基于CDIO教育理念的數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

逯燕玲，戴 紅，侯 爽

（北京聯(lián)合大學(xué) 應(yīng)用文科綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，北京 100191）

數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用日益廣泛深入，與社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域息息相關(guān)，為適應(yīng)國家“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展”的需要，高等學(xué)校普遍面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)開設(shè)數(shù)據(jù)庫課程，以滿足國家信息化建設(shè)人才需求。但社會(huì)對(duì)高校不同學(xué)科專業(yè)的人才培養(yǎng)在知識(shí)結(jié)構(gòu)、信息技術(shù)應(yīng)用能力與素養(yǎng)上的需求是有差異的，因此，數(shù)據(jù)庫課程在不同學(xué)科專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)和應(yīng)用能力培養(yǎng)既有共性，又存在很大差異。而數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅內(nèi)容廣泛，而且技術(shù)發(fā)展迅速，在涵蓋理論、技術(shù)和應(yīng)用的同時(shí)，數(shù)據(jù)庫新思想、新概念和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，高等學(xué)校數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)內(nèi)容在一定程度上落后于數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展，尤其對(duì)人文社科類專業(yè)學(xué)生的數(shù)據(jù)庫工程實(shí)踐能力和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用能力培養(yǎng)不夠，學(xué)生普遍缺乏實(shí)踐動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力，不能滿足企事業(yè)單位信息化建設(shè)的用人需求。如何使人文社科類專業(yè)的學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力，是數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革亟待解決的關(guān)鍵問題。

1 基于CDIO教育理念設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力結(jié)構(gòu)

地方本科高等學(xué)校的辦學(xué)定位是培養(yǎng)應(yīng)用型人才，在地方高校中的人文社科類專業(yè)中數(shù)據(jù)庫課程承擔(dān)著培養(yǎng)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用能力、具有與專業(yè)結(jié)合的實(shí)踐創(chuàng)新精神的應(yīng)用型人才的任務(wù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)本身屬于一種工程技術(shù)，課程內(nèi)容本身具有較強(qiáng)的理論性和抽象性特點(diǎn)，講解和學(xué)習(xí)難度較大，對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐要求高。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅可以補(bǔ)充、深化和拓展理論教學(xué)，還可以加深學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫理論知識(shí)的理解，從而培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)庫工程實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)用能力。

CDIO代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計(jì)（design）、實(shí)施（implement）、運(yùn)行（operate），作為國際上普遍認(rèn)可的工程教育理念，它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期全過程為載體，以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生掌握從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)到運(yùn)行的全過程所必須擁有的工程實(shí)踐能力、個(gè)人專業(yè)基本能力、人際交流能力和系統(tǒng)綜合應(yīng)用能力[1－2]。引入CDIO教育理念強(qiáng)化數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)，以企事業(yè)單位信息化建設(shè)實(shí)際崗位為著眼點(diǎn)，以培養(yǎng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用能力為主線，面向人文社科類專業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生的CDIO能力結(jié)構(gòu)，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的改革與創(chuàng)新，在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)工程項(xiàng)目實(shí)踐全生命周期的教育，著眼于能力培養(yǎng)與知識(shí)的教、學(xué)、做過程的關(guān)聯(lián)，而不是只專注于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的理論知識(shí)[3－4]。

圖1 數(shù)據(jù)庫課程CDIO能力結(jié)構(gòu)框圖

2 構(gòu)建基于CDIO的數(shù)據(jù)庫課程體系

2.1 理論與實(shí)踐相融合的課程體系

為使CDIO工程教育理念在數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)中得以體現(xiàn)，堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際地構(gòu)建基于CDIO的數(shù)據(jù)庫課程體系，注重由單純的傳授理論知識(shí)轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng)，尤其強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用能力。以數(shù)據(jù)庫理論知識(shí)、技術(shù)應(yīng)用能力、信息素養(yǎng)和人際交往能力培養(yǎng)為核心，構(gòu)建理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、素質(zhì)拓展三位一體的課程體系，如圖2所示。

圖2 基于CDIO的數(shù)據(jù)庫課程體系

將CDIO教育理念的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)引入和滲透到課程教學(xué)過程中，以全面提升學(xué)生的CDIO能力為目標(biāo)，倡導(dǎo)“做中學(xué)”、“學(xué)中做”，讓知識(shí)技能的講授服務(wù)于數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用能力和學(xué)生個(gè)人綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[5－6]。在理論課堂教學(xué)中采用邊講、邊實(shí)驗(yàn)、邊討論的靈活方式，強(qiáng)調(diào)“精講多練”，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開構(gòu)思，以多練、多實(shí)踐使學(xué)生成為課堂上的“主動(dòng)者”；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中堅(jiān)持以實(shí)際項(xiàng)目為導(dǎo)向，提倡學(xué)生體驗(yàn)式自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式，以解決各專業(yè)實(shí)際問題為背景，將數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)用貫穿于整體訓(xùn)練，讓學(xué)生從解決問題出發(fā)，強(qiáng)調(diào)分析問題、探索實(shí)踐和解決問題的能力培養(yǎng)，激發(fā)和訓(xùn)練學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣、動(dòng)手實(shí)踐探索的精神和掌握解決問題的途徑。

基于CDIO的數(shù)據(jù)庫課程體系對(duì)于學(xué)生來說，重點(diǎn)是以共同完成小組項(xiàng)目等形式強(qiáng)化學(xué)生個(gè)人綜合素質(zhì)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)，將不同專業(yè)的教育與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整體認(rèn)識(shí)統(tǒng)一起來，通過“團(tuán)隊(duì)合作性學(xué)習(xí)”，鍛煉學(xué)生的個(gè)人能力、團(tuán)體交流能力以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)用和調(diào)控能力，特別是跨專業(yè)組建團(tuán)隊(duì)，更有利于實(shí)踐“工作情境模擬教學(xué)法”，可以使學(xué)生將不同學(xué)科的基本原理和數(shù)據(jù)庫技術(shù)放到具體的環(huán)境制約之中，從而達(dá)到拓展學(xué)生個(gè)人綜合素質(zhì)的目標(biāo)[7]。

2.2 “多層次遞進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和素質(zhì)拓展三位一體的課程體系中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)是關(guān)鍵?；贑DIO的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從構(gòu)思階段的數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)開始，經(jīng)歷數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和實(shí)施階段，以實(shí)際數(shù)據(jù)處理工作以及信息化建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體整合數(shù)據(jù)庫知識(shí)，重在培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)用與調(diào)控能力[8－9]。

CDIO實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目劃分為三級(jí)，一級(jí)項(xiàng)目以學(xué)生所在專業(yè)實(shí)際問題為背景，引導(dǎo)學(xué)生自主研究，通過需求分析構(gòu)思、邏輯結(jié)構(gòu)和物理設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫實(shí)施和運(yùn)行，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力，同時(shí)促進(jìn)實(shí)踐創(chuàng)新精神的發(fā)展；二級(jí)項(xiàng)目以數(shù)據(jù)庫綜合設(shè)計(jì)“任務(wù)”為驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生理清問題實(shí)質(zhì)，確定結(jié)構(gòu)和解決問題的方法，注重?cái)?shù)據(jù)庫理論知識(shí)和技術(shù)的綜合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)關(guān)聯(lián)知識(shí)的理解與應(yīng)用、團(tuán)體交流合作能力以及實(shí)踐探索精神；三級(jí)項(xiàng)目以基礎(chǔ)或驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使學(xué)生驗(yàn)證、理解、鞏固并掌握基本教學(xué)內(nèi)容[10]。

以基礎(chǔ)驗(yàn)證型、綜合設(shè)計(jì)型、實(shí)踐創(chuàng)新型三層次實(shí)驗(yàn)方案組成的遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系如圖3所示[11]。在課程教學(xué)過程中，以基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體引導(dǎo)學(xué)生自主地、循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)；以綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為突破口，將“工作情境模擬教學(xué)法”引入實(shí)驗(yàn)課程，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合本專業(yè)實(shí)際問題完成數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)“大項(xiàng)目”，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐探索精神，引導(dǎo)學(xué)生團(tuán)體交流合作，從選題開始，經(jīng)構(gòu)建框架、設(shè)計(jì)到制作調(diào)試完成，使學(xué)生將所學(xué)知識(shí)貫穿起來，提高學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力和綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。

圖3 “多層次遞進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系框圖

3 結(jié)束語

建立在CDIO教育理念基礎(chǔ)之上、包含“三層次遞進(jìn)式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的數(shù)據(jù)庫課程體系，有效地體現(xiàn)了應(yīng)用型人才培養(yǎng)宗旨，三級(jí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展讓學(xué)生充分體驗(yàn)“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行”的全過程，有效地解決了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)和人文社科類專業(yè)學(xué)生數(shù)據(jù)庫工程實(shí)踐能力薄弱的問題，提升了學(xué)生系統(tǒng)思維和獨(dú)立解決問題的能力[12]。在課程教學(xué)過程中，通過建立教學(xué)資源庫和網(wǎng)絡(luò)交流平臺(tái)，為培養(yǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決實(shí)際問題的人才發(fā)揮了重要作用。

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