基于CDIO-OBE的數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用教學(xué)研究與實(shí)踐

王勛 趙東方

摘要：文章將CDIO-OBE教育理念引入到“數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用”課程的教學(xué)改革中，針對(duì)課程中的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)踐和評(píng)價(jià)體系等方面提出了具體的改進(jìn)辦法，并取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：CDIO；OBE；信息技術(shù)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.01.059

中圖分類號(hào)：G 642，TP 311.13-4? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? ? ? ? ? ?文章編碼：1672-7274（2024）01-0-03

Research and Practice on Database Principles and Application Teaching?Based on CDIO-OBE

WANG Xun， ZHAO Dongfang

（School of Physics and Intelligent Manufacturing Engineering of Chifeng University， Chifeng 024000， China）

Abstract： This article introduces the CDIO-OBE education concept into the teaching reform of the Database Principles and Applications course， and proposes specific improvement methods for the teaching objectives， content， practice， and evaluation system in the course， achieving good results.

Key words： CDIO; OBE; information technology

數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用課程是計(jì)算機(jī)專業(yè)比較重要的一門(mén)基礎(chǔ)課程，該課程主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)的基本理論知識(shí)與原理、需求分析、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的維護(hù)等方面知識(shí)^[1]。目前該課程在教學(xué)方面通常采用以講授式為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生以被動(dòng)接受知識(shí)為主，考核方式通常為課堂問(wèn)答、課后作業(yè)和考試，學(xué)習(xí)時(shí)間通常局限在課堂之上，沒(méi)有較為完整的評(píng)價(jià)體系?；贑DIO-OBE理念的混合式教學(xué)強(qiáng)調(diào)在教學(xué)內(nèi)容上采用項(xiàng)目式的教學(xué)思路來(lái)安排教學(xué)與實(shí)踐內(nèi)容，在課程設(shè)計(jì)和課程目標(biāo)制定上，以學(xué)習(xí)成果驅(qū)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)建立，完善課程培養(yǎng)方案，并采用線上線下混合的教學(xué)形式，貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程始終，對(duì)學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程和成果達(dá)成度進(jìn)行全方位、多角度的評(píng)價(jià)和考核，實(shí)現(xiàn)課程的持續(xù)改進(jìn)。

1? ?基于CDIO-OBE理念的混合式教學(xué)總體設(shè)計(jì)

1.1 教學(xué)內(nèi)容

本課程選用高等教育出版社出版的由李輝主編的《數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用基礎(chǔ)（MySQL）》作為教材，教材系統(tǒng)全面地介紹了數(shù)據(jù)庫(kù)的基本知識(shí)和原理、信息與數(shù)據(jù)模型、關(guān)系模型與關(guān)系規(guī)范化理論、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法、表的基本操作、數(shù)據(jù)管理、索引、視圖、數(shù)據(jù)庫(kù)備份和還原等內(nèi)容，圍繞培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能來(lái)設(shè)計(jì)體例結(jié)構(gòu)，符合面向地方應(yīng)用型為主的本科院校學(xué)生學(xué)習(xí)需求。

1.2 CDIO教育模式

CDIO是基于項(xiàng)目教育和學(xué)習(xí)的概括和表達(dá)，學(xué)習(xí)過(guò)程以項(xiàng)目為中心，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)逐漸掌握從項(xiàng)目構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施到運(yùn)行的全過(guò)程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用能力。在數(shù)據(jù)庫(kù)的教學(xué)過(guò)程中引入CDIO教育理念，在教學(xué)的過(guò)程中進(jìn)行研究和改革，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量^[2]。

1.3 OBE教育理念

OBE意為成果導(dǎo)向教育，更強(qiáng)調(diào)以專業(yè)最終需求作為成果^[3]，從需求出發(fā)設(shè)計(jì)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)目標(biāo)，再去制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容，并通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的講授與實(shí)踐，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)和結(jié)果的一致性^[4-5]。

1.4 基于CDIO-OBE理念的混合式教學(xué)形式

基于CDIO-OBE理念的數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用課程依據(jù)成果導(dǎo)向理念和項(xiàng)目式教學(xué)方法形成了以學(xué)生為中心的能力培養(yǎng)體系，并結(jié)合混合式教學(xué)形式即線上與線下相結(jié)合的教學(xué)形式，提高學(xué)生自主思考的解決問(wèn)題的能力^[6]。

1.5 構(gòu)建多元立體的教學(xué)評(píng)價(jià)體系

將對(duì)學(xué)生的考核形式貫穿于學(xué)生學(xué)習(xí)的全過(guò)程，并將過(guò)程化考核和結(jié)果性考核相結(jié)合，線上和線下相結(jié)合，理論和實(shí)踐相結(jié)合，建立以應(yīng)用能力評(píng)價(jià)為主的多元化、多層次的教學(xué)評(píng)價(jià)體系^[7]。總成績(jī)中包含學(xué)生線上線下學(xué)習(xí)的表現(xiàn)、日常練習(xí)和測(cè)試、項(xiàng)目答辯考核。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，更真切全面地反映學(xué)生的知識(shí)、實(shí)踐能力和素養(yǎng)水平，最終較好地實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)、能力和素質(zhì)培養(yǎng)目標(biāo)。

1.6 持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)模式實(shí)踐

該部分主要圍繞教師評(píng)、學(xué)生評(píng)教、課程目標(biāo)達(dá)成度三個(gè)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)課程持續(xù)改進(jìn)閉環(huán)，使課程教學(xué)在教前、教中與教后三階段形成持續(xù)改進(jìn)的思路與方法^[8]。

2? ?基于CDIO-OBE理念的混合式教學(xué)實(shí)踐

本課程首先基于OBE理念以成果為導(dǎo)向，結(jié)合社會(huì)需求和預(yù)期成果進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)，從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)反向設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和相應(yīng)的教學(xué)模式，即通過(guò)線上線下混合式教學(xué)方法和CDIO項(xiàng)目式教學(xué)方法設(shè)計(jì)課程，實(shí)現(xiàn)從教師“以教學(xué)內(nèi)容為本”到“以學(xué)生為本”^[9]，其中線上教學(xué)部分主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，引導(dǎo)學(xué)生自主思考、合作探究，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，線下部分則是根據(jù)線上學(xué)生自主學(xué)習(xí)與思考中遇到的問(wèn)題，設(shè)計(jì)有針對(duì)性的教學(xué)內(nèi)容，切實(shí)解決學(xué)生遇到的困難^[10]，最后根據(jù)各階段的教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)方法，從而達(dá)到提高教師課程教學(xué)水平和學(xué)生知識(shí)技能的目的。其教學(xué)重構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

該課程教學(xué)目標(biāo)確立依據(jù)學(xué)校應(yīng)用型本科定位和人才培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，在教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)過(guò)程中基于OBE理念，以學(xué)生所要達(dá)到的預(yù)期成果作為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，結(jié)合社會(huì)企業(yè)崗位需要，反向設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)。本課程的教學(xué)目標(biāo)主要包括素質(zhì)目標(biāo)和能力目標(biāo)兩個(gè)方面。其中素質(zhì)目標(biāo)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)出的自主學(xué)習(xí)能力、表達(dá)能力、邏輯思維能力和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)等，是課程內(nèi)容、目標(biāo)制定和教學(xué)評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。能力目標(biāo)：是指根據(jù)社會(huì)人才需求，學(xué)生能夠熟練對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件進(jìn)行安裝、調(diào)試和維護(hù)；掌握數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程；能夠根據(jù)項(xiàng)目需要給出設(shè)計(jì)思路；對(duì)數(shù)據(jù)的安全性進(jìn)行管理等。

2.2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

“數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用”課程以社會(huì)需求為導(dǎo)向確定課程教學(xué)目標(biāo)，再根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容以項(xiàng)目式教學(xué)為主體，在學(xué)習(xí)全過(guò)程中融入多個(gè)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的案例，通過(guò)案例學(xué)習(xí)基本知識(shí)，再通過(guò)不斷加深案例的難度，引入新的知識(shí)，并不斷完善項(xiàng)目。教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生自主思考和小組設(shè)計(jì)為主線，教師主要負(fù)責(zé)解決學(xué)生遇到的問(wèn)題和新知識(shí)的引入，從而實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)形式。

本文基于項(xiàng)目式的“數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用”課程體系一共由八個(gè)項(xiàng)目構(gòu)成。其中項(xiàng)目一是創(chuàng)建兩個(gè)帶有約束的游戲賬號(hào)和戰(zhàn)隊(duì)表格，通過(guò)游戲表格的建立，讓學(xué)生們由興趣入手，熟練掌握表格的創(chuàng)建語(yǔ)句格式，字段的約束和數(shù)據(jù)表的查看功能。項(xiàng)目二是給定一個(gè)已經(jīng)存在的學(xué)生信息表的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生再次加強(qiáng)對(duì)表格創(chuàng)建語(yǔ)法的掌握程度，并學(xué)習(xí)修改數(shù)據(jù)表格，包括修改表名、修改字段、修改約束、修改數(shù)據(jù)類型、刪除數(shù)據(jù)等操作。項(xiàng)目三是在前兩個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生嘗試用數(shù)據(jù)表格做一個(gè)店鋪，可以是書(shū)店、水果店等，并引入兩個(gè)相關(guān)聯(lián)比較重要的實(shí)體表，例如，創(chuàng)建一個(gè)水果店，并做出店鋪的水果表格和客戶表格。項(xiàng)目三主要內(nèi)容就是對(duì)前兩個(gè)項(xiàng)目的加強(qiáng)，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的初步思維。在其熟練設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)表格后，加入數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)法使用，包括單表查詢、帶有WHERE語(yǔ)句的條件查詢、查詢結(jié)果排序、分組查詢和集合函數(shù)使用等。查詢語(yǔ)句涉及較多的細(xì)節(jié)語(yǔ)法使用，所以這里會(huì)展開(kāi)大量的練習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生熟悉數(shù)據(jù)庫(kù)查詢操作。項(xiàng)目四是針對(duì)項(xiàng)目三設(shè)計(jì)的一個(gè)加強(qiáng)項(xiàng)目，即在項(xiàng)目三設(shè)計(jì)過(guò)程中，再次對(duì)店鋪實(shí)體表格內(nèi)容加以完善，比如增加供貨商表格，增加購(gòu)買(mǎi)訂單表格等。這里主要幫助學(xué)生繼續(xù)深化學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)多個(gè)表格之間的連接查詢和子查詢操作，讓學(xué)生學(xué)習(xí)通過(guò)連接操作查詢出存放在多個(gè)表格中的不同實(shí)體信息。項(xiàng)目五是針對(duì)學(xué)生信息庫(kù)，教授學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的插入、更新和刪除操作。此部分內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)比較固定，所以建議給定學(xué)生足夠的時(shí)間來(lái)練習(xí)。項(xiàng)目六是學(xué)習(xí)觸發(fā)器，在這里通過(guò)讓學(xué)生根據(jù)銀行開(kāi)戶流程，加強(qiáng)對(duì)表格建立、數(shù)據(jù)插入等語(yǔ)句的掌握，并通過(guò)觸發(fā)器設(shè)計(jì)存錢(qián)、取錢(qián)、轉(zhuǎn)賬和數(shù)據(jù)刪除等操作，也即完成對(duì)創(chuàng)建觸發(fā)器、查看觸發(fā)器和刪除觸發(fā)器的學(xué)習(xí)。項(xiàng)目七是學(xué)習(xí)用戶管理，針對(duì)我們之前做好的店鋪表格數(shù)據(jù)庫(kù)，創(chuàng)建店鋪管理員賬戶、員工賬戶，并完成對(duì)權(quán)限的分配、收回和查看操作。項(xiàng)目八是將上面所有學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行整合，從數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)角度出發(fā)，從需求分析到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生們從宏觀角度出發(fā)掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)理念，完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)。這八個(gè)項(xiàng)目基本涵蓋了數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)大綱中程序設(shè)計(jì)的所有知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生可以通過(guò)完成由易到難的實(shí)踐項(xiàng)目，掌握課本中的基礎(chǔ)知識(shí)。

2.3 基于CDIO-OBE理念的混合式教學(xué)實(shí)踐

“數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用”課程根據(jù)OBE理念，從社會(huì)需要出發(fā)，按照項(xiàng)目制和線上線下混合的教學(xué)方式，根據(jù)學(xué)生掌握情況，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐部分，在具體的實(shí)施環(huán)節(jié)，依據(jù)學(xué)生線上和線下的反饋，如圖2所示，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的范圍和難度，以取到更好的教學(xué)質(zhì)量。

下面以項(xiàng)目一創(chuàng)建兩個(gè)游戲表格為例來(lái)說(shuō)明具體的實(shí)施過(guò)程。在第一階段，學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言相對(duì)比較陌生，對(duì)之前數(shù)據(jù)庫(kù)原理和基本概念理解不是十分具象，教師可以通過(guò)在線上布置任務(wù)，引入學(xué)生常見(jiàn)的游戲王者榮耀賬號(hào)和戰(zhàn)隊(duì)表格，引導(dǎo)學(xué)生思考游戲表格都需要怎樣的信息，哪些信息是必須的，哪些是多余的，哪些信息可以使得表格更加簡(jiǎn)潔，給足學(xué)生充分的思考時(shí)間，讓他們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的原理、數(shù)據(jù)表格的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。在第二階段，學(xué)生還不具備獨(dú)立創(chuàng)建一個(gè)基本表格的能力，對(duì)整體設(shè)計(jì)也缺乏相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，教師可以先從建立表格入手，給出建立表格的基本語(yǔ)句和約束，給定表格需要建立的基本信息，例如，在游戲賬號(hào)表格中的主關(guān)鍵字、滿足現(xiàn)實(shí)意義的游戲用戶名唯一性約束、游戲角色性別、外部關(guān)鍵字即戰(zhàn)隊(duì)名等信息；在戰(zhàn)隊(duì)表格中主關(guān)鍵字戰(zhàn)隊(duì)名、戰(zhàn)隊(duì)排名的含義等內(nèi)容。指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成自己的游戲表格信息及約束，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。在第三階段，學(xué)生已經(jīng)掌握了表格創(chuàng)建的基本知識(shí)和一定的編程能力，教師可以通過(guò)組建學(xué)生小組和小組答辯的形式來(lái)完成一個(gè)游戲數(shù)據(jù)庫(kù)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，其中設(shè)計(jì)過(guò)程包含了游戲的需求、實(shí)體之間的ER圖、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行。在第四階段，主要是對(duì)游戲數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和恢復(fù)，數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性控制，并通過(guò)不斷地改進(jìn)完善，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的運(yùn)行。

2.4 基于CDIO-OBE理念的教學(xué)評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系主要由學(xué)生卷面成績(jī)、作業(yè)、出勤和平時(shí)表現(xiàn)構(gòu)成，其中卷面成績(jī)占比較大，一般在70～80%，是考核的主要部分。基于CDIO-OBE理念的教學(xué)評(píng)價(jià)體系則是側(cè)重于考查學(xué)習(xí)成果的達(dá)成度，構(gòu)建了更加豐富、更加多元化的評(píng)價(jià)體系，注重過(guò)程考核，在原有成績(jī)構(gòu)成基礎(chǔ)上增加了項(xiàng)目和團(tuán)隊(duì)完成情況考核，占總成績(jī)50%，主要從學(xué)生獨(dú)立完成項(xiàng)目情況、小組合作完成項(xiàng)目情況和答辯三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3? ?結(jié)束語(yǔ)

基于CDIO-OBE理念的數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用混合式教學(xué)研究與實(shí)踐以社會(huì)需求作為出發(fā)點(diǎn)，反向設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)，并在教學(xué)過(guò)程中以線上線下相結(jié)合的項(xiàng)目式教學(xué)為主線，以學(xué)生為中心，讓學(xué)生在自主探索和解決問(wèn)題的同時(shí)，學(xué)會(huì)課程的基本知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容，對(duì)社會(huì)需求更加明確，達(dá)到畢業(yè)即能上手的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：王? 勛（1988-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，講師，碩士研究生，研究方向?yàn)榭刂瓶茖W(xué)與工程。