CDIO理念下《数据库原理》课程多轨教学模式探索

岳小婷（东北财经大学管理科学与工程学院，大连 116025）

CDIO理念下《数据库原理》课程多轨教学模式探索

岳小婷
（东北财经大学管理科学与工程学院，大连 116025）

0　引言

数据库技术是信息系统的一个核心技术，广泛应用于各个领域。《数据库原理》课程全面地阐述了数据库技术的基本概念、基本原理和应用，是计算机、信息管理、电子商务等专业的主干课程。此课程不仅理论较多，而且比较抽象，教与学都比较困难。黄德才（2008）认为在理论知识学习阶段，学生理解困难。进入实践阶段后，又感到实践无从下手，考核方法单一、失去导向作用［1］。刘畅（2009）认为理论和知识点讲解多，案例的讲解和分析少；学生的数据分析能力和设计能力培养不够；实践过程中缺乏项目工程组织［2］。吕明娥（2011）认为教材及教学内容与实际脱离；教学手段和教学方法落后；不够重视实践教学［3］。王建伟（2014）认为在教学中，过度重视理论，忽略实践教学；教学与实践脱节［4］。王永强（2015）认为存在理论与实践脱节，而且实践教学部分缺少和实际项目的结合的问题［5］。段涛（2015）认为在理论的讲解过程中，学生感觉教学被动乏味、理解困难，而当进入具体数据库系统设计后，又感到系统分析和系统设计等实践工作无从下手［6］。可以看出，这门课程的教学过程主要存在以下问题：①培养理念上，不够重视学生的能力培养；②在教学内容上，理论与实践脱节，实践环节设计不合理；③在教学模式上，比较单一，难以激发学生的学习兴趣；④考核方法单一、失去导向作用。

1　引入CDIO理念

CDIO既是一种工程教育理念，又是一种工程教育模式，但是，不是一种教学模式。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），注重工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力四个层面能力的培养，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。我国工科的教育实践中还存在不少问题，如重视理论学习而轻视实践学习、强调个人学术能力而轻视团队协作、重视知识学习而轻视创新能力的培养等问题。引入CDIO工程教育理念，能尽快培养与国际接轨的中国工程师。

2　理论结合实践，优化课程体系

CDIO工程教育理念反映在《数据库原理》上，就是通过项目设计，将本课程的各个知识点依次衔接，并和本学科的相关知识有机结合，使学生得到构思、设计、实现、运作的整体训练。以这种教育理念为指导，需要对数据库原理课程进行了探索与重新设计，将理论和实践（项目设计）结合，先理论，再实践，用理论指导实践，在实践中巩固理论。按照数据库技术的发展，由浅入深，完成项目的构思。遵循软性工程的思想，循序渐进，完成项目的设计和实现，培养学生的CDIO能力。

项目的选取比较重要，直接影响课程的教学效果。首先，选题要新。选题新，有一定的现实意义，才也能调动学生的学习兴趣。其次，选题要和专业相关，这样既能和专业知识结合，也能发挥学生的特长。然后，选题要准。选题太浅，既不能涵盖课程中的主要知识点，也没有挑战性。选题太难，学生难以完成，反而打击了学生的积极性。综合考虑以上问题，对于信息管理专业、电子商务专业，可以选择“酒店管理系统”作为本课程的项目。此项目为团队合作项目，学生分成几个小组，在项目构思（C）、设计（D）、实施（I）、运行（O）过程中，锻炼团队精神。

《数据库原理及应用》课程在教学组织上有四条主线：基础知识、数据库设计、数据库管理、网络数据库。基础知识部分包括数据库技术概述、关系理论、关系规范理论。数据库设计部分包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计等部分。数据库管理包括数据库完整性、数据库安全性、数据库并发控制、数据库备份和恢复。网络数据库包括网络数据库的工作模式、访问技术、交换技术等。项目的设计也紧密地围绕着这四部分，循序渐进地进行。

基础知识部分是项目构思（C），主要运用LBL教学模式（Lecture-Based Learning）讲授知识，采用CBL教学模式（Case-Based Learning）引导学生思考。以酒店管理项目为例，在数据库技术概述的讲授中，一边教授数据库技术的原理，一边引导学生思考此项目应该采用文件系统还是数据库系统，引导学生发现文件系统存在的数据查询、数据更新、数据安全等方面的问题，认识到数据库系统的优点。在学习了数据模型之后，给出酒店的客户信息，客户的历史入住信息，客房的状态信息，让学生们思考并构造这些信息的E-R图，进一步，思考采用关系数据模型的优点。

数据库设计部分是项目设计（D）和实施（I），主要运用LBL教学模式讲授理论知识，采用CBL教学模式引导学生思考酒店管理系统的需求，在需求报告中详细描述要存储的信息及语义，以及数据关联和数据约束。采用PBL（problem-based learning）教学模式，鼓励学生合作交流，设计酒店管理系统的概念模型、数据模型，采用规范化理论，判断关系模式是否是1NF，如果是，继续引导学生发现其中存在的数据插入时的冗余、删除时的异常等问题，并找出根源在于关系模式中存在的部分函数依赖和传递依赖，并用模式分解的方法消除部分函数依赖；接着，让学生们思考，关系模式是否是2NF，如果是，继续引导学生发现数据更新时存在的异常问题，找出问题的根源在于关系模式中存在的传递依赖，并用模式分解的方法消除传递依赖；进一步，让学生们思考，此关系模式是否是3NF，如果是，判断是否还需要进一步模式分解。模式设置完毕，要求同学们详细描述基本表、属性、主关键字、外部关键字，评价其合理和不足之处，同时，在基本表的基础上，根据项目需求描述视图和索引。通过学习，不仅让学生们厘清了几个范式间的联系和区别，而且了解到3NF已经能够满足大多数应用的需求。之后，采用RBL教学模式（Resource-Based Learning）引导学生查询各种网上资源，利用Powerdesigner16.5建模工具实现概念模型、数据模型并将其转换到SQL Server中，实现项目实施（I）。

数据库管理也是项目设计（D）和实施（I），主要运用LBL教学模式讲授理论知识，采用CBL教学模式引导学生思考酒店管理系统的安全性控制和完整性控制，实现项目设计（D）。例如，在安全性控制中的教学过程中，主要涉及用户的身份验证和权限管理。首先引导学生思考酒店管理系统中，在认证模式上，混合验证模式和Windows认证的优缺点。如果采用Windows认证，思考通过Windows认证的用户是否有权操作酒店数据库。如果不能，授予认证用户数据库角色能否解决问题，可否在此角色的基础上赋予用户更多的数据库权限。此用户在授权后能否有权操作客户信息表。如果不能，思考给他授予合适的数据操作角色并根据需要修改其操作权限。通过学习，让同学深刻理解用户、角色和权限的关系。采用PBL教学模式，鼓励学生合作交流，在SQL Server中实现酒店管理系统的安全性控制和完整性控制，实现项目实施（I）。最后，结合VB和SQL Server实现单机版的酒店管理系统。

网络数据库主要运用LBL教学模式讲授理论知识，用RBL教学模式引导学生查询各种网上资源，实现B/S模式的酒店管理系统，实现项目运行（O）。以数据访问技术为例，让同学们利用网上资源，学习和了解各种数据访问技术，如ODBC、OLE DB、ADO、ADO.NET等，了解各种技术的产生背景和优缺点，然后选定一种数据访问技术，在SQL Server中配置数据源，并在酒店管理系统中访问这个数据源。

3　科学的项目的考核方式

考核方式是学生的学习导向。因此，在CDIO工程教育理念下，应当改革和完善考核机制，课程成绩应以项目考核成绩为主，反映出学生的工程实践能力、创新能力、团队协作和交流等能力。在项目考核过程中，教师是引导者。项目实施之初，为了考核的公平，教师应根据学生的能力、特长、兴趣等情况，对学生合理分组，每组人数定为5～6人，每组设小组长，负责本小组的交流和协作，进行明确分工，防止出现依赖思想。为了调动学生的积极性，项目的考核分阶段进行，在项目构思（C）、设计（D）、实施（I）、运行（O）的每个阶段，以讨论、报告、展示的方式进行考核，教师就发现的问题做出点评，有利于相互学习、共同进步。教师根据考核结果给出各小组成绩，个人成绩是小组成绩作为系数，乘以同一小组其他成员给出的评分。通过这种考核方式，调动了每位小组成员的积极性，促进了小组的团结协作，积累了项目经验。

4　结语

将CDIO工程教育理念引入《数据库原理》课程，解决了教学过程的存在问题，通过工程项目的实训，不仅加深了学生对于理论知识的理解，也提高了学生的工程实践能力、创新能力、团队协作和交流等能力。

［1］黄德才．以教材建设为中心的数据库原理及其应用课程改革与实践［J］．计算机教育，2008（8）．

［2］刘畅．案例法和项目驱动法在数据库原理教学实践中的应用探索［J］．计算机教育，2009（19）．

［3］吕明娥．数据库原理及应用课程建设的实践与探讨［J］．湘南学院学报，2011（2）．

［4］王建伟．数据库原理与应用教学方案改革浅探［J］．电脑知识与技术，2014（19）．

［5］王永强．CDIO模式下数据库原理与应用改革研究［J］．计算机教育，2015（3）．

［6］段涛．LBL-CBL-PBL-RBL四轨教学模式在数据库原理课程教学中的应用探讨［J］．计算机教育，2015（3）．

Database Principle；CDIO Engineering Education Concept；Course Teaching

Exploration of Multi-Track Teaching Pattern of Database Principle under CDIO Concept

YUE Xiao-ting
（Institute of Management Science and Engineering，Dongbei University of Finance and Economics，Daliang 116025）

1007-1423（2015）30-0042-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.30.012

岳小婷（1973-），女，山东乳山人，博士研究生，讲师，研究方向为数据挖掘

2015-09-15

2015-09-30

针对数据库原理教学中存在的问题，引入CDIO工程教育理念，结合多轨教学模式，采用科学的考核方法，引导并培养学生的CDIO能力。

数据库原理；CDIO工程教育理念；课程教学

In view of the problems that exist in Database Principle teaching，introduces CDIO engineering education concept，combined with multitrack teaching mode，adopts scientific assessment methods，guides and cultivates the students'ability of CDIO.