CDIO理念下《數據庫原理》課程多軌教學模式探索

岳小婷（東北財經大學管理科學與工程學院，大連 116025）

CDIO理念下《數據庫原理》課程多軌教學模式探索

岳小婷
（東北財經大學管理科學與工程學院，大連 116025）

0　引言

數據庫技術是信息系統的一個核心技術，廣泛應用于各個領域。《數據庫原理》課程全面地闡述了數據庫技術的基本概念、基本原理和應用，是計算機、信息管理、電子商務等專業的主干課程。此課程不僅理論較多，而且比較抽象，教與學都比較困難。黃德才（2008）認為在理論知識學習階段，學生理解困難。進入實踐階段后，又感到實踐無從下手，考核方法單一、失去導向作用［1］。劉暢（2009）認為理論和知識點講解多，案例的講解和分析少；學生的數據分析能力和設計能力培養不夠；實踐過程中缺乏項目工程組織［2］。呂明娥（2011）認為教材及教學內容與實際脫離；教學手段和教學方法落后；不夠重視實踐教學［3］。王建偉（2014）認為在教學中，過度重視理論，忽略實踐教學；教學與實踐脫節［4］。王永強（2015）認為存在理論與實踐脫節，而且實踐教學部分缺少和實際項目的結合的問題［5］。段濤（2015）認為在理論的講解過程中，學生感覺教學被動乏味、理解困難，而當進入具體數據庫系統設計后，又感到系統分析和系統設計等實踐工作無從下手［6］。可以看出，這門課程的教學過程主要存在以下問題：①培養理念上，不夠重視學生的能力培養；②在教學內容上，理論與實踐脫節，實踐環節設計不合理；③在教學模式上，比較單一，難以激發學生的學習興趣；④考核方法單一、失去導向作用。

1　引入CDIO理念

CDIO既是一種工程教育理念，又是一種工程教育模式，但是，不是一種教學模式。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），注重工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力四個層面能力的培養，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。我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重視理論學習而輕視實踐學習、強調個人學術能力而輕視團隊協作、重視知識學習而輕視創新能力的培養等問題。引入CDIO工程教育理念，能盡快培養與國際接軌的中國工程師。

2　理論結合實踐，優化課程體系

CDIO工程教育理念反映在《數據庫原理》上，就是通過項目設計，將本課程的各個知識點依次銜接，并和本學科的相關知識有機結合，使學生得到構思、設計、實現、運作的整體訓練。以這種教育理念為指導，需要對數據庫原理課程進行了探索與重新設計，將理論和實踐（項目設計）結合，先理論，再實踐，用理論指導實踐，在實踐中鞏固理論。按照數據庫技術的發展，由淺入深，完成項目的構思。遵循軟性工程的思想，循序漸進，完成項目的設計和實現，培養學生的CDIO能力。

項目的選取比較重要，直接影響課程的教學效果。首先，選題要新。選題新，有一定的現實意義，才也能調動學生的學習興趣。其次，選題要和專業相關，這樣既能和專業知識結合，也能發揮學生的特長。然后，選題要準。選題太淺，既不能涵蓋課程中的主要知識點，也沒有挑戰性。選題太難，學生難以完成，反而打擊了學生的積極性。綜合考慮以上問題，對于信息管理專業、電子商務專業，可以選擇“酒店管理系統”作為本課程的項目。此項目為團隊合作項目，學生分成幾個小組，在項目構思（C）、設計（D）、實施（I）、運行（O）過程中，鍛煉團隊精神。

《數據庫原理及應用》課程在教學組織上有四條主線：基礎知識、數據庫設計、數據庫管理、網絡數據庫。基礎知識部分包括數據庫技術概述、關系理論、關系規范理論。數據庫設計部分包括需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計等部分。數據庫管理包括數據庫完整性、數據庫安全性、數據庫并發控制、數據庫備份和恢復。網絡數據庫包括網絡數據庫的工作模式、訪問技術、交換技術等。項目的設計也緊密地圍繞著這四部分，循序漸進地進行。

基礎知識部分是項目構思（C），主要運用LBL教學模式（Lecture-Based Learning）講授知識，采用CBL教學模式（Case-Based Learning）引導學生思考。以酒店管理項目為例，在數據庫技術概述的講授中，一邊教授數據庫技術的原理，一邊引導學生思考此項目應該采用文件系統還是數據庫系統，引導學生發現文件系統存在的數據查詢、數據更新、數據安全等方面的問題，認識到數據庫系統的優點。在學習了數據模型之后，給出酒店的客戶信息，客戶的歷史入住信息，客房的狀態信息，讓學生們思考并構造這些信息的E-R圖，進一步，思考采用關系數據模型的優點。

數據庫設計部分是項目設計（D）和實施（I），主要運用LBL教學模式講授理論知識，采用CBL教學模式引導學生思考酒店管理系統的需求，在需求報告中詳細描述要存儲的信息及語義，以及數據關聯和數據約束。采用PBL（problem-based learning）教學模式，鼓勵學生合作交流，設計酒店管理系統的概念模型、數據模型，采用規范化理論，判斷關系模式是否是1NF，如果是，繼續引導學生發現其中存在的數據插入時的冗余、刪除時的異常等問題，并找出根源在于關系模式中存在的部分函數依賴和傳遞依賴，并用模式分解的方法消除部分函數依賴；接著，讓學生們思考，關系模式是否是2NF，如果是，繼續引導學生發現數據更新時存在的異常問題，找出問題的根源在于關系模式中存在的傳遞依賴，并用模式分解的方法消除傳遞依賴；進一步，讓學生們思考，此關系模式是否是3NF，如果是，判斷是否還需要進一步模式分解。模式設置完畢，要求同學們詳細描述基本表、屬性、主關鍵字、外部關鍵字，評價其合理和不足之處，同時，在基本表的基礎上，根據項目需求描述視圖和索引。通過學習，不僅讓學生們厘清了幾個范式間的聯系和區別，而且了解到3NF已經能夠滿足大多數應用的需求。之后，采用RBL教學模式（Resource-Based Learning）引導學生查詢各種網上資源，利用Powerdesigner16.5建模工具實現概念模型、數據模型并將其轉換到SQL Server中，實現項目實施（I）。

數據庫管理也是項目設計（D）和實施（I），主要運用LBL教學模式講授理論知識，采用CBL教學模式引導學生思考酒店管理系統的安全性控制和完整性控制，實現項目設計（D）。例如，在安全性控制中的教學過程中，主要涉及用戶的身份驗證和權限管理。首先引導學生思考酒店管理系統中，在認證模式上，混合驗證模式和Windows認證的優缺點。如果采用Windows認證，思考通過Windows認證的用戶是否有權操作酒店數據庫。如果不能，授予認證用戶數據庫角色能否解決問題，可否在此角色的基礎上賦予用戶更多的數據庫權限。此用戶在授權后能否有權操作客戶信息表。如果不能，思考給他授予合適的數據操作角色并根據需要修改其操作權限。通過學習，讓同學深刻理解用戶、角色和權限的關系。采用PBL教學模式，鼓勵學生合作交流，在SQL Server中實現酒店管理系統的安全性控制和完整性控制，實現項目實施（I）。最后，結合VB和SQL Server實現單機版的酒店管理系統。

網絡數據庫主要運用LBL教學模式講授理論知識，用RBL教學模式引導學生查詢各種網上資源，實現B/S模式的酒店管理系統，實現項目運行（O）。以數據訪問技術為例，讓同學們利用網上資源，學習和了解各種數據訪問技術，如ODBC、OLE DB、ADO、ADO.NET等，了解各種技術的產生背景和優缺點，然后選定一種數據訪問技術，在SQL Server中配置數據源，并在酒店管理系統中訪問這個數據源。

3　科學的項目的考核方式

考核方式是學生的學習導向。因此，在CDIO工程教育理念下，應當改革和完善考核機制，課程成績應以項目考核成績為主，反映出學生的工程實踐能力、創新能力、團隊協作和交流等能力。在項目考核過程中，教師是引導者。項目實施之初，為了考核的公平，教師應根據學生的能力、特長、興趣等情況，對學生合理分組，每組人數定為5～6人，每組設小組長，負責本小組的交流和協作，進行明確分工，防止出現依賴思想。為了調動學生的積極性，項目的考核分階段進行，在項目構思（C）、設計（D）、實施（I）、運行（O）的每個階段，以討論、報告、展示的方式進行考核，教師就發現的問題做出點評，有利于相互學習、共同進步。教師根據考核結果給出各小組成績，個人成績是小組成績作為系數，乘以同一小組其他成員給出的評分。通過這種考核方式，調動了每位小組成員的積極性，促進了小組的團結協作，積累了項目經驗。

4　結語

將CDIO工程教育理念引入《數據庫原理》課程，解決了教學過程的存在問題，通過工程項目的實訓，不僅加深了學生對于理論知識的理解，也提高了學生的工程實踐能力、創新能力、團隊協作和交流等能力。

［1］黃德才．以教材建設為中心的數據庫原理及其應用課程改革與實踐［J］．計算機教育，2008（8）．

［2］劉暢．案例法和項目驅動法在數據庫原理教學實踐中的應用探索［J］．計算機教育，2009（19）．

［3］呂明娥．數據庫原理及應用課程建設的實踐與探討［J］．湘南學院學報，2011（2）．

［4］王建偉．數據庫原理與應用教學方案改革淺探［J］．電腦知識與技術，2014（19）．

［5］王永強．CDIO模式下數據庫原理與應用改革研究［J］．計算機教育，2015（3）．

［6］段濤．LBL-CBL-PBL-RBL四軌教學模式在數據庫原理課程教學中的應用探討［J］．計算機教育，2015（3）．

Database Principle；CDIO Engineering Education Concept；Course Teaching

Exploration of Multi-Track Teaching Pattern of Database Principle under CDIO Concept

YUE Xiao-ting
（Institute of Management Science and Engineering，Dongbei University of Finance and Economics，Daliang 116025）

1007-1423（2015）30-0042-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.30.012

岳小婷（1973-），女，山東乳山人，博士研究生，講師，研究方向為數據挖掘

2015-09-15

2015-09-30

針對數據庫原理教學中存在的問題，引入CDIO工程教育理念，結合多軌教學模式，采用科學的考核方法，引導并培養學生的CDIO能力。

數據庫原理；CDIO工程教育理念；課程教學

In view of the problems that exist in Database Principle teaching，introduces CDIO engineering education concept，combined with multitrack teaching mode，adopts scientific assessment methods，guides and cultivates the students'ability of CDIO.