tâm, mục đích, yêu cầu, phạm vi, chương trình chi tiết, kiến thức, kỹ năng, thái độ và các mức độ nhận thức trong môn học. Từ các căn cứ trên chúng tôi có một số đề nghị về nội dung học phần CSDL như sau: Xác định trọng tâm mục đích, yêu cầu của môn học dựa trên khung chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo là. - Các nguyên lý và ứng dụng cơ sở dữ liệu; NGUYỄN THẾ DŨNG 158 - Các kỹ thuật xây dựng thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu; - Phương pháp cập nhật và khai thác thông tin từ cơ sở dữ liệu; - Chuẩn hoá lược đồ cơ sở dữ liệu; - Khả năng thực hiện trên máy tính; - Xác định được cho sinh viên và học sinh trong tương lai của họ về nghề nghiệp liên quan đến CSDL. Một số đề nghị về nội dung chương trình, đó là: - Sự hợp lý và tính cố định tương đối của chương trình môn học CSDL nói riêng và khung chương trình Sư phạm Tin học nói chung; - Xác định trọng tâm, nền tảng của chương trình trong các điều kiện cho phép như đã nói trong các căn cứ nói trên; - Tính mở trong chương trình tín chỉ Cơ sở dữ liệu nâng cao, vì đây là môn tự chọn, do đó nên cho phép thay đổi mềm dẻo theo các năm học dựa trên các căn cứ nói trên. Về phương pháp cần có một số thay đổi như: - Tăng cường tính tự học của sinh viên với sự hướng dẫn của giáo viên; - Tăng cường tương tác giữa giáo viên với sinh viên qua nhiều kênh thông tin với sự hỗ trợ của e-learning, nhưng điều này đòi hỏi thời gian, công sức, cơ sở hạ tầng và động lực học của người học và điều kiện của người dạy; - Tăng cường việc thực hành qua các bài tập mang tính thực tiễn và kết hợp chặt chẽ với các môn thực hành (tự chọn). Trên đây là một số căn cứ để xây dựng chương trình và đổi mới phương pháp trong môn học hệ cơ sở dữ liệu. Các cơ sở này cùng với việc xác định mục đích yêu cầu các chương mục trong môn học là cơ sở để chúng tôi thiết kế hệ thống hỗ trợ dạy – học bộ môn, xây dựng hệ thống bài tập, thực hành, cũng như xây dựng hệ thống hỗ trợ kiểm tra đánh giá bộ môn 3. ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC VÀ MỤC ĐÍCH YÊU CẦU CỦA CÁC CHƯƠNG MỤC 3.1. Mục tiêu của học phần Đây là môn học trang bị cho sinh viên các kiến thức về cơ sở dữ liệu (CSDL), các mô hình cơ sở dữ liệu và phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu và cơ sở cho việc học nâng cao của sinh viên về sau. [2]. 3.2. Tóm tắt nội dung học phần XÁC ĐỊNH CĂN CỨ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHI TIẾT 159 Các nguyên lý và ứng dụng cơ sở dữ liệu; các kỹ thuật xây dựng thiết kế và tạo lập cơ sở dữ liệu; phương pháp cập nhật và khai thác thông tin từ cơ sở dữ liệu; chuẩn hoá lược đồ cơ sở dữ liệu và khả năng thực hiện trên máy tính. [2]. 3.3. Đề cương chi tiết môn học và mục đích yêu cầu của các chương mục Chương I. Khái quát về các hệ cơ sở dữ liệu (CSDL). Mục đích yêu cầu của chương - Sinh viên cần nắm các khái niệm cơ bản về cơ sở dữ liệu, hệ cơ sở dữ liệu; - Xây dựng được các ví dụ và hiểu được ý nghĩa của các mức tiếp cận dữ liệu – kiến trúc 3 mức, lược đồ, thể hiện của CSDL, độc lập dữ liệu; - Nêu được các kiến thức, kỹ năng cần có và vai trò của các con người trong hệ CSDL, nhằm định hướng công việc trong tương lai của sinh viên và học sinh khi dạy Tin học; - Sinh viên nêu được các chức năng và các phương tiện cần có của hệ QTCSDL và liên hệ phân tích, đánh giá với các hệ CSDL đã được biết; - Sinh viên vẽ được các mô hình kiến trúc các hệ CSDL và nêu các ưu, nhược điểm và các vấn đề đặt ra của các kiến trúc. Chương II. Mô hình thực thể - liên kết (E/R) Mục đích yêu cầu của chương - Sinh viên cần nắm được khái niệm mô hình, mô hình dữ liệu, ý nghĩa của mô hình dữ liệu; - Các mô hình dữ liệu của các bước thiết kế CSDL; - Các bước cơ bản của thiết kế CSDL và các sản phẩm cơ bản tương ứng; - Mô hình dữ liệu mức khái niệm; - Các yếu tố cơ bản của mô hình ER và EER; - Vẽ được sơ đồ ER cho một số bài toán cụ thể Chương III. Mô hình dữ liệu quan hệ và CSDL quan hệ. Mục đích yêu cầu của chương - Sinh viên nắm được các khái niệm cơ bản của mô hình CSDL quan hệ, mô hình ở mức logic. Đây là mô hình cơ bản cho các mô hình CSDL mức logic khác như CSDL hướng đối tượng, mô hình CSDL phân tán... - Hiểu được mô hình qua cách tiếp cận Toán học, đó là đại số quan hệ n – ngôi; - Các thao tác cơ bản trên mô hình qua phép toán ĐSQH và phép tính quan hệ. Đây là ngôn ngữ đặc tả yêu cầu và là cơ sở Toán của nhiều vấn đề khác trên CSDL như tối ưu câu vấn tin, phân rã, xử lý tương tranh... NGUYỄN THẾ DŨNG 160 - Hiểu được ý nghĩa của khung nhìn trong việc bảo mật CSDL và mức CSDL khung nhìn cũng như mức logic và vật lý, từ đó hiểu được sự độc lập dữ liệu; - Thực hành và cho nhận xét các quy tắc chuyển đổi từ sơ đồ EER sang các lược đồ quan hệ. Chương IV. Ngôn ngữ khai thác cơ sở dữ liệu SQL Mục đích yêu cầu của chương - Sinh viên nắm khái niệm ngôn ngữ, ngôn ngữ CSDL, các loại ngôn ngữ CSDL, khai thác dữ liệu thủ tục và phi thủ tục; - Hiểu được cấu trúc Toán học của câu lệnh SQL dựa trên cơ sở Toán học của Đại số quan hệ vì đây là cơ sở cho nhiều vấn đề khác trong CSDL quan hệ và các mô hình CSDL khác; - Thực hành các câu lệnh SQL trên một số hệ QTCSDL đã biết. Chương V. Ràng buộc toàn vẹn (RBTV) trên cơ sở dữ liệu Mục đích yêu cầu của chương Sinh viên hiểu ý nghĩa của ràng buộc toàn vện trên CSDL (có ràng buộc mới có toàn vẹn) có ngữ nghĩa và là cơ sở của việc thiết kế CSDL; Nắm và cho ví dụ được về các yếu tố của RBTV, cũng như chỉ ra được một số RBTV trên một số CSDL cụ thể; - Cho ví dụ về các cách đặc tả RBTV – đây là các cơ sở cho môn học công nghệ phần mềm; - Thực hành thể hiện RBTV trên CSDL quan hệ qua một số công cụ của SQL – Server như Triger, Assertion Rule, Sotre Procedure Chương VI. Thiết kế CSDL quan hệ - Phụ thuộc hàm và Khoá Mục đích yêu cầu của chương - Nhắc lại các bước cơ bản của thiết kế CSDL và các sản phẩm cơ bản; - Sinh viên nắm được các mục tiêu của thiết kế CSDL. Các công cụ Toán học trong việc biểu diễn các ràng buộc toàn vẹn trên CSDL và giữa các yếu tố của CSDL (ràng buộc logic). Tính đúng và đầy đủ của hệ tiên đề; - Phát biểu, giải được và nắm được ý nghĩa các bài toán cơ bản trong thiết kế CSDL là: tìm bao đóng, thành viên, tìm khóa, tìm mọi khóa, phủ tối thiểu; - Cài đặt hay thực hiện được các phần mềm thực hiện các thuật toán trong phần này. Chương VII. Lý thuyết phân tách và chuẩn hoá. Mục đích yêu cầu của chương - Sinh viên nắm được ý nghĩa của việc phân tách, cơ sở của việc phân tách; XÁC ĐỊNH CĂN CỨ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH CHI TIẾT 161 - Cho ví dụ và nêu ý nghĩa của chuẩn và các dạng chuẩn. Vì đây là cơ sở để sinh viên có thể hiểu được các loại chuẩn CSDL cho các loại ràng buộc khác và trên các mô hình CSDL logic khác; - Giải được các bài toán về phân tách về 3NF, BCNF và 4NF; - Cài đặt hay sử dụng được các phần mềm thực hiện các thuật toán trong phần này. 3. KẾT LUẬN Trên đây chúng tôi đã đưa ra một số căn cứ trong việc xây dựng chương trình và đổi mới phương pháp giảng dạy môn học Hệ cơ sở dữ liệu và đề cương chi tiết và mục đích yêu cầu của chương, mục trong chương trình môn học, dựa trên mục tiêu và tóm tắt nội dung học phần mà khung chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành. Trong thời gian đến chúng tôi sẽ tiếp tục xây dựng các mức độ nhận thức và các chuẩn kiến thức của môn học, nhằm làm cơ sở cho việc kiểm tra đánh giá môn học. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thế Dũng (2009). Một số căn cứ trong việc xây dựng chương trình và đổi mới phương pháp giảng dạy môn học Hệ cơ sở dữ liệu cho các lớp hệ tín chỉ. Kỷ yếu Hội nghị Khoa học năm 2009, Khoa Tin học, Trường Đại học Sư phạm Huế. [2] Trường Đại học Sư phạm Huế (2007). Khung chương trình ngành Cử nhân Sư phạm Tin học. Huế. [3] Raghu Ramakrishnan, Johannes Gehrke, Jeff Derstadt, Scott Selikoff, and Lin Zhu. (2007). Database Management Systems Solutions Manual Third Edition. University of Wisconsin, Madison, WI, USA. [4] Abraham Silberschatz, Henry F. Korth, S. Sudarshan (2005). Database System Concepts, Fifth Edition. Yale University, USA,. [5] Ramez Elmasri, Shamkant B. N. Avathe (2004). Fundamentals of database systems, Fourth Edition. Pearson Education, Inc.. [6] Raghu Ramakrishnan, Johannes Gehrke (2007). Database Management Systems, Second Edition. University of Wisconsin, Madison, WI, USA,. Title: DETERMINING THE BASIS FOR THE CONSTRUCTION OF DETAILED FRAMEWORK AND OBJECTIVES, REQUIREMENTS IN COURSE DATABASE SYSTEM FOR STUDENTS OF INFORMATICS UNDER THE CREDIT SYSTEM Abstract: Some of the basis for the construction of detailed framework and objectives, requirements for chapter and section in course database system for students of informatics under the credit system will be proposed in this paper. ThS. NGUYỄN THẾ DŨNG Khoa Tin học, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế. Email: zungnguyen2003@yahoo.com