基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革方法研究

趙慧敏 李雪梅 徐克圣

（大連交通大學(xué) 軟件學(xué)院，遼寧 大連 116028）

基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革方法研究

趙慧敏 李雪梅 徐克圣

（大連交通大學(xué) 軟件學(xué)院，遼寧 大連 116028）

數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它具有知識(shí)點(diǎn)繁多又與實(shí)際結(jié)合緊密的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，偏重于理論教學(xué)，導(dǎo)致自學(xué)能力不是很強(qiáng)的學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的系統(tǒng)性掌握能力及數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和開發(fā)能力較差。借鑒CDIO工程教育模式的理念，根據(jù)數(shù)據(jù)庫課程的特點(diǎn)及重要性，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法改善及考核方式等方面入手，提出基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革方法，以“案例”驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，將本課程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)依次銜接，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠深入理解和掌握數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)和理論體系、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和開發(fā)的方法及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理方法，使學(xué)生在構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作幾個(gè)方面得到整體訓(xùn)練。

CDIO模式；教學(xué)改革；數(shù)據(jù)庫課程

一、背景

數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展是以計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要分支。由于數(shù)據(jù)庫能夠組織、存儲(chǔ)、獲取和處理數(shù)據(jù)，亦即它是所有信息系統(tǒng)的核心，因此它成為一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志。近年來，隨著web應(yīng)用的普及和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的重要作用愈加明顯。

數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用作為計(jì)算機(jī)和軟件工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。課程具有理論基礎(chǔ)強(qiáng)、實(shí)踐應(yīng)用性突出、學(xué)科間知識(shí)綜合性明顯、前沿新技術(shù)發(fā)展迅速等特征。但受到實(shí)際教學(xué)條件的限制及考核方式的影響，該課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容較為空洞和非系統(tǒng)化，使學(xué)生缺少對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的感性認(rèn)識(shí)，往往課程結(jié)束之后仍然沒有掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及開發(fā)的主要思想和方法。因此本項(xiàng)目針對(duì)課程教學(xué)中存在的問題，探索數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)改革，具有重要的意義。

二、方法介紹

2000年10月，由美國麻省理工學(xué)院、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、瑞典皇家技術(shù)學(xué)院等4所工程大學(xué)組成跨國組合，經(jīng)過4年的探索研究后提出了CDIO工程教育理念并成立了CDIO國際合作組織[1]。CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)行（Operate）4個(gè)英文單詞的縮寫。“構(gòu)思”指明確客戶的需求，考慮技術(shù)、企業(yè)戰(zhàn)略和制度等因素，不斷改進(jìn)技術(shù)和商業(yè)計(jì)劃；“設(shè)計(jì)”指制訂開發(fā)的產(chǎn)品系統(tǒng)所需的各種計(jì)劃、圖紙和算法；“實(shí)現(xiàn)”指把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程，包括硬件制造、軟件編程、測(cè)試、檢查和驗(yàn)證；“運(yùn)行”指對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)的維護(hù)、優(yōu)化和淘汰[2]。

作為一種國際工程教育的通用模式，CDIO工程教育模式的基本理念是以工程項(xiàng)目為載體，讓學(xué)生參與工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的整個(gè)生命周期過程，實(shí)現(xiàn)將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化到實(shí)踐應(yīng)用的過程。在數(shù)據(jù)庫課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以借鑒CDIO工程教育模式的理念和方法，遵循CDIO“做中學(xué)”的原則設(shè)計(jì)

實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，使學(xué)生通過項(xiàng)目實(shí)踐，增強(qiáng)解決實(shí)際問題的能力，能夠相互支持、共同討論與進(jìn)步。因此研究基于CDIO工程教育模式的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革與實(shí)踐，具有十分重要的意義。

三、基于CDIO工程教育模式的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

將CDIO工程教育模式體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用的教學(xué)中，就是通過案例設(shè)計(jì)，將本課程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)依次銜接，使學(xué)生在教學(xué)過程中掌握數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和開發(fā)的方法及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理方法，使學(xué)生得到在構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作幾個(gè)方面的整體訓(xùn)練。

由于實(shí)際的項(xiàng)目案例一般比教學(xué)中的示例復(fù)雜，為了使學(xué)生能夠更好的理解和掌握相關(guān)知識(shí)和方法，可以將一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目拆分成多個(gè)邏輯上相對(duì)完整的子課題。這樣的方式可以使學(xué)生有一個(gè)循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過程，理解課程知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐案例的相關(guān)性，并通過對(duì)子課題任務(wù)的分析、理解和實(shí)現(xiàn)，掌握實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法。為實(shí)現(xiàn)如上所述的教學(xué)目標(biāo)，將數(shù)據(jù)庫的教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計(jì)為以下二個(gè)層次：

第一層次：根據(jù)數(shù)據(jù)庫教學(xué)大綱和各知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際情況，重新規(guī)劃理論教學(xué)內(nèi)容。對(duì)于數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢(shì)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念等知識(shí)點(diǎn)，在課堂講授知識(shí)主線的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)資源，進(jìn)一步加深對(duì)這些教學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻(xiàn)、提煉和總結(jié)知識(shí)點(diǎn)的能力；針對(duì)關(guān)系代數(shù)、關(guān)系規(guī)范化理論等難以理解和較抽象的知識(shí)體系采用以教師講授為主的方式，在講授過程中充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)能夠演示這些較抽象的運(yùn)算及推導(dǎo)過程的小案例，使學(xué)生加深理解運(yùn)算及推導(dǎo)的過程；對(duì)于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及SQL查詢語言、數(shù)據(jù)庫的完整性、安全性、并發(fā)性操作等教學(xué)內(nèi)容，充分體現(xiàn)“做中學(xué)”及以“項(xiàng)目案例”為載體的理念，以案例開發(fā)過程為驅(qū)動(dòng)來安排教學(xué)的內(nèi)容，加強(qiáng)互動(dòng)教學(xué)機(jī)制，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，從而提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

第二層次：通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)一步進(jìn)行項(xiàng)目案例設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力的訓(xùn)練過程，以期在實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)一步提升學(xué)生的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與開發(fā)能力。通過預(yù)設(shè)的典型項(xiàng)目案例庫，以小組的形式組織學(xué)生選題，在選題的過程中考慮學(xué)生自身對(duì)知識(shí)的理解程度及興趣導(dǎo)向，并通過調(diào)查、溝通等方式明確每個(gè)小組所選項(xiàng)目的功能需求、完整性需求及安全性需求等。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及開發(fā)過程中的需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、程序編碼及調(diào)試運(yùn)行等階段，使學(xué)生在實(shí)踐中進(jìn)一步掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、開發(fā)的一般步驟和方法，并進(jìn)一步掌握對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行管理的技能，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作及可持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

四、基于CDIO的教學(xué)評(píng)價(jià)方法

學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，不僅注重對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度，也很關(guān)注課程的考核方式，好的考核方式不僅能增強(qiáng)教學(xué)的效果，而且也能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，較準(zhǔn)確的區(qū)分出學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度和水平，起到事半功倍的作用。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫教學(xué)評(píng)價(jià)大都采用期末考試的形式，這種評(píng)價(jià)形式過于單一，很難做到客觀公正的評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，更不能達(dá)到在教學(xué)過程中激勵(lì)學(xué)生，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的目的。為了鞏固教學(xué)的效果，激勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主觀能動(dòng)性，將數(shù)據(jù)庫課程的考核方式改為如表1所示的方式。

表1 數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程考核項(xiàng)目表

五、結(jié)束語

在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)改革中實(shí)施CDIO的教學(xué)模式，明確“項(xiàng)目導(dǎo)向、案例和任務(wù)驅(qū)動(dòng)”教學(xué)法在教學(xué)中的重要作用，建立基于CDIO工程教育模式的“教、學(xué)、做”一體的新型教學(xué)模式，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)以“案例”為載體來組織教學(xué)，能夠使學(xué)生在畢業(yè)后更好地適應(yīng)軟件開發(fā)相關(guān)的工作。這種教學(xué)模式也可以應(yīng)用于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)的其他課程教學(xué)過程中。同時(shí)其他專業(yè)方向可根據(jù)自身發(fā)展特點(diǎn)，應(yīng)用CDIO教學(xué)模式，為社會(huì)培養(yǎng)CDIO工程教育模式人才，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

[1]趙楷，張琳琳，張振宇，等.基于CDIO的《軟件工程》實(shí)踐課程教學(xué)改革與探索[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)：專業(yè)版，2012（26）.

[2]王碩旺，洪成文.CDIO:美國麻省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式：基于對(duì)CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009（4）：116-120.

[3]張晨霞.任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在數(shù)據(jù)庫技術(shù)課程中的應(yīng)用[J].教育與職業(yè)，2009（12）：141-142.

Database principle and application is a professional basic course of computer science and technology, software engineering and so on.It has the characteristics of various knowledge points and a close combination with reality.In the traditional teaching mode,it has a strong bias towards theory teaching,which makes students who are not good at self-study have a poor mastery of related knowledge system and weak database design and developing ability. According to the characteristics and the importance of the database courses,the concept of CDIO engineering education mode is introduced to propose teaching method reform of database principle and application from the teaching content design,teaching methods improvement,assessment methods and so on.Driven by case teaching,various knowledge points in this course are connected in turn in order to make students understand and grasp the basic knowledge and theory system of database,database design and development method and management methods of database system in the learning process,so that students can obtain overall training in conception,design,implementation and operation in the future.

CDIO mode;teaching reform;database course

G642

A

2096-000X（2016）23-0132-02

趙慧敏（1977-），博士，副教授，研究方向：智能控制與故障診斷，數(shù)據(jù)庫技術(shù)。