CDIO模式在数据库系统概论教学中的应用

梁兴柱 周华平

摘要：研究了当前高校中数据库系统概论课程教学现状，分析了理论和实践教学中存在的问题，针对这些问题提出了借鉴CDIO工程教育模式的优点，对数据库系统概论课程进行教学改革，使学生在基于数据库开发的构思、设计、实现和运作等阶段得到全面锻炼和提高。

关键词：数据库；工程教育模式；教学改革

中图法分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）24-0109-02

数据库系统概论课程是理论结合实际，综合性较强的计算机专业必修课，在很多其他工科专业中也作为选修课。旨在让学生开发数据库系统的基本过程和方法并，理解数据库系统的基本概念、原理和方法。授课内容主要包括：数据库系统结构、数据模型、关系模型、关系代数，SQL、规范化设计理论，数据库设计和数据库保护等。培养学生具备分析问题并能进行数据库设计的能力，熟练掌握SQL编程技术，具备数据库编程的能力，能够使用ODBC或者其他语言来进行数据库应用程序的设计的能力[1]。

CDIO工教育模式代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，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。CDIO培养大纲将工程师必须具备的工程基础知识、个人能力、人际团队能力和整个CDIO全过程能力以逐级细化的方式表达出来，使工程教育改革具有更加明确的方向性、系统性。CDIO体现了系统性、科学性和先进性的统一，代表了当代工程教育的发展趋势[2]。

1 数据库系统概论教学现状

数据库系统概论在计算机专业中具有重要的作用，但是当前高校的教学并未及时跟进时代的发展，其主要问题有：

（1）师资队伍工程经验匮乏。好的教学效果必须有好的师资队伍保证，高校中数据库系统概论课程的师资队伍的一般具备较强的理论，但是工程基础比较薄弱，缺乏一线项目实践经验。

（2）实践教学中学生团队协作意识薄弱。教学中很少组织团队模式的培养，数据库课程设计中学生一般都是单人一组，没有协作。通过分组更能营造组内、组间的互助竞争条件，增加学生协作交流的意识，提高团队能力。

（3）教学内容和企业需求脱节。现在的互联网及相关企业基本都采用工程化的合作开发方式，遵循软件工程思想研发项目和产品，而在高校的数据库教学中，大多数课后作业、上机实践以及课程设计，和企业需要的人才相背离。

（4）教学评价考核机制无法客观、全面评价学生的能力。现有数据库系统概论考核模式，注重书本知识点的理解，忽略知识的拓展和动手操作能力。现有考核只是单纯的期末考试，在理论考试中也无法考核学生的应用和解决问题能力。通过必要课程的教学改革，将课程的理论和实践教学有机融合，提高教学效率。

当前高校工程教育困境在于：企业缺乏有实践经验和动手能力强的学生，工科大学学生抱怨缺少实践机会，学习理论枯燥，就业压力大[3]。因此，有必要将工程教学领域中CDIO理念引入到数据库系统概论等课程教学。

2 数据系统概论教学改革方法

2.1 提高师资队伍的工程能力

为适应工程教育人才培养要求，贯彻CDIO教学理念，高校组织或选派教师参加各类长、短期工程培训。深度开展校企合作，教师前往企业学习。近年来，我院高度重视师资队伍的工程教育能力建设，提高教师的教育教学质量、科学研究水平及工程能力，加大骨干教师、青年教师的工程能力和项目实践培养力度，有效地满足了人才培养需要。在学校和学院的大力支持下，学院和上海、杭州、苏州等多家互联网公司建立校企合作，教师通过工程化的实践锻炼，了解行业管理、工程实践技能，提升自己的项目开发能力，使得支持CDIO工程教育的教师的队伍稳步提高。

2.2加强课程教学资源建设

由安徽理工大学校级重大教学改革研究项目、本科专业核心课程项目支持，利用校园网实现教学资源共享，开发数据库教学资源平台，将课件、实验、课设题目和要求、案例项目作品等各种资源上传到教学平台，方便学生下载学习[4]。具体的数据库教学资源平台包括：

（1）教学资源管理模块。教学可以按照媒体类型、分类信息、显示教学资源库的列表内容，显示内容包括缩略图、资源名称、资源类型、资源大小、下载次数。

（2）教学资源上传下载模块。可以查看教学资源的详细信息并预览教学资源，可对资源进行评论。限制IP范围内下载教学资源，用户可以上传自己的资源，对教学资源可控。

（3）统计分析资源模块。统计信息包括资源数量统计，按照媒体类型统计，点击统计，下载统计，用户上传统计。对教学资源统计后进行一定的量化分析，提高教学资源使用效率。

（4）教学资源处理模块。对教学视频进行自动处理，生成可在线观看的流媒体资源。对上传的WORD、PDF等文本进行自动加工处理，生成可在线观看的swf文件。

（5）学习管理模块。主要涉及课程公告、布置作业、课程论坛、在线答疑等功能。

2.3编写配套的实训教材

教材是學内容的载体，教材的编写和校本教材的开发，要依据岗位能力和职业技能鉴定标准，理论教材内容的选取应注重实用和理论相结合[4]。兼顾知识扩展性，选用经典教材《数据库系统概论（第5版）》。实验教材内容必须根据CDIO要求，参照相关的13条标准，选用或自编工程项目强的教材，理论实际紧密结合，以“做”为主，根据学生的认知特点和相关的职业资格标准选取教学内容。数据库系统概论实验我们采用自编教材，主要内容包括：

实验1 SQL Server的安装与服务器管理、数据库的创建与管理；

实验2数据表的创建与管理、视图的操作与管理；

实验3数据查询与更新；

实验4数据库安全管理、数据库备份与恢复；

实验5存储过程的实现、触发器的实现；

实验6 综合实验1——教务系统数据库设计；

实验7 综合实验2——Web购物系统数据库设计；

实验8 综合实验3——图书借阅系统数据库设计。

2.4基于CDIO四个阶段的课设教学改革

根据CDIO四个阶段，应用到整个数据库课设教学中[5]，具体按四个阶段实施。

（1）Conceive构思阶段。按照能力水平不同划分4-5人的学习小组，教师引导学生在实际项目案例中发现问题、解决问题，培养团队建立分析问题的思路，各个小组长分配任务，完成初始资料整理。提出项目解決方案和构思过程。

（2）Design设计阶段。基于工程项目前期的构思，进行数据库系统的E-R模型设计、逻辑和物理结构设计，教师进行评价，反复修改、审核后确定最后模型和设计结构。

（3）Implement实现阶段。基于工程项目的前一阶段的设计结果，将数据库物理设计的成果转换成DDL语句，创建表、视图、索引等，在基表上运行DML命令，并进行各种查询功能测试。测试数据模拟真实环境的业务，验证设计是否存在缺陷等。

（4）Operate运作阶段。基于项目前期的实现成果，结合C#、Delphi等易实现的高级语言，设计项目应用程序的各类界面，编写代码进行验证与测试，记录存在的问题并分析原因，各小组组内讨论和反复改进。在项目结束时，演示和答辩。教师和其他组组长对项目进行考核。

3 结论

经过几年探索与实践，我校数据库系统概论教学改革达到了预期目标。师资方面，通过和企业合作进行教师工程项目实训，教学团队中的教师具备丰富工程经验；学生方面，培养的学生项目经验扎实、工程素养过硬。具备较好的工程项目基础的学生在校期间多次参与国家大学生创新项目，参与安徽省大学生创新项目，参加国家级、省部级学科竞赛多次获奖。

从最终的培养效果可以看，基于CDIO的数据库系统概论教学改革应用方案很有成效，培养学生的工程设计能力，将理论与实践环环相扣，围绕互联网企业的实际需求，将CDIO教育融入教学，培养了学生数据库应用开发能力，深受学生和企业认可。

参考文献：

[1] 王珊，萨师煊. 数据库系统概论（第5版）[M]. 北京：高等出版社，2014.

[2] CDIO简介. http：//www.chinacdio.stu.edu.cn/Detail.aspx？id=30&type;=channel.

[3] 钟金明，李苑玲. 基于CDIO理念的工程教育实践教学改革初探[J]. 实验科学与技术， 2009（12）：67-69.

[4] 刘丽娟，蒋泽林. 基于CDIO模式的数据库实验教学改革方案研究[J]. 内江科技，2014（5）：146-147.

[5] 邱胜海，高成冲，等. 基于CDIO模式的数据库课程实验项目设计[J]. 中国现代教育装备，2012（24）：43-45.

【通联编辑：王力】