“CDIO+PBL”混合式教學(xué)理念下數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)研究

摘要：傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)方法往往缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際操作和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。針對(duì)這一問(wèn)題，提出 “CDIO+PBL”混合式教學(xué)理念，將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮更大的主體性和能動(dòng)性，進(jìn)而全面提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué)；CDIO；PBL；數(shù)據(jù)庫(kù)課程；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）22-0141-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

0 引言

2019年，教育部印發(fā)《關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》，旨在深化高校教育教學(xué)改革，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。文件指出，要立足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求和人才培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化公共課、專業(yè)核心課和專業(yè)課的比例結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)課程體系整體設(shè)計(jì)，完善課程建設(shè)規(guī)劃、體系，避免碎片化[1]。重點(diǎn)打造一大批具有創(chuàng)新性、激勵(lì)性的高階在線“金課”、線上線下混合“金課”、虛擬仿真“金課”和社會(huì)實(shí)踐“金課”；積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，探索智慧教育新形態(tài)，推動(dòng)課堂教學(xué)革命[2]。在此背景下，數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)成為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力，以滿足社會(huì)對(duì)高素質(zhì)人才的需求[3-4]。因此，本研究引入CDIO（Conceive Design Implement Operate） 工程教育改革成果，結(jié)合國(guó)際先進(jìn)理念，結(jié)合PBL（Problem-based Learning） 教學(xué)法，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)課程進(jìn)行教學(xué)改革。通過(guò)這兩種教學(xué)理念的結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐中的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新思維，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)課程存在的問(wèn)題

1.1 理論與實(shí)踐脫節(jié)

目前，大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐課程過(guò)于聚焦于理論知識(shí)的灌輸，未能充分重視實(shí)踐操作的關(guān)鍵性。這種傾向使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)層面可能有所建樹，然而，當(dāng)面臨實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，常常難以將所學(xué)理論知識(shí)靈活運(yùn)用于實(shí)踐之中。這種現(xiàn)象不僅限制了學(xué)生技能的實(shí)際應(yīng)用，也影響了他們未來(lái)在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的深入發(fā)展[5]。因此，平衡理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的關(guān)系，是當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐課程亟待解決的問(wèn)題。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一

部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐課程的內(nèi)容顯得相對(duì)單調(diào)，缺乏多樣性和趣味性。這種狀況不僅可能使學(xué)生感到乏味，從而削弱他們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，還可能影響他們的學(xué)習(xí)投入和專注度，最終對(duì)其學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生不利影響[6]。為了改變這一現(xiàn)狀，并切實(shí)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)成效，有必要在課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)上進(jìn)行深入的思考和改革，注入更多的創(chuàng)新和活力，使之更加豐富多樣，更具吸引力。通過(guò)引入更多實(shí)際案例、增設(shè)互動(dòng)式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)、采用更先進(jìn)的教學(xué)方法和技術(shù)手段，讓數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐課程變得更加生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性，從而提高他們的學(xué)習(xí)效果。

1.3 缺乏創(chuàng)新性和探索性實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐課程以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)，而相對(duì)缺乏創(chuàng)新性和探索性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。這樣的課程結(jié)構(gòu)在某種程度上限制了學(xué)生創(chuàng)新能力和探索精神的培養(yǎng)，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的全面發(fā)展[7]。為了更有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探索能力，需要調(diào)整實(shí)踐課程的結(jié)構(gòu)，增加更具創(chuàng)新性和探索性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)踐中更好地鍛煉和提升自己的綜合能力。

2 “CDIO+PBL”混合式教學(xué)理念

實(shí)踐教學(xué)在高等教育中占據(jù)舉足輕重的地位，它對(duì)于錘煉學(xué)生的實(shí)踐能力和激發(fā)創(chuàng)新精神具有不可替代的作用。隨著社會(huì)對(duì)于人才需求層次的不斷提升，實(shí)踐教學(xué)的意義愈發(fā)顯得重要。

CDIO工程教育模式，作為近年來(lái)國(guó)際工程教育領(lǐng)域改革中的杰出典范，其核心理念在于構(gòu)思（Conceive） 、設(shè)計(jì)（Design） 、實(shí)現(xiàn)（Implement） 和運(yùn)作（Operate） ，并以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的完整生命周期作為教育的主要載體。這種教育模式鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與、積極實(shí)踐，并在不同課程之間建立有機(jī)聯(lián)系，從而全面而系統(tǒng)地學(xué)習(xí)工程知識(shí)[8-9]。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力細(xì)分為工程基礎(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)維度，并通過(guò)綜合性的培養(yǎng)策略，確保學(xué)生在這些方面都能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)[10-11]。

PBL教學(xué)理念是一種以問(wèn)題為核心和導(dǎo)向的教學(xué)方法。它的核心理念在于，教師提出的問(wèn)題必須來(lái)源于真實(shí)生活，并能對(duì)學(xué)生的生活和學(xué)習(xí)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。這種教學(xué)理念旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣。在PBL教學(xué)模式中，教師的角色發(fā)生了顯著的變化，他們不再僅僅是知識(shí)的單向傳授者，而是更多地?fù)?dān)當(dāng)起引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和推動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)程的重要角色[12]。學(xué)生需要自主組織、規(guī)劃和安排自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)，從而鍛煉他們的獨(dú)立性和創(chuàng)新性。

本研究致力于將CDIO和PBL兩種教育理念相融合，形成“CDIO+PBL”混合式教學(xué)理念，并將其引入數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)中，期望通過(guò)這種融合教學(xué)理念的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高他們的問(wèn)題解決能力，并充分激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)揮更大的主體性和能動(dòng)性。

3 教學(xué)改革具體實(shí)施

3.1 理論與實(shí)踐脫節(jié)

“CDIO+PBL”混合式教學(xué)理念旨在從問(wèn)題出發(fā)，通過(guò)構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作的過(guò)程進(jìn)行反思與總結(jié)，從而全面掌握數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的核心知識(shí)和技能。這種教學(xué)模式（見圖1） 不僅注重理論知識(shí)的傳授，更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，旨在幫助學(xué)生建立系統(tǒng)、全面的數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)體系[13]。

整個(gè)教學(xué)模式分為6個(gè)階段：

1） PBL問(wèn)題定義階段：根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)和行業(yè)需求，設(shè)計(jì)和選擇具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的問(wèn)題或項(xiàng)目。這些問(wèn)題或項(xiàng)目應(yīng)涵蓋數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、管理和優(yōu)化等多個(gè)方面。需要注意，問(wèn)題的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能接近真實(shí)世界，與學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活或?qū)I(yè)領(lǐng)域相關(guān)。這樣的問(wèn)題能夠引起學(xué)生的興趣和共鳴，使他們更愿意投入時(shí)間和精力去解決問(wèn)題。同時(shí)應(yīng)注重跨學(xué)科性和綜合性。即問(wèn)題的設(shè)計(jì)可以涵蓋多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)和技能，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科的學(xué)習(xí)和思考。這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，提高綜合解決問(wèn)題的能力。

2） CDIO構(gòu)思階段：引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題，明確解決問(wèn)題的目標(biāo)和約束條件。學(xué)生需要運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)理論知識(shí)，構(gòu)思解決問(wèn)題的初步方案，并確定項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)和角色。在確定項(xiàng)目目標(biāo)和范圍后，進(jìn)行初步的技術(shù)和可行性分析，構(gòu)思項(xiàng)目解決方案。同時(shí)制定項(xiàng)目計(jì)劃和時(shí)間表，將項(xiàng)目分解為多個(gè)具體的任務(wù)，并為每個(gè)任務(wù)分配負(fù)責(zé)人和截止日期，并根據(jù)任務(wù)分解，制定詳細(xì)的項(xiàng)目時(shí)間表，確保項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行。之后，根據(jù)項(xiàng)目需求和團(tuán)隊(duì)成員的技能，分配不同的角色和任務(wù)，確保每個(gè)團(tuán)隊(duì)成員都明確自己的職責(zé)和期望，并建立有效的溝通機(jī)制。最終將構(gòu)思文檔提交給指導(dǎo)教師進(jìn)行評(píng)審。

3） CDIO設(shè)計(jì)階段：學(xué)生根據(jù)構(gòu)思的方案，進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。包括數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)關(guān)系的定義、索引的創(chuàng)建、存儲(chǔ)過(guò)程的編寫等。學(xué)生需要對(duì)項(xiàng)目的需求進(jìn)行深入理解，確保對(duì)項(xiàng)目的期望結(jié)果有清晰的認(rèn)識(shí)。同時(shí)根據(jù)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)需求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，包括表、字段、關(guān)系等。并對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，確保系統(tǒng)能夠滿足性能要求。此階段需要注重?cái)?shù)據(jù)的完整性和安全性。

4） CDIO實(shí)現(xiàn)階段：學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)方案，編寫數(shù)據(jù)庫(kù)代碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)功能。在此過(guò)程中，學(xué)生需要掌握SQL語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的使用等技能。完成數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)后，進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試、部署和運(yùn)行。此階段需要關(guān)注數(shù)據(jù)庫(kù)的性能優(yōu)化、故障排查等問(wèn)題。

5） CDIO運(yùn)作階段：當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)工作完成后，隨即進(jìn)入系統(tǒng)的測(cè)試、部署與運(yùn)行環(huán)節(jié)。在這一階段，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能優(yōu)化和故障排查等關(guān)鍵任務(wù)需給予特別關(guān)注。通過(guò)全面的系統(tǒng)測(cè)試，確保數(shù)據(jù)庫(kù)的穩(wěn)定性和高效性；通過(guò)精細(xì)的部署策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)在實(shí)際環(huán)境中的順暢運(yùn)行。

6） 反思與總結(jié)階段：對(duì)整個(gè)實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行反思和總結(jié)，分析項(xiàng)目是否成功實(shí)現(xiàn)了既定的目標(biāo)，評(píng)估成果是否滿足預(yù)期。從項(xiàng)目過(guò)程中提煉出有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，包括技術(shù)選型、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、項(xiàng)目管理等方面的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)項(xiàng)目過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和不足，提出具體的改進(jìn)建議，以便在后續(xù)的項(xiàng)目中避免類似問(wèn)題。

3.2 設(shè)計(jì)多元化的實(shí)踐成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系

在研究過(guò)程中，構(gòu)建了一個(gè)多元化的實(shí)踐成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系，旨在更全面、公正地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和能力。這一評(píng)價(jià)體系將充分考慮學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中所展現(xiàn)出的各種技能和素質(zhì)，確保評(píng)估結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。評(píng)價(jià)指標(biāo)（見表1） 涵蓋了學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中所表現(xiàn)出的多個(gè)方面，從而為課程提供全面評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果和能力的依據(jù)。

在整個(gè)評(píng)價(jià)體系中，實(shí)踐操作能力指標(biāo)所占的比重最高，其目的在于通過(guò)學(xué)生的項(xiàng)目完成進(jìn)度和質(zhì)量來(lái)全面評(píng)估他們?cè)趯?shí)際操作中的技能應(yīng)用水平。這一指標(biāo)特別關(guān)注學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題時(shí)所采取的解決策略和方法，以評(píng)估其應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的能力。團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通能力指標(biāo)則側(cè)重評(píng)價(jià)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目中所扮演的角色和所做出的貢獻(xiàn)，如代碼編寫、文檔編寫、團(tuán)隊(duì)討論等。同時(shí)，這一指標(biāo)還關(guān)注學(xué)生的溝通表現(xiàn)，例如他們是否愿意主動(dòng)分享想法，是否能夠及時(shí)反饋問(wèn)題等。創(chuàng)新思維與拓展能力指標(biāo)旨在鼓勵(lì)學(xué)生提出新穎的想法和解決方案，并評(píng)估這些想法的創(chuàng)新性和實(shí)用性。此外，該指標(biāo)還關(guān)注學(xué)生在課程之外是否愿意進(jìn)行額外的學(xué)習(xí)和拓展，如閱讀相關(guān)書籍、參加相關(guān)講座等。最后，其他指標(biāo)還包括學(xué)生的課堂出勤情況，以評(píng)估他們對(duì)課程的重視程度，并通過(guò)定期布置與課程內(nèi)容相關(guān)的作業(yè)，來(lái)評(píng)估學(xué)生的完成質(zhì)量和態(tài)度。

4 結(jié)論

“CDIO+PBL”混合式教學(xué)理念注重理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)的深度融合，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和問(wèn)題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生在實(shí)踐中感悟理論，再用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐。因此，將“CDIO+PBL”混合式教學(xué)理念融入數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐課程顯得尤為關(guān)鍵。這種融合能夠有效促進(jìn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，顯著提升教學(xué)效果和學(xué)習(xí)興趣，從而更好地適應(yīng)不斷變化的行業(yè)需求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 左方敏.基于“以學(xué)生為中心”教育理念的高校學(xué)風(fēng)建設(shè)[J].高校輔導(dǎo)員學(xué)刊，2020，12（6）：88-92.

[2] 鐘勇為，繆英潔.新中國(guó)高等教育質(zhì)量保障政策范式變趨與思考：基于1949—2019年政策文本的分析[J].教育發(fā)展研究，2020，40（7）：29-35.

[3] 董婧，范全潤(rùn)，張順吉，等.以培養(yǎng)工程實(shí)踐能力為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2022，41（9）：200-203.

[4] 林育蓓，毛愛華，郭芬，等.面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2020，23（5）：233-235，240.

[5] 唐麟，劉洪波.融入工程實(shí)踐的數(shù)據(jù)庫(kù)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].計(jì)算機(jī)教育，2024（2）： 146-149.

[6] 余艷，劉云冰，邢遠(yuǎn)秀.信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2023（1）：176-179，183.

[7] 蘇俊豪.高校數(shù)據(jù)庫(kù)原理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2020，16（6）：138-139.

[8] 歐陽(yáng)鑫玉，趙楠楠，姜冠杰，等.基于OBE-CDIO的本科生“雙創(chuàng)”能力培養(yǎng)途徑探索[J].創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐，2024，7（1）：6-8，44.

[9] 楊素娟.基于CDIO教育理念的“財(cái)務(wù)管理”教學(xué)改革[J].教育教學(xué)論壇，2024 （1）： 137-140.

[10] 趙燕春，馮力.基于OBE-CDIO理念的四維專業(yè)課程思政建設(shè)與實(shí)踐探索[J].高教學(xué)刊，2024，10（6）：52-55.

[11] 李文娟，付敏，張穎，等.CDIO-OBE理念下電氣工程專業(yè)教學(xué)新范式[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2024（1）：104-106，110.

[12] 王琳，張紫璐，陸添宇. PBL教學(xué)模式的研究進(jìn)展[J].教育教學(xué)論壇，2023 （48）：151-154.

[13] 鄭著彬，劉春曉，任靜麗，等.基于OBE與PBL耦合的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2024，27（1）：107-111，115.

【通聯(lián)編輯：王 力】