基于CDIO理念的数据库课程的教学改革与探索

刘丽杰+高军+张强

摘要：根据数据库课程的特点及重要性，从教学内容、教学方法和实践教学三个方面入手，提出基于CDIO理念的数据库课程的教学改革与实践思路，采取多样化的课堂教学方式，启发学生理解和掌握数据库的概念、原理和方法，并通过项目的开展，在实践中体验“做中学”，从而增加学生对该课程的学习兴趣，提高学生的实践动手能力。

关键字：数据库原理；CDIO；做中学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）15-0076-02

在计算机专业教学中，数据库课程是一门理论性和实践性都很强的核心课程，它在课程之间起着承上启下的重要作用。如今，数据库技术的应用日益广泛且深入，它已经不仅仅局限于数据存储和数据管理，而是在社会生活的各个领域基本都能看到数据库应用的影子。数据库技术在飞速发展，与之相关的新思想和新概念也在不断涌现。相对来说，数据库课程在教学方面的发展却要缓慢许多。由于数据库理论课程中涉及到的概念较为抽象且难以理解，一些学生在学习该课程初期基本就失去了学习的兴趣，到后面的数据库实验和数据库实践时便会非常费力，更谈不上数据库应用能力和数据库实践能力的提高了。而当今社会的用人需求是具有分析问题能力和动手实践能力的人才，但是现在的大学生的这些能力都普遍缺乏。如何使学生能够适应社会需求，掌握数据库应用能力，已成为数据库课程教学改革的核心问题。

一、数据库课程中存在的问题

数据库课程的教学目标是使学生对数据库的原理和基础概念有一个较清晰、全面的了解，并在此基础上提高学生的实践动手能力，增强学生分析问题和解决问题的能力；另一方面使学生更深层次地了解数据库的系统、组织和结构，从而能够适应从事复杂的数据库系统研究、设计、开发与应用工作的需求。而在数据库课程的教学模式中，通常会存在以下一些问题。

1.理论概念较多，抽象晦涩。数据库课中有大量的概念和原理，尤其是在课程的前部分，学生往往觉得概念抽象，难以理解，与实际应用联系又少，因此逐渐对课程学习失去了兴趣。

2.课程教学相对独立。数据库课程主要讲解的是原理和概念，应用极少，在讲解时与语言课程联系不大，知识点零散、不系统，学生对整个数据库课程的把握也不成体系，零散的知识点使学生掌握起来更难，且容易忘记。与此同时，数据库课程也缺乏对学生综合能力的训练。

3.课程的实践环节设计零散。实践环节包括课堂实验和课后课程设计两大部分，课堂实验的设计多为验证性的导向，没有项目导向或者任务驱动的内容，缺少创新性实验引导[1]；课程设计实践过程缺乏具体的项目或任务指导，又由于学生在课程的学习中只注重对知识点的学习，缺乏对学生综合能力的训练，忽视了培养学生的团队合作和沟通的能力。

二、面向CDIO的数据库教学改革

针对上述问题，我们借鉴了现在非常流行的CDIO的教育模式，其中C为Conceive，意为构思，D为Design，表示设计，I为Implement，表示实现，O为Operate，表示运作。把“基于项目或任务学习”的理念贯穿到整个数据库学习的过程，对现有的数据库课程教学进行改革。为此，我们设计了基于CDIO模式的数据库课程的教学体系[2]，如下页图1所示。

在图中给出了以案例驱动为核心的教学组织模式，课堂讲解中原理部分主要讲解数据库的基本概念、系统概述和规范化理论，实验也主要以验证性实验为主；设计部分主要包括数据库设计和模型设计，这部分的实验主要是基于“案例”的验证性实验和综合设计型实验；应用部分则主要是数据库系统的开发；实践部分就是以基于“案例”的课程设计为主。无论是在课堂教学还是在实验实践部分，都将“案例”贯穿始终，将CDIO模式的“做中学”[3]理念应用到数据库教学的各个环节，将抽象的理论知识应用到具体的实践中来激发学生的学习兴趣。其指导思想如下所述。

1.课堂教学中对于不同的知识点采取不同的教学方法。对于新的，难度较大的，抽象不好理解的理论知识最好采用教师讲授的方法，这样便于学生理解。在讲授数据库的系统概述、规范化理论、关系运算和关系模型时主要采用了讲授法；在概念模型和逻辑模型的教学中，采用任务驱动的方法，首先设计一个案例，通过PowerDesigner工具来生成概念模型CDM，再利用PowerDesigner工具将CDM自动转化成物理数据模型PDM，使学生进一步理解概念模型、逻辑模型和物理模型的含义；在讲解SQL语言和数据库设计与实现时，我们采用启发式案例教学，将传统的学生信息管理数据库为基础讲解基本知识点，且一边讲解知识点一遍分析案例，使学生更加透彻地理解数据库的概念和原理，进一步掌握数据库应用的实现技术[4]；同时，强调团队合作的重要性，在课程开始前先将学生每4、5个人分为一组，每一组分配一个项目，这些项目主要来源于项目案例库。案例库中的项目主要从学生的实训项目和教师的项目中获取，并在每个学期结束时将积累的新案例充实到案例库中。

2.实验教学主要以“任务驱动”为核心。CDIO集中体现了“做中学”的原则和“项目驱动”的学习模式，而在数据库实验教学中将整个案例贯穿其中，刚好符合CDIO的设计思想和原则。数据库的实验主要包括课堂实验和课程设计两个部分，是学生对所学知识验证和综合应用的过程。根据在课堂教学中采用的任务驱动的学习方法，将学生分成若干组，每一组分配一个不同的项目，由于在实验中又分为验证性实验和综合设计性实验（验证性实验主要是验证和巩固基础知识），要求每个学生都必须自己独立完成，而综合设计性实验则按照每一组不同的项目内容给出不同的实现要求，每一组的成员要一起相互协调、相互合作来完成实验任务。课程设计是在数据库原理课程学完之后的实践课程部分，一般安排1～2周的时间，目的是使学生掌握数据库系统的基本概念、原理和技术，然后将理论与实际相结合，应用现有的数据建模工具和数据库管理系统软件，规范、科学地完成一个小型数据库的设计，从而强化学生的实践意识、提高其实际动手能力，培养其设计和开发小型数据库系统的能力[5]。

三、考核方法

课程的考核标准是学生非常关心的问题，也是检验教学质量的重要手段，对学生具有很强的导向作用。因此学期初就需要建立一套便于考核的方式，以此来保证数据库课程的教学能够有条不紊地进行下去。在CDIO思想的指导下，根据项目和主体不同，我们给出不同的考核结构和内容。由于数据库课程包括数据库原理课程和数据库课程设计两个部分，因此在考核时应分别给予不同的考核内容。在数据库原理课程中，最后的总成绩包括平时成绩和期末卷面成绩，其中平时成绩占总成绩的30%，包括平时课堂出勤、课堂作业和实验成绩；期末卷面成绩占总成绩的70%，采取笔试的形式。另外，数据库课程设计又是单独的一门课，按照设计结果给出优秀、良好、中等、及格和不及格等成绩。考核标准是根据学生平时的表现情况、设计完成情况和设计报告撰写情况给出的总成绩，其中答辩成绩占50%、课程设计报告占20%、平时的课堂表现占30%[5]。

四、结束语

在数据库的整个课程教学中引入CDIO教学模式，以“案例”贯穿整个课程教学的始终，将抽象的理论知识与实际应用相联系，有效地激发了学生的学习兴趣，培养了学生对问题的分析和解决的能力。经过一段时间以“案例”为核心的教学试验后，学生的学习积极性明显提高，在课堂学习中大部分同学带着问题来听课，能够更好地理解并掌握课程知识，并能够灵活运用到实践教学课程中。由于采用的是项目分组，避免了学生之间的抄袭，尤其是实践环节，在提高学生实践动手能力的同时也锻炼了他们的团队合作能力。然而，数据库的课程教学改革仍在继续，虽然暂时取得了一定成果，但培养方案实施效果需要综合一个周期，后续还需要不断改革、探索、完善课程教学，尤其是实践教学，以期达到CDIO的教育改革目标。

参考文献：

[1]刘闪，曹丽君等.计算机专业实践类课程教学模式改革初探[J].科技信息，2010，（32）.

[2]王向辉，崔巍，徐俊丽.基于CDIO的数据库课程教学改革方案研究[J].计算机教育，2011，（2）：38-41.

[3]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）：1-9.

[4]应宏.基于CDIO工程教育理念的数据库原理课程教学实践[J].教育与职业，2013，（6）：139-140.

[5]董晨，戴敏，张桦.基于CDIO模式的数据库系统课程教学改革[J].计算机教育，2012，（6）：36-40.