工程教育理念在高職數據庫設計課程中的應用

張 蓉

（江蘇信息職業技術學院計算機工程系，江蘇 無錫 214101）

工程教育理念在高職數據庫設計課程中的應用

張 蓉

（江蘇信息職業技術學院計算機工程系，江蘇 無錫 214101）

高職教育的本質在于高素質技能型人才的培養，要讓學生像工程師那樣解決工程問題。該文以“數據庫設計”課程建設為案例，在課程中采用CDIO工程的教學理念與標準，以基于“模仿／角色扮演／項目”的教學組織原則，以基于探究式問題解決的學習方式，通過對傳統教學中存在的不足和改革中所遇到的困難的剖析，探索有效的課程目標、課堂設計和學習評價體系，從而促進學生在數據庫設計和構造方面的工程能力的提高。

高職教育；數據庫設計；工程能力

1 “數據庫設計”課程的基本情況

“數據庫設計”課程是江蘇信息職業技術學院公共選修課程，也是計算機專業的核心課程——數據庫技術課程（一般為“SQL Server數據庫程序設計”課程）的先導課程。該課程培養學生設計、構建、分析和理解數據庫的能力。計算機專業人才培養的目標是從事應用軟件開發、維護、測試、技術服務等工作，所以應用程序設計、開發能力是專業的核心培養能力之一。世界上超過80%的計算機程序是與數據庫相關的，并且數據庫在很多應用程序中起到的作用往往是非常關鍵的，甚至可以說沒有好的數據庫設計，就不可能有好的應用程序項目的設計與開發，因此希望從事應用程序開發的所有學生在數據庫設計和構造方面都應打下堅實牢靠的基礎。

“數據庫設計”課程面向數據庫設計人員、應用程序創建人員、編程人員、數據庫管理人員和項目經理的，旨在講解數據庫設計、規劃數據庫結構的方法和過程，讓學生設計的數據庫足夠的健壯、抗錯和靈活，以適應未來一定程度的變化。該課程涉及內容廣泛、實踐性強、解決問題的方法具有靈活性和多樣性。

2 傳統教育模式下“數據庫設計”教學的不足

傳統的高職“數據庫設計”課程教學中存在以下缺陷：（1）注重概念、原理的講解，輕視實際解決問題能力的培養。在教學時，多數教師重點偏向數據建模、數據規范化的講授和練習，而很少向學生演示具體的如何了解用戶的需求和如何提取業務規則，使學生不能掌握真實情景下數據庫設計的實質，達不到工程型人才培養的目標。（2）實踐教學課時比重上升，實踐教學內容并沒有隨之豐富。經過多年的職業教育改革，高職在培養學生的實踐技能方面有所提升，但是不少實踐教學內容只是讓學生簡單、機械地重復教師或指導書講授的內容，教師在上面手把手地教著做，學生在下面按部就班地跟著敲入代碼，這樣只能達到實驗結果驗證的目的，并不能提升學生實際的分析、解決問題的能力，很容易使學生形成思維定式，制約了學生創造力的發揮，最終對課程失去了興趣。（3）引入課程的項目本身就存在設計上的缺陷。“數據庫設計”作為一門實踐性非常強的課程，在教學中一般都采用項目案例驅動教學法，但是很多高職教材中所引入的項目案例不夠嚴謹，有的項目中所構建的數據庫本身都不符合數據規范化、完整性和安全性的要求，這樣的項目很不適合拿來向學生傳授專業的數據庫設計方面的知識。

3 “數據庫設計”教學改革難點

“數據庫設計”教學改革中存在兩座冰山，首先，數據庫的基本理論知識非常龐雜。數據庫中的很多基本概念貫穿在課程的始終，這些概念的掌握對整個課程的學習有很重要的作用，如數據庫、關系、元組、實體、屬性、事務、約束等。然而對于這些知識點單純的課堂理論講述比較枯燥并難以為學生理解和接受。另外，建立真實的業務需求環境難。要讓學生實質性地掌握數據庫設計技術就必須讓他們參與到真實或模擬真實情景下的數據庫應用項目的開發設計中去，構建這樣的情景讓學生真實地進行用戶需求分析和提取業務規則僅僅依靠教師個體力量還是非常困難的。

4 “數據庫設計”教學改革措施

以上分析了“數據庫設計”課程的傳統教學不足和改革難點，針對這些不足和難點，通過反思—實踐—再反思—再實踐這樣不斷的教學摸索，我們依照CDIO工程教育理念［1-2］探索出了以下的教學改革措施：

4.1 提高教師的工程實踐能力和教學能力

要培養出工程型的學生，首先必須要有工程型的教師［3］，在CDIO（Conceive構思—Design設計—Implement實現—Operate運作）改革的12條標準中，標準9和標準10這兩項標準就對教師提出了要求。如果期望教師教授給學生個人和人際交往能力以及產品、生產流程和系統構建的能力，那么教師本身就應該具有這些能力，并且最好是在工程實踐的背景下提高這些能力。所以教師在教授“數據庫設計”課程之前必須要有企業項目設計經驗并且不斷利用各種資源學習先進的教學理念和教學方法，這樣才能做到“學高為師”。我院每年都會選派各個專業教師，特別是青年教師深入大中型企業工程實踐一年。通過企業工程實踐不僅提升了教師的工程實踐能力，同時還開拓青年教師的科研視野、提升青年教師的教學科研水平、加強學校與企業的聯系。

4.2 運用模仿／角色扮演／項目推進式教學

CDIO改革是以產品研發到產品運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程，培養學生的四大能力（即工程基礎知識、個人能力和人際團隊能力和工程系統能力）。其愿望是培養有專業技能、有社會意識和有企業家敏銳性的工程師［4］。它是“做中學”和“基于項目教育和學習”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表達。鑒于CDIO的理念，“數據庫設計”課程在教改之后的教學主要由三個模塊組成，每個模塊教學的場所也是不同的：

模塊一是讓學生在實驗室通過模仿和角色扮演活動來自主探究有關數據庫應用系統的主題知識。該模塊的主要目的是引導學生對應用程序、應用程序的類型、應用程序的界面、數據庫、數據庫的類型、數據庫管理系統、數據類型、數據操作（插入、更新、刪除、查詢）、數據約束和數據安全這些比較抽象的知識有一個感性的認識。學生扮演不同的應用程序關鍵用戶去實際操縱、使用5～6個不同的應用程序，這種扮演某個角色的活動可以幫助學生從用戶的角度去看待應用程序，并且獲得對某個問題的見解。為了保證學生擁有不同的用戶體驗，選用的應用程序應具有多樣性，應該既有B／S架構的也有C／S架構的，即有單機版的也有網絡版的，后臺數據庫既有Excel的也有Access或SQL Server的。

模塊二是案例驅動式的課堂討論教學，在多媒體教室完成。學生在教師的指導下通過分析一個完整的數據庫設計案例，來全面地學習數據庫設計的全過程和常用技術，掌握如何了解用戶需求、如何構建數據模型、如何提取業務規則、如何規范化合優化和如何設計數據庫以支持軟件應用程序。課堂中要求學生基于問題解決來分析案例并解決對應的練習。為了使學生感興趣并保持活躍，建議教學中還可以添加來源于個人經歷和學生興趣范圍內的新示例。本模塊也可以安排學生互換地進行角色扮演，常見角色有項目經理、數據庫設計師、執行負責人、客戶負責人、客戶代表、唱反調的人、助手等。學生只要遵守活動指導中提出的要求，他們就可以創造性地扮演自己的角色。活動之后需要做一個簡短的匯報。在討論的過程中，教師可以通過觀察和提問給學生提出挑戰，讓他們進一步思考。也可以引導學生把虛擬的情況與真實世界進行比對，并讓他們參與到后面的研究和項目中去。

模塊三是融入各項能力培養的團隊設計，主要實踐場所從機房、教室走向了真實的業務需求環境。具體教學實施是要求5～6個學生組成一個團隊，參與一個實際的應用程序的數據庫設計項目中，團隊中的人員承擔不同的角色，分工協作，共同完成這個項目任務。項目的選題也應具備可操作性、多樣性和挑戰性，使得設計由模仿型變為思考型，通過項目鍛煉學生的實踐能力，提升學生的團隊合作能力和溝通能力。項目課題的搜集有多種途徑，首選的是學生比較熟悉的業務需求環境，例如：圖書館管理系統、校園電子商務平臺、大學生宿舍管理系統、大學生俱樂部網上平臺等，這樣無論是了解用戶需求還是調研業務規則都是容易操作實現的。同時我們還開拓了其他的項目來源途徑，例如：建立學校與企業的合作關系，了解企業的需求，將企業一線急需解決的設計問題引入到課程項目設計中；從往屆畢業設計的題目中選出合適的數據庫設計部分作為項目課題；并鼓勵學生設計他們個人覺得有用的數據庫和數據庫應用程序；結合每年的國家、省、市級大學生創新計劃主題尋找一些題目作為設計項目。

4.3 建立多樣化、分層次的學習評價體系

由于CDIO是一種產品導向的教學模式，課程也被視為產品，所以評價本身也是需要評價和與時俱進的。顯而易見，評價服務于不同的目的，而不單是進行等級劃分。通過評價工具而獲得的信息可以用于一個教學系列的診斷，也可用于另一個教學系列的課程設計；可用于教學改革的進步，也可用于項目的評估和學生定位。要保證課程實踐教學體系的良性運行，必須建立起一套易于操作的評價機制，對實踐教學中涉及的各項能力進行有效評價。有效的評價應采用不同的方法來衡量學生的專業知識、個人自身能力、團隊合作能力、建造產品和系統的能力。本課程的考核方式包括三種評價技術，具體應用見表1：

表1 數據庫設計課程教學評價設計Tab.1 Teaching evaluation design of database design course

第一種傳統評價方法，要求學生通過對信息進行辨認而證明其對數據庫基礎概念“通曉程度”（familiarity）。一般在教學模塊一中通過課堂問答和單元作業對學生進行評價。

第二種傳統評價方法，學生通過提供不連續的或是特定的信息片斷證明其對某一概念的“了解程度”（awareness）。這種方法主要用于對教學模塊二案例分析的評價。

第三種基于表現的評價，要求學生通過對信息以及技能的應用證明其“示范理解程度”。這種方法使學生置身于問題解決情境中，這種情境不能被復制，但是能夠反映教育所發生的真實情境。在整個教學中這種評價方法貫穿始終，需要注意的是采用此評價方法要嚴格定義所使用的技術和所遵循的程序，強調評價的可操作性。

5 結束語

我們進行工程教育改革，目的不單是培養學生樹立產品導向的工程師價值觀，更希望學生在掌握課程所要求掌握的知識的同時，發展其自發解決實踐中工程問題的可能性。簡言之，加強可遷移的核心能力的培養，以及問題解決能力、批判思維等高水平思維技能的培養。高職教育的目標應當是廣而不是深［5］，因此在未來的教學中我們要更加重視理論知識的系統學習；要更加從全局出發，面向職業群、針對學生的特點來設計課程；要更加重視人的綜合素質的培養，對學生實施完全的教育。

［1］ 李曼麗.用歷史解讀CDIO及其應用前景［J］.清華大學教育研究，2008，29（5）：78-81.

［2］ 林鳳，李正.美國高等工程教育的歷史沿革與發展趨勢［J］.理工高教研究，2007，26（5）：37-38.

［3］ 李穎，馬筱聰，高殿榮.CDIO改革環境下青年教師培養問題的研究［J］.教學研究，2010，33（4）：38-40.

［4］ 顧學雍.聯結理論與實踐的CDIO——清華大學創新性工程教育的探索［J］.高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

［5］ 朱芝洲.高職教育的職業化傾向與反思［J］.中國高教研究，2009（4）：73-74.

Application of Engineering Education Theory in Database Design Course in Higher Vocational Colleges

ZHANG Rong
（Department of Computer Engineering，Jiangsu College of Information Technology，Wuxi 214101，China）

The essence of vocational education is to train high-quality skillful talents，to make students as engineers to solve engineering problems.“Database Design Course”is taken as the case，in the course teaching，CDIO engineering is the teaching philosophy and standards，“Imitate／Role-playing／Project”is the teaching principles of organization，and the manner of learning based on inquiry-based problem resolution，by analysis of the shortcomings of the traditional teaching and the difficulties encountered in the reform，to explore effective curriculum objectives，instructional design and learning evaluation system，thereby to promote the improvement of students in the engineering capabilities of design and construction of the database.

high vocational education；database design；engineering capabilities

G 712

A

1671-7880（2012）02-0041-04

2012-02-20

張 蓉（1980— ），女，江蘇宿遷人，講師，碩士，研究方向：計算機應用技術。