CDIO教育理念在“數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)中的應(yīng)用

蒲會(huì)蘭　丁世文　李敏之　吳六愛(ài)

摘? 要： 針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用課程傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問(wèn)題，引入CDIO教育理念，結(jié)合課程特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)體系等方面進(jìn)行改革。教學(xué)實(shí)踐表明，該項(xiàng)教學(xué)改革在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐能力、提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)能力方面均取得了良好的效果，提升了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： CDIO; 教育理念; 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用; 教學(xué)改革; 評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2022）02-119-03

Application of CDIO concept in teaching reform of "Database

Technology and Application" course

Pu Huilan1， Ding Shiwen2， Li Minzhi1， Wu Liuai1

（1. School of Electronic and Information Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Lanzhou， Gansu 730070， China;

2. School of Environmental and Municipal Engineering， Lanzhou Jiaotong University）

Abstract： In view of the problems existing in the traditional teaching mode for the “Database Technology and Application” course， the CDIO education concept is introduced. Combined with the characteristics of the course， the reforms are carried out on the teaching content， teaching methods and evaluation system. Teaching practice shows that the teaching reform has achieved good results in mobilizing students' learning enthusiasm， cultivating students' practical ability in database system design， and improving students' ability of comprehensive application of knowledge， which improves the quality of teaching.

Key words： CDIO; education concept; database technology and application; teaching reform; evaluation

0 引言

CDIO教育模式由美國(guó)麻省理工學(xué)院等四所知名大學(xué)經(jīng)過(guò)多年的共同探索研究創(chuàng)立，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate） [1]。CDIO教育理念在教學(xué)實(shí)踐中的體現(xiàn)，以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。

隨著電子商務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已成為現(xiàn)代信息科學(xué)與技術(shù)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理與信息管理系統(tǒng)的核心[2]。筆者所在學(xué)校非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)作為一門(mén)學(xué)科基礎(chǔ)課開(kāi)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用課程，課程目標(biāo)是：使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)精神，提高實(shí)踐能力及綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，使學(xué)生具備開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的能力。

傳統(tǒng)的以知識(shí)傳遞為主的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)環(huán)節(jié)包括理論教學(xué)和課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，理論教學(xué)主要講授數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本原理、數(shù)據(jù)庫(kù)及其對(duì)象的創(chuàng)建和維護(hù)、數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與還原等，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要是數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)內(nèi)容的SQL語(yǔ)句實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本原理對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較抽象，在學(xué)習(xí)過(guò)程中存在一定的困難，所以學(xué)生學(xué)習(xí)普遍較被動(dòng);綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)課也很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。針對(duì)課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，我們引入CDIO教育理念，從教學(xué)實(shí)施和考核評(píng)價(jià)等教學(xué)環(huán)節(jié)有效地開(kāi)展教學(xué)改革與實(shí)踐。

1 教學(xué)實(shí)施

1.1 課程分析

課程分析在實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)中發(fā)揮著重要作用[3]，其基本內(nèi)容包括：課程的定位和性質(zhì)、課程目標(biāo)、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求及其指標(biāo)點(diǎn)支撐關(guān)聯(lián)關(guān)系、課程教學(xué)內(nèi)容及重難點(diǎn)、課程考核及成績(jī)?cè)u(píng)定細(xì)則等。在第一次課上，除了課程分析外，一定要結(jié)合學(xué)生的專(zhuān)業(yè)演示一些事先準(zhǔn)備好的信息管理系統(tǒng)，如“學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)”、“會(huì)計(jì)信息管理系統(tǒng)”、“航班訂票系統(tǒng)”等，讓學(xué)生了解數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，引起對(duì)該課程的重視，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)是教學(xué)工作中教育技術(shù)的核心組成部分[4]，精心設(shè)計(jì)好每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是教學(xué)活動(dòng)實(shí)施的關(guān)鍵。首先，認(rèn)真?zhèn)湔n，以“數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐能力、綜合應(yīng)用知識(shí)能力”為培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)內(nèi)容的選取要有針對(duì)性，重點(diǎn)難點(diǎn)突出，給學(xué)生留有拓展空間;其次，課堂上突出CDIO教育理念與課堂教學(xué)的實(shí)質(zhì)性結(jié)合，以學(xué)生為主體，靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法與教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，教師的主要責(zé)任在于教學(xué)生學(xué)，以教導(dǎo)學(xué);第三，從多方面定期評(píng)價(jià)學(xué)生能力的達(dá)成度，評(píng)估學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)的掌握情況及在實(shí)際應(yīng)用中的靈活程度，及時(shí)查漏補(bǔ)缺。

1.3 靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)中主要采用以傳遞知識(shí)為主的講授教學(xué)法，這種單向的信息傳輸方式，容易使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒，導(dǎo)致教學(xué)效果欠佳。近年來(lái)，根據(jù)CDIO教育理念，我們?cè)谑谡n過(guò)程中，除了傳統(tǒng)的講授教學(xué)法外，根據(jù)課程內(nèi)容的性質(zhì)，靈活應(yīng)用多種教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，例如討論法、對(duì)比法、案例教學(xué)法[5]、案例-任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法[6]等;協(xié)調(diào)發(fā)揮PPT課件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)集成環(huán)境、板書(shū)等教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)，取得了良好的教學(xué)效果。

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用課程理論教學(xué)中，引入CDIO過(guò)程，如表1所示。

2 多元評(píng)價(jià)體系

評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度及實(shí)踐能力是教學(xué)環(huán)節(jié)中的另一重點(diǎn)，將CDIO教育理念融入評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，改革傳統(tǒng)的、比較單一的評(píng)價(jià)學(xué)生成績(jī)的方法和手段，采用多元評(píng)價(jià)體系，除了傳統(tǒng)的課后作業(yè)外，通過(guò)分析學(xué)生答質(zhì)疑及研討、實(shí)驗(yàn)、測(cè)驗(yàn)、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段性任務(wù)等情況，綜合評(píng)價(jià)學(xué)生能力的達(dá)成度。

2.1 答質(zhì)疑及研討

答質(zhì)疑及研討一方面可以鞏固課堂授課和自主學(xué)習(xí)效果，另一方面通過(guò)答質(zhì)疑及研討計(jì)分激勵(lì)機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。筆者每周安排兩小時(shí)的線下答疑，其余時(shí)間學(xué)生們隨時(shí)線上答疑。答疑可以是有問(wèn)題的學(xué)生自愿來(lái)答疑，也可以按要求對(duì)一部分學(xué)生質(zhì)疑或安排研討，答質(zhì)疑主要針對(duì)課堂授課內(nèi)容、自學(xué)內(nèi)容、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的前沿知識(shí)等，研討小組一般4～5人，給定題目，每位學(xué)生要有查閱資料，積極發(fā)言，筆者最后對(duì)學(xué)生發(fā)言總結(jié)，強(qiáng)調(diào)亮點(diǎn)，指正不足，要達(dá)到答質(zhì)疑及研討的要求，學(xué)生不僅要掌握課本知識(shí)，還要關(guān)注該課程的發(fā)展及前沿技術(shù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)

數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用是實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)（上機(jī)實(shí)踐）是必不可少的環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)課以學(xué)生實(shí)踐為主，教師答疑為輔，精心選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很重要。該課程共48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取要涉及所學(xué)知識(shí)，對(duì)課堂內(nèi)容復(fù)習(xí)與鞏固，又能體現(xiàn)學(xué)生實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用知識(shí)的能力，筆者每次實(shí)驗(yàn)課都會(huì)根據(jù)學(xué)習(xí)情況設(shè)計(jì)10～15個(gè)題目訓(xùn)練。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課輔導(dǎo)答疑以及批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)給予反饋，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)掌握數(shù)據(jù)庫(kù)基本知識(shí)，為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，它為后期系統(tǒng)開(kāi)發(fā)打好基礎(chǔ)。

2.3 測(cè)驗(yàn)

階段性測(cè)驗(yàn)也是督促學(xué)生學(xué)習(xí)的一種手段，筆者在每學(xué)期授課期間至少有兩次測(cè)驗(yàn)，主要考核關(guān)系代數(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的E-R圖以及關(guān)系模式、創(chuàng)建與維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)及其對(duì)象的SQL語(yǔ)句、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)與備份等。測(cè)驗(yàn)成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的一部分，學(xué)生比較重視，測(cè)驗(yàn)考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用情況，通過(guò)階段性復(fù)習(xí)及總結(jié)，從而完善知識(shí)體系。

2.4 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

基于CDIO教育理念的數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)改革，評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)最大的變化就是增加了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，實(shí)施“系統(tǒng)導(dǎo)向，任務(wù)驅(qū)動(dòng)”，將理論和實(shí)踐穿插進(jìn)行，以一個(gè)系統(tǒng)貫穿所有內(nèi)容。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是給學(xué)生布置的綜合實(shí)踐作業(yè)，筆者一般在講授完數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本原理后，會(huì)給學(xué)生10～15個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的題目（包括系統(tǒng)任務(wù)書(shū)及基本要求），學(xué)生可以選給定題目，也可以自選題目，每組4～5人。選定題目后根據(jù)基本要求進(jìn)行需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，并在小組內(nèi)討論，形成可行、完善的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)報(bào)告。之后按照教學(xué)進(jìn)度完成各階段任務(wù)即：創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)表及其他數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的創(chuàng)建及維護(hù)、表數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)查詢(xún)、數(shù)據(jù)庫(kù)備份與還原等。小組成員按照不同階段目標(biāo)需求分別完善自己的系統(tǒng)，期末還要撰寫(xiě)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的完整說(shuō)明報(bào)告。最后是系統(tǒng)答辯及評(píng)分，每組選一名成員答辯，其他組給系統(tǒng)評(píng)分，每組內(nèi)成員自評(píng)，每個(gè)成員的成績(jī)=其他組平均分*30%+自評(píng)*20%+教師評(píng)分*50%。從需求分析到完整數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的CDIO如表2所示。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，體現(xiàn)“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”，教師為引導(dǎo)者，對(duì)教師有更高的要求，要求教師熟悉每個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)容及相關(guān)學(xué)科知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、答疑解惑;學(xué)生是主體，學(xué)生除了學(xué)習(xí)和鞏固數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)知識(shí)外，也要拓展自己的知識(shí)面，如對(duì)編程語(yǔ)言的熟悉（筆者所在學(xué)校，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程之前已修完一門(mén)程序設(shè)計(jì)課）、對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)技術(shù)的學(xué)習(xí)、文檔編輯等，同時(shí)，學(xué)生要加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作以及相互溝通。

2.5 考核方式

基于CDIO教育理念的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)改革，對(duì)該課程的考核方式也在不斷修訂，期末考試不再是主要形式，加強(qiáng)對(duì)平時(shí)的過(guò)程性考核，逐步提高平時(shí)成績(jī)的比例，由30%提高為50%，考核內(nèi)容也逐步完善?？己朔绞綖椋嚎傇u(píng)成績(jī)=平時(shí)過(guò)程性考核成績(jī)*50%+期末考試成績(jī)*50%，其中平時(shí)成績(jī)=作業(yè)+實(shí)驗(yàn)+答質(zhì)疑及研討+測(cè)驗(yàn)+系統(tǒng)開(kāi)發(fā);期末考試弱化考核數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)的記憶，增加數(shù)據(jù)庫(kù)分析設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的考核。由于平時(shí)過(guò)程性考核的內(nèi)容增多，所以學(xué)生表現(xiàn)得更用心學(xué)習(xí)，期末考試成績(jī)提高，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

3 小結(jié)

本文探討了CDIO教育理念在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用課程教改各環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，課堂教學(xué)以學(xué)生為主體，合理運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生綜合性的學(xué)習(xí);多元評(píng)價(jià)體系加強(qiáng)平時(shí)過(guò)程性考核，從多方面評(píng)價(jià)學(xué)生能力的達(dá)成度，以系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為主線，強(qiáng)化學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力和實(shí)踐能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新意識(shí)。教學(xué)實(shí)踐表明，以CDIO教育理念為指導(dǎo)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用課程改革，在課程體系建設(shè)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及團(tuán)隊(duì)精神、提高實(shí)踐能力及數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力方面均取得了良好的效果，提高了教學(xué)質(zhì)量，今后將繼續(xù)深化此項(xiàng)教學(xué)改革。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 顧佩華，包能勝，康全禮，等.CDIO在中國(guó)（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40

[2] 劉金嶺，馮萬(wàn)利，張有東.數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用—SQL Server2012[M].清華大學(xué)出版社，2021.2

[3] 奎曉燕，郭克華，鄒北驥，等.高校課堂教學(xué)的基本方法研究-以“數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)設(shè)計(jì)為例[J].工業(yè)和信息化教育，2020（11）：85-88

[4] 華澤，奚雪峰，陸悠，等.以學(xué)為中心的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)探索[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2017（10）：63-65

[5] 吳國(guó)棟，涂立靜，許高建，等.基于融合比較法與案例法的數(shù)據(jù)庫(kù)課程教學(xué)模式研究[J].黑龍江工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2019（7）：19-23

[6] 肖輝輝.任務(wù)驅(qū)動(dòng)和案例結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)課程教改研究[J].電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，2014（3）：6-9