基于CDIO教學(xué)理念的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

齊心++徐洪勝++彭彬

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.118

摘 要：為了培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代需求，具有創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)合作精神、和工程實(shí)踐應(yīng)用能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才，該文結(jié)合課程實(shí)際教學(xué)情況，提出了基于CDIO教學(xué)理念的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，以CDIO教學(xué)理念為基礎(chǔ)，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式，論述了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)課程實(shí)踐教學(xué)改革的方法和具體實(shí)現(xiàn)過程。實(shí)踐證明，該教學(xué)方法促進(jìn)了理論知識(shí)向?qū)嵺`技能的轉(zhuǎn)化以及實(shí)踐技能向綜合素質(zhì)的轉(zhuǎn)化，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐技能以及獨(dú)立思考問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，取得了良好的實(shí)踐教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：CDIO 實(shí)踐教學(xué) 軟件工程

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（c）-0118-02

近些年來國內(nèi)一些高校積極開展了工程教育改革探索和實(shí)踐，其中最重要的實(shí)踐之一是引入了國際上先進(jìn)的工程教育改革成果——CDIO工程教育理念。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)[1，2]。CDIO教學(xué)理念是將工程實(shí)際的項(xiàng)目內(nèi)容引入教學(xué)，并通過完整的實(shí)際案例貫穿于教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法當(dāng)中，將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。

學(xué)生能力的培養(yǎng)如何在本科教學(xué)中得到體現(xiàn)，即如何將學(xué)生能力培養(yǎng)過程具體化并確定可操作的培養(yǎng)實(shí)施方案，是在專業(yè)建設(shè)中難以把握的難點(diǎn)。該校電信學(xué)院軟件工程專業(yè)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)課程實(shí)踐教學(xué)的改革中采用了基于CDIO工程教學(xué)理念的思想，根據(jù)人才培養(yǎng)方案的具體要求，建立課程理論和實(shí)踐教學(xué)體系，通過項(xiàng)目教學(xué)法建立理論課程知識(shí)體系，通過實(shí)踐加強(qiáng)學(xué)生理論和實(shí)踐應(yīng)用技能，通過各種教學(xué)方法和手段提高學(xué)生綜合素質(zhì)和能力。

1 教學(xué)模式的改革

CDIO工程教育模式強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐教學(xué)的重要性，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、動(dòng)手實(shí)踐以及分析問題和解決問題的能力，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能和道德，以及團(tuán)隊(duì)合作能力和交流能力，這些也充分體現(xiàn)到了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)課程實(shí)踐的教學(xué)改革中[3]。

軟件工程專業(yè)教育缺乏完整、真實(shí)的軟件工程實(shí)踐過程一直是個(gè)問題，也是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。教育部軟件工程本科專業(yè)規(guī)范中軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)包括：培養(yǎng)具備應(yīng)用知識(shí)，具有軟件開發(fā)能力，具有軟件開發(fā)實(shí)踐和項(xiàng)目組織的初步經(jīng)驗(yàn)，具有競爭和團(tuán)隊(duì)精神的高素質(zhì)軟件工程專門人才[4]。

在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)的改革中，CDIO教學(xué)理念貫穿于整個(gè)課程教學(xué)實(shí)施過程當(dāng)中，通過項(xiàng)目教學(xué)法將項(xiàng)目內(nèi)容分解到教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中，將理論與實(shí)踐結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)能力。

2 基于CDIO的課程實(shí)踐教學(xué)改革

《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)》課程是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、軟件工程專業(yè)的核心專業(yè)課程。設(shè)置該課程的目的是培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)與掌握數(shù)據(jù)庫基本原理與相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，按照《軟件工程》要求規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、強(qiáng)化學(xué)生對數(shù)據(jù)庫開發(fā)工具的使用。通過課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生具備數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及應(yīng)用的基本技能和進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)的基本能力，并使學(xué)生對數(shù)據(jù)庫前沿技術(shù)有一定的了解。該課程涉及到的內(nèi)容較多，包含數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理、軟件工程、JAVA語言程序設(shè)計(jì)等多方面課程的內(nèi)容，因此該課程是前續(xù)課程的綜合應(yīng)用課，對學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的提高有很大的幫助。

根據(jù)課程大綱的設(shè)置，將理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和課程設(shè)計(jì)三者相互結(jié)合，設(shè)立三維教學(xué)模式，確保教學(xué)模式的先進(jìn)性和可操作性。

2.1 理論教學(xué)內(nèi)容選取

理論教學(xué)是實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)，它決定著學(xué)生的知識(shí)和能力結(jié)構(gòu)，決定著向社會(huì)輸出的人才質(zhì)量。該課程在總結(jié)數(shù)據(jù)庫原理、軟件工程的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生掌握基于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)的概念及其原理，嚴(yán)格按照軟件工程方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與建模，了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程與步驟。理解數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)主要包括存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器的基本概念及其創(chuàng)建與使用、ORACLE數(shù)據(jù)庫中大對象等特殊數(shù)據(jù)類型、應(yīng)用系統(tǒng)事務(wù)處理技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)安全性的概念及其主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。通過1～2個(gè)較完整的實(shí)際數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)案例，詳細(xì)討論數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要過程、方法與難點(diǎn)，通過案例介紹、案例分析、難點(diǎn)討論讓學(xué)生基本掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要方法。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

該課程涉及數(shù)據(jù)庫新技術(shù)概念較多且比較抽象、難于理解，學(xué)生僅通過理論教學(xué)很難對課程內(nèi)容進(jìn)行消化和吸收，因此在理論課程教學(xué)環(huán)節(jié)中穿插安排了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，力求幫助學(xué)生理解數(shù)據(jù)庫基本原理、概念，掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇顯得尤為重要。《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)》課程主要介紹基于J2EE平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及3個(gè)方面。

（1）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用高級(jí)編程技術(shù)。涉及PL/SQL編程知識(shí)（數(shù)據(jù)類型、程序結(jié)構(gòu)）、存儲(chǔ)過程（包括存儲(chǔ)函數(shù)）、觸發(fā)器和包以及Oracle的事務(wù)處理與并發(fā)控制等內(nèi)容。

（2）數(shù)據(jù)庫中間件應(yīng)用技術(shù)。涉及Oracle的JDBC編程，包括驅(qū)動(dòng)類型選擇、驅(qū)動(dòng)運(yùn)行環(huán)境配置、驅(qū)動(dòng)應(yīng)用編程步驟、LOB處理、事務(wù)處理、存儲(chǔ)過程調(diào)用等內(nèi)容。

（3）數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)。涉及C/S架構(gòu)、B/S架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)綜合應(yīng)用等內(nèi)容。

CDIO倡導(dǎo)“基于項(xiàng)目的教育與學(xué)習(xí)”。項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、工程能力和素質(zhì)的有效途徑，因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)充分體現(xiàn)出項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思想。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)當(dāng)中，將一個(gè)完整的項(xiàng)目作為案例，通過該案例項(xiàng)目將實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容聯(lián)系起來，使得實(shí)驗(yàn)成為一個(gè)有機(jī)的整體。在具體的實(shí)施中，將案例項(xiàng)目進(jìn)行分解，將分解后的項(xiàng)目模塊分布到整個(gè)實(shí)驗(yàn)中。這些項(xiàng)目模塊緊密相連，讓學(xué)生充分體會(huì)到系統(tǒng)開發(fā)的連續(xù)性[5]。

筆者根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合CDIO工程教育理念，參考CDIO工程教育能力大綱的內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次：第一層次是專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，對ORACLE數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器的使用進(jìn)行基礎(chǔ)理論的驗(yàn)證，同時(shí)在JAVA應(yīng)用程序中實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)過程的調(diào)用；第二層次是在專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行的小項(xiàng)目綜合實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生從基礎(chǔ)到綜合的一個(gè)過渡階段，主要涉及到C/S和B/S架構(gòu)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。通過實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對C/S和B/S架構(gòu)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，掌握C/S和B/S架構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)的基本開發(fā)過程；第三層次是由前階段項(xiàng)目組合的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合和設(shè)計(jì)能力，體現(xiàn)了不同專業(yè)知識(shí)的交叉與滲透，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新教育階段，主要培養(yǎng)學(xué)生融合多專業(yè)知識(shí)、自主思考并進(jìn)行創(chuàng)新性研究的能力。

2.3 課程設(shè)計(jì)強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用技能

CDIO提倡“做中學(xué)”，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)[6]。在完成理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)后，學(xué)期末安排學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練。

課程設(shè)計(jì)安排1周時(shí)間集中進(jìn)行訓(xùn)練，課程設(shè)計(jì)提供16個(gè)題目供學(xué)生自主選擇，例如：圖書管理系統(tǒng)、學(xué)籍管理系統(tǒng)、學(xué)生管理系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)、銀行儲(chǔ)蓄管理系統(tǒng)、網(wǎng)上書店、倉庫管理系統(tǒng)、房屋出租系統(tǒng)等，題目范圍涉及工程領(lǐng)域各方面的業(yè)務(wù)需求。由于課程設(shè)計(jì)是以案例項(xiàng)目為線索進(jìn)行的，因此在工程實(shí)踐的氛圍中，項(xiàng)目的成就感鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[7]。

教師在理論課程結(jié)束后提前下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)，要求學(xué)生分團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作，一般3人一組，團(tuán)隊(duì)成員自由組合，實(shí)施過程按照軟件工程的項(xiàng)目管理和開發(fā)模式進(jìn)行，重點(diǎn)放在軟件需求、軟件設(shè)計(jì)和軟件測試以及軟件開發(fā)工具的使用上，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)之間的交流和合作能力。團(tuán)隊(duì)成員之間應(yīng)有明確的分工，項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度，注重開發(fā)文檔的書寫規(guī)范。

課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目結(jié)束后，教師組織學(xué)生以PPT講解及答辯的形式進(jìn)行項(xiàng)目集中驗(yàn)收。驗(yàn)收環(huán)節(jié)不僅鍛煉了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，而且加強(qiáng)了學(xué)生的語言組織和表達(dá)能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。

3 結(jié)語

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)課程實(shí)踐教學(xué)采用CDIO工程教育模式進(jìn)行改革，通過以上教學(xué)模式的建立，使學(xué)生熟悉并了解了工程項(xiàng)目開發(fā)的基本流程，掌握了軟件開發(fā)的基本能力，鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)等多方面的能力，促進(jìn)理論知識(shí)向?qū)嵺`技能的轉(zhuǎn)化和實(shí)踐技能向綜合素質(zhì)的轉(zhuǎn)化，激發(fā)了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，提高了學(xué)生的實(shí)踐技能以及獨(dú)立思考問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

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