基于CDIO的數據庫課程教學模式研究

摘 要：在CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate）教育理念的引導下，改變以理論內容為主線講授數據庫課程的教學模式，對課程內容及目標重新部署，強調實踐和理論并重，同時給出了基于CDIO模式的數據庫課程教學體系、實施建議及評價方法。本文論述的模式符合課程的教學理念和實際需要，在實踐中取得了較好的教學效果。

關鍵詞：CDIO 數據庫 案例驅動 “三點一線”教學法

中圖分類號：G623文獻標識碼：A文章編號：1673-9795（2012）10（a）-0107-02

我國高等工科教育的迫切任務是盡快培養與國際接軌的中國工程師，然而我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論輕實踐、強調個人學術能力而忽視團隊協作精神等問題。CDIO[1]教育理念旨在通過注重培養學生系統工程技術能力，尤其是項目的構思、設計、開發和實施能力，以及較強的自學能力、組織溝通能力和協調能力，吸收世界先進的工程教育理念，建立符合國際工程教育共識的課程體系。為了更好地推廣CDIO教學理念和方法在中國的推行，教育部組織相繼召開了幾個大型會議，香港大學、清華大學等40多所國內外高校的專家學者，對當前高等工程教育存在的熱點問題進行了熱烈的討論，普遍認識到工程教育改革的緊迫性與必要性。我校的若干專業和課程正在試圖采用這種教育模式培養學生，本文探討了數據庫課程在實施CDIO模式下的教學過程中的經驗和體會。

1 數據庫課程CDIO教學模式總體架構

我們的學生在學習了原有課程內容后，仍然感到知識零散，所學內容關聯不足，從事系統開發大體知道該怎樣做，卻無法高效地立即投入工作，有種無從下手的感覺。分析緣由，與我們始終按照理論線貫穿課程內容有主要原因。而數據庫課程[2]是一門實踐性非常強的課程，學習該課程的目的主要是為了應用，CDIO教學理念的提出為數據庫教學提供了一個非常好的思路。基于CDIO教學模式是在已有教學模式的基礎上做出調整，建立一個如圖所示的二維空間散點圖，這是課程設計和實施的藍圖。

圖1中橫坐標代表CDIO四個階段，縱坐標代表學生獲得的知識和能力，散點代表不同階段所涉及的課程內容的分布。從圖中可以看出，不同階段需掌握的知識點和所獲得的能力有所不同。在新的教學模式中，更強調案例結合和項目驅動，強調數據庫技術知識的教學與實際系統開發緊密有機地結合。

2 基于CDIO的數據庫課程改革

按照CDIO大綱的要求，結合CDIO的12條標準，[3]對數據庫課程的改革主要體現在以下幾個方面。

2.1 重新組織課程內容，實踐與理論并重

數據庫課程內容的特點是較為離散，通常是根據數據庫管理系統（DBMS，Database Management System）的構成及功能講授數據庫課程，也即理論部分占主要地位，而實踐相對較弱一些。但從實際工作及將來對該門課程的使用需求看，更著重在數據庫的實踐應用上。因此，有必要對該課程的內容重新組織，并根據工程教育的需要，引入新的要素。課程內容主要調整的思路是：系統設計篇提前，與基礎知識有機結合。包括：

第一部分：系統分析：以實際系統為例，講授系統分析方法和原則，主要介紹概念模型的基本概念，包括實體、屬性、聯系和E-R模型等。

第二部分：系統設計：包括兩部分，即相關基礎知識和相關實踐應用。基礎知識包括數據模型、記錄、表、碼、完整性約束、視圖、范式等；實踐應用包括，根據實際系統資料，設計一套符合指定范式需求的領域數據庫，以及SQL語言和數據庫的安全控制。

第三部分：系統實現：主要包括系統代碼實現過程中需要的各種技術，其中數據訪問技術直接利用前一階段的成果，是實現數據庫應用的核心技術。

第四部分：系統運行：DBMS系統安裝和配置，應用系統安裝和運行。

該部分的改革集中體現了CDIO中的標準1—— 背景環境和標準3—— 一體化課程計劃。

即以系統的生命周期為授課主線，運用構思—— 設計—— 實現—— 運行作為課程傳授的背景環境，將零散的數據庫理論知識融入到系統的構造過程中，做到理論和實踐的有機結合；制定了明確的計劃，讓學生在學習過程中同時獲得個人能力：即提出問題、分析問題和解決問題的能力；人際交往能力：在系統開發過程中，設置團隊開發模式，團隊成員需要良好的溝通，才能形成一個完善的系統；系統構造能力：明確在實際的企業環境下進行系統的CDIO運作。

2.2 分層次案例驅動的教學模式

根據難易程度設置多個案例，案例根據其規模、復雜度和適用的環境進行分級。案例包括學生較熟悉的學生信息管理系統、教學信息管理系統、在線考試系統等，也有來自企事業的項目，如，油田信息管理預測系統、商品在線購物系統等。對系統的介紹可以加強學生的感觀理解和認識。通過展示系統的原理、概念，以及在實際生活中的用處、表現，可以增強學生學習的興趣和動力，從而收到了較好的教學效果。教師授課時根據教學需要靈活選用其中一種或幾種，學生在實驗或設計時，可根據自身情況，如，動手能力或解決問題的能力的強弱選擇其中的一種。初級的案例一般設計實現過程簡潔，動手快，容易在較短的時間內掌握系統的整個構造過程；而高級的案例能使學生更好的強化對系統開發的了解，從而將所學到的理論知識應用到實際工作中。鑒于計算機軟件開發技術的迅速發展，在案例分析、設計和實現的過程中，選擇較新的教學實驗環境，設計科學的實驗大綱；同時建立網上課程學習平臺，開展網絡教學。實驗環境的精心選擇有利于學生在將來走入社會后，盡快的投入工作，適應社會需要。該部分集中體現了CDIO標準5—— 設計實現的經驗和標準6—— 工程實踐場所，這兩條標準闡明了實踐環節所應提供的素材和支持環境，即軟件和硬件環境，在實踐時，二者相輔相成，缺一不可。

2.3 “三點一線”的教學方法

以應用為主線，基礎理論為支撐點，啟發式教學為切入點，系統實現為出發點，兼顧理論的同時，突出應用。將數據庫的基本概念、思想和方法與應用實踐相互關聯，教師把握基礎理論和應用技術的脈絡；在實踐和技術相關章節中，對應用技術的闡述，既結合具體產品，適當地對原型進行分析，又不失同類產品和技術的一般性，使其具有廣泛的指導作用。“三點一線”教學法是數據庫課程在實施CDIO模式過程中總結出來的，該方法強調教師改變以往以講授為主的模式，更多地采用啟發和討論相結合的方法刺激學生去主動接受信息，并在目標明確的基礎上，自行分析、判斷和操作，在“三點一線”教學指引下，養成主動學習的優良習慣。該部分集中體現了標準7—— 一體化學習經驗、標準8—— 主動學習和標準10—— 提高教師的教學能力。

2.4 開放式的師資隊伍建設

師資隊伍建設是該課程建設的重中之重，要想培養一流的學生，必須有一支一流的教師隊伍做支撐。鑒于IT行業更新速度快的特點，要堅持長期對教師進行新技術培訓。即使長期培訓，也不可能保證教師掌握所有的新技術。需要探索一種與掌握先進技術的企業進行良性互動的辦法，采取“請進來、送出去”的模式。聘請企業中掌握先進技術高級講師來為我們學生講課，同時把我們的教師定期送到企業，參加企業實際項目的開發，摸清市場的需求，及時調整教學內容。該部分體現了標準10—— 提高教師的工程實踐能力。

2.5 合理的考核評價體系

建立合理的考核評價體系，綜合考核學生掌握技術知識的能力和程度，個人分析和解決問題的能力，以及系統構造的能力。考核方式多元化，技術知識和部分個人能力采用筆試形式；系統構造能力及解決問題的能力采用講解和答辯的方式，綜合考慮的因素有：選題難度、工作態度、與他人合作情況、系統開發的質量、書寫報告的質量、回答問題的情況、是否有創新等。該部分體現了標準2—— 學習效果和標準11—— 學習考核。在實際考察學生各項能力的基礎上，給出考核評價成績表，從而真實再現CDIO教育模式下的教學效果。

3 結語

建設一門課程，首先需要全方位分析其在整個教學體系中既定的地位、目標，面向的學生對象的知識和能力結構，需要拓展和延伸的方向，然后才可以規劃課程的內容、進度、教學方式及評價體系。本文基于CDIO教育模式，重新審視數據庫課程內容的組織和教學方法，按照最能體現工程教育理念的模式重新整合，以期能在未來的教學中達到更好的效果。

參考文獻

[1]E.Crawley.Rethinking Engineering Education：The CDIO Approach[M]. Springer series in optical sciences，2007，133（3）.

[2]薩師煊，王珊.數據庫系統概論[M].北京：高等教育出版，2006.

[3]顧佩華，陸小華，沈民奮.CDIO大綱與標準[M].汕頭：汕頭大學出版社，2008.