“CDIO+PBL”混合式教学理念下数据库实践教学研究

摘要：传统的数据库实践教学方法往往缺乏对学生实际操作和解决问题能力的培养。针对这一问题，提出 “CDIO+PBL”混合式教学理念，将被动学习转变为主动学习，让学生在学习过程中发挥更大的主体性和能动性，进而全面提升学生的实践操作能力。

关键词：混合式教学；CDIO；PBL；数据库课程；教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）22-0141-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

2019年，教育部印发《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》，旨在深化高校教育教学改革，全面提高人才培养质量。文件指出，要立足经济社会发展需求和人才培养目标，优化公共课、专业核心课和专业课的比例结构，加强课程体系整体设计，完善课程建设规划、体系，避免碎片化[1]。重点打造一大批具有创新性、激励性的高阶在线“金课”、线上线下混合“金课”、虚拟仿真“金课”和社会实践“金课”；积极发展“互联网+教育”，探索智慧教育新形态，推动课堂教学革命[2]。在此背景下，数据库实践教学成为重要的教学环节，旨在培养学生的实践能力、创新能力和解决问题的能力，以满足社会对高素质人才的需求[3-4]。因此，本研究引入CDIO（Conceive Design Implement Operate） 工程教育改革成果，结合国际先进理念，结合PBL（Problem-based Learning） 教学法，对数据库实践教学课程进行教学改革。通过这两种教学理念的结合，旨在培养学生在数据库实践中的实际操作能力和创新思维，提高学生的自主学习和团队协作能力。

1 数据库实践教学课程存在的问题

1.1 理论与实践脱节

目前，大多数数据库实践课程过于聚焦于理论知识的灌输，未能充分重视实践操作的关键性。这种倾向使学生在理论学习层面可能有所建树，然而，当面临实际应用场景时，常常难以将所学理论知识灵活运用于实践之中。这种现象不仅限制了学生技能的实际应用，也影响了他们未来在数据库领域的深入发展[5]。因此，平衡理论学习与实践操作的关系，是当前数据库实践课程亟待解决的问题。

1.2 实验内容单一

部分数据库实践课程的内容显得相对单调，缺乏多样性和趣味性。这种状况不仅可能使学生感到乏味，从而削弱他们对数据库学习的兴趣和动力，还可能影响他们的学习投入和专注度，最终对其学习效果产生不利影响[6]。为了改变这一现状，并切实提升学生的学习体验和学习成效，有必要在课程内容的设计上进行深入的思考和改革，注入更多的创新和活力，使之更加丰富多样，更具吸引力。通过引入更多实际案例、增设互动式学习环节、采用更先进的教学方法和技术手段，让数据库实践课程变得更加生动有趣，激发学生的学习热情和主动性，从而提高他们的学习效果。

1.3 缺乏创新性和探索性实验

传统的数据库实践课程以验证性实验为主导，而相对缺乏创新性和探索性实验的设计。这样的课程结构在某种程度上限制了学生创新能力和探索精神的培养，不利于学生综合素质的全面发展[7]。为了更有效地培养学生的创新精神和探索能力，需要调整实践课程的结构，增加更具创新性和探索性的实验内容，让学生在实践中更好地锻炼和提升自己的综合能力。

2 “CDIO+PBL”混合式教学理念

实践教学在高等教育中占据举足轻重的地位，它对于锤炼学生的实践能力和激发创新精神具有不可替代的作用。随着社会对于人才需求层次的不断提升，实践教学的意义愈发显得重要。

CDIO工程教育模式，作为近年来国际工程教育领域改革中的杰出典范，其核心理念在于构思（Conceive） 、设计（Design） 、实现（Implement） 和运作（Operate） ，并以产品从研发到运行的完整生命周期作为教育的主要载体。这种教育模式鼓励学生主动参与、积极实践，并在不同课程之间建立有机联系，从而全面而系统地学习工程知识[8-9]。CDIO培养大纲将工程毕业生的能力细分为工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个维度，并通过综合性的培养策略，确保学生在这些方面都能达到预定的目标[10-11]。

PBL教学理念是一种以问题为核心和导向的教学方法。它的核心理念在于，教师提出的问题必须来源于真实生活，并能对学生的生活和学习产生实质性的影响。这种教学理念旨在激发学生的学习兴趣，培养他们的自主学习和终身学习的习惯。在PBL教学模式中，教师的角色发生了显著的变化，他们不再仅仅是知识的单向传授者，而是更多地担当起引导学生自主学习和推动学习进程的重要角色[12]。学生需要自主组织、规划和安排自己的学习活动，从而锻炼他们的独立性和创新性。

本研究致力于将CDIO和PBL两种教育理念相融合，形成“CDIO+PBL”混合式教学理念，并将其引入数据库实践教学中，期望通过这种融合教学理念的应用，引导学生自主学习，提高他们的问题解决能力，并充分激发他们的学习热情，将被动学习转变为主动学习，让学生在学习过程中发挥更大的主体性和能动性。

3 教学改革具体实施

3.1 理论与实践脱节

“CDIO+PBL”混合式教学理念旨在从问题出发，通过构思、设计、实现、运作的过程进行反思与总结，从而全面掌握数据库相关的核心知识和技能。这种教学模式（见图1） 不仅注重理论知识的传授，更强调实践能力的培养，旨在帮助学生建立系统、全面的数据库知识体系[13]。

整个教学模式分为6个阶段：

1） PBL问题定义阶段：根据数据库实践教学目标和行业需求，设计和选择具有实际应用价值的问题或项目。这些问题或项目应涵盖数据库设计、实现、管理和优化等多个方面。需要注意，问题的设计应尽可能接近真实世界，与学生的学习、生活或专业领域相关。这样的问题能够引起学生的兴趣和共鸣，使他们更愿意投入时间和精力去解决问题。同时应注重跨学科性和综合性。即问题的设计可以涵盖多个学科领域的知识和技能，鼓励学生进行跨学科的学习和思考。这样可以培养学生的综合素质和创新能力，提高综合解决问题的能力。

2） CDIO构思阶段：引导学生分析问题，明确解决问题的目标和约束条件。学生需要运用数据库理论知识，构思解决问题的初步方案，并确定项目团队结构和角色。在确定项目目标和范围后，进行初步的技术和可行性分析，构思项目解决方案。同时制定项目计划和时间表，将项目分解为多个具体的任务，并为每个任务分配负责人和截止日期，并根据任务分解，制定详细的项目时间表，确保项目按计划进行。之后，根据项目需求和团队成员的技能，分配不同的角色和任务，确保每个团队成员都明确自己的职责和期望，并建立有效的沟通机制。最终将构思文档提交给指导教师进行评审。

3） CDIO设计阶段：学生根据构思的方案，进行详细的设计。包括数据库表结构的设计、数据关系的定义、索引的创建、存储过程的编写等。学生需要对项目的需求进行深入理解，确保对项目的期望结果有清晰的认识。同时根据项目的数据需求，设计数据库的结构，包括表、字段、关系等。并对设计的系统进行性能测试，确保系统能够满足性能要求。此阶段需要注重数据的完整性和安全性。

4） CDIO实现阶段：学生根据设计方案，编写数据库代码，实现数据库功能。在此过程中，学生需要掌握SQL语言、数据库管理系统的使用等技能。完成数据库的实现后，进行系统的测试、部署和运行。此阶段需要关注数据库的性能优化、故障排查等问题。

5） CDIO运作阶段：当数据库的实现工作完成后，随即进入系统的测试、部署与运行环节。在这一阶段，对数据库的性能优化和故障排查等关键任务需给予特别关注。通过全面的系统测试，确保数据库的稳定性和高效性；通过精细的部署策略，实现数据库在实际环境中的顺畅运行。

6） 反思与总结阶段：对整个实践过程进行反思和总结，分析项目是否成功实现了既定的目标，评估成果是否满足预期。从项目过程中提炼出有价值的经验教训，包括技术选型、团队协作、项目管理等方面的经验。针对项目过程中发现的问题和不足，提出具体的改进建议，以便在后续的项目中避免类似问题。

3.2 设计多元化的实践成绩评价体系

在研究过程中，构建了一个多元化的实践成绩评价体系，旨在更全面、公正地评价学生的学习成果和能力。这一评价体系将充分考虑学生在实践活动中所展现出的各种技能和素质，确保评估结果的客观性和准确性。评价指标（见表1） 涵盖了学生在实践活动中所表现出的多个方面，从而为课程提供全面评价学生学习成果和能力的依据。

在整个评价体系中，实践操作能力指标所占的比重最高，其目的在于通过学生的项目完成进度和质量来全面评估他们在实际操作中的技能应用水平。这一指标特别关注学生在面对问题时所采取的解决策略和方法，以评估其应对挑战的能力。团队协作与沟通能力指标则侧重评价学生在团队项目中所扮演的角色和所做出的贡献，如代码编写、文档编写、团队讨论等。同时，这一指标还关注学生的沟通表现，例如他们是否愿意主动分享想法，是否能够及时反馈问题等。创新思维与拓展能力指标旨在鼓励学生提出新颖的想法和解决方案，并评估这些想法的创新性和实用性。此外，该指标还关注学生在课程之外是否愿意进行额外的学习和拓展，如阅读相关书籍、参加相关讲座等。最后，其他指标还包括学生的课堂出勤情况，以评估他们对课程的重视程度，并通过定期布置与课程内容相关的作业，来评估学生的完成质量和态度。

4 结论

“CDIO+PBL”混合式教学理念注重理论知识与实践教学的深度融合，通过项目驱动和问题导向的学习方式，让学生在实践中感悟理论，再用理论来指导实践。因此，将“CDIO+PBL”混合式教学理念融入数据库实践课程显得尤为关键。这种融合能够有效促进理论与实践的紧密结合，全面培养学生的综合能力，显著提升教学效果和学习兴趣，从而更好地适应不断变化的行业需求。

参考文献：

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[12] 王琳，张紫璐，陆添宇. PBL教学模式的研究进展[J].教育教学论坛，2023 （48）：151-154.

[13] 郑著彬，刘春晓，任静丽，等.基于OBE与PBL耦合的混合式实验教学实践[J].实验室科学，2024，27（1）：107-111，115.

【通联编辑：王 力】