徐萬江

摘要：大數(shù)據(jù)時(shí)代推動(dòng)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不斷革新，基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫理論的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程已不能滿足信息科學(xué)數(shù)據(jù)庫人才的培養(yǎng)需求。針對此，該文分析了目前信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫原理課程體系存在的問題，從課程內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核模式這四個(gè)方面進(jìn)行了研究和探索，并為此從人才培養(yǎng)、教師培訓(xùn)、平臺配備方面工作提出保障要求，給現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫原理課程改革提供了可行的思路和建議。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)庫原理課程;人才培養(yǎng)

中圖分類號：G64 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）25-0156-02

信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)是交叉了數(shù)學(xué)與信息學(xué)的數(shù)學(xué)類專業(yè)，數(shù)據(jù)庫原理課程是信計(jì)專業(yè)核心課程，培養(yǎng)學(xué)生分析、存儲與處理數(shù)據(jù)的能力。其開設(shè)目的是使學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù)，能熟練掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)方法并獨(dú)立開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)?，F(xiàn)有課程體系圍繞關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)展開，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以規(guī)范化的模式設(shè)計(jì)，嚴(yán)格保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性、持久性，在傳統(tǒng)軟件應(yīng)用開發(fā)中占據(jù)主要地位。大數(shù)據(jù)時(shí)代下，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)指數(shù)級增長，龐大的數(shù)據(jù)仍需要查詢、更新等操作的快速響應(yīng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫已不能滿足其需求，非關(guān)系數(shù)據(jù)庫應(yīng)運(yùn)而生。然而現(xiàn)有教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐等課程教學(xué)環(huán)節(jié)未能及時(shí)得到更新。為了使課程能夠順應(yīng)時(shí)代需要，就要求我們對數(shù)據(jù)庫原理課程教學(xué)環(huán)節(jié)做出相應(yīng)改革[1]，提高課程的時(shí)效性與實(shí)用性。唯如此，學(xué)生才會(huì)更大的興趣投入學(xué)習(xí)，課程教學(xué)效果才能達(dá)到最佳。為此，本文就大數(shù)據(jù)時(shí)代下信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫原理課程的改革做了一些探索。

1 課程現(xiàn)狀

本文結(jié)合鹽城師范學(xué)院信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)現(xiàn)有課程教學(xué)實(shí)際，面向大數(shù)據(jù)分析與處理、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的人才需求，分析現(xiàn)有教學(xué)實(shí)踐中存在的問題[2]，主要包括以下幾個(gè)方面問題：

1.1 課程內(nèi)容缺新

當(dāng)前數(shù)據(jù)庫原理的教學(xué)內(nèi)容按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式包括了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)關(guān)系模型與關(guān)系運(yùn)算理論，關(guān)系數(shù)據(jù)庫操作語言SQL，關(guān)系模式的規(guī)范化，關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)體關(guān)系模型，關(guān)系數(shù)據(jù)庫中事務(wù)的原子性、一致性、隔離性、持久性，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與數(shù)據(jù)庫恢復(fù)技術(shù)等。所有教學(xué)內(nèi)容都圍繞關(guān)系數(shù)據(jù)庫展開，未涉及與當(dāng)前大數(shù)據(jù)分析處理行業(yè)背景所需求的NoSQL等實(shí)用和前沿技術(shù)部分[3]。

大數(shù)據(jù)時(shí)代下的主流互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)庫已基本采用非關(guān)系型數(shù)據(jù)系統(tǒng)，例如新浪微博采用了Redis數(shù)據(jù)庫，淘寶自研了Oceanbase數(shù)據(jù)庫，優(yōu)酷采用了Hbase與MongoDB[4]。這些非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫不再基于傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)理論，而傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫原理課程的教學(xué)內(nèi)容仍然采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫展開[5]。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相關(guān)知識需要保留，而非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的原理、數(shù)據(jù)處理技術(shù)與應(yīng)用等新知識需要擴(kuò)充到數(shù)據(jù)庫原理課程中。

1.2 教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，多采用教師為主型的教學(xué)方式，即以教師知識授予的方式，采用滿堂灌式的講課，學(xué)生在課堂中處于從屬位置，被動(dòng)地接受和吸收知識。雖然有使用多媒體輔助教學(xué)，但仍然是教師的知識展示，并沒有完善的教學(xué)互動(dòng)以及對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺。

傳統(tǒng)教學(xué)方法和教學(xué)手段單一，為了提高教學(xué)大眾化，常常是通過有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)對所有學(xué)生進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化式教學(xué)模式，無法具體到每個(gè)人，導(dǎo)致培養(yǎng)的學(xué)生只了解原理，不知其在哪用怎么用，且定式化地培養(yǎng)限制了學(xué)生的創(chuàng)新意識的發(fā)展。

1.3 考核方式簡單

目前的數(shù)據(jù)庫原理課程考核仍然是期末的筆試為主，重點(diǎn)考查學(xué)生對關(guān)系代數(shù)、SQL語法、模式規(guī)范化、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫管理等理論性內(nèi)容，忽略了學(xué)生實(shí)踐操作數(shù)據(jù)庫、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的動(dòng)手能力考查。

傳統(tǒng)課程成績評定由平時(shí)成績與期末考試成績組成，平時(shí)成績主要通過考勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形式評定，然而數(shù)據(jù)庫課程培養(yǎng)的是學(xué)生的開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫以及維護(hù)管理數(shù)據(jù)庫的能力，傳統(tǒng)的成績評定方式已不能適用。

2 改革方向

針對信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)要求以及“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)分析處理的應(yīng)用創(chuàng)新要求[6]，注重培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型的本科人才，著重改善課程教學(xué)與教育體系，實(shí)現(xiàn)“傳授知識”向“培養(yǎng)能力”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)“注重分?jǐn)?shù)”向“注重能力”的轉(zhuǎn)變，綜合利用云班課、微課等教學(xué)手段提升學(xué)生的主動(dòng)思考創(chuàng)新能力，綜合利用實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐手段提升學(xué)生的動(dòng)手能力[7]，通過改革教學(xué)體系、改善教學(xué)模式、改良實(shí)踐環(huán)節(jié)、改變考核模式，最終建立適合的課程教學(xué)體系。

2.1 課程內(nèi)容

面對大數(shù)據(jù)時(shí)代，不能一味地追新將所有大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理相關(guān)內(nèi)容加入課程。首先要理清數(shù)據(jù)庫原理教學(xué)的主線，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫課程的基礎(chǔ)，堅(jiān)持對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的原理、關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和優(yōu)化理論、查詢語言SQL、并發(fā)與控制技術(shù)等知識的涵蓋，但在課時(shí)安排上要做一定的調(diào)整與壓縮，在總學(xué)時(shí)不增加的基礎(chǔ)上，抓住核心主干知識點(diǎn)。

其次面向大數(shù)據(jù)時(shí)代要求增設(shè)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與系統(tǒng)管理知識，引入非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的分類與各自數(shù)學(xué)模型支持，了解非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生原因及優(yōu)缺點(diǎn)。此外，以非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫MongoDB為例，分析其原理與應(yīng)用技術(shù)。

最后課程需要不斷更新加入對前沿知識的介紹，對最新數(shù)據(jù)庫存儲與管理技術(shù)要有所了解。此外，課程需研究新的教學(xué)案例，結(jié)合不同行業(yè)的需要，研究基于大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的挖掘技術(shù)和學(xué)習(xí)能力。

2.2 教學(xué)方式

信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)是數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院下開設(shè)的專業(yè)，其培養(yǎng)的是信息科學(xué)與計(jì)算數(shù)學(xué)交叉人才，不同于計(jì)算機(jī)專業(yè)過分注重學(xué)生程序?qū)崿F(xiàn)能力，本專業(yè)學(xué)生需注重?cái)?shù)據(jù)查詢和分析能力，因此，需要改革數(shù)據(jù)庫原理課程的教學(xué)方法，充分利用形象思維，多舉例子，啟發(fā)學(xué)生思考，并追尋每一步背后的數(shù)學(xué)原理。通過介紹基礎(chǔ)知識了解數(shù)據(jù)庫的基本原理，通過數(shù)據(jù)存儲的實(shí)際案例引發(fā)思考，介紹關(guān)系數(shù)據(jù)庫以及非關(guān)系數(shù)據(jù)庫是如何實(shí)現(xiàn)存儲，并分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)，針對實(shí)際應(yīng)用案例，開展課堂專題研討，以案例分析為引導(dǎo)，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考的習(xí)慣，從多個(gè)方面提高課堂理論的教學(xué)效果。

在課程教學(xué)環(huán)節(jié)，除了利用傳統(tǒng)教師引導(dǎo)的授課方式，還需結(jié)合微課、云班課[8]等手段。利用微課將課程中的每個(gè)知識點(diǎn)以微課形式提前供學(xué)生瀏覽學(xué)習(xí)，在上課前即對知識有所了解，在課后觀看微課進(jìn)行學(xué)習(xí)鞏固。利用云班課翻轉(zhuǎn)課堂，提倡老師做教練，學(xué)生做中學(xué)，例如在課前將授課內(nèi)容以微視頻或課件方式發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生課前找資料，分組整理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求，在課堂上討論數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)以及邏輯設(shè)計(jì)，教師做指導(dǎo)對學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行點(diǎn)評，充分利用課堂進(jìn)行師生互動(dòng)。

2.3 實(shí)踐環(huán)節(jié)

數(shù)據(jù)庫原理課程應(yīng)配備16學(xué)時(shí)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生面對實(shí)際數(shù)據(jù)庫開發(fā)問題的分析與處理能力[9]。大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)庫主要分為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，根據(jù)實(shí)際需求分析數(shù)據(jù)量、用戶性能需求、完整性與安全需求等確定數(shù)據(jù)庫類型。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，注重概念設(shè)計(jì)到邏輯設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換，指導(dǎo)學(xué)生不斷優(yōu)化關(guān)系模型。

在非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫部分，以MongoDB作為代表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用MongoDB搭建網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫存儲文檔數(shù)據(jù)，文檔數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系也類似于關(guān)系數(shù)據(jù)庫，只不過沒有預(yù)定的模式，分析如果通過 MongoDB建立數(shù)據(jù)庫、創(chuàng)建和刪除集合、查詢和更新文檔，排序與索引等操作，并結(jié)合Node.js設(shè)計(jì)網(wǎng)站與數(shù)據(jù)庫的連接，通過NoSQL的實(shí)踐教學(xué)理解非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的存儲、查詢、管理原理與方法。

2.4 考核模式

課程考核應(yīng)該更注重學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)與開發(fā)能力，應(yīng)改革原本期末考試試卷形式，改用課程設(shè)計(jì)作為期末考核。學(xué)生以組為單位，從關(guān)系型RDBMS與非關(guān)系型NoSQL中選擇一個(gè)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)項(xiàng)目。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如超市管理、圖書管理等系統(tǒng)設(shè)計(jì)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫;NoSQL型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)如在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與管理。需要從需求分析、概念設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程實(shí)現(xiàn)、文檔撰寫等方面進(jìn)行考查，最后通過現(xiàn)場答辯形式進(jìn)行考核，由所有學(xué)生與教師共同進(jìn)行綜合評價(jià)。

平時(shí)考核方面不應(yīng)只有日常考勤、完成課程作業(yè)等方面的措施，這是因?yàn)榭记谥荒艽韥砩险n并不能說明學(xué)習(xí)情況，作業(yè)也存在抄襲等現(xiàn)象，并不能完全反映每個(gè)學(xué)生的掌握程度，平時(shí)考核更注重課堂討論情況、項(xiàng)目參與度、回答問題情況等，更加注重平時(shí)考核方式的多樣化，從多方面考查，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂等形式，讓平時(shí)考核更具說服力。

3 實(shí)施與保障

數(shù)據(jù)庫原理是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)重要的必修課，在大數(shù)據(jù)背景下，鹽城師范學(xué)院信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)為達(dá)到課程改革目標(biāo)，對人才培養(yǎng)方案的完善，師資隊(duì)伍的培訓(xùn)和大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺配備提出了更高的要求。

3.1 完善大數(shù)據(jù)分析處理的人才培養(yǎng)方案

針對應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)需要，從企業(yè)實(shí)際人才需求出發(fā)，根據(jù)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)結(jié)合的特色，將大數(shù)據(jù)分析與處理人才作為本科教學(xué)培養(yǎng)的主要方向之一，根據(jù)大數(shù)據(jù)課程體系，合理制定數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，安排大數(shù)據(jù)方向的專業(yè)課與選修課，完善大數(shù)據(jù)方向課程體系。數(shù)據(jù)庫原理作為其中一門課程，制定其先修與后續(xù)課程，合理設(shè)置人才培養(yǎng)方案。

3.2 大數(shù)據(jù)方向教師隊(duì)伍的培訓(xùn)

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫原理課程的教學(xué)中，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以及關(guān)系理論作為核心內(nèi)容被年復(fù)一年地研究。然而大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，帶來了非關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論與新型非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，教師需要提高自己的業(yè)務(wù)水平，熟悉原理掌握實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為此，我院近三年每年提供機(jī)會(huì)給授課教師參加大數(shù)據(jù)相關(guān)培訓(xùn)，從大數(shù)據(jù)基本理論到大數(shù)據(jù)實(shí)踐操作，教師的業(yè)務(wù)水平得到顯著提升。此外，部分教師通過參與企業(yè)中的實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)，積累了豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)。

3.3 實(shí)驗(yàn)平臺配備

數(shù)據(jù)庫原理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是實(shí)踐，為此學(xué)院根據(jù)大數(shù)據(jù)的實(shí)際實(shí)驗(yàn)需求部署大數(shù)據(jù)管理平臺相應(yīng)的硬件與軟件資源。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫以MySQL數(shù)據(jù)庫作為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用MongoDB分片部署，在大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)機(jī)房不僅包括了學(xué)生個(gè)人客戶端，還局部虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以及數(shù)據(jù)分析與處理執(zhí)行環(huán)境等。

4 結(jié)語

大數(shù)據(jù)時(shí)代影響著各個(gè)行業(yè)，意味著各行各業(yè)都需要專業(yè)的大數(shù)據(jù)存儲、分析、處理人才，這是信息與計(jì)算專業(yè)的機(jī)遇，也是新的挑戰(zhàn)。鹽城師范學(xué)院為適應(yīng)大數(shù)據(jù)課程體系改革，對數(shù)據(jù)庫原理課程進(jìn)行必要的改革，從課程內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核模式四個(gè)方面探索。為實(shí)施改革，學(xué)院從人才培養(yǎng)、教師培訓(xùn)、平臺配備方面工作給出保障要求。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入發(fā)展，大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫人才的課程建設(shè)還將進(jìn)一步地研究與探索。

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