面向大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)改革研究

李絮+劉爭艷

（阜陽師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院安徽阜陽 236037）

摘要：大數(shù)據(jù)時代帶來了數(shù)據(jù)在存儲、組織、管理等理論與方法方面的巨大變化，同時也給傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫課程帶來新的挑戰(zhàn)，促使其進(jìn)行改革。本文通過對大數(shù)據(jù)時代給數(shù)據(jù)庫課程帶來的影響進(jìn)行深入分析，從高校數(shù)據(jù)庫課程所面臨的問題入手，提出適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代發(fā)展需求的新的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫；教學(xué)改革

0 引言

目前，對于大數(shù)據(jù)（Big data）的定義在業(yè)界尚未有統(tǒng)一的定義，但通常用大數(shù)據(jù)一詞來表示大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)在用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫分析時會花費(fèi)較多的時間和金錢[1]。但是，目前國內(nèi)大多數(shù)高校的數(shù)據(jù)庫課程仍然是都是以產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為主，研究的是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲、處理、數(shù)據(jù)共享等內(nèi)容。按照"80-20"規(guī)則，世界上20%的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要是事務(wù)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生80%的價(jià)值，而80%的數(shù)據(jù)為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)大多是一些新型用戶產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，它們無法存儲到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中[2]。但是隨著數(shù)據(jù)采集、存儲技術(shù)和云計(jì)算的迅速發(fā)展，大量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和處理已成為可能，也越來越受到關(guān)注。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)也對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫課程產(chǎn)生較大的沖擊?，F(xiàn)如今，在國內(nèi)幾乎所有的本科院校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)都已開設(shè)了數(shù)據(jù)庫類課程，該課程的開設(shè)初衷是為了解決計(jì)算機(jī)信息處理過程中大量數(shù)據(jù)有效組織和存儲的問題，同時也是為培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行信息管理、分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用等諸方面的能力[3-4]。但存在問題是現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫課程知識體系很難應(yīng)對由云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的興起而產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長的局面，已經(jīng)出現(xiàn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用對數(shù)據(jù)庫專業(yè)人才的需求的局面。因此，本文通過分析大數(shù)據(jù)時代的特點(diǎn)及社會對數(shù)據(jù)庫專業(yè)人才需求，提出適應(yīng)大數(shù)據(jù)發(fā)展需要的數(shù)據(jù)庫課程內(nèi)容、教學(xué)模式及教學(xué)方法。

1 設(shè)計(jì)面向大數(shù)據(jù)背景下的教學(xué)模式

大數(shù)據(jù)環(huán)境下，以"慕課"、"翻轉(zhuǎn)課堂"等為典型代表的新教學(xué)方式正在沖擊現(xiàn)有的課堂教學(xué)。這些新的教學(xué)方式多以個性化、自主性、互動式作為顯著特征，它在知識傳遞上比傳統(tǒng)的實(shí)體課堂更加符合學(xué)習(xí)科學(xué)的規(guī)律與要求，也促使越來越多的師生利用"慕課"等平臺尋找和利用教育資源，而且傳統(tǒng)教師主導(dǎo)課堂的形式將逐步退出教學(xué)歷史的舞臺。但是，就現(xiàn)階段的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)設(shè)施等方面來說，"慕課"等新型教學(xué)方式還不能完全取代課堂教學(xué)，但可以作為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。因此，在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，教師必須實(shí)現(xiàn)角色的轉(zhuǎn)換，必須摒棄傳統(tǒng)的"灌輸式"傳授知識方法，樹立"學(xué)生為本"的課程教學(xué)觀，根據(jù)數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生特點(diǎn)、教學(xué)條件等，靈活選擇教學(xué)方法，形成以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)為主，教師引導(dǎo)啟發(fā)為輔的教學(xué)模式。同時，應(yīng)充分利用諸如"互聯(lián)網(wǎng)+"大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽、ACM程序設(shè)計(jì)大賽等競賽來鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，通過參加各類專業(yè)競賽來擴(kuò)大學(xué)生的專業(yè)視野，在鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力的同時，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。通過賽前的培訓(xùn)，賽后的總結(jié)等環(huán)節(jié)也能夠起到對課堂教學(xué)的延伸擴(kuò)展的作用，同樣也能使學(xué)生在實(shí)踐過程中更進(jìn)一步的體會專業(yè)知識技能的學(xué)習(xí)和實(shí)踐的樂趣。

2 完善大數(shù)據(jù)背景下數(shù)據(jù)庫課程體系的教學(xué)內(nèi)容

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫類課程中重點(diǎn)講授關(guān)系數(shù)據(jù)模型、E-R模型和數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)、查詢優(yōu)化和數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計(jì)以及事務(wù)管理；詳細(xì)介紹了關(guān)系代數(shù)、函數(shù)依賴和規(guī)范化的基本思想和理念；簡單介紹SQL、視圖、快照、存儲過程和觸發(fā)的基本思想。為適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的管理、存儲、分析和處理。一方面，應(yīng)在課程內(nèi)容上增加NoSQL數(shù)據(jù)管理技術(shù)和編程模型。NoSQL數(shù)據(jù)管理技術(shù)是關(guān)系型數(shù)據(jù)管理技術(shù)的有益補(bǔ)充，它包括針對異構(gòu)海量數(shù)據(jù)的存儲、查詢和分析技術(shù)，是以Web搜索、電子商務(wù)、個性化信息服務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)等為典型代表的新型應(yīng)用的支撐技術(shù)，也是大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)分析的主要支撐技術(shù)，是目前信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域的重要關(guān)鍵技術(shù)。另一方面，為應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)管理的新挑戰(zhàn)，應(yīng)增加HBase和Hive為代表的海量數(shù)據(jù)管理平臺、面向OLTP 提供NoSQL 擴(kuò)展性的NewSQL 代表技術(shù)C-Store關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、以及針對經(jīng)典數(shù)據(jù)挖掘算法的海量數(shù)據(jù)挖掘與分析算法等方面的內(nèi)容。

3. 研發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

企業(yè)在開發(fā)、測試、部署實(shí)際項(xiàng)目時需要有特定的軟件環(huán)境。在實(shí)踐教學(xué)過程中，不但要讓學(xué)生熟悉這些環(huán)境，還要特別注意在實(shí)際工作中容易出現(xiàn)的各種問題和錯誤，找到相應(yīng)的解決方法。為此，教師應(yīng)該在校內(nèi)搭建真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，采用企業(yè)項(xiàng)目案例進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。真正的大數(shù)據(jù)課程需要有分布式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境支撐，基于Hadoop 搭建大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺，給學(xué)生提供大數(shù)據(jù)分析、儲存、管理的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生掌握Hadoop 中HBase、Hive、Zookeeper 等關(guān)鍵技術(shù)并熟練掌握數(shù)據(jù)交換、大數(shù)據(jù)查詢、大數(shù)據(jù)項(xiàng)目實(shí)踐等核心內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上再結(jié)合真實(shí)的電商企業(yè)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。大數(shù)據(jù)環(huán)境下，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室無法滿足教學(xué)需要，需要構(gòu)建云環(huán)境下的虛擬實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合云計(jì)算和虛擬技術(shù)，打破時空限制，為學(xué)生提供開放的實(shí)驗(yàn)平臺，讓教師和學(xué)生隨時隨地都能訪問和使用實(shí)驗(yàn)資源。

4 結(jié)語

本文所提出的是基于數(shù)據(jù)庫課程在大數(shù)據(jù)時代背景下的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)平臺等的改革研究，目的是為適應(yīng)大數(shù)據(jù)帶來的變革對數(shù)據(jù)庫課程的要求，通過補(bǔ)充和完善傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)平臺、改善教學(xué)模式和教學(xué)方法，期望學(xué)生通過學(xué)習(xí)能夠滿足企業(yè)的對大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和管理的需求。在以后的研究中可以可以探索將數(shù)據(jù)庫方面的專業(yè)認(rèn)證環(huán)節(jié)融入到教學(xué)體系中，以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、目的性、實(shí)踐性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：李絮 （1983年-），女，安徽宿州人，漢族，現(xiàn)職稱：講師，學(xué)歷：碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。.

基金項(xiàng)目："基于云計(jì)算的高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)研究"（2014zdjy080） 省級重大教學(xué)改革研究項(xiàng)目；"MOOC背景下基于ECDIO-KS的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革研究"（2015JYXM06）。