CDIO工學教學模式在數(shù)據(jù)庫應用技術教學中的應用

陳艷 魏星 李志梅

摘 要：CDIO在數(shù)據(jù)庫應用技術課程中的探索與實踐，一要以工程能力為目標，構思和調整課程教學目標；二要以項目案例為載體，設計和制訂教學方案；三要以項目實訓為中心，實施實驗教學；四要在具體運作中，實施CDIO工程能力評價。

關鍵詞：CDIO；數(shù)據(jù)庫應用技術；應用

中圖分類號：G423 文獻標志碼：A 文章編號：1002-0845（2013）03-0136-02

一、CDIO概述及其基本步驟

CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運用（Operate）4個單詞的縮寫。“構思”指明客戶的需求，考慮技術、企業(yè)戰(zhàn)略和制度等因素，不斷改進概念、技術和商業(yè)計劃；“設計”指制訂開發(fā)的產品系統(tǒng)所需的各種計劃、圖紙和算法；“實施”指把設計轉變?yōu)楫a品的過程，包括硬件制造、軟件編程、測試、檢查和驗證；“運作”指對產品系統(tǒng)的維護、優(yōu)化和淘汰等[1]。CDIO是“做中學”原則和“基于項目的教育和學習”的集中體現(xiàn)[2]，它將工程職業(yè)實踐環(huán)境作為工程教育環(huán)境，通過項目學習的教學方法實施“做中學”，培養(yǎng)學生的專業(yè)能力、職業(yè)道德、學術知識和運用知識解決問題能力、團隊工作能力、交流能力和系統(tǒng)掌控能力，旨在培養(yǎng)應用性工程科技人才[3]。

CDIO工程教育以產業(yè)需求為導向，按照企業(yè)的產品開發(fā)流程即構思、設計、實施、運行4個環(huán)節(jié)實施項目教學，要求學生具備通過這4個環(huán)節(jié)進行產品系統(tǒng)開發(fā)的能力，形成初步的應用學科知識進行設計產品及系統(tǒng)制作的能力。

二、CDIO在數(shù)據(jù)庫應用技術課程中的應用

1.以工程能力為目標，構思和調整課程教學目標

課程的教學目標決定課程的教學內容，制定合理的教學目標，有利于選取適合的教學內容。數(shù)據(jù)庫應用技術課程在以往教學中容易出現(xiàn)以下問題：學生在學習過程中缺乏主動性和靈活性，只是盲目模仿練習教師上課時使用的案例或實現(xiàn)教材中的例題，沒有進行思考和創(chuàng)新；學生學完該課程，仍然不知道在具體的項目中如何使用數(shù)據(jù)庫，不能靈活運用數(shù)據(jù)庫技術進行項目的設計與開發(fā)。CDIO工程教育要求學生掌握基礎技術中深厚的應用知識、培養(yǎng)善于“構思—設計—實現(xiàn)—運作”新產品系統(tǒng)的技能，適應現(xiàn)代化開發(fā)環(huán)境。因此，我們將該課程教學目標設定為理解數(shù)據(jù)庫的基本原理，具備一定的系統(tǒng)分析能力，掌握數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的設計和開發(fā)方法，即具有熟練應用數(shù)據(jù)庫技術構思、設計、實現(xiàn)、運作小型信息系統(tǒng)管理項目的能力。

2.以項目案例為載體，設計和制訂教學方案

將CDIO引入到數(shù)據(jù)庫應用技術課程的教學規(guī)劃和執(zhí)行過程中，充分體現(xiàn)其“做中學”、以“項目案例”為載體組織整個教學過程、以案例開發(fā)過程為驅動來安排教學的內容和方法的教學思想；加強情景教學和互動教學機制，調動學生的主動性與參與性，提高學生的應用能力。

在教學過程中，考慮學生實際狀況，結合其課程特征和應用方向，我們選取學生比較熟悉的“教學管理系統(tǒng)”項目開發(fā)作為整個教學過程的主線。根據(jù)數(shù)據(jù)庫應用技術的知識點將該項目分成8個不同的子項目，將教學內容巧妙地隱含在每個子項目之中，依項目任務設計課程教學單元，課堂上依據(jù)案例教學闡釋相關知識理論，強化基礎知識認知與應用；在實驗過程中逐步實現(xiàn)“教學管理系統(tǒng)”項目，有層次、有梯度地引導學生掌握各知識點的技能。圍繞“教學管理系統(tǒng)”項目的設計與開發(fā)，按照“認識→體驗→技術→經驗”的順序組織課程內容。首先，介紹數(shù)據(jù)庫基礎知識；其次，從實際出發(fā)分析該系統(tǒng)建立的目標，確定數(shù)據(jù)庫需要的數(shù)據(jù)表及其字段，系統(tǒng)需實現(xiàn)的功能模塊，包括數(shù)據(jù)查詢、錄入、修改與打印等，融入課程知識點，設計實現(xiàn)這些功能的案例，讓學生在完成案例實踐中體會設計與開發(fā)的樂趣，掌握相關技術，逐漸積累經驗。整個教學過程，既是傳授基礎知識的過程，又是利用數(shù)據(jù)庫技術解決問題的過程。因為教學管理涉及的業(yè)務領域和工作任務是學生所熟悉的，因此學生比較容易進入工程角色，激發(fā)學習的熱情。該項目是一個濃縮的、貼近學生生活的、容易理解和掌握的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其基本模塊包括學生基本信息管理、教師管理、課程管理、選課成績管理等，同時在學習的過程中可以讓學生根據(jù)自身理解和實際情況對該系統(tǒng)功能進行拓展，進一步實踐CDIO構思、設計、實現(xiàn)、運作4個環(huán)節(jié)。

依據(jù)數(shù)據(jù)庫應用技術課程內容和開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的工作過程，我們將“教學管理系統(tǒng)”項目分解成如表1所示的子項目和相應的工作任務：

表 1 分階段子項目工作任務安排

3.以項目實訓為中心，完善和實施實驗教學體系

CDIO注重實踐性教學，主張課程實驗教學應該從具體實際出發(fā)，然后上升至理論，最后再回到實際操作中來，以創(chuàng)作最終產品為教學目標[4]。通過建立CDIO項目庫，分為基本項目學習、項目實訓、項目實習3個實踐環(huán)節(jié)將理論教學與實踐教學緊密結合，以使學生充分獲得與職業(yè)相關的工作經驗。

基本項目學習主要是在平時上機實驗中通過“教學管理系統(tǒng)”示范項目的各個子項目實施“做中學”，從而使學生掌握課程基本知識和技能，逐步完成教學中示范項目的設計與開發(fā)，經歷項目開發(fā)的全過程，具備全面理解和運用學科知識的能力?？紤]到每位學生都要求熟練掌握數(shù)據(jù)庫應用技術基本知識與操作技巧，因此在該階段主要以個人形式實現(xiàn)項目的分階段任務，通過完成分階段任務，逐步完成教學管理系統(tǒng)項目的設計與開發(fā)。為了激發(fā)學生學習自主性和積極性，鼓勵學生自行構思設計對該系統(tǒng)功能進行拓展，如增加教師論文管理模塊、教師參與課題管理模塊、院系管理模塊等。

項目實訓是整個實驗教學體系的中心。課程基礎教學結束后，需要具體而嚴格的實訓教學強化學生實踐能力培養(yǎng)，促成CDIO學習效果的形成。項目實訓是在項目學習的基礎上，通過項目小組的形式進行學習探討，從項目構思、設計、實現(xiàn)、運行四個環(huán)節(jié)展開項目管理過程，學生自主安排項目進程，培養(yǎng)學生的知識綜合應用能力和團隊協(xié)作能力。項目實習是指進一步學習“Web應用程序設計”等后續(xù)課程后，到實習基地或企業(yè)進行考察，適當給學生分配一些具體事務，讓學生將所學的技術知識現(xiàn)實化，加深對專業(yè)理論知識的認識和理解，熟悉企業(yè)的工作流程和運行模式，學習采用企業(yè)運作模式進行項目需求分析、設計、開發(fā)和測試的完整過程訓練和管理，使學生的技術能力和綜合素質有較大提高。

4.在運作中實施CDIO工程能力評價

CDIO注重能力的培養(yǎng)，因此不同的能力要用不同的方法進行評價。CDIO倡導多樣化的考評體系?？己嗽u價方式要朝著有利于培養(yǎng)創(chuàng)新能力、實踐技能、解決實際問題能力為原則進行改革。本課程的考核方式也是基于多方面的，綜合筆試、子項目實施情況、項目構思與設計展示、項目匯報與答辯、學生的自評與互評、教師與企業(yè)工程師的評價等多種方式，用不同的方法衡量學生的專業(yè)知識、個人自身能力、團隊合作能力、設計項目和開發(fā)系統(tǒng)的能力。

三、CDIO在教學實施中應注意的問題

1.CDIO工程教育的實施需要教師提升自身的項目經驗

我校制定了相關政策，大力支持和鼓勵教師到企業(yè)進行鍛煉，增強實際動手能力，同時在項目實訓或項目實習階段采取讓相關企業(yè)的工程師引進企業(yè)真實項目來校進行指導，縮小課程與實際工作崗位的差距。CDIO項目教學的宗旨是讓學生發(fā)現(xiàn)問題、提高技能，因此教師在項目實施過程中，要注意把握指導的尺度，有效引導學生，既不能完全“教”學生，也不能放任學生，應將自己的指導與鼓勵學生自主設計、主動實踐有機結合起來。

2.學生在學習過程中應充分發(fā)揮主觀能動性

提倡“自主設計、自己動手、自由探索”，提高學生分析、解決問題的能力，還要鼓勵學生積極參與項目小組活動，將個人職業(yè)技能與小組協(xié)作能力緊密結合，不斷提升CDIO工程能力。

3.以課程學習網站為輔助平臺，注重工學結合

提供示范項目的具體實踐內容和操作視頻，輔助學生快速掌握數(shù)據(jù)庫基本知識和技能，并提供項目實訓引導、項目學習示范等，幫助學生提高項目設計與實施能力。CDIO的實施應圍繞社會和企業(yè)的需求，因此還需要加強校企合作，建立與項目實施相適應的校外實訓基地，滿足學生了解企業(yè)實際、體驗企業(yè)文化的需求，真正做到工學結合。

參考文獻：

[1]王剛. CDIO工程教育模式的解讀與思考[J]. 中國高教研究， 2009（5）：86-87.

[2]查建中. 論“做中學”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J]. 高等工程教育研 究，2008（3）：1-6.

[3]和薇. CDIO模式在“數(shù)據(jù)結構”課程中的運用[J]. 計算機教 育，2009（20）：112-115.

[4]王志強，蔡平，杜文峰. 基于CDIO理念的多媒體應用基礎課 程實踐教學改革[J]. 計算機教育，2009（12）：137-138.

〔責任編輯：孫 凱〕

收稿日期：2012-11-01

基金項目：2012年廣西高等教育教學改革工程資助項目（2012JGA272）；廣西教育科學“十一五”規(guī)劃2010年度立項課題（2010C174）

作者簡介：陳艷（1982-），女，湖北荊州人，講師，碩士，從事數(shù)據(jù)庫、軟件工程研究；魏星（1980-）男，四川資中人，講師，碩士，從事計算機網絡研究；李志梅（1972-）女，寧夏陶樂人，副教授，碩士，從事數(shù)據(jù)庫研究。