基于CDIO工程教育模式的数据库原理与应用——教学改革与实践<br/>

基于CDIO工程教育模式的数据库原理与应用——教学改革与实践

2014-10-25张晖

湖南科技学院学报 2014年2期

张晖

（福建江夏学院电子信息科学学院，福建福州 350108）

一前言

数据库技术是计算机应用系统，是信息系统的核心和基础，是信息化建设的基石。《数据库原理与应用》该门课程是计算机类专业及其相关专业的核心基础课程[1]。例如，计算机科学专业、软件工程专业、信息系统与管理专业等。该门课程的教学目标是：要求学生能够掌握一定的理论基础，并能与各自的专业领域相结合，具有较强的数据库设计、数据库管理以及能够运用数据库技术灵活的解决实际问题的能力。对于计算机相关专业，从笔者多年的教学实践以及指导毕业生论文的编写过程看，《数据库原理与应用》这门课程教学存在着如下几个问题：

一是计算机相关专业的学生基础不一。以信息系统与管理专业为例，在相当多的院校中该专业归属于管理专业，其招收的学生多是文理科兼收。而由于专业的不同，各个院校教学计划的设置也千差万别。这就造成了不同专业的学生，其逻辑思维、数学基础能力的不同。

二是教材内容太广泛，理论性太强。以笔者采用的王珊教授著的《数据库系统概论》[2]为例，其内容涵盖数学理论、设计思想、应用操作、编程技术等方面。而其命令操作的内容却偏向于简单了。

三是传统教学方法偏向于理论传授，而忽视了实践操作能力的培养。教师课堂上讲授多，学生动手机会少。学校对于学生创新能力和动手能力的培养，与社会的需求脱节。

CDIO工程教育模式是麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学，在继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念提出的工程教育理念[3]。其含义表示构思（C）、设计（D）、实现（I）和运作（O）。另外，CDIO 教育模式还有针对性的提出了进行能力培养、实施以及检验的12条标准。

CDIO教育模式其目的是培养学生理论知识学习能力、个人素质、团队协作能力和工程实践能力等四个方面的能力。下面笔者将结合CDIO教育模式的理念，对《数据库原理与应用》该门课程教学环节谈谈笔者的认识和体会，和大家交流。

2 教学改革的思路

（一）提倡素质教育，全面强化基础教育

1.素质教育，教师为先。首先应该对教师进行培训和提高，提高教师的CDIO的能力。在CDIO标准9中就提到了加强教师能力的详细要求。标准要求教师加强个人学习能力、团队协作能力、工程实践能力等方面的素质。以《数据库原理与应用》这门课程为例，作为学校方面可以加强与微软或甲骨文等企业的培训联系，定期选派教师到企业去加强理论知识甚至是开发应用系统项目的培训。通过这些培训加强教师自身能力、团队合作能力、开发数据库系统的能力。只有在教师加强了这些方面的能力后，才能将其充分的应用到实际教学工作中。

2.全面提高学生的学习兴趣。要提高学生的学习兴趣，需要从“教”和“学”两方面进行。首先从“教”的方面看，教师需要考虑到学生专业以及个体的差异性，需要学会从学生学习兴趣的出发设计教学内容，学会调动学生的学习积极性；其次，从“学”的方面看，要以全面提高学生的基本素质为根本目的，为学生奠定好扎实的理论基础。当然，这并不意味着教学内容是越全越好，而应该综合考虑学生的实际情况加以取舍。以本课程为例，在课程内容的“构思”阶段，就要充分考虑到学生的基础能力不一的情况。如果，在课程内容上太过强调理论知识就会在一开始就让学生失去了学习的兴趣。所以，在这门课程的内容的“设计”上，笔者做了如下表的内容调整。

表1.“数据库原理与应用”课程理论改革方案

（二）通过实践改革，提高学生的个人能力

1.课程设计教学计划的改革。目前“数据库课程设计”这部分的内容，相当一部分的院校将其放在上理论课程的同一个学期内完成。那么在时间规划上，有的院校是边上理论课，边做大作业。而笔者所在的学院，则安排在学期末的二周内，专门进行数据库设计。笔者以为，这两种方式都不可取。第一种方式是边上理论课，边做大作业：这种方式对于学生来说，无法进行团队合作的训练，而且对于学生个人能力的提高也没有太大的促进作用。第二种方式是在学期末规定时间内完成：这种方式虽然可以组织学生进行团队合作，在一定程度上锻炼了学生的人际团队能力。但是时间较紧，学生还没磨合完毕就要完成课程设计的内容，这种锻炼团队能力的作用是很有限的。同时，笔者以为期末有限时间内完成一个有实际应用价值的数据库设计，对于理论基础还比较薄弱、又没有设计经验的学生来说是一个不可能完成“好”的任务。所以，笔者认为，课程设计需要单独安排一个学期进行。

2.理论实验内容的改革。理论实验可以增强理论教学的效果，让学生在实验中，更好地实践CDIO的O（Operate）。笔者将课程实验的内容，结合某个实际应用的例子将课程实验内容分为2个层次[4]：

第一层（基础理论实验）：要求学生能运用数据库管理系统软件实现建库、建表、建索引、建视图，以及查找、插入、删除、更改等基本操作；实现数据库的安全性控制的基础操作；实现数据库的备份与还原的基本操作。

第二层（实际应用实验）：要求学生能根据应用的实际情况，自行设计查询的要求以及实现查询命令；能够结合实际应用情况自行设计数据库的安全策略；能够结合企业的不同要求自行设计数据库的备份与还原策略。

实验后，要求学生对实验过程中碰到的问题以及解决方法进行说明、归纳和总结。在此期间，教师可以在课间或课后，针对学生在实验过程中的问题加以引导，引导学生自行得出相关问题的答案。

（三）课程设计改革，提高学生的人际交往和团队协作的能力

CDIO教育模式的标准7，提出了利用教学过程中的工程实践工作，在让学生学习理论知识的同时，提高其自身的素质、人际交往的能力以及通过团队合作进行产品和应用系统开发的能力。这种教学模式将学科理论学习与工程实践项目相结合，打破传统那种“填鸭式”的理论学习模式。这种教学过程能够充分提高学生的工程实践能力和团队协作能力，可以最大程度避免了目前企业实际需求与学校培养计划之间严重脱节的供需矛盾，为将来学生毕业走向企业，提高学校就业率打下良好的基础。

对于“数据库课程设计”的实践改革内容，笔者做了如下的规划：

“课程设计”选题时，采用双向选择，即任课老师提供多个实际应用的项目题目，学生可以从中选择，或者由学生自行通过查找资料选定一个题目。每个题目最多允许4-5个学生选择，从而形成讨论组，便于在学习过程相互讨论，提高实训效果。以小组为单位完成设计过程，要求各个小组选出组长。在各个阶段结束时，组长需提交小组工作总结报告，对小组成员的工作量、完成情况、问题解决以及工作能力做出评价，真正模拟工程项目的实施过程，提高学生的团队协作能力，当然也包括一部分学生的领导能力。由每位组长和组员一起商量，分配每个阶段的工作任务。在此期间中，教师可以全程参与其中，对任务的分配提出指导性意见。但是，教师并不要急于给出结论性意见，而是应该鼓励学生多上网查询资料或者通过小组讨论解决，以培养学生的自行发现问题，解决问题的能力。学会掌握知识的内在涵义，并能将理论知识应用到实际应用中，提高学生的创新能力。

每个阶段，各个小组都需要提交阶段性报告，各个阶段性报告由教师编写出详细的课程设计指导书，并提出了详细的设计要求，给出设计范例，以便于学生从模板开始，快速提高。对各个阶段的时间安排，教师要做出详细和周密的规划，要求学生能够在规定的时间内完成相关的工作任务。每个小组根据课程设计的实践要求，独立逐一完成数据库设计的各个步骤，包括需求理解、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现、测试，并提交相应的阶段性报告。其阶段性的具体内容如下表所示：

表2.“数据库原理与应用”课程设计改革方案

（四）教学整体性改革，提高学生的综合素质

CDIO模式的标准3提出了建立学科相关课程之间的关联，使学科的培养目标能够得到多门课程的相互支持。我们需要制定详细的教学计划，使得课程之间的衔接能够针对CDIO教学模式的特点，达到标准2所要达到的4个类型素质和能力的目标。

1.教学内容的整体性思考。以往的课程设置时，主要是考虑到学科的前后顺序。但是，不同学科内容的考虑都是相对独立的，很少考虑到其中内容之间的关联性。根据CDIO模式的理念，要求充分考虑相关课程内容之间的关系，以避免不必要的内容重复。这就要求教师在进行教学时，知识面要广泛，要全面通盘的考虑课程与课程之间的关联关系，针对不对的学生情况或专业情况进行调整。以《数据库原理与应用》为例，该门课程的先修课程包括：离散数学、数据结构、C语言程序设计等多门课程。但是，计算机相关专业学生的基础不一、先修课程设置的不同，造成了在教学内容上很大的差异性。教师必须充分考虑这种差异性，对教学内容以及教学方法进行动态的调整。

2.成绩考核模式改革。CDIO模式评价标准11，要求对学生能力进行评估。CDIO的教学模式要求整个课程构思、设计和教学实现的全过程要坚持以能力为本。因此，我们要保证对学生能力进行有效和合理的评价，就需要针对不同的能力设计不同的评价标准。在《数据库原理与应用》课程的成绩考核模式的改革中，笔者改变了过去以期末考试作为唯一的成绩考核方式。数据库原理与应用的成绩考核分成两个部分：一个是理论学习部分，另一个是课程设计部分。对于理论学习的成绩考核主要由几个部分组成：平时考勤成绩占5%、理论实践成绩10%、课堂提问成绩5%、期中成绩10%以及期末成绩70%。至于课程设计的成绩考核则按照需求理解、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现、测试的六个阶段分别给出考核成绩，再综合小组平时的考勤情况、组长给出的考核成绩，做出最终的成绩评定。尽力将学生的自主学习情况、实践能力、创新能力、学习过程情况等纳入成绩考核评定体系，努力形成对学生各种能力的综合评定体系。