基于計算思維和CDIO的“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”課程教學模式探討

楊慧敏

（青島黃海學院，山東 青島 266427）

0 引言

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心技術(shù)，已廣泛應用到社會各行各業(yè)。近些年，大數(shù)據(jù)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)興起，數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為其支撐技術(shù)之一備受青睞，“數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應用”課程的課程地位的重視程度也加速提升。該課程教學明確提出：要求學生應對數(shù)據(jù)庫原理及系統(tǒng)設計、系統(tǒng)開發(fā)、系統(tǒng)維護等技術(shù)全面掌握。通過教學實踐發(fā)現(xiàn)，課程教學過程中將CDIO工程教育模式與計算思維引入其中，創(chuàng)新教學模式，對這一課程教學質(zhì)量的提升和人才的培養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用和影響。

1 計算思維與CDIO定義分析

計算思維在人類社會發(fā)展歷程中占據(jù)重要地位，是三大科學思維的重要組成部分。近幾年，計算思維在計算機專業(yè)教學過程中受到了高度的重視。計算機思維指的是在計算科學基礎上，對問題進行解答、對系統(tǒng)進行設計，并且涵蓋計算機專業(yè)知識的思維活動。計算思維在“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”這一課程中的應用通過仿真、分解、抽象、嵌入等多樣化方法將困難的問題簡化，最終幫助學生找到問題解答方式，并培養(yǎng)其計算機能力，使其綜合素養(yǎng)得以提升[1]。

CDIO指的是工程教育模式，該模式在“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”這一課程中的應用重點培養(yǎng)學生問題分析解決能力和合作能力。本文在“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”教學過程中將CDIO與計算思維引入其中，將計算思維課程內(nèi)容相結(jié)合。在此基礎上，對課堂教學方案進行設置，轉(zhuǎn)變思維方式，在實踐教學過程中，教師可以CDIO方法為依據(jù)，采用計算思維，組織學生通過小組的方式使問題得以解決，并在教學活動過程中使其掌握問題解決方法，從而使學生問題分析解決能力的提升，最終達到培養(yǎng)學生計算思維的目的。

2 以計算思維及CDIO為基礎的“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”教學模式

2.1 在計算思維的基礎上開展“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”教學

想要將計算思維應用在“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”教學過程中，教師應對理論及實踐兩方面知識進行深入探討分析，在課堂上將抽象的思想貫穿在知識學習過程中，從計算思維角度出發(fā)，梳理知識內(nèi)容，以具體知識點為依據(jù)，將計算思維中約簡、分解、自動化、關(guān)鍵點分離、保護、糾錯等概念應用在其中，幫助學生掌握基本思維。將計算思維應用在數(shù)據(jù)庫基礎教學過程中，其主要目的是分離學生學習關(guān)鍵點，劃分各行各業(yè)數(shù)據(jù)信息模塊，對需求進行分析的過程中，抽象處理數(shù)據(jù)，并且創(chuàng)建科學合理的數(shù)據(jù)模型。之后在計算機的基礎上落實自動化操作。在設計期間，通過分解思維將復雜的問題分解為簡單的子任務。與此同時，通過遞歸等思維方式構(gòu)造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并在DNMS的基礎上采用恢復、容錯等方式方法保護、管理數(shù)據(jù)。舉例來說，在數(shù)據(jù)庫技術(shù)、概論、模型、模式及二級映射等相關(guān)知識教學過程中，共占用三課時，教師應帶領學生采用自動化和抽離的方法來解決問題；在關(guān)系、運算及完整性約束等相關(guān)知識教學過程中，共占用六課時，教師帶領學生采用折中、約簡等計算思維解決問題。在SQL查詢及復雜查詢等相關(guān)知識教學過程中，共占用9課時，教師應帶領學生采用嵌入、遞歸等計算思維解決問題；在視圖、索引等知識教學過程中，共占用三課時，教師應帶領學生采用折中計算思維解決問題；在存儲、觸發(fā)器等相關(guān)知識教學過程中，共占用三課時，教師可帶領學生采用分解、仿真等計算思維解決問題；在數(shù)據(jù)庫管理及后期維護等相關(guān)知識教學過程中，共占用三課時，教師可帶領學生采用恢復、預防、保護等計算思維解決問題；在對系統(tǒng)設計、開發(fā)等相關(guān)知識學習過程中，共占用三課時，教師可帶領學生采用自動化及關(guān)注點分離等計算思維解決問題。

2.2 將CDIO應用在實踐教學過程中

計算機思維具備構(gòu)造及設計的特征，在實際教學過程中，教師應將其與CDIO教學方法相結(jié)合。將CDIO應用在實踐教學過程中，教師組織學生分組學習，每個小組有6～7名成員，組內(nèi)成員在給定項中進行選擇，各小組進行實踐的內(nèi)容和項目息息相關(guān)。最終，由各小組同學合作完成學習任務。實踐教學共分為系統(tǒng)開發(fā)設計及課堂知識掌握。課堂知識掌握內(nèi)容指的是對理論知識掌握情況進行檢驗，從而加深學生對知識的理解程度和應用。設計實踐指的是每個小組調(diào)研查閱數(shù)據(jù)庫項目，采用CDIO法進行設計。在此期間，培養(yǎng)自身合作能力及創(chuàng)新能力，通過計算思維使問題得以解決。在進行驗證類實踐過程中，每組成員應獨立完成任務，這樣一來，能夠加深對知識的理解程度。除此之外，綜合實踐最終目的是培養(yǎng)學生知識及綜合應用能力，該部分內(nèi)容要求在各組長的帶領下完成。

2.3 創(chuàng)建科學合理的考核體系

綜合分析“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”這一課程的傳統(tǒng)考核情況，以往考核過程中過于重視理論教學，對實踐教學的重視程度不足，該方面存在諸多不足之處。此次研究從課程特性及相關(guān)性角度出發(fā)，將培養(yǎng)學生綜合能力作為考核中心，并且創(chuàng)新的多元化考核機制，詳情如下：理論考核占總考核的60%。理論考核之中課堂討論及問題回答情況總得分為 30分，教師采用綜合型及分析型方式向?qū)W生進行提問，掌握學生知識點應用情況，問題回答正確得2分。期末考試總分為65分，每道單選題回答正確得1分，共計40道題，每道填空題回答正確得2分，共計10題，每道應用題回答正確得5分，共計6題，每道綜合題回答正確得10分，共計1題。出勤占5分，學生全勤得5分，每缺勤一次扣1分。實踐考核占考核的40%，其中項目報告總得分為60分，部分共包括5項內(nèi)容，每項內(nèi)容得分為12分，第1部分內(nèi)容功能模塊圖、第2部分內(nèi)容ER圖、第3部分內(nèi)容數(shù)據(jù)庫定義、第4部分內(nèi)容技術(shù)論述、第5部分內(nèi)容原程序說明及界面說明。努力貢獻總得分為 20分，教師以學生在組內(nèi)的表現(xiàn)情況為依據(jù)對其進行打分，在項目設計中占據(jù)主導地位的20分，參與項目或者是開展項目編碼工作得15分，參與部分設計工作得10分，參與文檔寫作得5分。演示與答辯總分為10分，每個組內(nèi)選派出一名組長和其他組同學進行答辯，并向其展示本組系統(tǒng)開發(fā)設計，教師以其CDIO理念及計算思維為依據(jù)，給予其適當評分。出勤總得分為10分，學生全勤得滿分10分，每缺勤一次則扣1分。

3 教學效果評價分析

我校在開展計算機相關(guān)專業(yè)課程時，應用CDIO教學模式及計算思維對傳統(tǒng)模式進行創(chuàng)新。教師對經(jīng)典案例進行分析，通過對問題進行分析，使抽象的問題變得具體化，從而獲得直觀的認知。這樣一來，既能夠使學習效率得以提升，還能夠培養(yǎng)學生自主學習能力。這一教學模式使學生掌握實踐操作及理論基礎，通過綜合實驗使系統(tǒng)設計、系統(tǒng)開發(fā)與程序編碼能力得以提升。與此同時，能夠調(diào)動學生教學活動參與積極性，使其全面參與到實踐過程中。在活躍課堂氛圍的同時，提升了出勤率。與傳統(tǒng)教學模式相比，教學效果得以提升。由此可知，將該課程評價體系應用在“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”這一課程中，能夠改善大部分學生學習現(xiàn)狀，提升學習成績。

4 結(jié)語

“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”教學期間，教師將計算思維滲透在知識學習過程中，采用CDIO模式組織學生開展實踐。同時，應用多元化考核方式對教學效果進行評價，從而培養(yǎng)學生計算機思維及問題分析、解決能力。在這一教學模式中，學生能夠了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計工作的重點內(nèi)容，掌握如何將復雜的問題簡單化，并會計算思維進行深刻的理解與應用。這樣一來，既能夠使學生掌握“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”相關(guān)知識，還能夠培養(yǎng)其系統(tǒng)設計、開發(fā)能力，發(fā)散其計算機分析思維，對學生計算機能力的提升產(chǎn)生莫大的影響。