| 标题 | 大数据时代信息与计算科学专业数据库原理课程改革研究 |
| 范文 | 徐万江 摘要：大数据时代推动了数据库系统不断革新，基于关系型数据库理论的传统数据库课程已不能满足信息科学数据库人才的培养需求。针对此，该文分析了目前信息与计算科学专业数据库原理课程体系存在的问题，从课程内容、教学方式、实践环节、考核模式这四个方面进行了研究和探索，并为此从人才培养、教师培训、平台配备方面工作提出保障要求，给现有数据库原理课程改革提供了可行的思路和建议。 关键词：大数据;数据库原理课程;人才培养 中图分类号：G64 ? ? ? 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2020）25-0156-02 信息与计算科学专业是交叉了数学与信息学的数学类专业，数据库原理课程是信计专业核心课程，培养学生分析、存储与处理数据的能力。其开设目的是使学生掌握数据库的基本原理、方法和应用技术，能熟练掌握数据库设计方法并独立开发数据库应用系统。现有课程体系围绕关系型数据库系统展开，关系型数据库以规范化的模式设计，严格保持数据的一致性、持久性，在传统软件应用开发中占据主要地位。大数据时代下，互联网应用数据指数级增长，庞大的数据仍需要查询、更新等操作的快速响应，关系数据库已不能满足其需求，非关系数据库应运而生。然而现有教学中，教学内容、教学方法、教学实践等课程教学环节未能及时得到更新。为了使课程能够顺应时代需要，就要求我们对数据库原理课程教学环节做出相应改革[1]，提高课程的时效性与实用性。唯如此，学生才会更大的兴趣投入学习，课程教学效果才能达到最佳。为此，本文就大数据时代下信息与计算科学专业数据库原理课程的改革做了一些探索。 1 课程现状 本文结合盐城师范学院信息与计算科学专业现有课程教学实际，面向大数据分析与处理、互联网等行业的人才需求，分析现有教学实践中存在的问题[2]，主要包括以下几个方面问题： 1.1 课程内容缺新 当前数据库原理的教学内容按照传统的教学模式包括了关系数据库的基础关系模型与关系运算理论，关系数据库操作语言SQL，关系模式的规范化，关系数据库设计与实体关系模型，关系数据库中事务的原子性、一致性、隔离性、持久性，关系数据库的并发控制与数据库恢复技术等。所有教学内容都围绕关系数据库展开，未涉及与当前大数据分析处理行业背景所需求的NoSQL等实用和前沿技术部分[3]。 大数据时代下的主流互联网企业数据库已基本采用非关系型数据系统，例如新浪微博采用了Redis数据库，淘宝自研了Oceanbase数据库，优酷采用了Hbase与MongoDB[4]。这些非关系型数据库不再基于传统的关系数据理论，而传统数据库原理课程的教学内容仍然采用关系型数据库展开[5]。传统数据库相关知识需要保留，而非关系型数据库的原理、数据处理技术与应用等新知识需要扩充到数据库原理课程中。 1.2 教学方法单一 传统教学模式下，多采用教师为主型的教学方式，即以教师知识授予的方式，采用满堂灌式的讲课，学生在课堂中处于从属位置，被动地接受和吸收知识。虽然有使用多媒体辅助教学，但仍然是教师的知识展示，并没有完善的教学互动以及对应的实验平台。 传统教学方法和教学手段单一，为了提高教学大众化，常常是通过有限的教学时间内对所有学生进行标准化式教学模式，无法具体到每个人，导致培养的学生只了解原理，不知其在哪用怎么用，且定式化地培养限制了学生的创新意识的发展。 1.3 考核方式简单 目前的数据库原理课程考核仍然是期末的笔试为主，重点考查学生对关系代数、SQL语法、模式规范化、数据库设计、数据库管理等理论性内容，忽略了学生实践操作数据库、设计数据库的动手能力考查。 传统课程成绩评定由平时成绩与期末考试成绩组成，平时成绩主要通过考勤、作业、实验报告等形式评定，然而数据库课程培养的是学生的开发设计数据库以及维护管理数据库的能力，传统的成绩评定方式已不能适用。 2 改革方向 針对信息与计算科学专业的培养目标要求以及“互联网+”和大数据分析处理的应用创新要求[6]，注重培养应用技术型的本科人才，着重改善课程教学与教育体系，实现“传授知识”向“培养能力”的转变，实现“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变，实现“注重分数”向“注重能力”的转变，综合利用云班课、微课等教学手段提升学生的主动思考创新能力，综合利用实验环节、项目实训等实践手段提升学生的动手能力[7]，通过改革教学体系、改善教学模式、改良实践环节、改变考核模式，最终建立适合的课程教学体系。 2.1 课程内容 面对大数据时代，不能一味地追新将所有大数据数据库设计与管理相关内容加入课程。首先要理清数据库原理教学的主线，关系型数据库是数据库课程的基础，坚持对关系数据库的原理、关系数据库设计和优化理论、查询语言SQL、并发与控制技术等知识的涵盖，但在课时安排上要做一定的调整与压缩，在总学时不增加的基础上，抓住核心主干知识点。 其次面向大数据时代要求增设非关系型数据库设计与系统管理知识，引入非关系型数据库的分类与各自数学模型支持，了解非关系型数据库产生原因及优缺点。此外，以非关系型数据库MongoDB为例，分析其原理与应用技术。 最后课程需要不断更新加入对前沿知识的介绍，对最新数据库存储与管理技术要有所了解。此外，课程需研究新的教学案例，结合不同行业的需要，研究基于大数据数据库的挖掘技术和学习能力。 2.2 教学方式 信息与计算科学专业是数学与统计学院下开设的专业，其培养的是信息科学与计算数学交叉人才，不同于计算机专业过分注重学生程序实现能力，本专业学生需注重数据查询和分析能力，因此，需要改革数据库原理课程的教学方法，充分利用形象思维，多举例子，启发学生思考，并追寻每一步背后的数学原理。通过介绍基础知识了解数据库的基本原理，通过数据存储的实际案例引发思考，介绍关系数据库以及非关系数据库是如何实现存储，并分析各自的优缺点，针对实际应用案例，开展课堂专题研讨，以案例分析为引导，调动学生主动思考的习惯，从多个方面提高课堂理论的教学效果。 在课程教学环节，除了利用传统教师引导的授课方式，还需结合微课、云班课[8]等手段。利用微课将课程中的每个知识点以微课形式提前供学生浏览学习，在上课前即对知识有所了解，在课后观看微课进行学习巩固。利用云班课翻转课堂，提倡老师做教练，学生做中学，例如在课前将授课内容以微视频或课件方式发送给学生，让学生课前找资料，分组整理数据库系统的需求，在课堂上讨论数据库的概念设计以及逻辑设计，教师做指导对学生的设计进行点评，充分利用课堂进行师生互动。 2.3 实践环节 数据库原理课程应配备16学时的实践环节，重点训练学生面对实际数据库开发问题的分析与处理能力[9]。大数据时代的数据库主要分为关系型数据库与非关系型数据库，根据实际需求分析数据量、用户性能需求、完整性与安全需求等确定数据库类型。在关系型数据库设计中，注重概念设计到逻辑设计的转换，指导学生不断优化关系模型。 在非关系型数据库部分，以MongoDB作为代表进行实验，利用MongoDB搭建网站数据库存储文档数据，文档数据之间的逻辑关系也类似于关系数据库，只不过没有预定的模式，分析如果通过 MongoDB建立数据库、创建和删除集合、查询和更新文档，排序与索引等操作，并结合Node.js设计网站与数据库的连接，通过NoSQL的实践教学理解非关系型数据库的存储、查询、管理原理与方法。 2.4 考核模式 课程考核应该更注重学生的综合设计与开发能力，应改革原本期末考试试卷形式，改用课程设计作为期末考核。学生以组为单位，从关系型RDBMS与非关系型NoSQL中选择一个数据库应用系统项目。传统数据库管理系统如超市管理、图书管理等系统设计相应数据库;NoSQL型数据库系统如在互联网、物联网等应用场景下的数据库设计与管理。需要从需求分析、概念设计、系统设计、编程实现、文档撰写等方面进行考查，最后通过现场答辩形式进行考核，由所有学生与教师共同进行综合评价。 平时考核方面不应只有日常考勤、完成课程作业等方面的措施，这是因为考勤只能代表来上课并不能说明学习情况，作业也存在抄袭等现象，并不能完全反映每个学生的掌握程度，平时考核更注重课堂讨论情况、项目参与度、回答问题情况等，更加注重平时考核方式的多样化，从多方面考查，结合翻转课堂等形式，让平时考核更具说服力。 3 实施与保障 数据库原理是信息与计算科学专业重要的必修课，在大数据背景下，盐城师范学院信息与计算科学专业为达到课程改革目标，对人才培养方案的完善，师资队伍的培训和大数据实验平台配备提出了更高的要求。 3.1 完善大数据分析处理的人才培养方案 针对应用型本科人才培养需要，从企业实际人才需求出发，根据信息与计算科学专业数学与计算机结合的特色，将大数据分析与处理人才作为本科教学培养的主要方向之一，根据大数据课程体系，合理制定数学与计算机基础课程，安排大数据方向的专业课与选修课，完善大数据方向课程体系。数据库原理作为其中一门课程，制定其先修与后续课程，合理设置人才培养方案。 3.2 大数据方向教师队伍的培训 在传统的数据库原理课程的教学中，关系型数据库以及关系理论作为核心内容被年复一年地研究。然而大数据时代的到来，带来了非关系数据库理论与新型非关系型数据库，教师需要提高自己的业务水平，熟悉原理掌握实践经验。为此，我院近三年每年提供机会给授课教师参加大数据相关培训，从大数据基本理论到大数据实践操作，教师的业务水平得到显著提升。此外，部分教师通过参与企业中的实际项目开发，积累了丰富的实践操作经验。 3.3 实验平台配备 数据库原理的一个重要环节是实践，为此学院根据大数据的实际实验需求部署大数据管理平台相应的硬件与软件资源。关系型数据库以MySQL数据库作为实验环境，非关系型数据库采用MongoDB分片部署，在大数据实验机房不仅包括了学生个人客户端，还局部虚拟实验环境，以及数据分析与处理执行环境等。 4 结语 大数据时代影响着各个行业，意味着各行各业都需要专业的大数据存储、分析、处理人才，这是信息与计算专业的机遇，也是新的挑战。盐城师范学院为适应大数据课程体系改革，对数据库原理课程进行必要的改革，从课程内容、教学方式、实践环节、考核模式四个方面探索。为实施改革，学院从人才培养、教师培训、平台配备方面工作给出保障要求。随着大数据技术的深入发展，大数据数据库人才的课程建设还将进一步地研究与探索。 参考文献： [1] 岳昆，陈红梅，王丽珍.大数据时代本科数据库课程体系改革设想[J].计算机教育，2015（11）：104-107. [2] 尹志宇，张林伟，解春燕.“数据库”课程的问题驱动和项目驱动教学法[J].教育教学论坛，2013（3）：70-71. [3] 陈静，张敏，张玲.大数据时代计算机应用技术专业教学内容研究[J].自动化与仪器仪表，2015（11）：173-174，177. [4] 宋春紅.传统关系型数据库向非关系型数据库迁移算法研究[D].泉州：华侨大学，2017. [5] 伞颖.《数据库原理》课程在大数据专业课程体系建设中的地位和作用研究[J].数码世界，2019（10）：171. [6] 李绍俊，杨海军，黄耀欢，等.基于NoSQL数据库的空间大数据分布式存储策略[J].武汉大学学报·信息科学版，2017，42（2）：163-169. [7] 董福贵，靳春旭.大数据时代“大型数据库应用”课程教学体系改进研究[J].工业和信息化教育，2017（3）：58-61，65. [8] 房婷玲，曹菡，王长缨.基于微信公众平台的智慧课堂教学模式初探——以“数据库原理与应用”课程为例[J].工业和信息化教育，2017（3）：77-83. [9] 王雅君，李勇，程金石，等.基于项目驱动的数据库一体化课程多层递进式教学实践研究[J].电脑知识与技术，2018，14（6）：122，125. 【通联编辑：王力】 |
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