基于CDIO理念的數據庫課程的教學改革與探索

劉麗杰+高軍+張強

摘要：根據數據庫課程的特點及重要性，從教學內容、教學方法和實踐教學三個方面入手，提出基于CDIO理念的數據庫課程的教學改革與實踐思路，采取多樣化的課堂教學方式，啟發學生理解和掌握數據庫的概念、原理和方法，并通過項目的開展，在實踐中體驗“做中學”，從而增加學生對該課程的學習興趣，提高學生的實踐動手能力。

關鍵字：數據庫原理；CDIO；做中學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）15-0076-02

在計算機專業教學中，數據庫課程是一門理論性和實踐性都很強的核心課程，它在課程之間起著承上啟下的重要作用。如今，數據庫技術的應用日益廣泛且深入，它已經不僅僅局限于數據存儲和數據管理，而是在社會生活的各個領域基本都能看到數據庫應用的影子。數據庫技術在飛速發展，與之相關的新思想和新概念也在不斷涌現。相對來說，數據庫課程在教學方面的發展卻要緩慢許多。由于數據庫理論課程中涉及到的概念較為抽象且難以理解，一些學生在學習該課程初期基本就失去了學習的興趣，到后面的數據庫實驗和數據庫實踐時便會非常費力，更談不上數據庫應用能力和數據庫實踐能力的提高了。而當今社會的用人需求是具有分析問題能力和動手實踐能力的人才，但是現在的大學生的這些能力都普遍缺乏。如何使學生能夠適應社會需求，掌握數據庫應用能力，已成為數據庫課程教學改革的核心問題。

一、數據庫課程中存在的問題

數據庫課程的教學目標是使學生對數據庫的原理和基礎概念有一個較清晰、全面的了解，并在此基礎上提高學生的實踐動手能力，增強學生分析問題和解決問題的能力；另一方面使學生更深層次地了解數據庫的系統、組織和結構，從而能夠適應從事復雜的數據庫系統研究、設計、開發與應用工作的需求。而在數據庫課程的教學模式中，通常會存在以下一些問題。

1.理論概念較多，抽象晦澀。數據庫課中有大量的概念和原理，尤其是在課程的前部分，學生往往覺得概念抽象，難以理解，與實際應用聯系又少，因此逐漸對課程學習失去了興趣。

2.課程教學相對獨立。數據庫課程主要講解的是原理和概念，應用極少，在講解時與語言課程聯系不大，知識點零散、不系統，學生對整個數據庫課程的把握也不成體系，零散的知識點使學生掌握起來更難，且容易忘記。與此同時，數據庫課程也缺乏對學生綜合能力的訓練。

3.課程的實踐環節設計零散。實踐環節包括課堂實驗和課后課程設計兩大部分，課堂實驗的設計多為驗證性的導向，沒有項目導向或者任務驅動的內容，缺少創新性實驗引導[1]；課程設計實踐過程缺乏具體的項目或任務指導，又由于學生在課程的學習中只注重對知識點的學習，缺乏對學生綜合能力的訓練，忽視了培養學生的團隊合作和溝通的能力。

二、面向CDIO的數據庫教學改革

針對上述問題，我們借鑒了現在非常流行的CDIO的教育模式，其中C為Conceive，意為構思，D為Design，表示設計，I為Implement，表示實現，O為Operate，表示運作。把“基于項目或任務學習”的理念貫穿到整個數據庫學習的過程，對現有的數據庫課程教學進行改革。為此，我們設計了基于CDIO模式的數據庫課程的教學體系[2]，如下頁圖1所示。

在圖中給出了以案例驅動為核心的教學組織模式，課堂講解中原理部分主要講解數據庫的基本概念、系統概述和規范化理論，實驗也主要以驗證性實驗為主；設計部分主要包括數據庫設計和模型設計，這部分的實驗主要是基于“案例”的驗證性實驗和綜合設計型實驗；應用部分則主要是數據庫系統的開發；實踐部分就是以基于“案例”的課程設計為主。無論是在課堂教學還是在實驗實踐部分，都將“案例”貫穿始終，將CDIO模式的“做中學”[3]理念應用到數據庫教學的各個環節，將抽象的理論知識應用到具體的實踐中來激發學生的學習興趣。其指導思想如下所述。

1.課堂教學中對于不同的知識點采取不同的教學方法。對于新的，難度較大的，抽象不好理解的理論知識最好采用教師講授的方法，這樣便于學生理解。在講授數據庫的系統概述、規范化理論、關系運算和關系模型時主要采用了講授法；在概念模型和邏輯模型的教學中，采用任務驅動的方法，首先設計一個案例，通過PowerDesigner工具來生成概念模型CDM，再利用PowerDesigner工具將CDM自動轉化成物理數據模型PDM，使學生進一步理解概念模型、邏輯模型和物理模型的含義；在講解SQL語言和數據庫設計與實現時，我們采用啟發式案例教學，將傳統的學生信息管理數據庫為基礎講解基本知識點，且一邊講解知識點一遍分析案例，使學生更加透徹地理解數據庫的概念和原理，進一步掌握數據庫應用的實現技術[4]；同時，強調團隊合作的重要性，在課程開始前先將學生每4、5個人分為一組，每一組分配一個項目，這些項目主要來源于項目案例庫。案例庫中的項目主要從學生的實訓項目和教師的項目中獲取，并在每個學期結束時將積累的新案例充實到案例庫中。

2.實驗教學主要以“任務驅動”為核心。CDIO集中體現了“做中學”的原則和“項目驅動”的學習模式，而在數據庫實驗教學中將整個案例貫穿其中，剛好符合CDIO的設計思想和原則。數據庫的實驗主要包括課堂實驗和課程設計兩個部分，是學生對所學知識驗證和綜合應用的過程。根據在課堂教學中采用的任務驅動的學習方法，將學生分成若干組，每一組分配一個不同的項目，由于在實驗中又分為驗證性實驗和綜合設計性實驗（驗證性實驗主要是驗證和鞏固基礎知識），要求每個學生都必須自己獨立完成，而綜合設計性實驗則按照每一組不同的項目內容給出不同的實現要求，每一組的成員要一起相互協調、相互合作來完成實驗任務。課程設計是在數據庫原理課程學完之后的實踐課程部分，一般安排1～2周的時間，目的是使學生掌握數據庫系統的基本概念、原理和技術，然后將理論與實際相結合，應用現有的數據建模工具和數據庫管理系統軟件，規范、科學地完成一個小型數據庫的設計，從而強化學生的實踐意識、提高其實際動手能力，培養其設計和開發小型數據庫系統的能力[5]。

三、考核方法

課程的考核標準是學生非常關心的問題，也是檢驗教學質量的重要手段，對學生具有很強的導向作用。因此學期初就需要建立一套便于考核的方式，以此來保證數據庫課程的教學能夠有條不紊地進行下去。在CDIO思想的指導下，根據項目和主體不同，我們給出不同的考核結構和內容。由于數據庫課程包括數據庫原理課程和數據庫課程設計兩個部分，因此在考核時應分別給予不同的考核內容。在數據庫原理課程中，最后的總成績包括平時成績和期末卷面成績，其中平時成績占總成績的30%，包括平時課堂出勤、課堂作業和實驗成績；期末卷面成績占總成績的70%，采取筆試的形式。另外，數據庫課程設計又是單獨的一門課，按照設計結果給出優秀、良好、中等、及格和不及格等成績。考核標準是根據學生平時的表現情況、設計完成情況和設計報告撰寫情況給出的總成績，其中答辯成績占50%、課程設計報告占20%、平時的課堂表現占30%[5]。

四、結束語

在數據庫的整個課程教學中引入CDIO教學模式，以“案例”貫穿整個課程教學的始終，將抽象的理論知識與實際應用相聯系，有效地激發了學生的學習興趣，培養了學生對問題的分析和解決的能力。經過一段時間以“案例”為核心的教學試驗后，學生的學習積極性明顯提高，在課堂學習中大部分同學帶著問題來聽課，能夠更好地理解并掌握課程知識，并能夠靈活運用到實踐教學課程中。由于采用的是項目分組，避免了學生之間的抄襲，尤其是實踐環節，在提高學生實踐動手能力的同時也鍛煉了他們的團隊合作能力。然而，數據庫的課程教學改革仍在繼續，雖然暫時取得了一定成果，但培養方案實施效果需要綜合一個周期，后續還需要不斷改革、探索、完善課程教學，尤其是實踐教學，以期達到CDIO的教育改革目標。

參考文獻：

[1]劉閃，曹麗君等.計算機專業實踐類課程教學模式改革初探[J].科技信息，2010，（32）.

[2]王向輝，崔巍，徐俊麗.基于CDIO的數據庫課程教學改革方案研究[J].計算機教育，2011，（2）：38-41.

[3]查建中.論“做中學”戰略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-9.

[4]應宏.基于CDIO工程教育理念的數據庫原理課程教學實踐[J].教育與職業，2013，（6）：139-140.

[5]董晨，戴敏，張樺.基于CDIO模式的數據庫系統課程教學改革[J].計算機教育，2012，（6）：36-40.