“數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)”在“數(shù)據(jù)工程”課程體系中的改革探索

陳瑛， 章鳴嬛

(1. 上海杉達(dá)學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201209； 2. 上海杉達(dá)學(xué)院 大數(shù)據(jù)分析與處理研究中心，上海 201209)

“數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)”在“數(shù)據(jù)工程”課程體系中的改革探索

陳瑛1,2， 章鳴嬛1,2

(1. 上海杉達(dá)學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，上海 201209； 2. 上海杉達(dá)學(xué)院 大數(shù)據(jù)分析與處理研究中心，上海 201209)

“數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)”是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，也是“數(shù)據(jù)工程”專業(yè)方向的技術(shù)基礎(chǔ)之一。以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展為導(dǎo)向，針對(duì)“數(shù)據(jù)庫”課程教學(xué)中所出現(xiàn)的問題，提出了“縱向”及“橫向”兩方面的教改措施。即，不僅對(duì)“數(shù)據(jù)庫”本身的課程教學(xué)問題提出解決方案，更進(jìn)一步著眼于該課程與其后續(xù)課程的銜接改進(jìn)。

數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)； 教學(xué)模式探索； 數(shù)據(jù)工程

0 引言

“數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)”是計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)的一門重要必修課。在計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中，幾乎都需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫作為其軟件系統(tǒng)的有力支撐，因此，“數(shù)據(jù)庫”的課程教學(xué)在計(jì)算機(jī)及相關(guān)專業(yè)教育中占有非常重要的地位。

人類社會(huì)正在經(jīng)歷一場(chǎng)由“大數(shù)據(jù)”及其相關(guān)技術(shù)引發(fā)的社會(huì)革命。多樣化的數(shù)據(jù)、巨大的數(shù)據(jù)量以及它們潛在的商業(yè)價(jià)值已開始對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響?！皵?shù)據(jù)工程”一詞涵蓋了與大數(shù)據(jù)分析及處理相關(guān)的技術(shù)和方法，是“互聯(lián)網(wǎng)+”的核心技術(shù)之一。“數(shù)據(jù)工程”的發(fā)展方向可視為近年來IT產(chǎn)業(yè)的最新技術(shù)發(fā)展方向，其應(yīng)用前景極為廣闊。國(guó)內(nèi)外多所知名高?；蜓芯克蚴窃O(shè)置了與“數(shù)據(jù)工程”相關(guān)的碩士點(diǎn)，或是開設(shè)了與該領(lǐng)域相關(guān)的核心課程。就上海的高校而言，上海交通大學(xué)[1]、復(fù)旦大學(xué)[2]及華東師范大學(xué)[3]等均已成立了相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)，以培養(yǎng)社會(huì)所亟需的大數(shù)據(jù)及相關(guān)領(lǐng)域的人才。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)研結(jié)果[4]可知，與“數(shù)據(jù)工程”領(lǐng)域相關(guān)的崗位主要有數(shù)據(jù)科學(xué)家、數(shù)據(jù)分析師及數(shù)據(jù)工程師等。在經(jīng)過廣泛的網(wǎng)上調(diào)研及實(shí)地考察之后，依據(jù)“崗位→能力→課程”貫通的指導(dǎo)思想，我們列出了與該領(lǐng)域相關(guān)的幾門核心課程，即數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)、統(tǒng)計(jì)理論與機(jī)器學(xué)習(xí)、云計(jì)算支撐技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與訪問、基于R的數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，等等。

可以看出，數(shù)據(jù)庫技術(shù)是整個(gè)“數(shù)據(jù)工程”流程鏈中最基礎(chǔ)的技術(shù)環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)資料[5]也顯示，與大數(shù)據(jù)分析與處理相關(guān)的工作，均要求從業(yè)者能夠熟練掌握數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化查詢語言(Structured Query Language，SQL)。因此，為更好地培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(數(shù)據(jù)工程方向)的應(yīng)用型本科人才，我們嘗試對(duì)課程“數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)”(以下簡(jiǎn)稱“數(shù)據(jù)庫”)進(jìn)行了改革探索。

1 數(shù)據(jù)庫課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式

傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)庫”課程教學(xué)中，存在的主要問題有：

1) 理論講解比較晦澀

“數(shù)據(jù)庫”是一門理論與實(shí)踐緊密聯(lián)系的課程。很多教師由于受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響和束縛，在教學(xué)過程中只注重介紹理論，未利用實(shí)例來輔助學(xué)生理解。比如，在“關(guān)系數(shù)據(jù)理論”這部分中，如果枯燥地解釋從第一范式到第四范式的定義，往往會(huì)讓學(xué)生陷入迷惘，分不清這幾種范式有何區(qū)別和聯(lián)系。

2) 教學(xué)手段及考核方式單一

在“數(shù)據(jù)庫”課程的課堂教學(xué)中，常依賴于黑板板書或多媒體教學(xué)方式，難以生動(dòng)地向?qū)W生展示課程的知識(shí)點(diǎn)，容易讓學(xué)生感到倦怠。同時(shí)，目前國(guó)內(nèi)多數(shù)高校仍受到傳統(tǒng)考核模式的影響，考核模式不能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，甚至只是在考試前臨時(shí)背題以求及格，這顯然違背了“數(shù)據(jù)庫”課程的教學(xué)初衷[6]。

3) 實(shí)踐教學(xué)的成效不明顯

傳統(tǒng)的上機(jī)實(shí)踐手段，一般是以學(xué)生個(gè)體為單位，學(xué)生完成教師在課堂內(nèi)布置的上機(jī)任務(wù)即可。由于一名教師無暇顧及多名學(xué)生的上機(jī)情況，導(dǎo)致這種實(shí)踐方式缺乏切實(shí)有效的監(jiān)管機(jī)制，幾乎完全依靠學(xué)生的自覺性。

4) 與后續(xù)課程的銜接不夠緊密

一般而言，學(xué)生修完“數(shù)據(jù)庫”課程之后，即開始學(xué)習(xí)“軟件工程”“軟件課程設(shè)計(jì)”等后續(xù)課程。如果前后課程的任課教師之間溝通不夠充分，就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)課程的上課效果不盡如人意。比如，我們?cè)牭健败浖n程設(shè)計(jì)”的授課教師抱怨學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器等概念不太清楚，影響了后續(xù)課程的授課效果。

在“數(shù)據(jù)工程”專業(yè)方向的課程體系中，“數(shù)據(jù)庫”和“數(shù)據(jù)倉庫”是“數(shù)據(jù)工程”課程體系中最為基礎(chǔ)的兩門課程；而“數(shù)據(jù)庫”作為“數(shù)據(jù)倉庫”的直接先導(dǎo)課，其地位更可謂是舉足輕重。因此，加強(qiáng)這兩門課程的銜接和聯(lián)系，是不可忽視的重要問題。

2 數(shù)據(jù)庫課程的教改探索

針對(duì)“數(shù)據(jù)庫”教學(xué)過程中存在的各種問題，我們對(duì)其進(jìn)行了深入思考和探索，提供了從縱向和橫向兩方面進(jìn)行教改的措施。

2.1 縱向教改

1) 注重理論聯(lián)系實(shí)際

在理論授課過程中，盡量考慮多用實(shí)例加以說明，幫助學(xué)生消化理解。本文第2節(jié)曾提到，針對(duì)同學(xué)難以理解“范式”的問題，教師可以考慮對(duì)教材前面所用到的關(guān)系表進(jìn)行改造，并以此作為理解“關(guān)系數(shù)據(jù)理論”的實(shí)例佐證。再比如，講到“數(shù)據(jù)字典”這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生普遍覺得很抽象，我們向?qū)W生展示了美國(guó)腫瘤數(shù)據(jù)庫SEER所提供的數(shù)據(jù)字典，令學(xué)生一目了然。

同時(shí)，我們也要避免走向另一個(gè)極端，將學(xué)生的學(xué)習(xí)重心都放在對(duì)社會(huì)上流行的數(shù)據(jù)庫軟件的使用之上，而完全忽略了理論的學(xué)習(xí)[7]。

2) 改進(jìn)教學(xué)手段及考核方式

在授課過程中，盡量避免使用單一枯燥的教學(xué)手段，比如長(zhǎng)時(shí)間使用黑板板書或播放PPT電子文檔等?？稍谡n堂教學(xué)過程中，將文字、圖像、動(dòng)畫、錄像等多種教學(xué)載體有效結(jié)合起來，有益于活躍課堂氣氛，提升學(xué)生的積極性。

考核方式可分成平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分。由于“數(shù)據(jù)庫”是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的課程，一次期末考試成績(jī)往往難以反映出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。因此，平時(shí)成績(jī)的考核應(yīng)側(cè)重于操作能力的體現(xiàn)[8]，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

3) 提升實(shí)踐教學(xué)的成效

為提升“數(shù)據(jù)庫”課程的上機(jī)效果，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可先讓同學(xué)完成教材所提供的基礎(chǔ)案例，再去進(jìn)一步完成教師提供的課外實(shí)例。通過循序漸進(jìn)的方式，達(dá)到令人滿意的上機(jī)成效。同時(shí)，可考慮讓學(xué)生分組，并以“組”為單位來完成一個(gè)較綜合的項(xiàng)目，這樣不僅可為學(xué)生提供擴(kuò)展內(nèi)容，也為后續(xù)“軟件課程設(shè)計(jì)”等課程做好銜接準(zhǔn)備。

2.2 橫向教改

橫向教改，則著眼于解決“數(shù)據(jù)庫”課程與后續(xù)課程的銜接問題。

為使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)“軟件工程”、“軟件課程設(shè)計(jì)”等后續(xù)課程，必須加強(qiáng)授課教師間的溝通與聯(lián)系?！皵?shù)據(jù)庫”課程的任課教師若能獲知后續(xù)課程中頻繁使用到哪些知識(shí)點(diǎn)、哪些技術(shù)環(huán)節(jié)，就可在課程教學(xué)中充分考慮到后續(xù)課程的需求，其授課過程也更有針對(duì)性。

因此，建議在日常教學(xué)中，由相關(guān)課程的任課教師組成“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”教研組。教研組內(nèi)每一位教師均應(yīng)能夠承擔(dān)的《數(shù)據(jù)庫原理與技術(shù)》《軟件工程》《軟件課程設(shè)計(jì)》《數(shù)據(jù)倉庫》等課程的教學(xué)工作。這樣可使得四門課的授課內(nèi)容緊密銜接，既有利于教師提高自身的教學(xué)水平，也有利于學(xué)生更容易理解和接受該課程群所包含的知識(shí)點(diǎn)。

在“數(shù)據(jù)工程”課程體系中，“數(shù)據(jù)庫”是“數(shù)據(jù)倉庫”的直接先修課。在授課過程中，應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)兩者間的聯(lián)系與區(qū)別。比如：

1)“數(shù)據(jù)庫”與“數(shù)據(jù)倉庫”雖只有一字之差，似乎是同樣的概念，實(shí)則不然[9]。兩者的服務(wù)對(duì)象不同。前者主要為操作型處理服務(wù)，后者則主要為分析型處理服務(wù)。

2)數(shù)據(jù)庫是面向事務(wù)的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)倉庫則是面向主題的設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)庫一般存儲(chǔ)在線交易數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)倉庫一般則存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。

3)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免冗余，一般采用符合范式的規(guī)則來設(shè)計(jì)[10]；數(shù)據(jù)倉庫則有意引入冗余，采用反范式的方式來設(shè)計(jì)，等等。

能夠順利從“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”過渡到“數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)”，這對(duì)于我們培養(yǎng)“數(shù)據(jù)工程”領(lǐng)域人才具有極為重要的意義，也是我們探索“數(shù)據(jù)工程”課程體系和人才培養(yǎng)模式所跨出的重要一步。

3 總結(jié)

論文針對(duì)“數(shù)據(jù)庫”課程教學(xué)中所出現(xiàn)的問題，從“縱向”及“橫向”兩方面進(jìn)行了深入思考和探索。就“縱向”而言，主要針對(duì)在授課過程中出現(xiàn)的“理論講解比較晦澀”“教學(xué)手段及考核方式單一”“實(shí)踐教學(xué)的成效不明顯”及“與后續(xù)課程的銜接不夠緊密”等問題，提出了解決方案。就橫向而言，則著眼于“數(shù)據(jù)庫”與后續(xù)課程的銜接聯(lián)系，不僅考慮了與“軟件工程”“軟件課程設(shè)計(jì)”等傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)類課程的對(duì)接，更著重強(qiáng)調(diào)了與“數(shù)據(jù)倉庫”課程的銜接聯(lián)系，為培養(yǎng)“數(shù)據(jù)工程”專業(yè)方向的應(yīng)用型本科人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] http://www.seiee.sjtu.edu.cn/seiee/list/309-1-20.htm.

[2] http://www.sds.fudan.edu.cn/.

[3] http://dase.ecnu.edu.cn/index.php/component/content/article?id=156:vldb2014zhaoshengjianzhang.

[4] http://bbs.pinggu.org/thread-4000452-1-1.html

[5] http://www.raincent.com/content-10-7083-1.html.

[6] 劉春穎.“數(shù)據(jù)庫原理”課程教學(xué)改革與探索[J].科教導(dǎo)刊.2016(2):130-131.

[7] 馬浩.“數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用”課程教學(xué)改革與實(shí)踐探討[J].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào).2011,6(8):186-186.

[8] 趙園丁.“數(shù)據(jù)庫原理與技術(shù)”課程教學(xué)方法分析[J].辦公自動(dòng)化雜志.2015,12:57-58.

[9] 王珊、薩師煊. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第5版)[M].高等教育出版社.2016.

[10] http://wenwen.sogou.com/z/q468959346.htm.

ExploringtheTeachingReformofPrinciplesandTechniquesofDatabasewithintheCurriculumSystemofDataEngineering

Chen Ying1,2, Zhang Minghuan1,2

(1. School of Information Science and Technology, Sanda University, Shanghai 201209, China; 2.Research Center of Big Data Analysis and Processing, Sanda University, Shanghai 201209, China)

PrinciplesandTechniquesofDatabase, one of the most basic techniques in the field of data engineering, is an important compulsory course for the major of computer science and technology. After examining the problems frequently occurred in the teaching of this course, this paper proposes reform measures for solving these problems from vertical and horizontal perspectives. Not only solutions to the teaching of database are suggested, but also recommendations are given for the improvement of connection between this course and ensuing courses.

PrinciplesandTechniquesofDatabase; Exploration of teaching reform; Data Engineering

1007-757X(2017)12-0001-02

2015年上海市教委重點(diǎn)課程《數(shù)據(jù)庫原理及技術(shù)》；2016年上海市教委民辦重點(diǎn)科研項(xiàng)目(2016-SHNGE-01ZD)

陳 瑛(1968-)，女，上海，教授，博士。研究方向：數(shù)據(jù)工程。

章鳴嬛(1980-)，女，安徽，副教授，博士。研究方向：數(shù)據(jù)分析與處理。

Q334

A

2017.02.26)