CDIO模式在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論教學(xué)中的應(yīng)用

梁興柱 周華平

摘要：研究了當(dāng)前高校中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論課程教學(xué)現(xiàn)狀，分析了理論和實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，針對(duì)這些問題提出了借鑒CDIO工程教育模式的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論課程進(jìn)行教學(xué)改革，使學(xué)生在基于數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作等階段得到全面鍛煉和提高。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫(kù)；工程教育模式；教學(xué)改革

中圖法分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）24-0109-02

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論課程是理論結(jié)合實(shí)際，綜合性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)專業(yè)必修課，在很多其他工科專業(yè)中也作為選修課。旨在讓學(xué)生開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本過程和方法并，理解數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、原理和方法。授課內(nèi)容主要包括：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、關(guān)系模型、關(guān)系代數(shù)，SQL、規(guī)范化設(shè)計(jì)理論，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)等。培養(yǎng)學(xué)生具備分析問題并能進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的能力，熟練掌握SQL編程技術(shù)，具備數(shù)據(jù)庫(kù)編程的能力，能夠使用ODBC或者其他語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)的能力[1]。

CDIO工教育模式代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(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。CDIO培養(yǎng)大綱將工程師必須具備的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和整個(gè)CDIO全過程能力以逐級(jí)細(xì)化的方式表達(dá)出來(lái)，使工程教育改革具有更加明確的方向性、系統(tǒng)性。CDIO體現(xiàn)了系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進(jìn)性的統(tǒng)一，代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展趨勢(shì)[2]。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論教學(xué)現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論在計(jì)算機(jī)專業(yè)中具有重要的作用，但是當(dāng)前高校的教學(xué)并未及時(shí)跟進(jìn)時(shí)代的發(fā)展，其主要問題有：

（1）師資隊(duì)伍工程經(jīng)驗(yàn)匱乏。好的教學(xué)效果必須有好的師資隊(duì)伍保證，高校中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論課程的師資隊(duì)伍的一般具備較強(qiáng)的理論，但是工程基礎(chǔ)比較薄弱，缺乏一線項(xiàng)目實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

（2）實(shí)踐教學(xué)中學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)薄弱。教學(xué)中很少組織團(tuán)隊(duì)模式的培養(yǎng)，數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)中學(xué)生一般都是單人一組，沒有協(xié)作。通過分組更能營(yíng)造組內(nèi)、組間的互助競(jìng)爭(zhēng)條件，增加學(xué)生協(xié)作交流的意識(shí)，提高團(tuán)隊(duì)能力。

（3）教學(xué)內(nèi)容和企業(yè)需求脫節(jié)。現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)企業(yè)基本都采用工程化的合作開發(fā)方式，遵循軟件工程思想研發(fā)項(xiàng)目和產(chǎn)品，而在高校的數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)中，大多數(shù)課后作業(yè)、上機(jī)實(shí)踐以及課程設(shè)計(jì)，和企業(yè)需要的人才相背離。

（4）教學(xué)評(píng)價(jià)考核機(jī)制無(wú)法客觀、全面評(píng)價(jià)學(xué)生的能力。現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論考核模式，注重書本知識(shí)點(diǎn)的理解，忽略知識(shí)的拓展和動(dòng)手操作能力?，F(xiàn)有考核只是單純的期末考試，在理論考試中也無(wú)法考核學(xué)生的應(yīng)用和解決問題能力。通過必要課程的教學(xué)改革，將課程的理論和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合，提高教學(xué)效率。

當(dāng)前高校工程教育困境在于：企業(yè)缺乏有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，工科大學(xué)學(xué)生抱怨缺少實(shí)踐機(jī)會(huì)，學(xué)習(xí)理論枯燥，就業(yè)壓力大[3]。因此，有必要將工程教學(xué)領(lǐng)域中CDIO理念引入到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論等課程教學(xué)。

2 數(shù)據(jù)系統(tǒng)概論教學(xué)改革方法

2.1 提高師資隊(duì)伍的工程能力

為適應(yīng)工程教育人才培養(yǎng)要求，貫徹CDIO教學(xué)理念，高校組織或選派教師參加各類長(zhǎng)、短期工程培訓(xùn)。深度開展校企合作，教師前往企業(yè)學(xué)習(xí)。近年來(lái)，我院高度重視師資隊(duì)伍的工程教育能力建設(shè)，提高教師的教育教學(xué)質(zhì)量、科學(xué)研究水平及工程能力，加大骨干教師、青年教師的工程能力和項(xiàng)目實(shí)踐培養(yǎng)力度，有效地滿足了人才培養(yǎng)需要。在學(xué)校和學(xué)院的大力支持下，學(xué)院和上海、杭州、蘇州等多家互聯(lián)網(wǎng)公司建立校企合作，教師通過工程化的實(shí)踐鍛煉，了解行業(yè)管理、工程實(shí)踐技能，提升自己的項(xiàng)目開發(fā)能力，使得支持CDIO工程教育的教師的隊(duì)伍穩(wěn)步提高。

2.2加強(qiáng)課程教學(xué)資源建設(shè)

由安徽理工大學(xué)校級(jí)重大教學(xué)改革研究項(xiàng)目、本科專業(yè)核心課程項(xiàng)目支持，利用校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)資源平臺(tái)，將課件、實(shí)驗(yàn)、課設(shè)題目和要求、案例項(xiàng)目作品等各種資源上傳到教學(xué)平臺(tái)，方便學(xué)生下載學(xué)習(xí)[4]。具體的數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)資源平臺(tái)包括：

（1）教學(xué)資源管理模塊。教學(xué)可以按照媒體類型、分類信息、顯示教學(xué)資源庫(kù)的列表內(nèi)容，顯示內(nèi)容包括縮略圖、資源名稱、資源類型、資源大小、下載次數(shù)。

（2）教學(xué)資源上傳下載模塊?？梢圆榭唇虒W(xué)資源的詳細(xì)信息并預(yù)覽教學(xué)資源，可對(duì)資源進(jìn)行評(píng)論。限制IP范圍內(nèi)下載教學(xué)資源，用戶可以上傳自己的資源，對(duì)教學(xué)資源可控。

（3）統(tǒng)計(jì)分析資源模塊。統(tǒng)計(jì)信息包括資源數(shù)量統(tǒng)計(jì)，按照媒體類型統(tǒng)計(jì)，點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)，下載統(tǒng)計(jì)，用戶上傳統(tǒng)計(jì)。對(duì)教學(xué)資源統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行一定的量化分析，提高教學(xué)資源使用效率。

（4）教學(xué)資源處理模塊。對(duì)教學(xué)視頻進(jìn)行自動(dòng)處理，生成可在線觀看的流媒體資源。對(duì)上傳的WORD、PDF等文本進(jìn)行自動(dòng)加工處理，生成可在線觀看的swf文件。

（5）學(xué)習(xí)管理模塊。主要涉及課程公告、布置作業(yè)、課程論壇、在線答疑等功能。

2.3編寫配套的實(shí)訓(xùn)教材

教材是學(xué)內(nèi)容的載體，教材的編寫和校本教材的開發(fā)，要依據(jù)崗位能力和職業(yè)技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)，理論教材內(nèi)容的選取應(yīng)注重實(shí)用和理論相結(jié)合[4]。兼顧知識(shí)擴(kuò)展性，選用經(jīng)典教材《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論（第5版）》。實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容必須根據(jù)CDIO要求，參照相關(guān)的13條標(biāo)準(zhǔn)，選用或自編工程項(xiàng)目強(qiáng)的教材，理論實(shí)際緊密結(jié)合，以“做”為主，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)選取教學(xué)內(nèi)容。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論實(shí)驗(yàn)我們采用自編教材，主要內(nèi)容包括：

實(shí)驗(yàn)1 SQL Server的安裝與服務(wù)器管理、數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建與管理；

實(shí)驗(yàn)2數(shù)據(jù)表的創(chuàng)建與管理、視圖的操作與管理；

實(shí)驗(yàn)3數(shù)據(jù)查詢與更新；

實(shí)驗(yàn)4數(shù)據(jù)庫(kù)安全管理、數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)；

實(shí)驗(yàn)5存儲(chǔ)過程的實(shí)現(xiàn)、觸發(fā)器的實(shí)現(xiàn)；

實(shí)驗(yàn)6 綜合實(shí)驗(yàn)1——教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；

實(shí)驗(yàn)7 綜合實(shí)驗(yàn)2——Web購(gòu)物系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；

實(shí)驗(yàn)8 綜合實(shí)驗(yàn)3——圖書借閱系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。

2.4基于CDIO四個(gè)階段的課設(shè)教學(xué)改革

根據(jù)CDIO四個(gè)階段，應(yīng)用到整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)課設(shè)教學(xué)中[5]，具體按四個(gè)階段實(shí)施。

（1）Conceive構(gòu)思階段。按照能力水平不同劃分4-5人的學(xué)習(xí)小組，教師引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目案例中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)建立分析問題的思路，各個(gè)小組長(zhǎng)分配任務(wù)，完成初始資料整理。提出項(xiàng)目解決方案和構(gòu)思過程。

（2）Design設(shè)計(jì)階段?；诠こ添?xiàng)目前期的構(gòu)思，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的E-R模型設(shè)計(jì)、邏輯和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，教師進(jìn)行評(píng)價(jià)，反復(fù)修改、審核后確定最后模型和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

（3）Implement實(shí)現(xiàn)階段?；诠こ添?xiàng)目的前一階段的設(shè)計(jì)結(jié)果，將數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)的成果轉(zhuǎn)換成DDL語(yǔ)句，創(chuàng)建表、視圖、索引等，在基表上運(yùn)行DML命令，并進(jìn)行各種查詢功能測(cè)試。測(cè)試數(shù)據(jù)模擬真實(shí)環(huán)境的業(yè)務(wù)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否存在缺陷等。

（4）Operate運(yùn)作階段?；陧?xiàng)目前期的實(shí)現(xiàn)成果，結(jié)合C#、Delphi等易實(shí)現(xiàn)的高級(jí)語(yǔ)言，設(shè)計(jì)項(xiàng)目應(yīng)用程序的各類界面，編寫代碼進(jìn)行驗(yàn)證與測(cè)試，記錄存在的問題并分析原因，各小組組內(nèi)討論和反復(fù)改進(jìn)。在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，演示和答辯。教師和其他組組長(zhǎng)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行考核。

3 結(jié)論

經(jīng)過幾年探索與實(shí)踐，我校數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論教學(xué)改革達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。師資方面，通過和企業(yè)合作進(jìn)行教師工程項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)中的教師具備豐富工程經(jīng)驗(yàn)；學(xué)生方面，培養(yǎng)的學(xué)生項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)扎實(shí)、工程素養(yǎng)過硬。具備較好的工程項(xiàng)目基礎(chǔ)的學(xué)生在校期間多次參與國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，參與安徽省大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，參加國(guó)家級(jí)、省部級(jí)學(xué)科競(jìng)賽多次獲獎(jiǎng)。

從最終的培養(yǎng)效果可以看，基于CDIO的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論教學(xué)改革應(yīng)用方案很有成效，培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，將理論與實(shí)踐環(huán)環(huán)相扣，圍繞互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的實(shí)際需求，將CDIO教育融入教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)能力，深受學(xué)生和企業(yè)認(rèn)可。

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【通聯(lián)編輯：王力】