“工程化”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

梁艷華，潘銀松，2，黨慶一

（1.重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣信息學(xué)院，重慶 永川 402167；2.重慶大學(xué)光電工程學(xué)院，重慶　400030）

“工程化”的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

梁艷華1，潘銀松1，2，黨慶一1

（1.重慶大學(xué)城市科技學(xué)院電氣信息學(xué)院，重慶 永川 402167；2.重慶大學(xué)光電工程學(xué)院，重慶400030）

將工程的理念應(yīng)用到《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)中，對其進(jìn)行“工程化"改造，形成“1+2+5+4+3”教學(xué)體系，明確課程教學(xué)目標(biāo)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，給出教學(xué)過程，并將效果評價(jià)機(jī)制滲透到教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，形成循環(huán)往復(fù)的教學(xué)過程，以加強(qiáng)學(xué)生對工程的構(gòu)建、協(xié)調(diào)和掌控能力。

應(yīng)用型人才培養(yǎng)；“工程化“改造；教學(xué)體系

應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)、加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)教育的同時(shí)，培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的，能夠直接解決實(shí)際問題的，具有創(chuàng)新精神和責(zé)任意識的高級應(yīng)用型人才［1］。為適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，計(jì)算機(jī)專業(yè)眾多從教者打破了傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式，進(jìn)行了廣泛而深入的教育教學(xué)改革，如出現(xiàn)了“企業(yè)主導(dǎo)型”、“能力中心的課程開發(fā)型”、“資格證書體系推動型”、“工業(yè)訓(xùn)練中心型”、“CDIO的工程教育”等教學(xué)模式［2］［3］。其中，CDIO的工程教育模式即“工程化”教育模式是教學(xué)改革的最新成果，得到了從教者尤其是計(jì)算機(jī)專業(yè)從教者的普遍認(rèn)可，并逐步推廣到具體的教學(xué)中?！肮こ袒钡慕逃Ｊ揭援a(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期過程為載體，使學(xué)生通過主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程，以培養(yǎng)學(xué)生對工程的構(gòu)建、協(xié)調(diào)和掌控能力［3］。

《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用》課程是高等學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對其進(jìn)行合理的教學(xué)改革，以達(dá)到較好的教學(xué)效果，具有重要意義。將“工程化”理念應(yīng)用到課程的教學(xué)中，對其進(jìn)行“工程化”改造，以工程項(xiàng)目為中心，制定明確的教學(xué)目標(biāo)，以教師和學(xué)生為主體，進(jìn)行教學(xué)的實(shí)施，同時(shí)注重教學(xué)層次的把握，在教學(xué)效果上引入多種效果評價(jià)機(jī)制，形成了一個以培養(yǎng)學(xué)生工程化能力為核心的新教學(xué)體系，從而滿足應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

1 新教學(xué)體系

以“信息管理系統(tǒng)”工程從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期過程為載體，將此課程的教學(xué)體系設(shè)計(jì)為：“一個教學(xué)目標(biāo)、二個教學(xué)主體、五個教學(xué)過程、四個教學(xué)層次、三個評價(jià)機(jī)制”，即“1+2+5+4+3”的教學(xué)模式［4］。教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)整個的教學(xué)體系構(gòu)建，為其教學(xué)明確目的；教學(xué)過程即整個教學(xué)的實(shí)施及運(yùn)作；教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制說明以什么樣的方法來評估教學(xué)效果。整個教學(xué)體系從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)改革教學(xué)內(nèi)容，從實(shí)施、運(yùn)作環(huán)節(jié)創(chuàng)新教學(xué)過程與層次，并將教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制滲透到各個環(huán)節(jié)，循環(huán)往復(fù)，形成集教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)主體、教學(xué)過程、教學(xué)層次、教學(xué)效果于一體的新教學(xué)體系。

2 新教學(xué)體系組成要素說明

“1”是指一個教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)“工程化”理念，確定課程的教學(xué)目標(biāo)，即培養(yǎng)有專業(yè)技能、有社會意識和有企業(yè)家敏銳性的數(shù)據(jù)庫工程師，增強(qiáng)學(xué)生的“工程化”能力及大系統(tǒng)掌控能力。根據(jù)此教學(xué)目標(biāo)，全面調(diào)整該課程的教學(xué)體系，充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，把“工程化”教學(xué)作為人才培養(yǎng)的核心任務(wù)之一，全面體現(xiàn)“工程化”能力和職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)的思路，讓學(xué)生能力得到全面發(fā)展，以適應(yīng)計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。

“2”是指教學(xué)的兩個主體，即學(xué)生和教師。在“工程化”教學(xué)過程中，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，擺脫傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方式，同時(shí)，學(xué)生要獲取“工程化”知識，則要求教師既要有扎實(shí)的理論知識，也要有良好的“工程”化知識。教師應(yīng)在學(xué)生的學(xué)習(xí)初期進(jìn)行一定的指導(dǎo)或點(diǎn)撥，使工程進(jìn)度順利進(jìn)行，起到教師主體地位的作用。

“5”是指五個教學(xué)過程，以“信息系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)”工程為主線，將整個教學(xué)過程分為5個階段，每個階段對應(yīng)一定的工程實(shí)施階段，并制定教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生最終完成“信息系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)”，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的基本功能，如數(shù)據(jù)的輸入、修改、刪除及查詢等。

“4”是指在教學(xué)過程中學(xué)生所形成的四個學(xué)習(xí)層次：初始級、基礎(chǔ)級、專業(yè)級和應(yīng)用開發(fā)級。初始級指學(xué)生擁有一定的學(xué)習(xí)能力，但缺乏專業(yè)知識；基礎(chǔ)級指學(xué)生擁有一定量的專業(yè)知識，但其自主的學(xué)習(xí)能力較差；專業(yè)級，學(xué)生系統(tǒng)地掌握了專業(yè)知識，熟悉工程化的學(xué)習(xí)過程，能綜合運(yùn)用專業(yè)知識分析和解決一般實(shí)際問題，學(xué)習(xí)過程是獨(dú)立自主的；應(yīng)用開發(fā)級，學(xué)生具有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能運(yùn)用工程化方法主動進(jìn)行項(xiàng)目的開發(fā)，并能獨(dú)立解決出現(xiàn)的問題，能夠?qū)I(yè)知識進(jìn)行創(chuàng)新。

“3”是指三個教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制。這里的教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制，指教師為了掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容所制定的衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的策略。根據(jù)評價(jià)機(jī)制所處教學(xué)過程的階段，將其分為基礎(chǔ)知識評價(jià)機(jī)制、實(shí)踐能力評價(jià)機(jī)制、“工程化”能力評價(jià)機(jī)制。將評價(jià)機(jī)制貫穿整個教學(xué)過程，并循環(huán)往復(fù)，有利于檢測教學(xué)過程的完成情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，并進(jìn)一步強(qiáng)化練習(xí)，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。

3 基于“工程化”的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

確定了課程的教學(xué)體系后，以“工程化”思想為指導(dǎo)，對“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。

基于如下兩個方面進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)：一是“工程化”方法及其牽引的相關(guān)知識和基本素養(yǎng)。二是信息管理系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用，如數(shù)據(jù)的查詢、更新及數(shù)據(jù)的安全性與完整性等。其教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

課程內(nèi)容分為六個教學(xué)模塊，即數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其標(biāo)準(zhǔn)語言SQL，數(shù)據(jù)庫的安全性與完整性，信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)及數(shù)據(jù)庫編程及其實(shí)現(xiàn)［5］。教學(xué)內(nèi)容以“工程化”方法為牽引，覆蓋了信息管理系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)所涉及的所有知識點(diǎn)，如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和方法；信息管理系統(tǒng)的主要功能及實(shí)現(xiàn)方法；數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性等。

4 基于“工程化”的教學(xué)過程

在教學(xué)過程中，以工程——“信息系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)”為主進(jìn)行教學(xué)活動，將其分為5個階段。工程項(xiàng)目的需求分析為第一階段，其教學(xué)目標(biāo)為：根據(jù)興趣確定工程的應(yīng)用領(lǐng)域，并明確工程的各個環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的主要功能。工程項(xiàng)目的后臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)為第二階段，其教學(xué)目標(biāo)為：對領(lǐng)域信息進(jìn)行分析，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以數(shù)據(jù)的形式存儲在數(shù)據(jù)庫中。第三個階段為工程項(xiàng)目的模塊設(shè)計(jì)及程序流程分析，要求學(xué)生能夠設(shè)計(jì)前臺用戶界面，對其系統(tǒng)中的關(guān)鍵模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)流程的設(shè)計(jì)。第四、五階段分別為系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)展示、總結(jié)與評價(jià)，主要完成系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)及展示。

在教學(xué)過程中，為了更好的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，將學(xué)生按照其知識能力劃分四個能力層次，如上所述，各個能力等級反應(yīng)了學(xué)生在教學(xué)過程中不同發(fā)展階段的不同特征和學(xué)習(xí)內(nèi)容的需求。為了更好的對比學(xué)生各能力等級的水平及特點(diǎn)，對于每個能力等級，從能力水平特征、能力穩(wěn)定性、對應(yīng)的教學(xué)過程等三方面進(jìn)行歸納和總結(jié)，如表1所示。

表1 學(xué)生能力層次水平及特點(diǎn)

一般的，學(xué)生均具備初始級能力特征，但其后續(xù)能力是不可預(yù)測的。在基礎(chǔ)級，學(xué)生基本適應(yīng)工程化的學(xué)習(xí)過程，能夠在教師的幫助下依據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的需要進(jìn)行需求分析和簡單的設(shè)計(jì)；在專業(yè)級，學(xué)生基本熟悉工程化方法，并能獨(dú)立進(jìn)行學(xué)習(xí)；應(yīng)用開發(fā)級的學(xué)生能夠根據(jù)工程的需要自發(fā)的進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)，并優(yōu)化自身的知識體系和專業(yè)技能，是課程的最終目標(biāo)。

5 教學(xué)方法及教學(xué)效果評價(jià)

“工程化”理念下的教學(xué)方法與傳統(tǒng)教學(xué)有很大的不同，其教學(xué)過程各階段并不是獨(dú)立的，而是緊密聯(lián)系、層次遞進(jìn)的，教學(xué)的組織也不能僅僅局限在課堂教學(xué)，在其教學(xué)過程中應(yīng)采取“講授法”、“討論法”、“談話法”、“演示法”、“引導(dǎo)法”等多種教學(xué)方法，對其教學(xué)過程的各個階段，應(yīng)引入多種評價(jià)機(jī)制，并循環(huán)往復(fù)，以達(dá)到較好的教學(xué)效果。僅以此課程中教學(xué)內(nèi)容“信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)”為例，給出其引入評價(jià)機(jī)制后的教學(xué)過程。其教學(xué)組織思路如圖2所示。

圖2 一個“工程化”教學(xué)過程案例

此“工程化”教學(xué)過程案例，具體的教學(xué)過程簡要敘述如下：首先提出現(xiàn)實(shí)生活中信息管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，提問“信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式”，討論“數(shù)據(jù)存儲方式的合理性”，講解“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)的方法和步驟”及系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使學(xué)生設(shè)計(jì)所選應(yīng)用領(lǐng)域的后臺數(shù)據(jù)庫，最后演示與講評。為了使教師更好的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在后期教學(xué)過程中，引入教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制，并反饋到前期教學(xué)過程，形成循環(huán)往復(fù)的過程。針對學(xué)生的教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制，可采用教師提問評估、集體測試及學(xué)生間的互評等多種方法，但在評價(jià)中，要考慮到學(xué)生的個體差異，靈活運(yùn)用，既要達(dá)到掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況的目的，又要顧及到學(xué)生的感受，使整個教學(xué)順利、愉快的進(jìn)行下去。這種將教學(xué)效果評價(jià)機(jī)制滲透到教學(xué)的各個方面的方法，能夠考慮到學(xué)生的個體差異，可以使教師及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題，從而及時(shí)引導(dǎo)，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

“工程化”方法，不僅僅適用于此門課程，培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代工程能力也是其他計(jì)算機(jī)專業(yè)課程的核心任務(wù)之一，在其他課程中運(yùn)用“工程化”理念組織教學(xué)，并逐步培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代工程能力，從而形成整個專業(yè)的教學(xué)體系，是下一步教學(xué)改革的目標(biāo)。

［1］司淑梅.應(yīng)用型本科教育實(shí)踐教學(xué)體系研究［D］.長春:東北師范大學(xué)，2006:2-5.

［2］梁艷華，劉宗行，蔡學(xué)敬.項(xiàng)目教學(xué)法在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的實(shí)踐研究［J］.九江學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013 （1）:115-117.

［3］陳啟元，任勝兵，胡志剛.工科大學(xué)生CDIO能力成熟度評估與改進(jìn)體系研究［J］.中國高等教育，2009（8）:31-33.

［4］廖志芳，胡志剛，任勝兵，等.軟件工程CDIO“五位一體”實(shí)踐教學(xué)體系［J］.計(jì)算機(jī)教育，2010（11）:128-131.

［5］王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論［M］.北京:高等教育出版社，2006:1-3.

責(zé)任編輯：張隆輝

G642.0

A

1672-2094（2015）01-0144-03

2014-10-31

本文系重慶市重點(diǎn)教改項(xiàng)目《電氣信息類專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐》（編號：0824058）研究成果之一。

梁艷華（1981-），女，內(nèi)蒙古赤峰人，重慶大學(xué)城市科技學(xué)院計(jì)算機(jī)教研室講師，碩士。研究方向：數(shù)據(jù)庫技術(shù)的教育研究。潘銀松（1963-），男，重慶人，重慶大學(xué)光電工程學(xué)院教授，博士，碩士生導(dǎo)師。研究方向：系統(tǒng)和信息獲取及處理技術(shù)的教學(xué)和研究。

黨慶一（1982-），男，山東青島人，重慶大學(xué)城市科技學(xué)院講師，碩士。研究方向：計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的教學(xué)與研究。