基于CDIO教学理念的数据库系统

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.27.118

摘 要：为了培养适应时代需求，具有创新精神、团队合作精神、和工程实践应用能力的高素质工程技术人才，该文结合课程实际教学情况，提出了基于CDIO教学理念的创新实践教学模式，以CDIO教学理念为基础，采用项目驱动的方式，论述了数据库系统实现课程实践教学改革的方法和具体实现过程。实践证明，该教学方法促进了理论知识向实践技能的转化以及实践技能向综合素质的转化，激发了学生主动学习的兴趣，提高了学生的实践技能以及独立思考问题的能力，增强了学生的创新能力，取得了良好的实践教学效果。

关键词：CDIO 实践教学 软件工程

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0118-02

近些年来国内一些高校积极开展了工程教育改革探索和实践，其中最重要的实践之一是引入了國际上先进的工程教育改革成果——CDIO工程教育理念。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）和运作（Operate），它以产品从研发到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的理论、技术与经验[1，2]。CDIO教学理念是将工程实际的项目内容引入教学，并通过完整的实际案例贯穿于教学目标和教学方法当中，将理论与实践有机结合，培养学生创新能力和解决实际问题的能力。

学生能力的培养如何在本科教学中得到体现，即如何将学生能力培养过程具体化并确定可操作的培养实施方案，是在专业建设中难以把握的难点。该校电信学院软件工程专业在数据库系统实现课程实践教学的改革中采用了基于CDIO工程教学理念的思想，根据人才培养方案的具体要求，建立课程理论和实践教学体系，通过项目教学法建立理论课程知识体系，通过实践加强学生理论和实践应用技能，通过各种教学方法和手段提高学生综合素质和能力。

1 教学模式的改革

CDIO工程教育模式强调工程实践教学的重要性，强调培养学生主动学习、动手实践以及分析问题和解决问题的能力，强调培养学生职业技能和道德，以及团队合作能力和交流能力，这些也充分体现到了数据库系统实现课程实践的教学改革中[3]。

软件工程专业教育缺乏完整、真实的软件工程实践过程一直是个问题，也是一个薄弱环节。教育部软件工程本科专业规范中软件工程专业人才培养目标包括：培养具备应用知识，具有软件开发能力，具有软件开发实践和项目组织的初步经验，具有竞争和团队精神的高素质软件工程专门人才[4]。

在数据库系统实现实践教学的改革中，CDIO教学理念贯穿于整个课程教学实施过程当中，通过项目教学法将项目内容分解到教学环节当中，将理论与实践结合，培养学生综合素质能力。

2 基于CDIO的课程实践教学改革

《数据库系统实现》课程是计算机科学与技术专业、软件工程专业的核心专业课程。设置该课程的目的是培养学生在学习与掌握数据库基本原理与相关概念的基础上，按照《软件工程》要求规范进行数据库应用系统的分析、设计、强化学生对数据库开发工具的使用。通过课程的学习使学生具备数据库设计及应用的基本技能和进行数据库应用开发的基本能力，并使学生对数据库前沿技术有一定的了解。该课程涉及到的内容较多，包含数据库系统原理、软件工程、JAVA语言程序设计等多方面课程的内容，因此该课程是前续课程的综合应用课，对学生实践动手能力的提高有很大的帮助。

根据课程大纲的设置，将理论教学、实验教学和课程设计三者相互结合，设立三维教学模式，确保教学模式的先进性和可操作性。

2.1 理论教学内容选取

理论教学是实践教学的基础，它决定着学生的知识和能力结构，决定着向社会输出的人才质量。该课程在总结数据库原理、软件工程的基础上，要求学生掌握基于数据库应用系统架构的概念及其原理，严格按照软件工程方法进行数据库设计与建模，了解数据库系统实现的过程与步骤。理解数据库应用技术主要包括存储过程、触发器的基本概念及其创建与使用、ORACLE数据库中大对象等特殊数据类型、应用系统事务处理技术、应用系统安全性的概念及其主要实现技术等。通过1～2个较完整的实际数据库应用系统案例，详细讨论数据库应用系统实现的主要过程、方法与难点，通过案例介绍、案例分析、难点讨论让学生基本掌握数据库应用系统实现的主要方法。

2.2 实验教学环节的改革

该课程涉及数据库新技术概念较多且比较抽象、难于理解，学生仅通过理论教学很难对课程内容进行消化和吸收，因此在理论课程教学环节中穿插安排了相应的实验教学环节，力求帮助学生理解数据库基本原理、概念，掌握数据库应用系统的实现技术，实验教学内容的选择显得尤为重要。《数据库系统实现》课程主要介绍基于J2EE平台的数据库系统开发技术，实验内容涉及3个方面。

（1）数据库应用高级编程技术。涉及PL/SQL编程知识（数据类型、程序结构）、存储过程（包括存储函数）、触发器和包以及Oracle的事务处理与并发控制等内容。

（2）数据库中间件应用技术。涉及Oracle的JDBC编程，包括驱动类型选择、驱动运行环境配置、驱动应用编程步骤、LOB处理、事务处理、存储过程调用等内容。

（3）数据库应用系统架构。涉及C/S架构、B/S架构和数据库系统综合应用等内容。

CDIO倡导“基于项目的教育与学习”。项目设计与实现是培养学生应用能力、工程能力和素质的有效途径，因此实验内容设计应充分体现出项目设计的思想。在实验项目内容设计当中，将一个完整的项目作为案例，通过该案例项目将实验的主要内容联系起来，使得实验成为一个有机的整体。在具体的实施中，将案例项目进行分解，将分解后的项目模块分布到整个实验中。这些项目模块紧密相连，让学生充分体会到系统开发的连续性[5]。

笔者根据理论教学内容，结合CDIO工程教育理念，参考CDIO工程教育能力大纲的内容，将实验内容分为三个层次：第一层次是专业基础性实验，对ORACLE数据库中存储过程、触发器的使用进行基础理论的验证，同时在JAVA应用程序中实现存储过程的调用；第二层次是在专业基础性实验上进行的小项目综合实验，是学生从基础到综合的一个过渡阶段，主要涉及到C/S和B/S架构应用程序设计。通过实验，使学生对C/S和B/S架构有一个初步的认识，掌握C/S和B/S架构应用系统的基本开发过程；第三层次是由前阶段项目组合的数据库应用实现综合实验。进一步培养学生的综合和设计能力，体现了不同专业知识的交叉与渗透，是实验教学的创新教育阶段，主要培养学生融合多专业知识、自主思考并进行创新性研究的能力。

2.3 课程设计强化实践应用技能

CDIO提倡“做中学”，强调学生主动学习[6]。在完成理论教学和实践教学后，学期末安排学生进行课程设计环节的训练。

课程设计安排1周时间集中进行训练，课程设计提供16个题目供学生自主选择，例如：图书管理系统、学籍管理系统、学生管理系统、教学管理系统、银行储蓄管理系统、网上书店、仓库管理系统、房屋出租系统等，题目范围涉及工程领域各方面的业务需求。由于课程设计是以案例项目为线索进行的，因此在工程实践的氛圍中，项目的成就感鼓励学生自主学习[7]。

教师在理论课程结束后提前下达课程设计任务，要求学生分团队进行合作，一般3人一组，团队成员自由组合，实施过程按照软件工程的项目管理和开发模式进行，重点放在软件需求、软件设计和软件测试以及软件开发工具的使用上，强调团队之间的交流和合作能力。团队成员之间应有明确的分工，项目的实施进度，注重开发文档的书写规范。

课程设计项目结束后，教师组织学生以PPT讲解及答辩的形式进行项目集中验收。验收环节不仅锻炼了学生的实际动手能力和团队合作能力，而且加强了学生的语言组织和表达能力，为今后的毕业设计答辩打下坚实的实践基础。

3 结语

数据库系统实现课程实践教学采用CDIO工程教育模式进行改革，通过以上教学模式的建立，使学生熟悉并了解了工程项目开发的基本流程，掌握了软件开发的基本能力，锻炼了学生团队合作的意识等多方面的能力，促进理论知识向实践技能的转化和实践技能向综合素质的转化，激发了学生主动学习的兴趣，提高了学生的实践技能以及独立思考问题的能力，增强了学生的创新能力。

参考文献

[1]陶勇芳，商存慧.CDIO大纲对高等工科教育创新的启示[J].中国高教研究，2006（11）：81-83.

[2]张慧平，戴波，刘娜，等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报，2009，31（z2）：138-141.

[3]刘京志，李宁，胡景凡，等.基于CDIO模式的软件项目综合实践课程教学改革研究与实践[J].计算机工程与科学，2011，33（A1）：34-37.

[4]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编制.高等学校计算机科学与技术专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]顾学雍.联结理论与实践的CDIO——清华大学创新性工程教育的探索[J].高等工程教育研究，2009（1）：11-23.

[6]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.

[7]郭皎，鄢沛，应宏，等.基于CDIO的计算机专业实验教学改革[J].实验技术与管理，2011（2）：155-157.