基于CDIO理念的數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)改革與探索

劉麗杰+高軍+張強

摘要：根據(jù)數(shù)據(jù)庫課程的特點及重要性，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實踐教學(xué)三個方面入手，提出基于CDIO理念的數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)改革與實踐思路，采取多樣化的課堂教學(xué)方式，啟發(fā)學(xué)生理解和掌握數(shù)據(jù)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(xué)”，從而增加學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實踐動手能力。

關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)庫原理；CDIO；做中學(xué)

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(yè)教學(xué)中，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛且深入，它已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)管理，而是在社會生活的各個領(lǐng)域基本都能看到數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的影子。數(shù)據(jù)庫技術(shù)在飛速發(fā)展，與之相關(guān)的新思想和新概念也在不斷涌現(xiàn)。相對來說，數(shù)據(jù)庫課程在教學(xué)方面的發(fā)展卻要緩慢許多。由于數(shù)據(jù)庫理論課程中涉及到的概念較為抽象且難以理解，一些學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程初期基本就失去了學(xué)習(xí)的興趣，到后面的數(shù)據(jù)庫實驗和數(shù)據(jù)庫實踐時便會非常費力，更談不上數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力和數(shù)據(jù)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(xiàn)在的大學(xué)生的這些能力都普遍缺乏。如何使學(xué)生能夠適應(yīng)社會需求，掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力，已成為數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革的核心問題。

一、數(shù)據(jù)庫課程中存在的問題

數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)目標是使學(xué)生對數(shù)據(jù)庫的原理和基礎(chǔ)概念有一個較清晰、全面的了解，并在此基礎(chǔ)上提高學(xué)生的實踐動手能力，增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力；另一方面使學(xué)生更深層次地了解數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)、組織和結(jié)構(gòu)，從而能夠適應(yīng)從事復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究、設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用工作的需求。而在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)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(shù)據(jù)庫課中有大量的概念和原理，尤其是在課程的前部分，學(xué)生往往覺得概念抽象，難以理解，與實際應(yīng)用聯(lián)系又少，因此逐漸對課程學(xué)習(xí)失去了興趣。

2.課程教學(xué)相對獨立。數(shù)據(jù)庫課程主要講解的是原理和概念，應(yīng)用極少，在講解時與語言課程聯(lián)系不大，知識點零散、不系統(tǒng)，學(xué)生對整個數(shù)據(jù)庫課程的把握也不成體系，零散的知識點使學(xué)生掌握起來更難，且容易忘記。與此同時，數(shù)據(jù)庫課程也缺乏對學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練。

3.課程的實踐環(huán)節(jié)設(shè)計零散。實踐環(huán)節(jié)包括課堂實驗和課后課程設(shè)計兩大部分，課堂實驗的設(shè)計多為驗證性的導(dǎo)向，沒有項目導(dǎo)向或者任務(wù)驅(qū)動的內(nèi)容，缺少創(chuàng)新性實驗引導(dǎo)[1]；課程設(shè)計實踐過程缺乏具體的項目或任務(wù)指導(dǎo)，又由于學(xué)生在課程的學(xué)習(xí)中只注重對知識點的學(xué)習(xí)，缺乏對學(xué)生綜合能力的訓(xùn)練，忽視了培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作和溝通的能力。

二、面向CDIO的數(shù)據(jù)庫教學(xué)改革

針對上述問題，我們借鑒了現(xiàn)在非常流行的CDIO的教育模式，其中C為Conceive，意為構(gòu)思，D為Design，表示設(shè)計，I為Implement，表示實現(xiàn)，O為Operate，表示運作。把“基于項目或任務(wù)學(xué)習(xí)”的理念貫穿到整個數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)的過程，對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)進行改革。為此，我們設(shè)計了基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)體系[2]，如下頁圖1所示。

在圖中給出了以案例驅(qū)動為核心的教學(xué)組織模式，課堂講解中原理部分主要講解數(shù)據(jù)庫的基本概念、系統(tǒng)概述和規(guī)范化理論，實驗也主要以驗證性實驗為主；設(shè)計部分主要包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計和模型設(shè)計，這部分的實驗主要是基于“案例”的驗證性實驗和綜合設(shè)計型實驗；應(yīng)用部分則主要是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)；實踐部分就是以基于“案例”的課程設(shè)計為主。無論是在課堂教學(xué)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(xué)”[3]理念應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，將抽象的理論知識應(yīng)用到具體的實踐中來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其指導(dǎo)思想如下所述。

1.課堂教學(xué)中對于不同的知識點采取不同的教學(xué)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(xué)生理解。在講授數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)概述、規(guī)范化理論、關(guān)系運算和關(guān)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(xué)中，采用任務(wù)驅(qū)動的方法，首先設(shè)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(zhuǎn)化成物理數(shù)據(jù)模型PDM，使學(xué)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(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)時，我們采用啟發(fā)式案例教學(xué)，將傳統(tǒng)的學(xué)生信息管理數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)講解基本知識點，且一邊講解知識點一遍分析案例，使學(xué)生更加透徹地理解數(shù)據(jù)庫的概念和原理，進一步掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的實現(xiàn)技術(shù)[4]；同時，強調(diào)團隊合作的重要性，在課程開始前先將學(xué)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(xué)生的實訓(xùn)項目和教師的項目中獲取，并在每個學(xué)期結(jié)束時將積累的新案例充實到案例庫中。

2.實驗教學(xué)主要以“任務(wù)驅(qū)動”為核心。CDIO集中體現(xiàn)了“做中學(xué)”的原則和“項目驅(qū)動”的學(xué)習(xí)模式，而在數(shù)據(jù)庫實驗教學(xué)中將整個案例貫穿其中，剛好符合CDIO的設(shè)計思想和原則。數(shù)據(jù)庫的實驗主要包括課堂實驗和課程設(shè)計兩個部分，是學(xué)生對所學(xué)知識驗證和綜合應(yīng)用的過程。根據(jù)在課堂教學(xué)中采用的任務(wù)驅(qū)動的學(xué)習(xí)方法，將學(xué)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(shè)計性實驗（驗證性實驗主要是驗證和鞏固基礎(chǔ)知識），要求每個學(xué)生都必須自己獨立完成，而綜合設(shè)計性實驗則按照每一組不同的項目內(nèi)容給出不同的實現(xiàn)要求，每一組的成員要一起相互協(xié)調(diào)、相互合作來完成實驗任務(wù)。課程設(shè)計是在數(shù)據(jù)庫原理課程學(xué)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(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念、原理和技術(shù)，然后將理論與實際相結(jié)合，應(yīng)用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)建模工具和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件，規(guī)范、科學(xué)地完成一個小型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，從而強化學(xué)生的實踐意識、提高其實際動手能力，培養(yǎng)其設(shè)計和開發(fā)小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的能力[5]。

三、考核方法

課程的考核標準是學(xué)生非常關(guān)心的問題，也是檢驗教學(xué)質(zhì)量的重要手段，對學(xué)生具有很強的導(dǎo)向作用。因此學(xué)期初就需要建立一套便于考核的方式，以此來保證數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)能夠有條不紊地進行下去。在CDIO思想的指導(dǎo)下，根據(jù)項目和主體不同，我們給出不同的考核結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。由于數(shù)據(jù)庫課程包括數(shù)據(jù)庫原理課程和數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計兩個部分，因此在考核時應(yīng)分別給予不同的考核內(nèi)容。在數(shù)據(jù)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(yè)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(shù)據(jù)庫課程設(shè)計又是單獨的一門課，按照設(shè)計結(jié)果給出優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格等成績。考核標準是根據(jù)學(xué)生平時的表現(xiàn)情況、設(shè)計完成情況和設(shè)計報告撰寫情況給出的總成績，其中答辯成績占50%、課程設(shè)計報告占20%、平時的課堂表現(xiàn)占30%[5]。

四、結(jié)束語

在數(shù)據(jù)庫的整個課程教學(xué)中引入CDIO教學(xué)模式，以“案例”貫穿整個課程教學(xué)的始終，將抽象的理論知識與實際應(yīng)用相聯(lián)系，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生對問題的分析和解決的能力。經(jīng)過一段時間以“案例”為核心的教學(xué)試驗后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性明顯提高，在課堂學(xué)習(xí)中大部分同學(xué)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(xué)課程中。由于采用的是項目分組，避免了學(xué)生之間的抄襲，尤其是實踐環(huán)節(jié)，在提高學(xué)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(shù)據(jù)庫的課程教學(xué)改革仍在繼續(xù)，雖然暫時取得了一定成果，但培養(yǎng)方案實施效果需要綜合一個周期，后續(xù)還需要不斷改革、探索、完善課程教學(xué)，尤其是實踐教學(xué)，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(yè)實踐類課程教學(xué)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(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革方案研究[J].計算機教育，2011，（2）：38-41.

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

[4]應(yīng)宏.基于CDIO工程教育理念的數(shù)據(jù)庫原理課程教學(xué)實踐[J].教育與職業(yè)，2013，（6）：139-140.

[5]董晨，戴敏，張樺.基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程教學(xué)改革[J].計算機教育，2012，（6）：36-40.