基于CDIO的數據庫原理與應用課程探索

　　摘要：分析非計算機專業的數據庫原理與應用課程的現狀與尚存問題，提出構建基于CDIO的一體化課程設計方案，包括模塊化的理論課程授課體系、項目式實驗內容設計、任務驅動的習題課設計和階段性的考核體系。該方案使得數據庫原理與應用課程設計更加合理，進一步提高學生的工程實踐能力。
　　關鍵詞：CDIO；數據庫原理；一體化；課程設計
　　作者簡介：陳廷斌，男，副教授，研究方向為供應鏈、物流；魯艷霞，女，副教授，研究方向為數據庫、物流。
　　1背景
　　CDIO代表構思(conceive)、設計(design)、實施(implement)、運行(operate)[1]。它提出了系統的能力培養、全面的實施指導以及實施過程和結果檢驗標準，為高等院校培養實踐創新人才提供了指南和實施方向[2]。CDIO系統地提出了具有可操作性的12條標準，并有相應的培養大綱。
　　數據庫技術是計算機應用的重要基礎，具有廣闊的應用領域[3]。隨著Internet技術的迅速發展，數據庫技術也已經成為各高校計算機相關專業和業務應用的必修課程。但是，數據庫原理與應用課程中相關概念和思想比較抽象，尤其是三級模式和二級映像、關系代數、數據庫設計等部分，更是難以掌握。
　　隨著信息技術和數據庫技術的快速發展，數據庫的應用范圍越來越廣泛。數據庫原理與應不僅僅是計算機專業的主干課程，同時也是信息管理與信息系統、電子商務、物流管理、物流工程、人力資源等非計算機專業的主干課程之一，因此，對課程的建設與探索勢在必行。
　　2數據庫原理與應用課程現狀分析
　　數據庫原理與應用課程是一門理論與實踐相結合的課程。一般包括數據庫原理、數據庫設計和系統應用三部分。原理是基礎，設計和應用是提高，它們相輔相成、互相促進[4]。隨著社會對學生技能操作的
　　
　　要求，現在的數據庫課程已經不再是傳統的理論課程，而是更偏向于社會需求的應用課程。然而在目前數據庫課程教學過程中，還存在以下問題。
　　1) 填鴨式的理論教學。
　　大部分數據庫原理與應用相關教材基本上都是依據教學內容，以知識體系為順序組織編排。然而在介紹理論基礎時，教師往往忽視了學生學習的能動性，只是填鴨式地“教”，往往會使得一部分同學由于學科的限制和理解的偏差，在學習過程中未取得較好的效果，甚至打消了學習積極性。
　　2) 被動的實驗課程。
　　在實驗中，學生不明確實驗目的，實驗內容不清楚，考核中實驗課也沒有一定的比例等[5]。在實驗課堂上，學生往往根據老師布置的實驗任務，逐項進行練習，缺乏主動思考和討論的過程。
　　3) 缺乏動力的習題課程。
　　在習題課上，經常會發現布置的作業學生并未完成，或者由于溝通和表達能力有限，即使對習題有較好的認識，學生也不愿意上臺與大家分享。因此，習題課的效果仍有待進一步提高。
　　4) 機械式的考試過程。
　　傳統的考試模式通常以期終理論考試成績作為對學生最終評分的主要依據，雖然有時中間會增加期中考試，但是仍然會造成學生為考試過關而學，不注重自身綜合能力的提高。
　　5) 缺乏整體性學習和實踐。
　　學生學完課程后只是掌握了幾個孤立的知識點和一種軟件的基本操作，不會設計和評價具體的數據庫系統，無法完成預定的教學目標。
　　3基于CDIO的一體化課程設計
　　3.1模塊化的理論課程授課體系
　　數據庫原理與應用課程主要介紹數據庫系統的基本概念和基本理論，主要包括數據管理的發展過程、數據庫系統的組成結構、關系代數、基本SQL語句的使用、關系規范化理論、數據庫設計、數據庫并發機制、數據庫安全管理等內容。
　　CDIO更加強調對課程的設計，因此，對于非計算機專業來說，數據庫原理與應用課程根據專業不同，會產生不同的教學內容。往往同樣的大綱內容對不同專業的效果也可能完全相同。因此，在課程設計時，我們將數據庫課程的理論知識分解為以下幾個模塊，如表1所示，根據學生的能力和專業性質進行選取。
　　
　　表1數據庫理論知識模塊分解
　　3.2項目式實驗內容設計
　　CDIO工程教育理念就是要以教學實踐全過程來培養學生的工程能力，此能力不僅包括學科知識，而且包括學生的個人能力、人際交流能力和產品、系統和過程的建造能力。以項目設計為主線，完整地、有銜接地貫穿于整個本科教學階段，可以使學生得到構思、設計、實現、運作的整體訓練。通過項目設計可以將整個課程體系有機地、系統地結合起來。
　　根據CDIO工程教育理念，我們在數據庫原理與應用實驗內容方面進行了探索與重新設計。所有的項目均為團隊合作項目，學生在項目進行的過程中學習探索，綜合應用知識，鍛煉團隊精神，學習基本項目組織、管理，培養CDIO能力。
　　數據庫原理與應用課程要求學生在學習數據庫原理的基礎上，從實用的角度掌握數據庫設計、使用與維護的思路和方法。
　　根據課程要求和CDIO理念，實驗指導思想設計如下：
　　1) 學生在教師指導下，通過討論確定某超市采購系統、圖書館書籍管理系統、某小區物業管理系統、倉儲管理系統、某電器配送管理系統等五個項目。
　　2) 根據教師要求，每4～6人組成一個團隊，每個學生團隊選擇一個項目進行學習、設計、實驗開發。
　　3) 學生結合所學的數據庫基本知識和對特殊業務的理解，進一步通過Google、Baidu等查找資料，擬定設計方案。
　　4) 根據教師指導，學生選擇合適的數據庫管理系統，實施自己的數據庫設計方案。
　　5) 對學生實驗效果評估。
　　主要實驗內容如表2所示。
　　
　　表2數據庫實驗內容設計
　　3.3任務驅動的習題課設計
　　在習題課上，往往會發現學生過多依賴于教師講授，忽視了自身能動性的發揮。因此教師應根據習題課內容，事先布置任務。通過指定、鼓勵等措施調動學生上習題課的積極性。在習題課程上，不要局限于每道題的標準答案和習題內容，更多是對學生做題思路的引導。尤其是對于有特定思想和解題方案的同學給予精神鼓勵。CDIO理念強調團隊工作和交流，可以通過發言的方式鼓勵學生將自己和本小組的解題思路與別人分享，從而也鍛煉學生的溝通與表達能力。
　　3.4階段性的考核體系
　　根據CDIO工程教育標準11——學生考核。強調應該考核學生的個人能力，包括人際交往能力，產品、過程和系統建造能力以及學科知識等。
　　
　　為了更好地加強實踐性教學環節，改善理論與實際脫節問題，改變傳統的考試方式，課程考核應注重考察學生的綜合能力和素質。考核改革的創新點在于將傳統的理論考核變為日常考核、實驗考核、期中考核和期末考核四個環節。其中，日常考核和實驗考核為形成性考核，期中考核和期末考核為終結性考核，如表3所示。通過各個環節的相配合，實現培養學生實際動手能力和應用能力的最終目標。
　　表3數據庫原理與應用考核環節設計
　　1) 日常考核。
　　日常考核主要通過教師的正常教學過程，來考察學生的學習態度和效果。主要分出勤情況、課堂表現、作業完成情況三個部分。課堂表現主要考察學生上課的態度和認真程度，計入平時成績，占總成績的5%；出勤情況由授課教師隨堂記錄，并計入平時成績，占總成績的10%；作業主要包括平時的小作業和數據庫設計的作業，在數據庫設計方面，需要學生提交相關的設計文檔，共占總成績的15%。
　　2) 實驗考核。
　　實驗課考核主要考察學生實驗課的表現情況和實驗完成情況。考核內容主要為SQL Server的安裝與基本管理、數據定義語言、數據操縱語言、數據控制語言以及數據庫的設計。主要以完成實驗課內容為主，考核時間隨實驗課進行。每次實驗課結束，授課教師對學生實驗情況以及實驗報告給予評定，并在教學手冊上記載成績。實驗課總成績占期末總成績的10%。
　　
　　3) 期中考核。
　　期中考核主要考核學生對關系數據庫標準語言
　　
　　的掌握情況，占總成績的20%。
　　4) 期末考核。
　　期末考核主要考察學生對數據庫的綜合理解和知識的掌握，占總成績的50%。考核內容為整個理論年學期的所有授課內容。考核形式為筆試，采用閉卷，題型包括選擇題、判斷題、簡答題、數據庫設計題等。
　　4結語
　　筆者探討了在CDIO工程教育理念下如何對數據庫原理與應用課程進行重新設計。通過對課程的重新設計，使學生更加明確各自專業所需要的數據庫理論知識，提高了學習的主動性。課程單元項目的設計，使90%以上的學生能夠明確自己對實驗知識的掌握還有哪些欠缺，從而在后續學習時有努力的方向。同時，通過考核環節的設計提高了考核的真實性和公平性。今后在課程項目設計方面，還需要更加注重貼近企業的真實數據，這將我們的下一步工作。
　　
　　參考文獻：
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