CDIO下的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
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摘要：工程意識(shí)與工程能力是工程師最重要、最基本的能力之一，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案不利于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生工程能力的培養(yǎng)。基于cdio設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)，提出以工作任務(wù)為導(dǎo)向，案例驅(qū)動(dòng)、多層次遞進(jìn)式設(shè)計(jì)原則，并結(jié)合連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程體系的具體情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)施方案。實(shí)踐結(jié)果表明，基于CDIO的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)施，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，訓(xùn)練了學(xué)生的工程思維，培養(yǎng)了學(xué)生利用數(shù)據(jù)庫解決實(shí)際問題的能力，幫助學(xué)生提前積累系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：CDIO；數(shù)據(jù)庫；工程思維
培養(yǎng)創(chuàng)新人才，是時(shí)展和社會(huì)進(jìn)步對(duì)高等職業(yè)教育提出的新要求。工程師最重要的能力是什么？是解決實(shí)際問題的能力，這也是當(dāng)今高等職業(yè)教育的薄弱環(huán)節(jié)之一?，F(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)信息化社會(huì)，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用已經(jīng)深入到生活和工作的方方面面。數(shù)據(jù)庫課程是計(jì)算機(jī)信息管理、軟件技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等專業(yè)的核心課程。各行各業(yè)都需要使用數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫技術(shù)注重扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用能力，與其他相關(guān)學(xué)科間聯(lián)系密切，數(shù)據(jù)庫新技術(shù)飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫課程知識(shí)點(diǎn)繁雜，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要與實(shí)際結(jié)合緊密。在傳統(tǒng)教學(xué)方式中，由于受到實(shí)際的教學(xué)條件的限制，數(shù)據(jù)庫課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)較為空洞，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際工作相差較遠(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)體系沒有形成一套嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)律的系統(tǒng)，學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的感性認(rèn)識(shí)，課程結(jié)束之后，學(xué)生并沒有真正系統(tǒng)掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開發(fā)的主要流程和方法，不能利用數(shù)據(jù)庫知識(shí)解決實(shí)際工作中的具體問題。因此本課題針對(duì)數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，探索數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)改革，使學(xué)生真正掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用能力。
1基于CDIO構(gòu)建數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)體系
CDIO代表Conceive（構(gòu)思）、Design（設(shè)計(jì)）、Implement（實(shí)現(xiàn)）、Operate（運(yùn)作），“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作”。CDIO工程教育模式是由美國麻省理工學(xué)院、瑞典林克平大學(xué)、瑞典查爾姆斯技術(shù)學(xué)院、瑞典皇家工學(xué)院等4所大學(xué)共同合作研究創(chuàng)立的新型工程教育模式[1]。CDIO是近年來國際工程教育改革的最新成果，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式學(xué)習(xí)。CDIO教育模式將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識(shí)、工程系統(tǒng)能力、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力四個(gè)層面，改變了學(xué)生的求知方式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。CDIO工程教育理念參照企業(yè)實(shí)際需求提出了系統(tǒng)的能力培養(yǎng)方案、實(shí)施指導(dǎo)以及實(shí)施過程和結(jié)果檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)[2]，使學(xué)生真正具備實(shí)際的工程能力。依照CDIO工程教育模式的理念，根據(jù)數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及重要性，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法改善等方面入手，提出基于CDIO模式的數(shù)據(jù)庫原理與應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn)改革，以“案例”驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，將數(shù)據(jù)庫課程的基本知識(shí)和理論體系各個(gè)知識(shí)點(diǎn)依次關(guān)聯(lián)，使學(xué)生在構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作幾個(gè)方面得到整體訓(xùn)練[3]，真正掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和開發(fā)的流程，對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行有效管理。實(shí)驗(yàn)建設(shè)團(tuán)隊(duì)深入IT企業(yè)學(xué)習(xí)研究，與IT企業(yè)實(shí)踐專家進(jìn)行座談與研討，引入行業(yè)企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)與維護(hù)職業(yè)崗位的典型工作任務(wù)進(jìn)行具體分析，基于工作過程開發(fā)實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體系中，主要培養(yǎng)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)與維護(hù)職業(yè)崗位所需的通用工作能力，重點(diǎn)培養(yǎng)數(shù)據(jù)庫管理員、計(jì)算機(jī)程序員和ERP實(shí)施工程師等職業(yè)崗位所需的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫訪問、數(shù)據(jù)庫管理的專用技術(shù)能力。在職業(yè)技能培養(yǎng)的同時(shí)，注重培養(yǎng)職業(yè)所需的團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，使學(xué)生具備良好的數(shù)據(jù)庫開發(fā)與維護(hù)的職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)。
2基于CDIO設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案
根據(jù)課程的能力、知識(shí)和素質(zhì)目標(biāo)，按照數(shù)據(jù)庫開發(fā)與維護(hù)工作的工作流程，依次根據(jù)需求分析、數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)、系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)和維護(hù)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的選取。依據(jù)軟件開發(fā)流程與規(guī)范，按由易到難的工作方式設(shè)計(jì)三個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的學(xué)習(xí)情境，逐層遞進(jìn)。初期以2個(gè)經(jīng)典案例為載體，把數(shù)據(jù)庫開發(fā)與維護(hù)的理論知識(shí)理論與實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)踐技能與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)基本職業(yè)能力[4]。后期實(shí)時(shí)引進(jìn)企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目或?qū)W生自主創(chuàng)新項(xiàng)目，以此為載體設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)情境，復(fù)雜度加強(qiáng)，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與開發(fā)的綜合職業(yè)能力，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)和自我發(fā)展的綜合職業(yè)素質(zhì)。鑒于數(shù)據(jù)庫開發(fā)與維護(hù)各工作任務(wù)的特點(diǎn)和職業(yè)成長(zhǎng)規(guī)律，構(gòu)建3個(gè)學(xué)習(xí)情境，通過3個(gè)層次進(jìn)階逐步達(dá)到課程目標(biāo)。數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)以2個(gè)案例和1個(gè)項(xiàng)目為載體，每個(gè)學(xué)習(xí)情境的教學(xué)內(nèi)容有所側(cè)重，復(fù)雜度和完整性逐漸加強(qiáng)，使學(xué)生掌握應(yīng)用數(shù)據(jù)庫解決實(shí)際問題的能力。
2.1第一層次的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
以較為簡(jiǎn)單的案例高校教務(wù)管理系統(tǒng)為載體，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、應(yīng)用管理的基本知識(shí)和基本方法。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中需要學(xué)生掌握E-R概念模型的建立、關(guān)系數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化和完整性控制，數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)采用較為簡(jiǎn)單的SSMS交互方式，數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用開發(fā)重點(diǎn)為基本的SELECT數(shù)據(jù)查詢。
2.2第二層次的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
以較為復(fù)雜的案例高校圖書館管理系統(tǒng)為載體，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)側(cè)重教學(xué)IDEF1X概念模型的建立和關(guān)系數(shù)據(jù)模型的規(guī)范化，數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)采用T-SQL命令方式，數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)應(yīng)用開發(fā)側(cè)重SELECT數(shù)據(jù)查詢中的子查詢和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器編程。
2.3第三層次的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
動(dòng)態(tài)引進(jìn)的企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目或?qū)W生自主創(chuàng)新項(xiàng)目，以此為載體進(jìn)行數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。此學(xué)習(xí)情境可與“面向?qū)ψ灾鲃?chuàng)新項(xiàng)目象程序設(shè)計(jì)”課程結(jié)合，聘請(qǐng)行業(yè)專家對(duì)項(xiàng)目需求分析和概念設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，對(duì)項(xiàng)目開發(fā)全過程有效管理，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫開發(fā)與維護(hù)的工作流程和方法，了解數(shù)據(jù)庫行業(yè)管理知識(shí)和需求，掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力。數(shù)據(jù)庫以2個(gè)案例和1個(gè)項(xiàng)目為載體，構(gòu)建3個(gè)學(xué)習(xí)情境，通過3級(jí)進(jìn)階逐步達(dá)到課程目標(biāo)。在學(xué)習(xí)情境的實(shí)施過程中，將知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)和生產(chǎn)服務(wù)于一體，將教學(xué)過程與工作過程相結(jié)合，教師與工程師融為一體，學(xué)生與員工融為一體，教學(xué)環(huán)境與工作環(huán)境融合，理論聯(lián)系實(shí)際，真正形成“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式[4]。
3基于CDIO設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
為達(dá)到數(shù)據(jù)庫課程的能力目標(biāo)和知識(shí)要求，基于CDIO設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)，采用案例貫穿、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目教學(xué)、職業(yè)角色體驗(yàn)等教學(xué)方法。
3.1案例貫穿教學(xué)法
第一層次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和第二層次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分別是高校教務(wù)管理系統(tǒng)和高校圖書館管理系統(tǒng)，用兩個(gè)經(jīng)典案例設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境，通過相應(yīng)的任務(wù)訓(xùn)練引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)需求分析對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握建立數(shù)據(jù)庫模型的方法、學(xué)會(huì)合理的設(shè)計(jì)關(guān)系數(shù)據(jù)模型。在數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，分別采用SQLServer2012的SSMS和T-SQL兩種工作方式創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)庫，引導(dǎo)學(xué)生逐步學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)操作和管理，掌握數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)基本能力。
3.2任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法
基于CDIO的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中各學(xué)習(xí)情境（案例或項(xiàng)目載體）分別由多個(gè)連續(xù)的工作任務(wù)或子案例組成，各個(gè)工作任務(wù)相互銜接，每個(gè)工作任務(wù)完成相應(yīng)的功能，各個(gè)任務(wù)之間密切關(guān)聯(lián)，如果一個(gè)任務(wù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，下面的任務(wù)也會(huì)受到影響。按照軟件開發(fā)的工作過程，教師和學(xué)生需要全程監(jiān)控各個(gè)任務(wù)的完成情況，根據(jù)項(xiàng)目需要，及時(shí)地對(duì)前期所做工作進(jìn)行完善，直至每個(gè)學(xué)生每個(gè)任務(wù)都正確完成。基于CDIO的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案有利于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)和堅(jiān)持不懈，使學(xué)生具備良好職業(yè)素質(zhì)。
3.3職業(yè)體驗(yàn)教學(xué)法
第三層次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是企業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)或自主創(chuàng)新項(xiàng)目，以職業(yè)化訓(xùn)練為主要模式，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際職業(yè)能力。以企業(yè)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)或自主創(chuàng)新項(xiàng)目誘發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生在企業(yè)真實(shí)的項(xiàng)目活動(dòng)中學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)知識(shí)，掌握數(shù)據(jù)庫實(shí)際應(yīng)用能力。職業(yè)體驗(yàn)教學(xué)法有利于培養(yǎng)軟件技術(shù)專業(yè)實(shí)用型人才。
4結(jié)論
我院基于CDIO數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體系在教學(xué)中應(yīng)用了一段時(shí)間，教學(xué)效果很好，教師和同學(xué)給予了肯定意見，基于CDIO數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體系調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，有助于工程能力的培養(yǎng)，明顯提高了學(xué)生數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)開發(fā)能力。在數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革中實(shí)施CDIO的教學(xué)模式，以企業(yè)需求為依據(jù)，選取教學(xué)內(nèi)容，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，校企合作引用案例，明確“案例驅(qū)動(dòng)、多層次遞進(jìn)式設(shè)計(jì)”教學(xué)法在數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要作用，基于CDIO設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)，能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，為社會(huì)培養(yǎng)CDIO工程教育模式人才。
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作者：徐天鳳 韓笑笑 單位：連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院