CDIO理念下《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程多軌教學(xué)模式探索

岳小婷（東北財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，大連 116025）

CDIO理念下《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程多軌教學(xué)模式探索

岳小婷
（東北財(cái)經(jīng)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，大連 116025）

0　引言

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是信息系統(tǒng)的一個(gè)核心技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程全面地闡述了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基本概念、基本原理和應(yīng)用，是計(jì)算機(jī)、信息管理、電子商務(wù)等專業(yè)的主干課程。此課程不僅理論較多，而且比較抽象，教與學(xué)都比較困難。黃德才（2008）認(rèn)為在理論知識(shí)學(xué)習(xí)階段，學(xué)生理解困難。進(jìn)入實(shí)踐階段后，又感到實(shí)踐無(wú)從下手，考核方法單一、失去導(dǎo)向作用［1］。劉暢（2009）認(rèn)為理論和知識(shí)點(diǎn)講解多，案例的講解和分析少；學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力和設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)不夠；實(shí)踐過(guò)程中缺乏項(xiàng)目工程組織［2］。呂明娥（2011）認(rèn)為教材及教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際脫離；教學(xué)手段和教學(xué)方法落后；不夠重視實(shí)踐教學(xué)［3］。王建偉（2014）認(rèn)為在教學(xué)中，過(guò)度重視理論，忽略實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)［4］。王永強(qiáng)（2015）認(rèn)為存在理論與實(shí)踐脫節(jié)，而且實(shí)踐教學(xué)部分缺少和實(shí)際項(xiàng)目的結(jié)合的問(wèn)題［5］。段濤（2015）認(rèn)為在理論的講解過(guò)程中，學(xué)生感覺(jué)教學(xué)被動(dòng)乏味、理解困難，而當(dāng)進(jìn)入具體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，又感到系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等實(shí)踐工作無(wú)從下手［6］?？梢钥闯?，這門課程的教學(xué)過(guò)程主要存在以下問(wèn)題：①培養(yǎng)理念上，不夠重視學(xué)生的能力培養(yǎng)；②在教學(xué)內(nèi)容上，理論與實(shí)踐脫節(jié)，實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)不合理；③在教學(xué)模式上，比較單一，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；④考核方法單一、失去導(dǎo)向作用。

1　引入CDIO理念

CDIO既是一種工程教育理念，又是一種工程教育模式，但是，不是一種教學(xué)模式。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），注重工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生以主動(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。我國(guó)工科的教育實(shí)踐中還存在不少問(wèn)題，如重視理論學(xué)習(xí)而輕視實(shí)踐學(xué)習(xí)、強(qiáng)調(diào)個(gè)人學(xué)術(shù)能力而輕視團(tuán)隊(duì)協(xié)作、重視知識(shí)學(xué)習(xí)而輕視創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等問(wèn)題。引入CDIO工程教育理念，能盡快培養(yǎng)與國(guó)際接軌的中國(guó)工程師。

2　理論結(jié)合實(shí)踐，優(yōu)化課程體系

CDIO工程教育理念反映在《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》上，就是通過(guò)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，將本課程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)依次銜接，并和本學(xué)科的相關(guān)知識(shí)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生得到構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的整體訓(xùn)練。以這種教育理念為指導(dǎo)，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程進(jìn)行了探索與重新設(shè)計(jì)，將理論和實(shí)踐（項(xiàng)目設(shè)計(jì)）結(jié)合，先理論，再實(shí)踐，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，在實(shí)踐中鞏固理論。按照數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，由淺入深，完成項(xiàng)目的構(gòu)思。遵循軟性工程的思想，循序漸進(jìn)，完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生的CDIO能力。

項(xiàng)目的選取比較重要，直接影響課程的教學(xué)效果。首先，選題要新。選題新，有一定的現(xiàn)實(shí)意義，才也能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，選題要和專業(yè)相關(guān)，這樣既能和專業(yè)知識(shí)結(jié)合，也能發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)。然后，選題要準(zhǔn)。選題太淺，既不能涵蓋課程中的主要知識(shí)點(diǎn)，也沒(méi)有挑戰(zhàn)性。選題太難，學(xué)生難以完成，反而打擊了學(xué)生的積極性。綜合考慮以上問(wèn)題，對(duì)于信息管理專業(yè)、電子商務(wù)專業(yè)，可以選擇“酒店管理系統(tǒng)”作為本課程的項(xiàng)目。此項(xiàng)目為團(tuán)隊(duì)合作項(xiàng)目，學(xué)生分成幾個(gè)小組，在項(xiàng)目構(gòu)思（C）、設(shè)計(jì)（D）、實(shí)施（I）、運(yùn)行（O）過(guò)程中，鍛煉團(tuán)隊(duì)精神。

《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》課程在教學(xué)組織上有四條主線：基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)?；A(chǔ)知識(shí)部分包括數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)概述、關(guān)系理論、關(guān)系規(guī)范理論。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)部分包括需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等部分。數(shù)據(jù)庫(kù)管理包括數(shù)據(jù)庫(kù)完整性、數(shù)據(jù)庫(kù)安全性、數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫(kù)備份和恢復(fù)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的工作模式、訪問(wèn)技術(shù)、交換技術(shù)等。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)也緊密地圍繞著這四部分，循序漸進(jìn)地進(jìn)行。

基礎(chǔ)知識(shí)部分是項(xiàng)目構(gòu)思（C），主要運(yùn)用LBL教學(xué)模式（Lecture-Based Learning）講授知識(shí)，采用CBL教學(xué)模式（Case-Based Learning）引導(dǎo)學(xué)生思考。以酒店管理項(xiàng)目為例，在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)概述的講授中，一邊教授數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的原理，一邊引導(dǎo)學(xué)生思考此項(xiàng)目應(yīng)該采用文件系統(tǒng)還是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)文件系統(tǒng)存在的數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)安全等方面的問(wèn)題，認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。在學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)模型之后，給出酒店的客戶信息，客戶的歷史入住信息，客房的狀態(tài)信息，讓學(xué)生們思考并構(gòu)造這些信息的E-R圖，進(jìn)一步，思考采用關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)部分是項(xiàng)目設(shè)計(jì)（D）和實(shí)施（I），主要運(yùn)用LBL教學(xué)模式講授理論知識(shí)，采用CBL教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生思考酒店管理系統(tǒng)的需求，在需求報(bào)告中詳細(xì)描述要存儲(chǔ)的信息及語(yǔ)義，以及數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)約束。采用PBL（problem-based learning）教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生合作交流，設(shè)計(jì)酒店管理系統(tǒng)的概念模型、數(shù)據(jù)模型，采用規(guī)范化理論，判斷關(guān)系模式是否是1NF，如果是，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中存在的數(shù)據(jù)插入時(shí)的冗余、刪除時(shí)的異常等問(wèn)題，并找出根源在于關(guān)系模式中存在的部分函數(shù)依賴和傳遞依賴，并用模式分解的方法消除部分函數(shù)依賴；接著，讓學(xué)生們思考，關(guān)系模式是否是2NF，如果是，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)更新時(shí)存在的異常問(wèn)題，找出問(wèn)題的根源在于關(guān)系模式中存在的傳遞依賴，并用模式分解的方法消除傳遞依賴；進(jìn)一步，讓學(xué)生們思考，此關(guān)系模式是否是3NF，如果是，判斷是否還需要進(jìn)一步模式分解。模式設(shè)置完畢，要求同學(xué)們?cè)敿?xì)描述基本表、屬性、主關(guān)鍵字、外部關(guān)鍵字，評(píng)價(jià)其合理和不足之處，同時(shí)，在基本表的基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目需求描述視圖和索引。通過(guò)學(xué)習(xí)，不僅讓學(xué)生們厘清了幾個(gè)范式間的聯(lián)系和區(qū)別，而且了解到3NF已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。之后，采用RBL教學(xué)模式（Resource-Based Learning）引導(dǎo)學(xué)生查詢各種網(wǎng)上資源，利用Powerdesigner16.5建模工具實(shí)現(xiàn)概念模型、數(shù)據(jù)模型并將其轉(zhuǎn)換到SQL Server中，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施（I）。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理也是項(xiàng)目設(shè)計(jì)（D）和實(shí)施（I），主要運(yùn)用LBL教學(xué)模式講授理論知識(shí)，采用CBL教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生思考酒店管理系統(tǒng)的安全性控制和完整性控制，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)（D）。例如，在安全性控制中的教學(xué)過(guò)程中，主要涉及用戶的身份驗(yàn)證和權(quán)限管理。首先引導(dǎo)學(xué)生思考酒店管理系統(tǒng)中，在認(rèn)證模式上，混合驗(yàn)證模式和Windows認(rèn)證的優(yōu)缺點(diǎn)。如果采用Windows認(rèn)證，思考通過(guò)Windows認(rèn)證的用戶是否有權(quán)操作酒店數(shù)據(jù)庫(kù)。如果不能，授予認(rèn)證用戶數(shù)據(jù)庫(kù)角色能否解決問(wèn)題，可否在此角色的基礎(chǔ)上賦予用戶更多的數(shù)據(jù)庫(kù)權(quán)限。此用戶在授權(quán)后能否有權(quán)操作客戶信息表。如果不能，思考給他授予合適的數(shù)據(jù)操作角色并根據(jù)需要修改其操作權(quán)限。通過(guò)學(xué)習(xí)，讓同學(xué)深刻理解用戶、角色和權(quán)限的關(guān)系。采用PBL教學(xué)模式，鼓勵(lì)學(xué)生合作交流，在SQL Server中實(shí)現(xiàn)酒店管理系統(tǒng)的安全性控制和完整性控制，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)施（I）。最后，結(jié)合VB和SQL Server實(shí)現(xiàn)單機(jī)版的酒店管理系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)主要運(yùn)用LBL教學(xué)模式講授理論知識(shí)，用RBL教學(xué)模式引導(dǎo)學(xué)生查詢各種網(wǎng)上資源，實(shí)現(xiàn)B/S模式的酒店管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)行（O）。以數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)為例，讓同學(xué)們利用網(wǎng)上資源，學(xué)習(xí)和了解各種數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)，如ODBC、OLE DB、ADO、ADO.NET等，了解各種技術(shù)的產(chǎn)生背景和優(yōu)缺點(diǎn)，然后選定一種數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)，在SQL Server中配置數(shù)據(jù)源，并在酒店管理系統(tǒng)中訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)源。

3　科學(xué)的項(xiàng)目的考核方式

考核方式是學(xué)生的學(xué)習(xí)導(dǎo)向。因此，在CDIO工程教育理念下，應(yīng)當(dāng)改革和完善考核機(jī)制，課程成績(jī)應(yīng)以項(xiàng)目考核成績(jī)?yōu)橹?，反映出學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流等能力。在項(xiàng)目考核過(guò)程中，教師是引導(dǎo)者。項(xiàng)目實(shí)施之初，為了考核的公平，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的能力、特長(zhǎng)、興趣等情況，對(duì)學(xué)生合理分組，每組人數(shù)定為5～6人，每組設(shè)小組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)本小組的交流和協(xié)作，進(jìn)行明確分工，防止出現(xiàn)依賴思想。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，項(xiàng)目的考核分階段進(jìn)行，在項(xiàng)目構(gòu)思（C）、設(shè)計(jì)（D）、實(shí)施（I）、運(yùn)行（O）的每個(gè)階段，以討論、報(bào)告、展示的方式進(jìn)行考核，教師就發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題做出點(diǎn)評(píng)，有利于相互學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步。教師根據(jù)考核結(jié)果給出各小組成績(jī)，個(gè)人成績(jī)是小組成績(jī)作為系數(shù)，乘以同一小組其他成員給出的評(píng)分。通過(guò)這種考核方式，調(diào)動(dòng)了每位小組成員的積極性，促進(jìn)了小組的團(tuán)結(jié)協(xié)作，積累了項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

4　結(jié)語(yǔ)

將CDIO工程教育理念引入《數(shù)據(jù)庫(kù)原理》課程，解決了教學(xué)過(guò)程的存在問(wèn)題，通過(guò)工程項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)，不僅加深了學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的理解，也提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流等能力。

［1］黃德才．以教材建設(shè)為中心的數(shù)據(jù)庫(kù)原理及其應(yīng)用課程改革與實(shí)踐［J］．計(jì)算機(jī)教育，2008（8）．

［2］劉暢．案例法和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法在數(shù)據(jù)庫(kù)原理教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用探索［J］．計(jì)算機(jī)教育，2009（19）．

［3］呂明娥．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用課程建設(shè)的實(shí)踐與探討［J］．湘南學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（2）．

［4］王建偉．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教學(xué)方案改革淺探［J］．電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（19）．

［5］王永強(qiáng)．CDIO模式下數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用改革研究［J］．計(jì)算機(jī)教育，2015（3）．

［6］段濤．LBL-CBL-PBL-RBL四軌教學(xué)模式在數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程教學(xué)中的應(yīng)用探討［J］．計(jì)算機(jī)教育，2015（3）．

Database Principle；CDIO Engineering Education Concept；Course Teaching

Exploration of Multi-Track Teaching Pattern of Database Principle under CDIO Concept

YUE Xiao-ting
（Institute of Management Science and Engineering，Dongbei University of Finance and Economics，Daliang 116025）

1007-1423（2015）30-0042-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.30.012

岳小婷（1973-），女，山東乳山人，博士研究生，講師，研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘

2015-09-15

2015-09-30

針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)原理教學(xué)中存在的問(wèn)題，引入CDIO工程教育理念，結(jié)合多軌教學(xué)模式，采用科學(xué)的考核方法，引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生的CDIO能力。

數(shù)據(jù)庫(kù)原理；CDIO工程教育理念；課程教學(xué)

In view of the problems that exist in Database Principle teaching，introduces CDIO engineering education concept，combined with multitrack teaching mode，adopts scientific assessment methods，guides and cultivates the students'ability of CDIO.