新工科背景下融入CDIO理念的《数据库原理及应用》课程实验教学设计

宋倩 段艳明

【摘要】立足于新工科大环境下，专业课程与课堂思政、理论与实践实现一体化教学已然成为新常态，全面推进专业知识传授、能力培养和价值塑造改革行稳致远。以《数据库原理及应用》课程为例，探索专业、思政理实教学案例，围绕红色英雄数据库开展实验教学。从课前实验预学、课中实验教学以及课后自我拓展三个方面探讨实验课程改革的策略，提出融入CDIO理念的实验教学设计，实验中融入思政元素，重构实验教学体系，创新实验教学方法，从而稳步优化专业课程实验教学效果，达到育人目标要求。

【关键词】CDIO理念|实验教学|红色英雄数据库|课程思政

新工科建设背景下，课堂教学自始至终都是贯穿三全育人的桥头堡，也是教育教学改革攻坚克难的最后一关。笔者团队围绕《数据库原理及应用》课程实验教学，展开探讨如何在专业课实验教学中，既能发扬英雄精神，传承红色基因，又能进行理实一体化教学。本文选取讲解的教学片段为查询语言中的Select命令。Select命令是数据库编程中的最常用的操作，该命令十分实用，于初学者来说较为抽象。如何讲通、讲活该命令，从而实现由知识内涵升华到思想政治内涵，需要重构教学目标、深耕细作教学案例；在课中实验教学、课后自我拓展等方面重点发力、巧妙构思。

一、教学目标设计

《数据库原理及应用》课程实验教学改革，首当其冲要重构实验教学目标，剖析实验教学目标与思政目标的潜在关系，将思政目标润物细无声地融入到实验教学目标中[1]。

（一）知识与技能目标

熟练掌握Select命令的一般格式、单表查询与多表查询的语法格式，拥有数据库查询设计与分析的能力，能够简化程序编制，提高编程效率。

（二）过程与方法目标

采用“线上MOOC+线下工程能力培养+思政案例”的混合式教学，激发学生学习的主动性，引导学生以创新的意识去参与课堂互动，提升学生问题分析和创新能力。

（三）情感态度与价值观目标

提升学生获得专业知识的成就感，唤起学生主动求知的内在潜力，鼓励学生自信自强。不仅具备专业伦理意识，同时具备爱国主义情怀，以英雄模范为榜样，激发学生的民族自豪感荣誉感。

二、融入CDIO理念的实验教学设计

CDIO理念强调从项目开发到项目上线运行整个生命周期出发，来构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运行（Operate），实现“学习知识、技能培养和工程能力素养”相互融合，相得益彰，达成同向同行、全面发展的三维目标[2]。结合《数据库原理及应用》课程所授内容和固有特点，在设计和选取教学案例时，考虑融入中华诗歌文化、行业技术精英、扶贫干部、感动中国年度人物、革命英雄们的事迹和蕴涵其中的思想哲理[3]。

（一）构思与设计

《数据库原理及应用》课程内容上涵盖数据库系统概述、关系数据库理论、SQL编程、数据库安全保护和数据库设计以及SQL Server 2016高级应用等等[4]。基于上述内容，为便于学生掌握课程的理论知识与实践操作，教学过程需结合实际数据库，才能深入理解和在今后的工作中灵活运用，设计符合应用需求的数据库系统。

专业、课程思政教学改革行之有效的办法就是案例教学法，剖析案例去导入专业知识是学生喜闻乐见的一种方式。而此前的数据库素材多是以教务管理系统、学生学籍管理系统等行业数据库为主，仅考虑传授专业知识、提升数据库编程技能，鲜少考虑课程思政。以实践应用为依托，用以创新教学案例库。

《数据库原理及应用》课程本身课程包含大量的基础理论，知识点不够连贯，各语法规则繁多，如存储过程的创建、触发器的工作原理、函数依赖的定义、Transact-SQL基本语法、运算符和表达式等，而关系数据库理论部分学习起来单调乏味的。同时，各种流控制语句、批处理程序和琐碎的数据类型，无一不导致学生产生巨大的厌学情绪。尤其是关系代数运算和演算例子与离散数学息息相关，非但未激起学生的学习欲望，只会适得其反。因此，以具体实例为抓手，以实践应用为依托，科学指引学生高度结合当前所学知识解决现实问题，是教学改革的重中之重。具体设计案例时需结合学生的学习习惯和生活环境，优先选取与学生学习和生活密切相关的场景作为教学案例，故而本次选择的数据库课程案例是围绕英雄故事进行建构，创建红色英雄数据库。这样以实际构建的数据库来激发学生的学习兴趣。

（二）实现与运作

实验教学全过程围绕“以学生为中心”的教学理念设计课堂互动，真正实现以“教师”为主导转向以“学生”为主体地位，打造“以学生学习和發展为中心”的高效课堂，从而提高学生的学习质量和效率，全面提升学生的知识、能力和素质[5]。具体实现，由学习小组共同完成红色英雄数据库代码，借助学习通和雨课堂教学平台，采用课前-课中-课后贯通和理论-实践相结合的教学手段，辅助学生深入理解数据库设计的各个阶段，加强学生的知识理论和实践应用融合共进。

构建的红色英雄数据库由三个基本表组成，表1是英雄表（属性有英雄编号Hero_id、英雄姓名H_name、性别H_sex、籍贯H_origo、出生日期H_birth、英雄事迹H_ deed、英雄著作H_writings、所获荣誉Honours、备注Remark）；表2是读友表（属性有读友编号Reader_id、读友姓名Reader_name、性别R_sex、电话Tel、微信号R_ chat、备注Remark）；表3是英雄事迹阅读表（属性有英雄编号Hero_id、读友编号Reader_id、阅读次数R_count、阅读感想Readings、阅读评分R_score）。该红色英雄数据库的三个表各自包含的字段命名规范且可读性高，时刻将红色基因浸润心灵，激发学生的责任担当和家国情怀。

其中表1、表2和表3的案例数据如下：

三、教学过程

（一）课前预学

通过教师提前发布课前预学任务，任务中导入思政辨析问题，不仅能提高学生课堂学习质量，而且能培养学生预先计划的习惯，从而提升学习兴趣，逐步养成“问中学”的习性等[6]。教师课前提供课中教学所需PPT课件、MOOC视频链接和红色英雄数据库教学素材等，并上传到网络教学平台“学习通”中，学生需预学Select语句的语法组成和功能，了解单表查询与多表查询的区别，并能熟练应用Select命令，谙习红色英雄数据库的结构，对红色英雄数据库中的英雄事迹进行阅读，并选择1～2个英雄事迹重点学习，写出阅读感想，给予阅读评分，将自己不能理解的Select查询语句记录下来，以便于课堂上交流。

（二）课中教学

针对课前预学的任务，运用多种教学方法，以学生为中心，组织打造有效课堂[6]。教师在课堂中精讲重点，教师引出课前预习的问题，按小组讨论交流分享，启发学生思维；然后提出查询需求问题，组织学生小组内互相检查所编写查询语句，观察Select查询程序执行结果，加深对查询语句的理解，并能熟练应用到实际案例分析中。

1.教师精讲

教师重点剖析Select命令中的连接子句、筛选子句的思路框架，讲解多种运算表达式的组成部分，基于红色英雄数据库教学案例设计3或4道不同题型，解说单表查询、连接查询需要思考的核心问题，启发学生理解查询分析和设计的要诀。

2.课堂互动

利用网络教学平台“学习通”设计随堂练习或者分组任务，让学生主动抢答或者教师随机选人。随堂练习题型多是选择题，学生方便用手机或平板答题，通过学生作答情况，分析学生存在的知识误区和盲区，进一步巩固Select命令的知识。紧接着就连接子句的组成部分拓展外延，以抢答形式促进学生参与课堂互动，且可以充分调动学生思考问题的积极性，进而有效培养学生间良性竞争的意识。“学习通”平台提供的“奖励积分”的方式可以实时记录学生所得积分情况，设置不同的奖励积分制度，每抢答正确一题奖励4个祝贺分，抢答但回答有误的学生奖励1个安慰分，不参与抢答的学生不予奖励积分。期末课堂教学评价时，根据学生所获总积分的情况，统计课堂互动成绩，根据学生所得总积分数量的80%换算成课堂互动成绩，其中互动成绩占期末总评的10%，满分为10分）。通过这种激励方式，学生课堂互动参与度显著提高，课堂气氛也活跃起来，既养成了提前预习的好习惯，又提升了学生的自学能力。

3.问题探究

问题探究式教学方法既能减少理论满堂灌的课堂教学环节，将课堂中心交还给学生，又能锻炼学生主动分析问题和培养学生创新思维的能力[7]。围绕一个综合查询案例展开问题探究。例如，怎样查询学生个人阅读过的英雄和他的事迹，阅读次数、感想和评分呢？实际上，每位学生所阅读的英雄事迹各不相同，故而查询结果不一。利用不同的查询命令和查询结果，学生们做进一步讨论，并分享各自的阅读感想和评分。首先让学生按照分组在电脑上编写Select命令，然后随机选一个学生展示所写命令。结合其所写命令，重点探究where连接子句和having筛选子句的先后顺序和应用场景，帮助学生理解消化Select命令，能够学以致用，具体问题具体分析，设计合理的查询语句。在牢固掌握Select命令进行查询设计的前提下，按小组选取代表分享课前重点学习的红色英雄故事，探讨英雄事迹背后的人文精神。如学生1朗诵了巾帼英雄——赵一曼的英雄事迹，为掩护部队突围，身负重伤，养伤期间被日军发现，视死如归，从容就义。学生解读要学习她信念坚如磐石、稳如泰山，面对残酷的环境，意志坚忍不拔、始终不渝，在面对家国，毅然决然选择后者，情怀大爱，无私奉献。学生2朗诵了“两弹一星功勋奖章获得者”——邓稼先，中国核武器研制工作的开拓者和奠基者。他在美国普渡大学获得物理学博士学位，毕业当年，他毅然回国。学生对该英雄人物的思考是热爱祖国、精忠报国，默默奉献、淡泊名利，身先士卒、不怕牺牲。学生3分享了著名的抗日民族英雄人物——杨靖宇。在从事秘密革命工作时，曾5次被捕入狱，屡受酷刑，坚贞不屈。从英雄模范身上汲取到的杨靖宇精神就是要坚守真理、不畏艰苦、赤胆忠诚、英勇献身。从杨靖宇以身许党、以身报国的忠诚品格中汲取信仰的力量。

经过以上的Select语句设计、分析和理解相关英雄事迹分享及观点阐述之后，学生在数据库查询课堂中，既学习了其专业技能，又提升了其数据分析水平，还培养了优秀的思想品德。

（三）課后自学

作业和批改方式都应与课堂教学紧密结合，以促进学生自主学习、探索精神和创新能力的发展[8]。

要巩固已学知识，可凭借课后自学重温旧课，并透过独立设计和作业完成锻炼其创造力。改革作业批改方式，丰富思维空间，增强良性竞争和学生自主学习精神。

作业内容分为基础练习和提高练习。基础练习要求学生结合实验教材、企业案例和行业案例完成Select查询设计，写出查询语句并进行数据分析。提高练习由学生自主设计，主要结合红色英雄数据库案例，包括连接查询、嵌套查询等较为综合的查询设计题目，并给出程序命令，进行数据分析和总结。

在作业批改方面，评阅方式进行改进，包括学生自评、小组互评和教师终评三部分。学生分成7～8人一组，每次作业先由自己评阅，再经由小组内同学间两两互评阅，最后由教师评审。整个课程按章节设置了7次作业，每位学生至少要评审小组内其他同学一次。评分方式为学生自评占15%，组内互评占15%，学生总分70%由教师评阅。这一改革有助于激发学生对同组优秀作业的学习兴趣，提升自身思维水平，推动班级合作进步；同时70%权重的教师评审也能确保整体公平公正。

四、结语

基于新工科背景，充分结合自建红色英雄数据库具体实例，融入CDIO理念，精讲Select命令的专业教学有深度、有分量。借助问题探究及导入，引导学生参与课堂教学，进一步提升了在校学生数据库编程的能力。借助实际查询案例，多数同学从数据库查询、语法知识以及如何使用等方面对上述命令的深层内涵有了很好的理解。融入英雄模范教学实践，凸显了将思政教育大贯通人才培养的全过程，既弘扬英雄精神，传承红色基因的同时，又在专业课的教学中实现了文理交融，思维交互。立足当下，为学生提供更高质量的数据库课程实践教学课堂，同时探索专业、课程思政一体化教学新方向，也为贯彻落实“三全育人”贡献力量。中国军转民

参考文献

[1]尹芳，李成严，孙冬璞，等.工程教育专业认证背景下Oracle数据库课程教学改革与实践——以OBE理念为视角[J].西昌学院学报（自然科学版），2022，36（1）：118-123.

[2]叶小艳，叶小莺，王健.基于OBE的软件需求分析课程“三位一体”思政教学设计[J].计算机教育，2023，338（2）：100-105.

[3]刘爱华，温志萍，程初，等.数据库原理及应用课程思政典型案例教学设计[J].计算机教育，2023，339（3）：169-172.

[4]朱扬清.融合中华优秀文化 探索专业课程思政——数据库系统原理课程思政课堂教学改革[J].高教学刊，2023，9（8）：181-184.

[5]柯毅明，汤宏誉，刘敏.基于OBE和CDIO的C语言程序设计课程教学改革[J].计算机教育，2024（02）：26-30.

[6]刘玉葆，饶洋辉.“数据库+课程思政”教学设计探索[J].計算机教育，2023，338（2）：92-94，99.

[7]宋倩，罗富贵，肖辉辉.基于学习通+BOPPPS模型的混合式教学设计与实践[J].现代信息科技，2023，7（2）：178-180，184.

[8]蒋欣岑，杨先凤.数据库原理及应用课程思政建设[J].计算机教育，2023（10）：57-62.

【基金项目：广西高等教育本科教学改革项目（2023JGA299）；河池学院2023年度课程思政示范课程（2023KCSZ18，2023KCSZ13）；广西教育科学‘十四五规划2023年度专项课题+《地方应用型高校“思政+创新创业+专业”的计算机人才培养模式研究》+（2023ZJY1966）；河池学院2022年教改一般项目（2022EB009）】

（作者简介：宋倩，河池学院大数据与计算机学院讲师，硕士，研究方向为负荷预测、强化学习；段艳明，河池学院大数据与计算机学院副教授，硕士，研究方向为智能计算）