类比法在数据库学习中的应用

日期：2018-04-03 10:37

摘　要:在未知知识的探索和理解方面, 类比学习是一种重要而有用的方法。它可以根据已经熟悉的知识, 对于未知内容, 通过推理和比较, 在旧知识的基础上对新知识的不同层面进行系统研究, 从而达到获取新知识的目的。通过对于类比方法的研究与讨论, 可以帮助学生理解数据库基本知识, 并进行数据库知识的迁移。

1 　类比学习法

1 .1 　什么是类比学习法

类比学习法属于研究性学习方法的范畴, 使用范围比较广泛。类比是由两个对象或两种事物相似的某些方面或特点或行为来进行猜测, 推断在这两种事物所具有的其他一些属性是否也可能相同或相似的思维方法。利用不同对象的类比可以提出新猜想, 建立新命题, 对已有结果进行拓宽, 能将未知问题已知化, 将复杂问题简单化。利用类比法所得的结果或者所获得的经验尽管具有不确定性,但是它是在一定已知的正确知识的基础上进行比较和推理而得到的, 所以也具有一定的科学性和合理性, 也提供了科学发现的途径, 具有启发思考、发明和创造的作用。首先, 类比法是建立在一定相似性的基础上的,相似现象、相似性质、相似的规律、相似解决方案、相似设计条件、相似运行环境。这些相似条件和相似环境往往会产生出相似结果。于是在处理相似事物过程中就会利用相似的思维。在数据库中相似性表现有概念相似、关系相似、结构相似、方法相似、操作相似等多种形式, 这就使得类比法可以作为一种以相似性来探索数据库知识的方法。其次, 我们在使用一个新的数据库时,总是试

图去寻找已经成功运用过的方法来解决新数据库的使用问题。这种旧的学习会对新的学习产生影响。所以, 我们在学习新知识时, 总会试图用现有的方法去处理面临的新问题, 自觉或不自觉地产生思维定势。当我们在类似的环境中成功运用知方法去解决新问题时, 自然就会用到类比法。第三, 类比法的关键在于寻找合适的类比对象,并确定它们之间的相似性。新对象必须和旧对象存在着某些相似之处, 而且相似之处越多运用类比方法得到的结论越可靠。

1 .2 　类比学习法的作用和优点

类比是数据库学习的重要方法,也是数据库学习的有效方法, 其思维作用包含着探索性和条理性两方面。在学习新数据库知识时, 把新知识与自身原有的已经认知的知识进行类比, 能很快地提取出同化新知识所需要的旧知识, 从而完成对新知识的掌握, 扩充自己的知识结构, 可以是从低层次到高层次的类比, 也可以是平行的类比, 从而实现探索性学习。使用类比对知识系统进行归纳时又可以用来串联不同层次的相似内容, 一方面帮助理解另一方面帮助记忆。所以利用类比, 有利于把类似或有关联的知识联系起来组织在一起, 变点成线, 变线成面,逐步形成知识网络。加强对知识的理解和运用。从而形成条理性学习。

1 .3 　类比学习法的分类

类比可以分为形式类比和实质类比两种。形式类比指相类比的两个对象在外部特征上都有某些相同或相似的属性。实质类比的推理不如形式类比直接、明显, 需要通过较为深入的分析, 去猜测和发现, 一种是某件事物中可能同时蕴含另一事物, 并经验证为真, 则得出也很可能为真的判断;另一种是事物和事物类似, 经验证为真, 则得出也很可能为真的思维形式。

2 　类比学习法在数据库系统理论学习中的应用

　　数据库是能够长期存储在计算机当中的有组织的、可共享的、具有一定实时性的数据的集合。这些数据是在一定的语境之下, 包含一定的意义, 并且按一定的结构存储在数据库当中。它和数据库管理系统(DBMS), 应用系统、数据库管理员等构成了数据库系统。最常用的就是关系型数据库, 它将数据关系化, 并且也用关系来描述数据之间的关联。用关系来刻画和表达数据结构。由于数据库中存储的数据都是和具体对象相联系的, 对于数据的整个设

计过程都要从实际出发, 保证实际的语义要求。并且按照生命周期法数据库的设计也遵从需求分析到革新消亡的过程。在这个过程中概念设计和逻辑设计是两个较为重要的设计阶段。这两个阶段中, 都有一些常用的术语。这些术语只是在不同的层次对同一个对象的描述, 所以这些术语所表达的含义具有可类比的特征。而概念设计从用户的角度看待对象, 它其中所用到的术语较为接近实际, 较易理解。那么在掌握了概念设计中使用的术语之后, 经过类

比和推理就不难掌握逻辑设计中术语的意义了。

2 .1 　类比法在数据库基本概念理解中的运用

数据库的设计从需求分析经过概念设计、逻辑设计以及物理设计, 最终投入运行使用。这些阶段当中, 都要以实际的应用要求为前提,根据实际情况来设计数据库结构,存储有意义的数据。比如在概念设计阶段, 由于是站在用户的角度看待整个数据库系统, 所以建立出来的模型更加容易被用户所理解, 更贴近于人的思维方式, 与具体的数据库管理系统(DBMS)无关。所用到的术语也比较接近人们日常的使用习惯。比如:实体:是指所描述的系统中能够相互区别而被区分的事物, 它代表具体的或者非具体的能够被识别和认识的对象。这些相互区别的对象能够被相互区别开来是因为它们都具有不同的特点, 使用这些特点对这些对象进行描述。这些特点被称之为对象的属性。每个实体所具有的属性所构成的集合就构成了这个实体的结构, 称之为实体型。对不同的实体型当中的各个属性取不同的值, 就构成了不同实体值, 同时也代表不同的实体。而系统所描绘的对象往往是由同一类或几类对象所构成,它们具有相同特点从而又构成了实体集。当然为了在计算机中实现这个数据库系统还需要继续将得到的概念模型转化为数据模型, 这里选用关系模型。由于关系模型和概念模型都是对同一个系统不同程度的抽象, 所以在数据模型设计中所用到的术语就必然和概念模型设计时所用到的术语有所联系, 它们都描述了相同的对象。因此就可以通过这些联系进行类比, 从而理解数据模型设计时所使用的术语含义。在概念模型中区分不同个体是通过实体来表述

的, 而且是把对这些实体感兴趣的属性抽象出来对实体进行刻画。在数据模型中我们发现一条数据记录和概念设计中的每个实体所具有的属性内容一致, 由此联想到, 实体对象在数据模型中是通过记录来表示的, 一个记录可以对应一个实体。从而对数据模型中记录的意义就明确了。另外, 在关系数据库中, 一个二维表中存储的记录都是具有同种属性的记录, 而记录又和实体具有相似的意义, 同类实体放在一起就构成实体集, 由此类比知二维表实际上是同类实体所构成的实体集。同样, 实体型用来描述实体的结构, 记录又和实体有对应关系,记录也是构成二维表的主体, 这样二维表的结构和实体型的意义就有了联系它是所描述的实体的属性的集合。

2 .2 　类比法对关系的理解

关系是关系数据库中很重要的概念, 是关系数据库中的数据结构。所以对于数据库的学习首先要对关系有很清晰的认识。关系的实质是二维表它存储的是关系数据库所描述的实体对象的集合。所以就可以通过这些实体集的意义来类比推对关系进行理解。首先实体集中的实体都有属性和属性值的区别, 所以关系本身也有型和值之分。另外, 实体集中的实体个数和具实体都是在不断变化的, 不同时刻都可能发生变化, 所以关系作为记录的集合也是在不断的变化和更新的, 具有一定的实时性。那么在某个特定的时刻关系的意义也就由那刻的具体记录所确定了。

2 .3 　类比学习法在数据库实际操作学习中的应用对于具体的关系型数据库管理系统(DBMS)由于都是以关系作为数据结构来建立的, 所以在操作方面都具有很强的相似性, 通过某种DBMS 的学习就可以进行其它DBMS 的类比学习。

2 .3 .1 　建库、建表的类比

不同的DBMS 在建库和建表时在界面、操作方法有一定的区别, 但是由于它们都是对关系型数据库的实现, 因此有一定的可类比性, 所遵循的规则也是相似的。当学会了一个DBMS建库建表的操作,其他的相似的DBMS 的使用也就迎刃而解了。例如在Microsof t Access 中使用表设计器建表遵循如下过程。先在对象列表中选择表对象, 然后在右侧的方法列表中双击使用设计器创建表按钮,接着弹出表设计器窗口(如图1)。图1　显示器窗口1在图1 的窗口中一行代表一个字段, 那么创建这张表就是分别创建这张表所具有的字段, 定义字段类型, 设置常规和查阅字段中的属性和约束条件。完成后保存就完成了该表的设计。在SQL Server 中使用企业管理器设计表的窗口(图2)。这两个界面很相似, 操作也很类似, 只是在个别的属性内容方面有些差异。在SQL Server中建表就可以参照Microsoft Access 中的操作, 完成

SQL server 中的建表过程。

图2 　显示器窗口2

除了建表类比, 在SQL Server 中创建视图也可

以和Microsof tAccess 中创建查询对象进行类比, 它们都是数据库中的虚表, 只定义表的结构, 操作类似。

2 .3 .2 　查询语句创建的类比。

在数据库中使用SQL 语句进行信息查询是数据库学习的一个重点, 而在不同的DBMS 中,SQL语句的创建有所差异, 但仍具有一定的类比性。例如有如下关系模型。学生表:s(sno , class , sname , sex , birthday , address

, telephone , email)

课程表:c(cno ,cname , credi t)

选课表:sc(sno ,cno , score)

完成命题:检索每个学生所选课程的数量、总分、平均分及最高、最低分, 并按平均分排名次。规定当平均分相等时, 最高分高的在前。在SQL Server 中要完成这个查询需执行如下

语句:

select sno , count(＊)as num , sum(sco re), avg

(sco re),min(sco re)

f rom sc

g roup by sno

order by avg(sco re)desc ,max(sco re)desc

在Microsof tAccess 中要执行这个命题也可以通过以上的这些SQL 语句来实现。只是在SQLServer中是在查询分析器中执行, 而在MicrosoftAccess 中是要创建一个查询对象在它的SQ L 视图中来完成。但它们的语法结构都是类似的。

4 　小结

在学习新知识或使用新工具时,把新知识与自身原有认知结构中的知识进行类比, 或把新工具与原有以掌握的工具的使用方法进行类比就能很快地提取出同化新知识所需要的旧知识, 和同化新工具所需要的使用方法。从而完成对新知识掌握, 扩充自己使用新工具的技能, 进一步丰富完善自身的知识结构, 这样才能从学习向探索不断前进。通过类比方法, 帮助学生理解数据库知识, 并对数据库知识做了合理的迁移。