基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫原理與應用課程教學改革方法研究

趙慧敏 李雪梅 徐克圣

（大連交通大學 軟件學院，遼寧 大連 116028）

基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫原理與應用課程教學改革方法研究

趙慧敏 李雪梅 徐克圣

（大連交通大學 軟件學院，遼寧 大連 116028）

數(shù)據(jù)庫原理與應用課程是計算機科學與技術、軟件工程等專業(yè)的專業(yè)基礎課，它具有知識點繁多又與實際結合緊密的特點。傳統(tǒng)的教學方式中，偏重于理論教學，導致自學能力不是很強的學生對相關知識的系統(tǒng)性掌握能力及數(shù)據(jù)庫設計和開發(fā)能力較差。借鑒CDIO工程教育模式的理念，根據(jù)數(shù)據(jù)庫課程的特點及重要性，從教學內容設計、教學方法改善及考核方式等方面入手，提出基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫原理與應用課程教學改革方法，以“案例”驅動為導向，將本課程的各個知識點依次銜接，使學生在學習過程中能夠深入理解和掌握數(shù)據(jù)庫的基本知識和理論體系、數(shù)據(jù)庫設計和開發(fā)的方法及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理方法，使學生在構思、設計、實現(xiàn)、運作幾個方面得到整體訓練。

CDIO模式；教學改革；數(shù)據(jù)庫課程

一、背景

數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展是以計算機技術的發(fā)展為基礎的。隨著計算機軟硬件技術的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術已經成為計算機技術的重要分支。由于數(shù)據(jù)庫能夠組織、存儲、獲取和處理數(shù)據(jù)，亦即它是所有信息系統(tǒng)的核心，因此它成為一個國家信息化程度的重要標志。近年來，隨著web應用的普及和大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)庫技術的重要作用愈加明顯。

數(shù)據(jù)庫原理與應用作為計算機和軟件工程等專業(yè)的專業(yè)基礎課程，是數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)開發(fā)的基礎。課程具有理論基礎強、實踐應用性突出、學科間知識綜合性明顯、前沿新技術發(fā)展迅速等特征。但受到實際教學條件的限制及考核方式的影響，該課程的實踐教學內容較為空洞和非系統(tǒng)化，使學生缺少對實際項目的感性認識，往往課程結束之后仍然沒有掌握數(shù)據(jù)庫設計及開發(fā)的主要思想和方法。因此本項目針對課程教學中存在的問題，探索數(shù)據(jù)庫課程的教學改革，具有重要的意義。

二、方法介紹

2000年10月，由美國麻省理工學院、瑞典查爾姆斯技術學院、瑞典林克平大學、瑞典皇家技術學院等4所工程大學組成跨國組合，經過4年的探索研究后提出了CDIO工程教育理念并成立了CDIO國際合作組織[1]。CDIO是構思（Conceive）、設計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運行（Operate）4個英文單詞的縮寫。“構思”指明確客戶的需求，考慮技術、企業(yè)戰(zhàn)略和制度等因素，不斷改進技術和商業(yè)計劃；“設計”指制訂開發(fā)的產品系統(tǒng)所需的各種計劃、圖紙和算法；“實現(xiàn)”指把設計轉變?yōu)楫a品的過程，包括硬件制造、軟件編程、測試、檢查和驗證；“運行”指對產品系統(tǒng)的維護、優(yōu)化和淘汰[2]。

作為一種國際工程教育的通用模式，CDIO工程教育模式的基本理念是以工程項目為載體，讓學生參與工程項目從研發(fā)到運行的整個生命周期過程，實現(xiàn)將理論知識轉化到實踐應用的過程。在數(shù)據(jù)庫課程的實踐教學環(huán)節(jié)可以借鑒CDIO工程教育模式的理念和方法，遵循CDIO“做中學”的原則設計

實踐環(huán)節(jié)的教學，使學生通過項目實踐，增強解決實際問題的能力，能夠相互支持、共同討論與進步。因此研究基于CDIO工程教育模式的數(shù)據(jù)庫課程教學改革與實踐，具有十分重要的意義。

三、基于CDIO工程教育模式的教學內容設計

將CDIO工程教育模式體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫原理與應用的教學中，就是通過案例設計，將本課程的各個知識點依次銜接，使學生在教學過程中掌握數(shù)據(jù)庫的基本知識、數(shù)據(jù)庫設計和開發(fā)的方法及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的管理方法，使學生得到在構思、設計、實現(xiàn)、運作幾個方面的整體訓練。

由于實際的項目案例一般比教學中的示例復雜，為了使學生能夠更好的理解和掌握相關知識和方法，可以將一個實際項目拆分成多個邏輯上相對完整的子課題。這樣的方式可以使學生有一個循序漸進的學習過程，理解課程知識點與實踐案例的相關性，并通過對子課題任務的分析、理解和實現(xiàn)，掌握實際項目的設計及實現(xiàn)方法。為實現(xiàn)如上所述的教學目標，將數(shù)據(jù)庫的教學內容重新設計為以下二個層次：

第一層次：根據(jù)數(shù)據(jù)庫教學大綱和各知識點的實際情況，重新規(guī)劃理論教學內容。對于數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念等知識點，在課堂講授知識主線的基礎上，鼓勵學生通過圖書館、網絡等教學資源，進一步加深對這些教學內容的理解，培養(yǎng)學生查閱文獻、提煉和總結知識點的能力；針對關系代數(shù)、關系規(guī)范化理論等難以理解和較抽象的知識體系采用以教師講授為主的方式，在講授過程中充分利用多媒體教學的優(yōu)勢，開發(fā)能夠演示這些較抽象的運算及推導過程的小案例，使學生加深理解運算及推導的過程；對于數(shù)據(jù)庫設計及SQL查詢語言、數(shù)據(jù)庫的完整性、安全性、并發(fā)性操作等教學內容，充分體現(xiàn)“做中學”及以“項目案例”為載體的理念，以案例開發(fā)過程為驅動來安排教學的內容，加強互動教學機制，調動學生的學習自主性，從而提高學生的實際應用能力。

第二層次：通過課程設計環(huán)節(jié)進一步進行項目案例設計及數(shù)據(jù)庫應用能力的訓練過程，以期在實踐教學中進一步提升學生的數(shù)據(jù)庫設計與開發(fā)能力。通過預設的典型項目案例庫，以小組的形式組織學生選題，在選題的過程中考慮學生自身對知識的理解程度及興趣導向，并通過調查、溝通等方式明確每個小組所選項目的功能需求、完整性需求及安全性需求等。在數(shù)據(jù)庫設計及開發(fā)過程中的需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理設計、程序編碼及調試運行等階段，使學生在實踐中進一步掌握數(shù)據(jù)庫設計、開發(fā)的一般步驟和方法，并進一步掌握對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行管理的技能，同時培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作及可持續(xù)學習的能力。

四、基于CDIO的教學評價方法

學生在學習的過程中，不僅注重對所學知識的掌握程度，也很關注課程的考核方式，好的考核方式不僅能增強教學的效果，而且也能夠提高學生的學習積極性，較準確的區(qū)分出學生對知識的掌握程度和水平，起到事半功倍的作用。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫教學評價大都采用期末考試的形式，這種評價形式過于單一，很難做到客觀公正的評價學生的學習效果，更不能達到在教學過程中激勵學生，提高學生學習積極性的目的。為了鞏固教學的效果，激勵學生在學習過程中的主觀能動性，將數(shù)據(jù)庫課程的考核方式改為如表1所示的方式。

表1 數(shù)據(jù)庫原理與應用課程考核項目表

五、結束語

在數(shù)據(jù)庫課程的教學改革中實施CDIO的教學模式，明確“項目導向、案例和任務驅動”教學法在教學中的重要作用，建立基于CDIO工程教育模式的“教、學、做”一體的新型教學模式，能夠有效地激發(fā)學生的學習熱情，提高學生解決實際問題的能力。同時以“案例”為載體來組織教學，能夠使學生在畢業(yè)后更好地適應軟件開發(fā)相關的工作。這種教學模式也可以應用于計算機科學與技術、軟件工程等專業(yè)的其他課程教學過程中。同時其他專業(yè)方向可根據(jù)自身發(fā)展特點，應用CDIO教學模式，為社會培養(yǎng)CDIO工程教育模式人才，具有較高的應用價值。

[1]趙楷，張琳琳，張振宇，等.基于CDIO的《軟件工程》實踐課程教學改革與探索[J].現(xiàn)代計算機：專業(yè)版，2012（26）.

[2]王碩旺，洪成文.CDIO:美國麻省理工學院工程教育的經典模式：基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究，2009（4）：116-120.

[3]張晨霞.任務驅動教學法在數(shù)據(jù)庫技術課程中的應用[J].教育與職業(yè)，2009（12）：141-142.

Database principle and application is a professional basic course of computer science and technology, software engineering and so on.It has the characteristics of various knowledge points and a close combination with reality.In the traditional teaching mode,it has a strong bias towards theory teaching,which makes students who are not good at self-study have a poor mastery of related knowledge system and weak database design and developing ability. According to the characteristics and the importance of the database courses,the concept of CDIO engineering education mode is introduced to propose teaching method reform of database principle and application from the teaching content design,teaching methods improvement,assessment methods and so on.Driven by case teaching,various knowledge points in this course are connected in turn in order to make students understand and grasp the basic knowledge and theory system of database,database design and development method and management methods of database system in the learning process,so that students can obtain overall training in conception,design,implementation and operation in the future.

CDIO mode;teaching reform;database course

G642

A

2096-000X（2016）23-0132-02

趙慧敏（1977-），博士，副教授，研究方向：智能控制與故障診斷，數(shù)據(jù)庫技術。