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1、CDIO模式在数据库原理课程改革中的应用我国高等工科教育的迫切任务是尽快培养与国际接轨的中国工程师,然而我国工科的教育实践中还存在不少问题,如重理论轻实践、强调个人学术能力而忽视团队协作精神、重视知识学习而轻视开拓创新的培养等问题。Mc.Kinsey Global Institute 在2005年10月发表的一份报告称,2005年我国毕业的约60万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到 10%,其中的原因,他认为“中国教育系统偏于理论,中国学生几乎没有受到Project和团队工作的实际训练,相比之下欧洲和北美学生以团队方式解决实际问题”。国内外的经验都表明CDIO的理念和方法是先进可行的,适
2、合工科教育教学过程各个环节的改革。 一、CDIO教学模式 2001年,四所前沿的工程大学(瑞典查尔姆斯技术学院、瑞典林克平大学、美国麻省理工学院、瑞典皇家技术学院)合作开发了一个新型的工程教育模型,称为CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)。CDIO其名字的灵感来源于产品/系统的生命周期过程。该生命周期可分为四个阶段:构思、设计、实现、运作,其缩写构成CDIO名称。如同合伙人所述,CDIO的首创就是构想一个强调技术基础的教育,并置身于产品/系统生命周期的具体环境中。设计CDIO的教育反映出如下几大目标:必须掌握基础技术中深厚的应用知识;培养善于构思设计实
3、现运作新产品/系统的技能;能完成复杂的系统工程;能适应现代化开发团队和开发环境。基于CDIO的课程围绕学科来组织,同时与CDIO的活动交织,所以学科间相互支持和交叉。课程赋予生产实习所补充的学习项目,并且以课堂和现代学习工作间/实验室进行主动性、实验性、分组学习为特征的活动。通过参与、构思、设计、实现个人技术体验,使学生达到预想的目标:培养用于构建系统的技能,很好地掌握深厚的工程基础应用知识1。 随着信息技术的发展,作为各种信息系统中重要组成部分的数据库,重要性越来越为人所认识,开始应用于很多系统中。目前,各高等院校的计算机专业都把“数据库原理”课程作为必修或必选课程。数据库技术既涉及操作系统
4、、编译原理和网络通信技术等计算机类的基础知识,又要介绍如何存储、管理和处理海量数据,保证运行的高效率等知识,是一项应用广泛、复杂而综合的应用性技术。如何实现“以解决现实问题为目的,注重知识的有用性,有创新精神和综合运用知识的能力,目标是掌握本专业的基本理论,加强应用能力的培养”的人才培养目标,把这门课程开设好,让学生掌握数据库技术的基本知识和基本操作,达到学有所用的目的,国内很多高校都对该课程加大了改革的力度,在培养模式方面做了很多有益的探索和实践。 二、课程改革的措施 “数据库原理”的授课活动在CDIO模式框架内,需要对原有的课程体系进行改革,主要包括:第一转变授课教师原有的一些授课习惯性的
5、思想和观念,要将CDIO精神灵活地贯穿在教学活动当中。第二是将新型的课程质量观2传递给学生。第三,在课程质量管理方面,需要进一步开拓思路,寻求一种能引导和深化课程质量的管理方法3。 围绕上述三个方面,我们进行了六项内容的改革,主要包括: (1)师生教学理念的更新 通过外出学习、参观和交流,以各种讲座、论坛的形式将CDIO教学理念带给师生,建立一套新的教学思维和学习观点。 (2)人才培养方案修订 结合CDIO工程教育的目标,对现行的人才培养目标进行修订。我们在2007、2008、2009教学计划的修订中,逐步建立理论课程内容、实践课程和素质拓展三级结构,确立了“以解决现实问题为目的,注重知识的有
6、用性,有创新精神和综合运用知识的能力,目标是掌握本专业的基本理论,加强应用能力的培养”的工程化人才培养目标。 (3)课程内容体系的整合 CDIO大纲主要包括四大方面的要求:(1)技术知识与推理;(2)个人的和职业的技能和素质;(3)人际技能、团队沟通能力(4)在企业与社会环境下的构思、设计、实现及运作。结合CDIO大纲的要求,我们对数据库原理原有的课程体系进行了改革,建立理论课程内容、实践课程和素质拓展三级结构。其中,理论课程体系中主要包括数据库的基本理论;在实践课程体系中将原来包含在理论课程中的实验进行了重新设计实验项目,分为必做、选作两部分,同时开设了课程设计,设计的题目由指导教师命题和学
7、生自主设计题目组成,鼓励学生以团队为单位,从实际生活、工作、学习的需要为出发,设计题目并充当不同的角色(如用户、项目经理、系统分析师、程序员等);素质拓展鼓励学生参加各种计算机竞赛(如甘肃省大学生挑战杯创新比赛、创新杯计算机应用能力大赛等)、参加各种形式的认证考试(如计算机等级考试、CCNA、CCNP、Java认证等),组织学生利用假期参加企业的实际项目开发。具体的教学体系见图1。 (4)项目训练体系设计; 项目训练体系旨在训练学生的专业技能、沟通能力、团队精神、工程意识。通过实力展示和应用领域的介绍,使学生对本门课程产生学习兴趣;通过对数据库基础、SQL语言、数据库设计理论、数据库完整性、安
8、全性、数据库恢复技术和并发技术的学习,使学生具有基本理论知识,通过学生设计大作品、课程设计项目的需求分析训练了学生的沟通能力和工程思想;通过数据库编程和程序设计结构的学习是学生具有进行开发的专业技术能力,通过作品的展示、评价和答辩,使学生的团队精神、综合应用能力得到锻炼。 在课程中训练以外,还鼓励组织学生参加各种竞赛,通过竞赛,使学生的知识面加宽,阅历增强,认识到本课程技术的更深应用领域和技术,促进了学生继续训练学习的兴趣,同时也提高了学生解决实际问题的能力。 (5)教学方式方法改革 教学方式方法的改革主要是:以CDIO工程化培养目标进一步确立课程的地位和教学目标;采取讲授、专题讲座等多种方式
9、进行教学,将学生分为小组,以班级为理论授课单位,小组为实践单位;改革课程的评价方法,将成绩分布在整个学习训练过程中。 (6)评价内容方法改革。 学生CDIO 能力的评价是对学生个体在CDIO 教学方法中获得的成效的具体衡量。通常课堂教学是由任课教师来考评学生。有效的评价应采用不同的方法来衡量学生的专业知识、个人自身能力、团队合作能力、建造产品和系统的能力。这些方法包括笔试、口试、学生表现的考察、评分、学生反映、论文、学生互评和自评等。CDIO 方法看重能力的培养,将其纳入到课程设置和教学实践中,因此必须有有效的评价过程来衡量这些能力的程度。不同能力的评价需要有不同的方法。我们在对学生掌握专业知
10、识能力的评价采取笔试和口试相结合的方法;而设计应用综合能力的评价则采取对学生设计作品的各种文档进行考察。采用多种评价方法可适用于较广泛的教学方式,可以增加评价数据的可靠性和有效性,因而可更能准确地确定学生学习效果。 三、课程改革的效果 通过上述的课程改革,加强了实践环节的教学,优化了课程体系,有效地提高了学生的工程化综合应用能力的提高。例如:2006级学生的课程设计作品“学生信息管理系统”目前在全校各二级学院使用,并获得第七届大学生“挑战杯”创新大赛奖;2007年全省大学生“创新杯”计算机应用能力大赛获得一个特等奖、两个二等奖,2008年全省大学生“创新杯”计算机应用能力大赛获得一个特等奖、一
11、个一等奖和两个二等奖;2008届计算机专业的毕业生中取得各种认证证书占38%;毕业后在公司从事计算机设计开发工作、计算机相关工作以及其它行业分别达到45%、30%、20%。这些数据都体现了在CDIO模式下进行课程改革所取得的效果。 四、结语 “数据库原理”新授课体系在CDIO模式下对激发学生学习兴趣、明确学习方向、转变学习态度、提高专业基础水平和团队合作意识、在加强教学管理、改进教学方法、提高教学效果等方面发挥出明显的作用。 CDIO 是一个资源开放、宽松自由、包容性强的改革计划,CDIO 计划并没有一个适合各专业教学的标准。在实践教学中,应以CDIO 工程教育模式为指导,遵循高等教育的规律和适应现代高等教育发展的趋势,注重素质教育,重视学生创新能力的培养和个性发展,全面因材施教。注意课程改革的科学性,处理好知识、能力和素质的关系,传统教学内容和现代教学内容的关系,积极吸收国内外一些先进的教学研究成果,进一步提高教学效果。