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)用課程是計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它具有知識點繁多又與實際結(jié)合緊密的特點。傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，偏重于理論教學(xué)，導(dǎo)致自學(xué)能力不是很強的學(xué)生對相關(guān)知識的系統(tǒng)性掌握能力及數(shù)據(jù)庫設(shè)計和開發(fā)能力較差。借鑒CDIO工程教育模式的理念，根據(jù)數(shù)據(jù)庫課程的特點及重要性，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、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)動為導(dǎo)向，將本課程的各個知識點依次銜接，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)庫的基本知識和理論體系、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和開發(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、實現(xiàn)、運作幾個方面得到整體訓(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)展是以計算機技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的。隨著計算機軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)成為計算機技術(shù)的重要分支。由于數(shù)據(jù)庫能夠組織、存儲、獲取和處理數(shù)據(jù)，亦即它是所有信息系統(tǒng)的核心，因此它成為一個國家信息化程度的重要標志。近年來，隨著web應(yīng)用的普及和大數(shù)據(jù)時代的到來，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)用作為計算機和軟件工程等專業(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、實踐應(yīng)用性突出、學(xué)科間知識綜合性明顯、前沿新技術(shù)發(fā)展迅速等特征。但受到實際教學(xué)條件的限制及考核方式的影響，該課程的實踐教學(xué)內(nèi)容較為空洞和非系統(tǒng)化，使學(xué)生缺少對實際項目的感性認識，往往課程結(jié)束之后仍然沒有掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計及開發(fā)的主要思想和方法。因此本項目針對課程教學(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（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運行（Operate）4個英文單詞的縮寫。“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，不斷改進技術(shù)和商業(yè)計劃；“設(shè)計”指制訂開發(fā)的產(chǎn)品系統(tǒng)所需的各種計劃、圖紙和算法；“實現(xiàn)”指把設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品的過程，包括硬件制造、軟件編程、測試、檢查和驗證；“運行”指對產(chǎn)品系統(tǒng)的維護、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目為載體，讓學(xué)生參與工程項目從研發(fā)到運行的整個生命周期過程，實現(xiàn)將理論知識轉(zhuǎn)化到實踐應(yīng)用的過程。在數(shù)據(jù)庫課程的實踐教學(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

實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，使學(xué)生通過項目實踐，增強解決實際問題的能力，能夠相互支持、共同討論與進步。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

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，將本課程的各個知識點依次銜接，使學(xué)生在教學(xué)過程中掌握數(shù)據(jù)庫的基本知識、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和開發(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、實現(xiàn)、運作幾個方面的整體訓(xùn)練。

由于實際的項目案例一般比教學(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)知識和方法，可以將一個實際項目拆分成多個邏輯上相對完整的子課題。這樣的方式可以使學(xué)生有一個循序漸進的學(xué)習(xí)過程，理解課程知識點與實踐案例的相關(guān)性，并通過對子課題任務(wù)的分析、理解和實現(xiàn)，掌握實際項目的設(shè)計及實現(xiàn)方法。為實現(xiàn)如上所述的教學(xué)目標，將數(shù)據(jù)庫的教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計為以下二個層次：

第一層次：根據(jù)數(shù)據(jù)庫教學(xué)大綱和各知識點的實際情況，重新規(guī)劃理論教學(xué)內(nèi)容。對于數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念等知識點，在課堂講授知識主線的基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)等教學(xué)資源，進一步加深對這些教學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生查閱文獻、提煉和總結(jié)知識點的能力；針對關(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，開發(fā)能夠演示這些較抽象的運算及推導(dǎo)過程的小案例，使學(xué)生加深理解運算及推導(dǎo)的過程；對于數(shù)據(jù)庫設(shè)計及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“項目案例”為載體的理念，以案例開發(fā)過程為驅(qū)動來安排教學(xué)的內(nèi)容，加強互動教學(xué)機制，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，從而提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力。

第二層次：通過課程設(shè)計環(huán)節(jié)進一步進行項目案例設(shè)計及數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力的訓(xùn)練過程，以期在實踐教學(xué)中進一步提升學(xué)生的數(shù)據(jù)庫設(shè)計與開發(fā)能力。通過預(yù)設(shè)的典型項目案例庫，以小組的形式組織學(xué)生選題，在選題的過程中考慮學(xué)生自身對知識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小組所選項目的功能需求、完整性需求及安全性需求等。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計及開發(fā)過程中的需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理設(shè)計、程序編碼及調(diào)試運行等階段，使學(xué)生在實踐中進一步掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計、開發(fā)的一般步驟和方法，并進一步掌握對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行管理的技能，同時培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作及可持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

四、基于CDIO的教學(xué)評價方法

學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中，不僅注重對所學(xué)知識的掌握程度，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，較準確的區(qū)分出學(xué)生對知識的掌握程度和水平，起到事半功倍的作用。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫教學(xué)評價大都采用期末考試的形式，這種評價形式過于單一，很難做到客觀公正的評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，更不能達到在教學(xué)過程中激勵學(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，激勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主觀能動性，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)用課程考核項目表

五、結(jié)束語

在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)改革中實施CDIO的教學(xué)模式，明確“項目導(dǎo)向、案例和任務(wù)驅(qū)動”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)生解決實際問題的能力。同時以“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)用于計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程等專業(yè)的其他課程教學(xué)過程中。同時其他專業(yè)方向可根據(jù)自身發(fā)展特點，應(yīng)用CDIO教學(xué)模式，為社會培養(yǎng)CDIO工程教育模式人才，具有較高的應(yīng)用價值。

[1]趙楷，張琳琳，張振宇，等.基于CDIO的《軟件工程》實踐課程教學(xué)改革與探索[J].現(xiàn)代計算機：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)。