摘要：針對計算機相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生缺乏工程設(shè)計能力、不能滿足IT企業(yè)需求的情況，我院將CDIO工程教育模式的理念引入到數(shù)據(jù)庫課程體系，文章討論新體系的教學目標、教學內(nèi)容、實施過程和評價指標。新體系解決了理論知識與工程設(shè)計相脫節(jié)的問題，調(diào)動了學生的學習積極性和主動性，培養(yǎng)了學生的工程設(shè)計能力。
　　關(guān)鍵詞：CDIO；數(shù)據(jù)庫；課程體系；工程教育模式
　　
　　CDIO代表構(gòu)思((Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)與運行(Operate)，它是麻省理工學院和瑞典皇家下學院等4所大學在全球經(jīng)濟一體化的背景下，經(jīng)過4年的研究而得出的成果。CDIO高等工程教育模式以構(gòu)思、設(shè)計、實踐及運作全過程為載體來培養(yǎng)學生的工程能力，不僅包括個人的學術(shù)能力，還包括學生的終身學習能力、團隊能力和大系統(tǒng)掌控能力。CDIO工程教育模式(Initiative)為我們提供了一種新的教育方法，有助于解決工程教育普遍存在的問題，并可滿足學生和社會的需求。
　　數(shù)據(jù)庫課程與其他課程結(jié)合緊密，與操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編譯技術(shù)、離散數(shù)學、程序設(shè)計、軟件工程等課程都有密切關(guān)系，是集理論性、實用性、操作性、創(chuàng)新性于一體的綜合性課程。數(shù)據(jù)庫課程體系設(shè)置的合理與否，直接關(guān)系到本專業(yè)每個學生的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用水平和計算機實際應(yīng)用能力。
　　針對數(shù)據(jù)庫相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生缺乏工程設(shè)計能力、不能滿足IT企業(yè)需求的情況，我們在數(shù)據(jù)庫課程新體系中引入CDIO工程教育模式，以幫助學生建立理論知識與工程設(shè)計知識之間的聯(lián)系，進一步提升教學效果。
　　
　　1　將CDIO引入數(shù)據(jù)庫課程體系的必要性
　　
　　許多大的現(xiàn)代企業(yè)，他們對年輕工程師所需的品質(zhì)要求有著驚人的相似之處。企業(yè)界要求工程師所需具備的知識、能力和態(tài)度，主要包括：了解工程基礎(chǔ)、工程設(shè)計和工程制造過程；具有工程實踐的背景；具有批判性思維和創(chuàng)造性思維、溝通能力與團隊工作能力。
　　目前，我校數(shù)據(jù)庫課程體系的直接相關(guān)課程有：數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫程序、數(shù)據(jù)庫大型實驗周、軟件工程、UML可視化建模。課程體系設(shè)置的不足之處主要表現(xiàn)在：培養(yǎng)方案設(shè)置的專業(yè)課程里單科性課程太多，理論分析學時過多，過分注重單學科課程的理論性和知識的系統(tǒng)性。相反，培養(yǎng)學生工程綜合能力的課程少，訓練學生的直觀判斷力和工程經(jīng)驗、工程意識的教學環(huán)節(jié)少，但都是以“知識點”的形式串接在各相關(guān)理論課程單元之間，學生很難把自己所學的理論知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合。這種工程教育模式培養(yǎng)訓練出來的學生與飛速發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)社會極不相適應(yīng)。因此，高校工程教育陷入怪圈：一方面產(chǎn)業(yè)界缺乏有實踐經(jīng)驗和動手能力強的大學畢業(yè)生；另一方面工科大學畢業(yè)生抱怨在學校沒有實踐機會，學習空洞理論，求職無門而面臨巨大的就業(yè)壓力。
　　將CDIO理念引入到數(shù)據(jù)庫課程體系教學之中，旨在培養(yǎng)學生的工程設(shè)計能力，將理論課程與實踐環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，環(huán)環(huán)相扣，圍繞社會和企業(yè)的需求，將軟件工程設(shè)計方法和軟件開發(fā)技術(shù)融入教學內(nèi)容之中，為學生鋪墊更寬廣的職業(yè)道路。
　　
　　2　構(gòu)建基于CDIO的數(shù)據(jù)庫課程新體系
　　
　　2.1　課程新體系目標
　　數(shù)據(jù)庫課程體系主要目標是基于軟件工程理論，讓受教育者了解和掌握軟件開發(fā)中的方法學和工程學知識，并應(yīng)用于實踐。學生通過學習實踐掌握軟件工程的設(shè)計方法，并能應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫原理課程的學習過程中，且高效地開發(fā)軟件并進行有效維護。培養(yǎng)學生數(shù)據(jù)抽象和數(shù)據(jù)建模能力、一定的系統(tǒng)分析與設(shè)計能力、較強的數(shù)據(jù)庫設(shè)計和應(yīng)用開發(fā)能力、使用和維護數(shù)據(jù)庫的能力，并培養(yǎng)學生良好的自主學習、創(chuàng)新和團隊協(xié)作精神。
　　
　　2.2　課程新體系的教學內(nèi)容改革
　　2.2.1　教學大綱及教學內(nèi)容的整合
　　我們將數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計、UML可視化建模和軟件工程作為集成課程，修訂了教學大綱，將理論知識、軟件工具應(yīng)用和工程設(shè)計方法結(jié)合起來，形成理論——應(yīng)用——工程設(shè)計方法的教學主線。
　　此外，數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用中的基礎(chǔ)篇、系統(tǒng)篇與設(shè)計篇與數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計課程相關(guān)內(nèi)容進行關(guān)聯(lián)；應(yīng)用開發(fā)篇中數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用中的數(shù)據(jù)庫設(shè)計概論、需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、物理設(shè)計與數(shù)據(jù)庫的實施和維護同工程設(shè)計方法的軟件工程概論、軟件需求、軟件概要設(shè)計、詳細設(shè)計、軟件實現(xiàn)相對應(yīng)；同時將軟件工程中各個階段的文檔進行規(guī)范說明，并以UML為實例在各個階段予以講解，從而可以看出數(shù)據(jù)庫實踐開發(fā)過程中所貫穿的軟件工程理念，且在數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計中具體實現(xiàn)。具體知識結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　
　　2.2.2　改革教學過程和教學方法，完善實訓環(huán)節(jié)
　　在教學過程中，教師不僅講授課堂理論知識，還在教學過程中，將大案例的工程設(shè)計問題以任務(wù)的形式布置給學生，學生以小組為單位，進行合作、討論，按照軟件工程的設(shè)計步驟，分析案例中的工程任務(wù)，找出解決問題的方法，分步驟完成任務(wù)，最后形成工程設(shè)計方案。教師及時指導、反饋學生設(shè)計中存在的問題，并在最后選擇優(yōu)秀設(shè)計向?qū)W生展示，與科研案例進行比較，點評設(shè)計中的不足之處。
　　通過課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)，實戰(zhàn)訓練學生的工程設(shè)計能力。選擇小型的數(shù)據(jù)庫工程設(shè)計項目，將學生分組，每組設(shè)計一個小項目，教師為學生發(fā)放項目設(shè)計任務(wù)書，任務(wù)書包括項目需求和項目設(shè)計要求，并要求學生按照軟件工程設(shè)計方法按步驟進行設(shè)計，設(shè)計過程中組長要組織組員進行方案論證和軟件設(shè)計，要求撰寫需求文檔、設(shè)計文檔、技術(shù)報告、軟件使用報告。在實踐過程中，教師要和學生不斷交流，對于學生設(shè)計過程中存在的問題，要及時反饋。在整個實踐過程結(jié)束后，教師要向?qū)W生展示成功科研項目，幫助學生尋找設(shè)計中存在的差距。
　　2.2.3　加強教學輔助環(huán)節(jié)
　　在整個教學過程中，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)，為了更好地指導和引導學生的自主學習，本項目組開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)化教學與學習平臺，平臺包括軟件簡介、教學大綱、教學電子教案、示范案例演示、優(yōu)秀設(shè)計演示、設(shè)計小知識、小項目任務(wù)要求和互動天地等內(nèi)容，為教師的課堂教學、課后指導和學生的在線學習提供了技術(shù)平臺。其中示范案例演示了教師的真實科研案例，給學生提供一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)軟件的總體設(shè)計思路，另外學生還可以參考真實科研案例中的實際文檔內(nèi)容，更加清晰地理解演示中的系統(tǒng)設(shè)計思路；在“工程設(shè)計”的“課程設(shè)計”中給出課程設(shè)計任務(wù)的任務(wù)書以及文檔書寫規(guī)范，“設(shè)計小知識”根據(jù)學生選擇的開發(fā)語言把學生提出較多的軟件實現(xiàn)問題以示例展現(xiàn)給學生，幫助學生解決設(shè)計過程中存在的問題；在“互動天地”中與學生進行交流，回答學生的問題，接受學生提出的建議，并在以后的課程設(shè)計教學工作中進行改進。
　　
　　3　建立基于CDIO的評價體系
　　
　　CDIO工程教育模式，從構(gòu)思設(shè)計到實施，最終達到預期的培養(yǎng)目標，是從具象到抽象的學習過程。CDIO有12項標準，包括CDIO關(guān)聯(lián)原則、CDIO的教學目標結(jié)果、集成課程設(shè)置、工程概論、設(shè)計一制作經(jīng)驗、CDIO的工作環(huán)境、集成化教學過程、主動學習、教師的CDIO能力、教師的教學能力、學生CDIO能力評價和CDIO項目評價。該標準系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面的實施指導及檢驗測評項目，為工程教育的系統(tǒng)化提供了基礎(chǔ)。將CDIO的評價標準與數(shù)據(jù)庫課程體系實際特點相結(jié)合，制定了著重從師資隊伍、理論教學、實踐教學、學生能力進行評價的體系結(jié)構(gòu)，并將此評價過程作為CDIO項目的實施細則，應(yīng)用于項目的全過程，如表1所示。
　　
　　
　　CDIO項目的實施，其宗旨在于群體或個人能力的培養(yǎng)，而不只是訓練一套未來必然過時的技術(shù)。因此，本項目更注重激發(fā)學習群體的學習意愿，教師由理論知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習過程的指導者，學生的工程設(shè)計能力不再由考試分數(shù)單一體現(xiàn)。通過本項目，有效地培養(yǎng)了學生學習習慣，在CDIO過程中反復不斷地強化了學生的團隊價值觀、個人學習觀、個人學習態(tài)度以及以軟件產(chǎn)品為導向的認知習慣。
　　
　　4　結(jié)論
　　
　　針對數(shù)據(jù)庫課程體系教學中存在的問題，我們提出了引入CDIO工程教育模式到數(shù)據(jù)庫課程體系教學過程中，依據(jù)CDIO工程教育模式的集成課程設(shè)置等標準完成數(shù)據(jù)庫課程體系的教學大綱修訂，建立了理論知識與工程設(shè)計方法之間的聯(lián)系；將科研軟件產(chǎn)品的大案例作為理論知識與工程設(shè)計聯(lián)系的紐帶，采用任務(wù)驅(qū)動教學、合作型教學和討論式教學等教學方法，使學生能把抽象的理論知識與工程設(shè)計知識有機地聯(lián)系起來。以小項目為課程設(shè)計任務(wù)，采用軟件工程的設(shè)計方法，對學生進行了指導和實戰(zhàn)訓練；以教學和學習網(wǎng)站為輔助平臺，輔助學生快速提高設(shè)計能力和編程能力，提出教師評價與多種形式的學生評價體系，并制定了CDIO評價與實施細則。
　　新體系很好地解決了理論知識與工程設(shè)計相脫節(jié)的問題，很好地調(diào)動了學生的學習積極性，培養(yǎng)了學生的工程設(shè)計能力。經(jīng)過兩次數(shù)據(jù)庫教學的應(yīng)用實踐，證明了成果的可行性實踐、有效性和可推廣性。
　　
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　　(編輯：姚彥