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摘要：针对大学课程“数据库原理及应用”教学中多个限制教学有效性的因素，提出了应用以学生为核心的PBL教学模式改革；分析了基于PBL教学模式的核心理念和构建流程；研究了在“数据库原理及应用”课程教学中应用PBL教学模式的具体形式并进行课程教学改革试验，结论是该模式具有一定的应用价值。
关键词：教学改革；数据库原理及应用；PBL
作者简介：童桂（1978-），男，安徽铜陵人，南京工程学院工程基础与训练中心，讲师，工学博士，主要研究方向：机电一体化；郑忻（1981-），女，上海人，南京工程学院人事处，助理工程师，主要研究方向：教育行政管理。（江苏 南京 211167）
基金项目：本文系南京工程学院科研基金资助项目（项目编号：KXJ08141）的研究成果。
近年来，以CDIO（Conceive—Design—Implement—Ope-rate，即构思-设计-执行-运作）为代表的项目式教学为高等工程教育改革提供了一个新的方向，这种教学方式现已推广到全国不同层次、不同类型高校的工程专业和课程改革实践之中。[1]然而，对于项目教学法在工程教学中应用的具体形式仍然需要进行深入研究。
以问题和项目为导向的学习（Problem Based Learning，简称PBL）模式在世界各国的大专级院校得到广泛重视，并呈现出不同的形式和多元化的发展特色。研究者开始越来越多地关注PBL的改革进程，并且为PBL的有效性和创新性提供了有力的证明。
与传统的以学科为基础的教学方法有很大不同，PBL强调学生的主动性，而不是传统教学中的以教师讲授为主；PBL将学习与更大的任务或问题相结合，使学生投入于探索问题的过程中；面对学生，PBL设计真实情景，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情形中，使学生在自主探究和协调合作的过程中分析、解决问题，从而揭示隐含在问题背后的科学原理，锻炼学生解决问题和自主学习的能力，累积经验、教训。PBL学习原理的精髓在于发挥问题对于学习过程的指导作用，调动学生的主动性和积极性。
一、“数据库原理及应用”教学过程中存在的问题
“数据库原理及应用”是一门专业性较强的工程类学科，传统的教学方式存在多个制约因素，限制了学生真正理解和掌握这门学科的核心价值。数据库原理课程传统的教学方式是教师逐个教授知识点，课程结束后再以闭卷考试方式判别学生学习效果，虽然也会安排小的实验或实习，但每个实验或实习过于孤立。虽然这种教学方法可以达到教学大纲的教学目标，但是学生在学完课程后仍然缺乏在现实情景下利用所学的相关知识来解决问题的能力，从而制约了学生们继续深入学习、实践的自主性和积极性。传统教学模式的主要缺点有以下几点。
（1）学生在学习过程中难以看到当前所学局部知识的用途，缺乏学习的兴趣和内在动力，容易产生厌倦情绪。特别是对于理论知识的讲解过程中，学生普遍认为理论知识缺乏应用语境，为后期的深入理解带来了问题。
（2）学生在学习过程中难以抓住专业课程的重点，往往过分注重细节，以至于淹没在知识细节的海洋中，难以把握整体的知识框架。教师在讲授课程的同时也不注重专业知识的扩展和学科或课程之间的联系，知识点较为孤立。
（3）以教师为中心，学生只是被动地听讲和练习的教学模式，难以激发学生的积极性、主动性。考核评价方式单一，往往只采用笔试方式进行考核，忽略了对课程中的实践性内容的考核。
（4）学生所掌握的知识是零碎的、不系统的，缺乏对一门课程的整体把握能力。
（5）学生学完课程后，其理论成绩可能很好，但仍然缺乏实际操作能力，对一个完整项目的整体分析和设计过程不甚清楚，不能把所学的知识完整地应用起来，解决实际问题时很茫然。
产生上述问题的原因是在实际的学习过程中并未注重如何利用所学知识和技能解决相关的问题，缺乏实际意义的操作能力和经验。从另一个方面说，学生因为专业要求才进行学习，并不是以问题或项目导向，缺乏明确的目标。
为了解决上述问题，在教学过程中应引入以PBL为核心的教学模式，对当前不合理的教学模式进行改革。
二、PBL学习原理
国际上对于PBL教学模式的应用、推广没有固定的形式，在实践发展中日益呈现多元化趋势。多元化是PBL发展的必然方向，尤其在代表不同文化的教育系统中应用，需要也必须采取最适合本土的发展方式。不同的PBL实践形式主要基于相同的学习理论——Devey、Kolb及Schon的理论。上述理论及实践都不约而同地来自观念、失误、理论总结及重新实验探索的过程。
Graaff和Kolmos将学习原理归纳三个基本方面：认知学习、合作学习和学习内容。（如图1所示）[2，3]从认知科学、心理学和社会学相结合的角度来看，PBL的精髓体现在交融互动的三个方面。
（1）学习策略——以问题为导向、项目为组织的学习方法。这是激励学生的学习积极性和主动性的重要来源，也是为学习提供了理论联系实践的空间和情景，使学生置身于具体的情景中，使其经历一个涉及复杂环境下分析问题、寻求解决方案并积累经验的过程。
（2）学习内容——鼓励跨学科和学科交叉。超越传统的学科单一化，避免因专业划分过细而造成知识的局限性；通过项目锻炼学生运用理论来分析问题和探索问题，从而加强理论和实践之间的联系的能力。
（3）学习的社会性——人和环境互动的学习形式。通过小组工作的形式鼓励合作精神，培养学生交流、参与、组织管理和自我管理的能力，这也是一个创造新知识的重要过程。与传统的灌输式教育模式相比，PBL教学模式有多个优势。PBL教学模式有利于培养学生的组织能力、协作能力、动手能力，增强学生的交流能力、个人和团队的管理能力，提升学生的计算能力和表达能力等多方面素质。[4-6]
三、基于PBL的课程改革
南京工程学院工程基础与训练中心为深化教学模式改革，以自动化系统集成专业学生为实验对象，对其选课、授课和考核都进行了大幅度的教学改革创新。
本文就针对自动化系统集成专业方向的“数据库原理及应用”课程去构建基于PBL理念的教学模式进行研究。其中“数据库原理及应用”的教学内容如图2所示。数据库原理及应用是为了让学生了解和掌握现代工业环境下的信息化管理技术、数据库的层次结构和操作手段，具备一定的理论概念深度和工程操作技能要求。其具体的教学目标是：掌握数据库信息管理系统的基本结构，深入理解数据库系统的基本概念、原理和方法；掌握关系运算、关系模型及关系数据语言，熟练运用SQL语言表达各种数据操作；深入了解E-R模型的概念和方法，关系数据库规范化理论和数据库涉及方法，通过上机实习的训练和课程设计，初步具备进行数据库应用开发的能力；对数据库领域研究的课题有大致了解，激发在此领域中继续学习和研究的愿望，为学习数据库系统高级课程及其他后续课程打下良好基础。
不同的教学环境应用PBL教学模式的具体形式也有所不同。“数据库原理及应用”对学生而言比较适合项目组这种学习方式，企业的团队运营方式可以很容易地移植到班级的小组形式上，接近真实环境。构建基于PBL教学模式的“数据库原理及应用”的基本过程如图3所示。
1.组织立项，自主管理
项目组可以以5～6人为一组，可以跨专业、学科自由组合，避免专业单一的局限性；在进行项目探索之前，首先同学们要互相熟识，为合作建立基本的规则，合理评价每一位同学的基本能力水平，创设良好的合作环境；在此基础上，要让学生和监督导向者（通常为任课教师）建立良好的信任关系，互通联系方式，形成毫无偏见的学习讨论氛围；小组的组合方式也可采取多种方式（以组员或项目为机制进行自由组合），教师可以发挥自身的知识优势和经验给学生正确的导向建议，帮助学生建立起结构层次更为正规的学习小组；项目组要建立适合现代工程管理的项目管理机制，可由小组成员推选项目经理，项目组自主管理，分工合作。
2.情景设计
为体现“数据库原理及应用”在现代企业信息管理中的应用，需要学生自行设计或由教师指定与现实世界中情形相接近的项目情景要求学生进行设计。项目由一个问题展开，目的是探索相应的技术方案。设计者应针对问题开发经验性学习情景，以便让学生学习和掌握解决问题的方法。
例如，如何设计良好的关系模式及流程？针对上述问题，设计一个现代物流或图书馆信息管理系统，建立关系模型并对其进行优化，让学生通过项目了解现实环境下建立关系模式的方式和流程。情景设计不仅要体现现实世界对数据库信息化管理系统知识的需要，还要集中体现本门课程的教学内容和学习目标，将数据库的理论知识和实践内容融合到项目的各个阶段。
在项目情景的选题阶段，教师应积极对学生进行监管、督导，尽量避免学生因缺乏深入的专业知识而发生原则性和方向性错误。然而，随着学习的深入，教师的角色要慢慢“隐退”，学生应更多地自己管理自己的学习要点。教师要把握教学内容的“粗”和“细”，不可过细或过粗地讲授，以避免影响本课程教学的整体性和系统性。
3.自主管理，合作学习
项目小组定期组织交流，沟通他们的阶段性所学，并对项目所涉及的问题及时分析，并提出自己的解决方法。此时，项目成员要相互评价自己和他人的学习成果，分析信息的来源和可靠性。通过这种方式，项目组成员之间可以分享成果，共同进步。
4.经验累积，协同交流
各小组可采用不同形式来报告自己的阶段性成果、结论及得出成果结论的过程，比如项目需求具体形式、软件系统的结构、开发工具的选择、数据库管理行为等，强调不仅让学生解决项目本身的，而且让他们理解项目框架和问题背后的关系和机制。项目组成员之间可以以“提问－解答”的形式交流思想，提升各自对核心问题的理解，借此发现新的问题和新的解决方法。教师提供学生讨论交流的场地，并对学生的合作交流起支持和辅助作用。
5.组织评价
为了提炼所学知识，学生们要总结、反思问题解决的过程，并针对该问题可能的其他解决方法进行分析，从而巩固和加强其分析问题、解决问题的经验，帮助他们概括和理解新知识的应用境界。具体评价方式可以是多种多样的，可以采用期中、期末测验进行辅助检测，要求学生自己找出学习目标与知识掌握之间的差距，最终以项目成果（软件成果和论文）作为检验效果的依据。为了真正将项目成果应用到实际环境中，可将学生的项目成果在系级或校级服务器上发布，接受其他同学的试用，并针对其他同学的建议提出改善意见，从而真正意义上接近真实环境。最后，教师可以通过多种方式与个别或全体同学就小组的学习情况做一下项目评价，以鼓励学生研究不同的方法、探究不同的观点。当然，教师也可以组织评审员对学生的成果进行评分，并对项目成员进行提问。学生针对其项目进行陈述，并对评审提出的问题进行回答。
四、总结
本文通过分析现代大学课程“数据库原理及应用”中传统教学方式存在的多个问题，提出了应用目前国际上流行的基于PBL的新型教学模式。PBL教学模式摒弃了以教师为中心的讲授形式的学习方式，而建立起以学生为中心的问题导向制的学习方式，通过组织立项、分析并解决问题、协同合作等学习方式来调动学生主动学习的积极性，并培养其解决真实环境问题的能力和经验。通过分析实际授课中采用上述学习模式后的成效，笔者认为该模式具备一定的应用价值。
参考文献：
[1]杜翔云,Anette Kolmos,Jette Egelund.PBL:大学课程的改革与创新[J].高等工程教育研究,2009,(3):29-35.
[2]Graaff E.de,Kolmos A.Characteristics of Problem-based
Learning[J].International Journal of Engineering Education,2003,19(5):
657-662.
[3]Kolmos Anette.Facilitating Change to a Problem-based Model[J].The International Journal for Academic Development,2003,7(1).
[4]郑玉珍,周克宁,陈晓.电气工程本科教育PBL模式探索与实践[J].中国电力教育,2009,(146):135-136.
[5]张建伟.基于问题式学习[J].教育研究与实验,2003,(3):55-60.
[6]梁瑞仪.基于问题的学习模式的研究[J].中国电化教育,2001,(6):15-17.
（责任编辑：沈清）
关键词：教学改革；数据库原理及应用；PBL
作者简介：童桂（1978-），男，安徽铜陵人，南京工程学院工程基础与训练中心，讲师，工学博士，主要研究方向：机电一体化；郑忻（1981-），女，上海人，南京工程学院人事处，助理工程师，主要研究方向：教育行政管理。（江苏 南京 211167）
基金项目：本文系南京工程学院科研基金资助项目（项目编号：KXJ08141）的研究成果。
近年来，以CDIO（Conceive—Design—Implement—Ope-rate，即构思-设计-执行-运作）为代表的项目式教学为高等工程教育改革提供了一个新的方向，这种教学方式现已推广到全国不同层次、不同类型高校的工程专业和课程改革实践之中。[1]然而，对于项目教学法在工程教学中应用的具体形式仍然需要进行深入研究。
以问题和项目为导向的学习（Problem Based Learning，简称PBL）模式在世界各国的大专级院校得到广泛重视，并呈现出不同的形式和多元化的发展特色。研究者开始越来越多地关注PBL的改革进程，并且为PBL的有效性和创新性提供了有力的证明。
与传统的以学科为基础的教学方法有很大不同，PBL强调学生的主动性，而不是传统教学中的以教师讲授为主；PBL将学习与更大的任务或问题相结合，使学生投入于探索问题的过程中；面对学生，PBL设计真实情景，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情形中，使学生在自主探究和协调合作的过程中分析、解决问题，从而揭示隐含在问题背后的科学原理，锻炼学生解决问题和自主学习的能力，累积经验、教训。PBL学习原理的精髓在于发挥问题对于学习过程的指导作用，调动学生的主动性和积极性。
一、“数据库原理及应用”教学过程中存在的问题
“数据库原理及应用”是一门专业性较强的工程类学科，传统的教学方式存在多个制约因素，限制了学生真正理解和掌握这门学科的核心价值。数据库原理课程传统的教学方式是教师逐个教授知识点，课程结束后再以闭卷考试方式判别学生学习效果，虽然也会安排小的实验或实习，但每个实验或实习过于孤立。虽然这种教学方法可以达到教学大纲的教学目标，但是学生在学完课程后仍然缺乏在现实情景下利用所学的相关知识来解决问题的能力，从而制约了学生们继续深入学习、实践的自主性和积极性。传统教学模式的主要缺点有以下几点。
（1）学生在学习过程中难以看到当前所学局部知识的用途，缺乏学习的兴趣和内在动力，容易产生厌倦情绪。特别是对于理论知识的讲解过程中，学生普遍认为理论知识缺乏应用语境，为后期的深入理解带来了问题。
（2）学生在学习过程中难以抓住专业课程的重点，往往过分注重细节，以至于淹没在知识细节的海洋中，难以把握整体的知识框架。教师在讲授课程的同时也不注重专业知识的扩展和学科或课程之间的联系，知识点较为孤立。
（3）以教师为中心，学生只是被动地听讲和练习的教学模式，难以激发学生的积极性、主动性。考核评价方式单一，往往只采用笔试方式进行考核，忽略了对课程中的实践性内容的考核。
（4）学生所掌握的知识是零碎的、不系统的，缺乏对一门课程的整体把握能力。
（5）学生学完课程后，其理论成绩可能很好，但仍然缺乏实际操作能力，对一个完整项目的整体分析和设计过程不甚清楚，不能把所学的知识完整地应用起来，解决实际问题时很茫然。
产生上述问题的原因是在实际的学习过程中并未注重如何利用所学知识和技能解决相关的问题，缺乏实际意义的操作能力和经验。从另一个方面说，学生因为专业要求才进行学习，并不是以问题或项目导向，缺乏明确的目标。
为了解决上述问题，在教学过程中应引入以PBL为核心的教学模式，对当前不合理的教学模式进行改革。
二、PBL学习原理
国际上对于PBL教学模式的应用、推广没有固定的形式，在实践发展中日益呈现多元化趋势。多元化是PBL发展的必然方向，尤其在代表不同文化的教育系统中应用，需要也必须采取最适合本土的发展方式。不同的PBL实践形式主要基于相同的学习理论——Devey、Kolb及Schon的理论。上述理论及实践都不约而同地来自观念、失误、理论总结及重新实验探索的过程。
Graaff和Kolmos将学习原理归纳三个基本方面：认知学习、合作学习和学习内容。（如图1所示）[2，3]从认知科学、心理学和社会学相结合的角度来看，PBL的精髓体现在交融互动的三个方面。
（1）学习策略——以问题为导向、项目为组织的学习方法。这是激励学生的学习积极性和主动性的重要来源，也是为学习提供了理论联系实践的空间和情景，使学生置身于具体的情景中，使其经历一个涉及复杂环境下分析问题、寻求解决方案并积累经验的过程。
（2）学习内容——鼓励跨学科和学科交叉。超越传统的学科单一化，避免因专业划分过细而造成知识的局限性；通过项目锻炼学生运用理论来分析问题和探索问题，从而加强理论和实践之间的联系的能力。
（3）学习的社会性——人和环境互动的学习形式。通过小组工作的形式鼓励合作精神，培养学生交流、参与、组织管理和自我管理的能力，这也是一个创造新知识的重要过程。与传统的灌输式教育模式相比，PBL教学模式有多个优势。PBL教学模式有利于培养学生的组织能力、协作能力、动手能力，增强学生的交流能力、个人和团队的管理能力，提升学生的计算能力和表达能力等多方面素质。[4-6]
三、基于PBL的课程改革
南京工程学院工程基础与训练中心为深化教学模式改革，以自动化系统集成专业学生为实验对象，对其选课、授课和考核都进行了大幅度的教学改革创新。
本文就针对自动化系统集成专业方向的“数据库原理及应用”课程去构建基于PBL理念的教学模式进行研究。其中“数据库原理及应用”的教学内容如图2所示。数据库原理及应用是为了让学生了解和掌握现代工业环境下的信息化管理技术、数据库的层次结构和操作手段，具备一定的理论概念深度和工程操作技能要求。其具体的教学目标是：掌握数据库信息管理系统的基本结构，深入理解数据库系统的基本概念、原理和方法；掌握关系运算、关系模型及关系数据语言，熟练运用SQL语言表达各种数据操作；深入了解E-R模型的概念和方法，关系数据库规范化理论和数据库涉及方法，通过上机实习的训练和课程设计，初步具备进行数据库应用开发的能力；对数据库领域研究的课题有大致了解，激发在此领域中继续学习和研究的愿望，为学习数据库系统高级课程及其他后续课程打下良好基础。
不同的教学环境应用PBL教学模式的具体形式也有所不同。“数据库原理及应用”对学生而言比较适合项目组这种学习方式，企业的团队运营方式可以很容易地移植到班级的小组形式上，接近真实环境。构建基于PBL教学模式的“数据库原理及应用”的基本过程如图3所示。
1.组织立项，自主管理
项目组可以以5～6人为一组，可以跨专业、学科自由组合，避免专业单一的局限性；在进行项目探索之前，首先同学们要互相熟识，为合作建立基本的规则，合理评价每一位同学的基本能力水平，创设良好的合作环境；在此基础上，要让学生和监督导向者（通常为任课教师）建立良好的信任关系，互通联系方式，形成毫无偏见的学习讨论氛围；小组的组合方式也可采取多种方式（以组员或项目为机制进行自由组合），教师可以发挥自身的知识优势和经验给学生正确的导向建议，帮助学生建立起结构层次更为正规的学习小组；项目组要建立适合现代工程管理的项目管理机制，可由小组成员推选项目经理，项目组自主管理，分工合作。
2.情景设计
为体现“数据库原理及应用”在现代企业信息管理中的应用，需要学生自行设计或由教师指定与现实世界中情形相接近的项目情景要求学生进行设计。项目由一个问题展开，目的是探索相应的技术方案。设计者应针对问题开发经验性学习情景，以便让学生学习和掌握解决问题的方法。
例如，如何设计良好的关系模式及流程？针对上述问题，设计一个现代物流或图书馆信息管理系统，建立关系模型并对其进行优化，让学生通过项目了解现实环境下建立关系模式的方式和流程。情景设计不仅要体现现实世界对数据库信息化管理系统知识的需要，还要集中体现本门课程的教学内容和学习目标，将数据库的理论知识和实践内容融合到项目的各个阶段。
在项目情景的选题阶段，教师应积极对学生进行监管、督导，尽量避免学生因缺乏深入的专业知识而发生原则性和方向性错误。然而，随着学习的深入，教师的角色要慢慢“隐退”，学生应更多地自己管理自己的学习要点。教师要把握教学内容的“粗”和“细”，不可过细或过粗地讲授，以避免影响本课程教学的整体性和系统性。
3.自主管理，合作学习
项目小组定期组织交流，沟通他们的阶段性所学，并对项目所涉及的问题及时分析，并提出自己的解决方法。此时，项目成员要相互评价自己和他人的学习成果，分析信息的来源和可靠性。通过这种方式，项目组成员之间可以分享成果，共同进步。
4.经验累积，协同交流
各小组可采用不同形式来报告自己的阶段性成果、结论及得出成果结论的过程，比如项目需求具体形式、软件系统的结构、开发工具的选择、数据库管理行为等，强调不仅让学生解决项目本身的，而且让他们理解项目框架和问题背后的关系和机制。项目组成员之间可以以“提问－解答”的形式交流思想，提升各自对核心问题的理解，借此发现新的问题和新的解决方法。教师提供学生讨论交流的场地，并对学生的合作交流起支持和辅助作用。
5.组织评价
为了提炼所学知识，学生们要总结、反思问题解决的过程，并针对该问题可能的其他解决方法进行分析，从而巩固和加强其分析问题、解决问题的经验，帮助他们概括和理解新知识的应用境界。具体评价方式可以是多种多样的，可以采用期中、期末测验进行辅助检测，要求学生自己找出学习目标与知识掌握之间的差距，最终以项目成果（软件成果和论文）作为检验效果的依据。为了真正将项目成果应用到实际环境中，可将学生的项目成果在系级或校级服务器上发布，接受其他同学的试用，并针对其他同学的建议提出改善意见，从而真正意义上接近真实环境。最后，教师可以通过多种方式与个别或全体同学就小组的学习情况做一下项目评价，以鼓励学生研究不同的方法、探究不同的观点。当然，教师也可以组织评审员对学生的成果进行评分，并对项目成员进行提问。学生针对其项目进行陈述，并对评审提出的问题进行回答。
四、总结
本文通过分析现代大学课程“数据库原理及应用”中传统教学方式存在的多个问题，提出了应用目前国际上流行的基于PBL的新型教学模式。PBL教学模式摒弃了以教师为中心的讲授形式的学习方式，而建立起以学生为中心的问题导向制的学习方式，通过组织立项、分析并解决问题、协同合作等学习方式来调动学生主动学习的积极性，并培养其解决真实环境问题的能力和经验。通过分析实际授课中采用上述学习模式后的成效，笔者认为该模式具备一定的应用价值。
参考文献：
[1]杜翔云,Anette Kolmos,Jette Egelund.PBL:大学课程的改革与创新[J].高等工程教育研究,2009,(3):29-35.
[2]Graaff E.de,Kolmos A.Characteristics of Problem-based
Learning[J].International Journal of Engineering Education,2003,19(5):
657-662.
[3]Kolmos Anette.Facilitating Change to a Problem-based Model[J].The International Journal for Academic Development,2003,7(1).
[4]郑玉珍,周克宁,陈晓.电气工程本科教育PBL模式探索与实践[J].中国电力教育,2009,(146):135-136.
[5]张建伟.基于问题式学习[J].教育研究与实验,2003,(3):55-60.
[6]梁瑞仪.基于问题的学习模式的研究[J].中国电化教育,2001,(6):15-17.
（责任编辑：沈清）