基于CDIO教學理念的數據庫系統

齊心++徐洪勝++彭彬

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.118

摘 要：為了培養適應時代需求，具有創新精神、團隊合作精神、和工程實踐應用能力的高素質工程技術人才，該文結合課程實際教學情況，提出了基于CDIO教學理念的創新實踐教學模式，以CDIO教學理念為基礎，采用項目驅動的方式，論述了數據庫系統實現課程實踐教學改革的方法和具體實現過程。實踐證明，該教學方法促進了理論知識向實踐技能的轉化以及實踐技能向綜合素質的轉化，激發了學生主動學習的興趣，提高了學生的實踐技能以及獨立思考問題的能力，增強了學生的創新能力，取得了良好的實踐教學效果。

關鍵詞：CDIO 實踐教學 軟件工程

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（c）-0118-02

近些年來國內一些高校積極開展了工程教育改革探索和實踐，其中最重要的實踐之一是引入了國際上先進的工程教育改革成果——CDIO工程教育理念。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate），它以產品從研發到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的理論、技術與經驗[1，2]。CDIO教學理念是將工程實際的項目內容引入教學，并通過完整的實際案例貫穿于教學目標和教學方法當中，將理論與實踐有機結合，培養學生創新能力和解決實際問題的能力。

學生能力的培養如何在本科教學中得到體現，即如何將學生能力培養過程具體化并確定可操作的培養實施方案，是在專業建設中難以把握的難點。該校電信學院軟件工程專業在數據庫系統實現課程實踐教學的改革中采用了基于CDIO工程教學理念的思想，根據人才培養方案的具體要求，建立課程理論和實踐教學體系，通過項目教學法建立理論課程知識體系，通過實踐加強學生理論和實踐應用技能，通過各種教學方法和手段提高學生綜合素質和能力。

1 教學模式的改革

CDIO工程教育模式強調工程實踐教學的重要性，強調培養學生主動學習、動手實踐以及分析問題和解決問題的能力，強調培養學生職業技能和道德，以及團隊合作能力和交流能力，這些也充分體現到了數據庫系統實現課程實踐的教學改革中[3]。

軟件工程專業教育缺乏完整、真實的軟件工程實踐過程一直是個問題，也是一個薄弱環節。教育部軟件工程本科專業規范中軟件工程專業人才培養目標包括：培養具備應用知識，具有軟件開發能力，具有軟件開發實踐和項目組織的初步經驗，具有競爭和團隊精神的高素質軟件工程專門人才[4]。

在數據庫系統實現實踐教學的改革中，CDIO教學理念貫穿于整個課程教學實施過程當中，通過項目教學法將項目內容分解到教學環節當中，將理論與實踐結合，培養學生綜合素質能力。

2 基于CDIO的課程實踐教學改革

《數據庫系統實現》課程是計算機科學與技術專業、軟件工程專業的核心專業課程。設置該課程的目的是培養學生在學習與掌握數據庫基本原理與相關概念的基礎上，按照《軟件工程》要求規范進行數據庫應用系統的分析、設計、強化學生對數據庫開發工具的使用。通過課程的學習使學生具備數據庫設計及應用的基本技能和進行數據庫應用開發的基本能力，并使學生對數據庫前沿技術有一定的了解。該課程涉及到的內容較多，包含數據庫系統原理、軟件工程、JAVA語言程序設計等多方面課程的內容，因此該課程是前續課程的綜合應用課，對學生實踐動手能力的提高有很大的幫助。

根據課程大綱的設置，將理論教學、實驗教學和課程設計三者相互結合，設立三維教學模式，確保教學模式的先進性和可操作性。

2.1 理論教學內容選取

理論教學是實踐教學的基礎，它決定著學生的知識和能力結構，決定著向社會輸出的人才質量。該課程在總結數據庫原理、軟件工程的基礎上，要求學生掌握基于數據庫應用系統架構的概念及其原理，嚴格按照軟件工程方法進行數據庫設計與建模，了解數據庫系統實現的過程與步驟。理解數據庫應用技術主要包括存儲過程、觸發器的基本概念及其創建與使用、ORACLE數據庫中大對象等特殊數據類型、應用系統事務處理技術、應用系統安全性的概念及其主要實現技術等。通過1～2個較完整的實際數據庫應用系統案例，詳細討論數據庫應用系統實現的主要過程、方法與難點，通過案例介紹、案例分析、難點討論讓學生基本掌握數據庫應用系統實現的主要方法。

2.2 實驗教學環節的改革

該課程涉及數據庫新技術概念較多且比較抽象、難于理解，學生僅通過理論教學很難對課程內容進行消化和吸收，因此在理論課程教學環節中穿插安排了相應的實驗教學環節，力求幫助學生理解數據庫基本原理、概念，掌握數據庫應用系統的實現技術，實驗教學內容的選擇顯得尤為重要。《數據庫系統實現》課程主要介紹基于J2EE平臺的數據庫系統開發技術，實驗內容涉及3個方面。

（1）數據庫應用高級編程技術。涉及PL/SQL編程知識（數據類型、程序結構）、存儲過程（包括存儲函數）、觸發器和包以及Oracle的事務處理與并發控制等內容。

（2）數據庫中間件應用技術。涉及Oracle的JDBC編程，包括驅動類型選擇、驅動運行環境配置、驅動應用編程步驟、LOB處理、事務處理、存儲過程調用等內容。

（3）數據庫應用系統架構。涉及C/S架構、B/S架構和數據庫系統綜合應用等內容。

CDIO倡導“基于項目的教育與學習”。項目設計與實現是培養學生應用能力、工程能力和素質的有效途徑，因此實驗內容設計應充分體現出項目設計的思想。在實驗項目內容設計當中，將一個完整的項目作為案例，通過該案例項目將實驗的主要內容聯系起來，使得實驗成為一個有機的整體。在具體的實施中，將案例項目進行分解，將分解后的項目模塊分布到整個實驗中。這些項目模塊緊密相連，讓學生充分體會到系統開發的連續性[5]。

筆者根據理論教學內容，結合CDIO工程教育理念，參考CDIO工程教育能力大綱的內容，將實驗內容分為三個層次：第一層次是專業基礎性實驗，對ORACLE數據庫中存儲過程、觸發器的使用進行基礎理論的驗證，同時在JAVA應用程序中實現存儲過程的調用；第二層次是在專業基礎性實驗上進行的小項目綜合實驗，是學生從基礎到綜合的一個過渡階段，主要涉及到C/S和B/S架構應用程序設計。通過實驗，使學生對C/S和B/S架構有一個初步的認識，掌握C/S和B/S架構應用系統的基本開發過程；第三層次是由前階段項目組合的數據庫應用實現綜合實驗。進一步培養學生的綜合和設計能力，體現了不同專業知識的交叉與滲透，是實驗教學的創新教育階段，主要培養學生融合多專業知識、自主思考并進行創新性研究的能力。

2.3 課程設計強化實踐應用技能

CDIO提倡“做中學”，強調學生主動學習[6]。在完成理論教學和實踐教學后，學期末安排學生進行課程設計環節的訓練。

課程設計安排1周時間集中進行訓練，課程設計提供16個題目供學生自主選擇，例如：圖書管理系統、學籍管理系統、學生管理系統、教學管理系統、銀行儲蓄管理系統、網上書店、倉庫管理系統、房屋出租系統等，題目范圍涉及工程領域各方面的業務需求。由于課程設計是以案例項目為線索進行的，因此在工程實踐的氛圍中，項目的成就感鼓勵學生自主學習[7]。

教師在理論課程結束后提前下達課程設計任務，要求學生分團隊進行合作，一般3人一組，團隊成員自由組合，實施過程按照軟件工程的項目管理和開發模式進行，重點放在軟件需求、軟件設計和軟件測試以及軟件開發工具的使用上，強調團隊之間的交流和合作能力。團隊成員之間應有明確的分工，項目的實施進度，注重開發文檔的書寫規范。

課程設計項目結束后，教師組織學生以PPT講解及答辯的形式進行項目集中驗收。驗收環節不僅鍛煉了學生的實際動手能力和團隊合作能力，而且加強了學生的語言組織和表達能力，為今后的畢業設計答辯打下堅實的實踐基礎。

3 結語

數據庫系統實現課程實踐教學采用CDIO工程教育模式進行改革，通過以上教學模式的建立，使學生熟悉并了解了工程項目開發的基本流程，掌握了軟件開發的基本能力，鍛煉了學生團隊合作的意識等多方面的能力，促進理論知識向實踐技能的轉化和實踐技能向綜合素質的轉化，激發了學生主動學習的興趣，提高了學生的實踐技能以及獨立思考問題的能力，增強了學生的創新能力。

參考文獻

[1] 陶勇芳，商存慧.CDIO大綱對高等工科教育創新的啟示[J].中國高教研究，2006（11）：81-83.

[2] 張慧平，戴波，劉娜，等.基于CDIO教育理念的自動化課程的改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2009，31（z2）：138-141.

[3] 劉京志，李寧，胡景凡，等.基于CDIO模式的軟件項目綜合實踐課程教學改革研究與實踐[J].計算機工程與科學，2011，33（A1）：34-37.

[4] 教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會編制.高等學校計算機科學與技術專業發展戰略研究報告暨專業規范（試行）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5] 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.

[6] 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.

[7] 郭皎，鄢沛，應宏，等.基于CDIO的計算機專業實驗教學改革[J].實驗技術與管理，2011（2）：155-157.