“CDIO+PBL”混合式教學理念下數據庫實踐教學研究

摘要：傳統的數據庫實踐教學方法往往缺乏對學生實際操作和解決問題能力的培養。針對這一問題，提出 “CDIO+PBL”混合式教學理念，將被動學習轉變為主動學習，讓學生在學習過程中發揮更大的主體性和能動性，進而全面提升學生的實踐操作能力。

關鍵詞：混合式教學；CDIO；PBL；數據庫課程；教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）22-0141-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

2019年，教育部印發《關于深化本科教育教學改革全面提高人才培養質量的意見》，旨在深化高校教育教學改革，全面提高人才培養質量。文件指出，要立足經濟社會發展需求和人才培養目標，優化公共課、專業核心課和專業課的比例結構，加強課程體系整體設計，完善課程建設規劃、體系，避免碎片化[1]。重點打造一大批具有創新性、激勵性的高階在線“金課”、線上線下混合“金課”、虛擬仿真“金課”和社會實踐“金課”；積極發展“互聯網+教育”，探索智慧教育新形態，推動課堂教學革命[2]。在此背景下，數據庫實踐教學成為重要的教學環節，旨在培養學生的實踐能力、創新能力和解決問題的能力，以滿足社會對高素質人才的需求[3-4]。因此，本研究引入CDIO（Conceive Design Implement Operate） 工程教育改革成果，結合國際先進理念，結合PBL（Problem-based Learning） 教學法，對數據庫實踐教學課程進行教學改革。通過這兩種教學理念的結合，旨在培養學生在數據庫實踐中的實際操作能力和創新思維，提高學生的自主學習和團隊協作能力。

1 數據庫實踐教學課程存在的問題

1.1 理論與實踐脫節

目前，大多數數據庫實踐課程過于聚焦于理論知識的灌輸，未能充分重視實踐操作的關鍵性。這種傾向使學生在理論學習層面可能有所建樹，然而，當面臨實際應用場景時，常常難以將所學理論知識靈活運用于實踐之中。這種現象不僅限制了學生技能的實際應用，也影響了他們未來在數據庫領域的深入發展[5]。因此，平衡理論學習與實踐操作的關系，是當前數據庫實踐課程亟待解決的問題。

1.2 實驗內容單一

部分數據庫實踐課程的內容顯得相對單調，缺乏多樣性和趣味性。這種狀況不僅可能使學生感到乏味，從而削弱他們對數據庫學習的興趣和動力，還可能影響他們的學習投入和專注度，最終對其學習效果產生不利影響[6]。為了改變這一現狀，并切實提升學生的學習體驗和學習成效，有必要在課程內容的設計上進行深入的思考和改革，注入更多的創新和活力，使之更加豐富多樣，更具吸引力。通過引入更多實際案例、增設互動式學習環節、采用更先進的教學方法和技術手段，讓數據庫實踐課程變得更加生動有趣，激發學生的學習熱情和主動性，從而提高他們的學習效果。

1.3 缺乏創新性和探索性實驗

傳統的數據庫實踐課程以驗證性實驗為主導，而相對缺乏創新性和探索性實驗的設計。這樣的課程結構在某種程度上限制了學生創新能力和探索精神的培養，不利于學生綜合素質的全面發展[7]。為了更有效地培養學生的創新精神和探索能力，需要調整實踐課程的結構，增加更具創新性和探索性的實驗內容，讓學生在實踐中更好地鍛煉和提升自己的綜合能力。

2 “CDIO+PBL”混合式教學理念

實踐教學在高等教育中占據舉足輕重的地位，它對于錘煉學生的實踐能力和激發創新精神具有不可替代的作用。隨著社會對于人才需求層次的不斷提升，實踐教學的意義愈發顯得重要。

CDIO工程教育模式，作為近年來國際工程教育領域改革中的杰出典范，其核心理念在于構思（Conceive） 、設計（Design） 、實現（Implement） 和運作（Operate） ，并以產品從研發到運行的完整生命周期作為教育的主要載體。這種教育模式鼓勵學生主動參與、積極實踐，并在不同課程之間建立有機聯系，從而全面而系統地學習工程知識[8-9]。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力細分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個維度，并通過綜合性的培養策略，確保學生在這些方面都能達到預定的目標[10-11]。

PBL教學理念是一種以問題為核心和導向的教學方法。它的核心理念在于，教師提出的問題必須來源于真實生活，并能對學生的生活和學習產生實質性的影響。這種教學理念旨在激發學生的學習興趣，培養他們的自主學習和終身學習的習慣。在PBL教學模式中，教師的角色發生了顯著的變化，他們不再僅僅是知識的單向傳授者，而是更多地擔當起引導學生自主學習和推動學習進程的重要角色[12]。學生需要自主組織、規劃和安排自己的學習活動，從而鍛煉他們的獨立性和創新性。

本研究致力于將CDIO和PBL兩種教育理念相融合，形成“CDIO+PBL”混合式教學理念，并將其引入數據庫實踐教學中，期望通過這種融合教學理念的應用，引導學生自主學習，提高他們的問題解決能力，并充分激發他們的學習熱情，將被動學習轉變為主動學習，讓學生在學習過程中發揮更大的主體性和能動性。

3 教學改革具體實施

3.1 理論與實踐脫節

“CDIO+PBL”混合式教學理念旨在從問題出發，通過構思、設計、實現、運作的過程進行反思與總結，從而全面掌握數據庫相關的核心知識和技能。這種教學模式（見圖1） 不僅注重理論知識的傳授，更強調實踐能力的培養，旨在幫助學生建立系統、全面的數據庫知識體系[13]。

整個教學模式分為6個階段：

1） PBL問題定義階段：根據數據庫實踐教學目標和行業需求，設計和選擇具有實際應用價值的問題或項目。這些問題或項目應涵蓋數據庫設計、實現、管理和優化等多個方面。需要注意，問題的設計應盡可能接近真實世界，與學生的學習、生活或專業領域相關。這樣的問題能夠引起學生的興趣和共鳴，使他們更愿意投入時間和精力去解決問題。同時應注重跨學科性和綜合性。即問題的設計可以涵蓋多個學科領域的知識和技能，鼓勵學生進行跨學科的學習和思考。這樣可以培養學生的綜合素質和創新能力，提高綜合解決問題的能力。

2） CDIO構思階段：引導學生分析問題，明確解決問題的目標和約束條件。學生需要運用數據庫理論知識，構思解決問題的初步方案，并確定項目團隊結構和角色。在確定項目目標和范圍后，進行初步的技術和可行性分析，構思項目解決方案。同時制定項目計劃和時間表，將項目分解為多個具體的任務，并為每個任務分配負責人和截止日期，并根據任務分解，制定詳細的項目時間表，確保項目按計劃進行。之后，根據項目需求和團隊成員的技能，分配不同的角色和任務，確保每個團隊成員都明確自己的職責和期望，并建立有效的溝通機制。最終將構思文檔提交給指導教師進行評審。

3） CDIO設計階段：學生根據構思的方案，進行詳細的設計。包括數據庫表結構的設計、數據關系的定義、索引的創建、存儲過程的編寫等。學生需要對項目的需求進行深入理解，確保對項目的期望結果有清晰的認識。同時根據項目的數據需求，設計數據庫的結構，包括表、字段、關系等。并對設計的系統進行性能測試，確保系統能夠滿足性能要求。此階段需要注重數據的完整性和安全性。

4） CDIO實現階段：學生根據設計方案，編寫數據庫代碼，實現數據庫功能。在此過程中，學生需要掌握SQL語言、數據庫管理系統的使用等技能。完成數據庫的實現后，進行系統的測試、部署和運行。此階段需要關注數據庫的性能優化、故障排查等問題。

5） CDIO運作階段：當數據庫的實現工作完成后，隨即進入系統的測試、部署與運行環節。在這一階段，對數據庫的性能優化和故障排查等關鍵任務需給予特別關注。通過全面的系統測試，確保數據庫的穩定性和高效性；通過精細的部署策略，實現數據庫在實際環境中的順暢運行。

6） 反思與總結階段：對整個實踐過程進行反思和總結，分析項目是否成功實現了既定的目標，評估成果是否滿足預期。從項目過程中提煉出有價值的經驗教訓，包括技術選型、團隊協作、項目管理等方面的經驗。針對項目過程中發現的問題和不足，提出具體的改進建議，以便在后續的項目中避免類似問題。

3.2 設計多元化的實踐成績評價體系

在研究過程中，構建了一個多元化的實踐成績評價體系，旨在更全面、公正地評價學生的學習成果和能力。這一評價體系將充分考慮學生在實踐活動中所展現出的各種技能和素質，確保評估結果的客觀性和準確性。評價指標（見表1） 涵蓋了學生在實踐活動中所表現出的多個方面，從而為課程提供全面評價學生學習成果和能力的依據。

在整個評價體系中，實踐操作能力指標所占的比重最高，其目的在于通過學生的項目完成進度和質量來全面評估他們在實際操作中的技能應用水平。這一指標特別關注學生在面對問題時所采取的解決策略和方法，以評估其應對挑戰的能力。團隊協作與溝通能力指標則側重評價學生在團隊項目中所扮演的角色和所做出的貢獻，如代碼編寫、文檔編寫、團隊討論等。同時，這一指標還關注學生的溝通表現，例如他們是否愿意主動分享想法，是否能夠及時反饋問題等。創新思維與拓展能力指標旨在鼓勵學生提出新穎的想法和解決方案，并評估這些想法的創新性和實用性。此外，該指標還關注學生在課程之外是否愿意進行額外的學習和拓展，如閱讀相關書籍、參加相關講座等。最后，其他指標還包括學生的課堂出勤情況，以評估他們對課程的重視程度，并通過定期布置與課程內容相關的作業，來評估學生的完成質量和態度。

4 結論

“CDIO+PBL”混合式教學理念注重理論知識與實踐教學的深度融合，通過項目驅動和問題導向的學習方式，讓學生在實踐中感悟理論，再用理論來指導實踐。因此，將“CDIO+PBL”混合式教學理念融入數據庫實踐課程顯得尤為關鍵。這種融合能夠有效促進理論與實踐的緊密結合，全面培養學生的綜合能力，顯著提升教學效果和學習興趣，從而更好地適應不斷變化的行業需求。

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【通聯編輯：王 力】