CDIO教育理念在“数据库技术及应用”课程教学中的应用

蒲会兰　丁世文　李敏之　吴六爱

摘  要： 针对数据库技术及应用课程传统教学模式中存在的问题，引入CDIO教育理念，结合课程特点，从教学内容、教学方法、评价体系等方面进行改革。教学实践表明，该项教学改革在调动学生学习积极性、培养学生数据库系统设计实践能力、提高学生综合应用知识能力方面均取得了良好的效果，提升了教学质量。

关键词： CDIO; 教育理念; 数据库技术及应用; 教学改革; 评价

中图分类号：G642          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2022）02-119-03

Application of CDIO concept in teaching reform of "Database

Technology and Application" course

Pu Huilan1， Ding Shiwen2， Li Minzhi1， Wu Liuai1

（1. School of Electronic and Information Engineering， Lanzhou Jiaotong University， Lanzhou， Gansu 730070， China;

2. School of Environmental and Municipal Engineering， Lanzhou Jiaotong University）

Abstract： In view of the problems existing in the traditional teaching mode for the “Database Technology and Application” course， the CDIO education concept is introduced. Combined with the characteristics of the course， the reforms are carried out on the teaching content， teaching methods and evaluation system. Teaching practice shows that the teaching reform has achieved good results in mobilizing students' learning enthusiasm， cultivating students' practical ability in database system design， and improving students' ability of comprehensive application of knowledge， which improves the quality of teaching.

Key words： CDIO; education concept; database technology and application; teaching reform; evaluation

0 引言

CDIO教育模式由美国麻省理工学院等四所知名大学经过多年的共同探索研究创立，CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate） [1]。CDIO教育理念在教学实践中的体现，以学生为中心，引导学生主动学习，培养学生创新精神、实践能力和综合应用知识的能力。

随着电子商务、互联网、大数据等信息技术的快速发展，数据库技术已成为现代信息科学与技术的重要组成部分，是计算机数据处理与信息管理系统的核心[2]。笔者所在学校非计算机专业作为一门学科基础课开设数据库技术及应用课程，课程目标是：使学生掌握数据库的基础知识和设计方法，培养创新意识、团队精神，提高实践能力及综合应用知识的能力，使学生具备开发数据库系统的能力。

传统的以知识传递为主的数据库技术及应用课程教学环节包括理论教学和课内实验教学，理论教学主要讲授数据库系统的基本原理、数据库及其对象的创建和维护、数据查询、数据库的备份与还原等，课内实验主要是数据库相关内容的SQL语句实验。数据库系统的基本原理对学生来说比较抽象，在学习过程中存在一定的困难，所以学生学习普遍较被动;综合应用实验课也很难达到预期的教学目标。针对课程教学中存在的问题，我们引入CDIO教育理念，从教学实施和考核评价等教学环节有效地开展教学改革与实践。

1 教学实施

1.1 课程分析

课程分析在实现人才培养目标中发挥着重要作用[3]，其基本内容包括：课程的定位和性质、课程目标、课程目标与毕业要求及其指标点支撑关联关系、课程教学内容及重难点、课程考核及成绩评定细则等。在第一次课上，除了课程分析外，一定要结合学生的专业演示一些事先准备好的信息管理系统，如“学生成绩管理系统”、“会计信息管理系统”、“航班訂票系统”等，让学生了解数据库技术在各行各业的广泛应用，引起对该课程的重视，激发学生的学习兴趣。

1.2 教学设计

教学设计是教学工作中教育技术的核心组成部分[4]，精心设计好每个教学环节是教学活动实施的关键。首先，认真备课，以“数据库系统分析设计能力、实践能力、综合应用知识能力”为培养目标，教学内容的选取要有针对性，重点难点突出，给学生留有拓展空间;其次，课堂上突出CDIO教育理念与课堂教学的实质性结合，以学生为主体，灵活运用各种教学方法与教学手段，培养学生自主学习能力、激发学习兴趣，教师的主要责任在于教学生学，以教导学;第三，从多方面定期评价学生能力的达成度，评估学生对数据库知识的掌握情况及在实际应用中的灵活程度，及时查漏补缺。

1.3 灵活应用多种教学方法和教学手段

在传统的数据库技术及应用课程教学中主要采用以传递知识为主的讲授教学法，这种单向的信息传输方式，容易使学生产生厌学情绪，导致教学效果欠佳。近年来，根据CDIO教育理念，我们在授课过程中，除了传统的讲授教学法外，根据课程内容的性质，灵活应用多种教学方法引导学生自主学习、激发学生的学习兴趣，例如讨论法、对比法、案例教学法[5]、案例-任务驱动教学法[6]等;协调发挥PPT课件、数据库管理系统集成环境、板书等教学手段的优势，取得了良好的教学效果。

数据库技术及应用课程理论教学中，引入CDIO过程，如表1所示。

2 多元评价体系

评价学生对所学知识的掌握程度及实践能力是教学环节中的另一重点，将CDIO教育理念融入评价环节，改革传统的、比较单一的评价学生成绩的方法和手段，采用多元评价体系，除了传统的课后作业外，通过分析学生答质疑及研讨、实验、测验、系统开发阶段性任务等情况，综合评价学生能力的达成度。

2.1 答质疑及研讨

答质疑及研讨一方面可以巩固课堂授课和自主学习效果，另一方面通过答质疑及研讨计分激励机制，培养学习兴趣。笔者每周安排两小时的线下答疑，其余时间学生们随时线上答疑。答疑可以是有问题的学生自愿来答疑，也可以按要求对一部分学生质疑或安排研讨，答质疑主要针对课堂授课内容、自学内容、数据库技术的前沿知识等，研討小组一般4～5人，给定题目，每位学生要有查阅资料，积极发言，笔者最后对学生发言总结，强调亮点，指正不足，要达到答质疑及研讨的要求，学生不仅要掌握课本知识，还要关注该课程的发展及前沿技术。

2.2 实验

数据库技术及应用是实践性很强的课程，课内实验（上机实践）是必不可少的环节，实验课以学生实践为主，教师答疑为辅，精心选取实验内容很重要。该课程共48学时，实验16学时，实验内容的选取要涉及所学知识，对课堂内容复习与巩固，又能体现学生实践能力和综合应用知识的能力，笔者每次实验课都会根据学习情况设计10～15个题目训练。通过实验课辅导答疑以及批阅实验报告，发现问题及时给予反馈，课内实验掌握数据库基本知识，为基础性实验，它为后期系统开发打好基础。

2.3 测验

阶段性测验也是督促学生学习的一种手段，笔者在每学期授课期间至少有两次测验，主要考核关系代数、数据库系统的E-R图以及关系模式、创建与维护数据库及其对象的SQL语句、数据库查询与备份等。测验成绩作为平时成绩的一部分，学生比较重视，测验考查学生对所学知识的综合应用情况，通过阶段性复习及总结，从而完善知识体系。

2.4 系统开发

基于CDIO教育理念的数据库教学改革，评价环节最大的变化就是增加了数据库系统开发，实施“系统导向，任务驱动”，将理论和实践穿插进行，以一个系统贯穿所有内容。系统开发是给学生布置的综合实践作业，笔者一般在讲授完数据库系统的基本原理后，会给学生10～15个数据库应用系统的题目（包括系统任务书及基本要求），学生可以选给定题目，也可以自选题目，每组4～5人。选定题目后根据基本要求进行需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计等，并在小组内讨论，形成可行、完善的数据库设计报告。之后按照教学进度完成各阶段任务即：创建数据库、数据表及其他数据库对象的创建及维护、表数据操纵、数据查询、数据库备份与还原等。小组成员按照不同阶段目标需求分别完善自己的系统，期末还要撰写系统开发的完整说明报告。最后是系统答辩及评分，每组选一名成员答辩，其他组给系统评分，每组内成员自评，每个成员的成绩=其他组平均分*30%+自评*20%+教师评分*50%。从需求分析到完整数据库系统，系统开发中的CDIO如表2所示。在系统开发过程中，体现“教师主导，学生主体”，教师为引导者，对教师有更高的要求，要求教师熟悉每个系统的内容及相关学科知识，引导学生自主学习、答疑解惑;学生是主体，学生除了学习和巩固数据库的相关知识外，也要拓展自己的知识面，如对编程语言的熟悉（笔者所在学校，学生在学习该课程之前已修完一门程序设计课）、对数据访问技术的学习、文档编辑等，同时，学生要加强团队协作以及相互沟通。

2.5 考核方式

基于CDIO教育理念的数据库技术及应用教学改革，对该课程的考核方式也在不断修订，期末考试不再是主要形式，加强对平时的过程性考核，逐步提高平时成绩的比例，由30%提高为50%，考核内容也逐步完善。考核方式为：总评成绩=平时过程性考核成绩*50%+期末考试成绩*50%，其中平时成绩=作业+实验+答质疑及研讨+测验+系统开发;期末考试弱化考核数据库基础知识的记忆，增加数据库分析设计综合应用知识和解决实际问题的考核。由于平时过程性考核的内容增多，所以学生表现得更用心学习，期末考试成绩提高，教学质量明显提高。

3 小结

本文探讨了CDIO教育理念在数据库技术及应用课程教改各环节中的应用，课堂教学以学生为主体，合理运用多种教学方法和手段，激发学生的学习兴趣、引导学生综合性的学习;多元评价体系加强平时过程性考核，从多方面评价学生能力的达成度，以系统开发为主线，强化学生综合应用知识的能力和实践能力，培养团队精神和创新意识。教学实践表明，以CDIO教育理念为指导的数据库技术及应用课程改革，在课程体系建设、培养学生创新意识及团队精神、提高实践能力及数据库应用系统设计能力方面均取得了良好的效果，提高了教学质量，今后将继续深化此项教学改革。

参考文献（References）：

[1] 顾佩华，包能胜，康全礼，等.CDIO在中国（上）[J].高等工程教育研究，2012（3）：24-40

[2] 刘金岭，冯万利，张有东.数据库原理及应用—SQL Server2012[M].清华大学出版社，2021.2

[3] 奎晓燕，郭克华，邹北骥，等.高校课堂教学的基本方法研究-以“数据库技术及应用”课程教学设计为例[J].工业和信息化教育，2020（11）：85-88

[4] 华泽，奚雪峰，陆悠，等.以学为中心的课堂教学设计探索[J].计算机时代，2017（10）：63-65

[5] 吴国栋，涂立静，许高建，等.基于融合比较法与案例法的数据库课程教学模式研究[J].黑龙江工业学院学报，2019（7）：19-23

[6] 肖辉辉.任务驱动和案例结合的数据库课程教改研究[J].电脑开发与应用，2014（3）：6-9