融合大數(shù)據(jù)技術(shù)的數(shù)據(jù)庫課程改革

榮垂田

摘要：隨著科技的進步和時代的發(fā)展，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的規(guī)模和速度在不斷的提高，數(shù)據(jù)的類型也更加的多樣化。大數(shù)據(jù)時代，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)需要與時俱進進行必要的改革在教學(xué)內(nèi)容方面，要積極的融入最新的數(shù)據(jù)管理相關(guān)的內(nèi)容，包括NoSQL、NewSQL等新型數(shù)據(jù)庫的理論和方法；在教學(xué)方法上要采用多元化的教學(xué)方法，充分利用如MOOC的網(wǎng)絡(luò)資源，根據(jù)教學(xué)需要采用SPOC方式定制自己的課程；在課程實驗方面，逐漸地增加大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和分析方面的實驗，構(gòu)建大數(shù)據(jù)實驗平臺。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫課程；大數(shù)據(jù)；MOOC

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）44-0111-02

一、前言

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，社交網(wǎng)絡(luò)和移動設(shè)備已經(jīng)深入到生活的各個角落。物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)的快速發(fā)展，開啟了一個大規(guī)模生產(chǎn)、分享和應(yīng)用數(shù)據(jù)的時代——“今天，數(shù)據(jù)已經(jīng)無處不在，我們的衣食住行、喜怒哀樂、吃喝玩樂都以數(shù)據(jù)的形式存在。通過數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)和軟件，我們用數(shù)據(jù)來記錄這個世界，再通過研究數(shù)據(jù)去發(fā)現(xiàn)這個世界”。近年來，移動通信與移動互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新應(yīng)用、新發(fā)展模式的推陳出新，更使互聯(lián)網(wǎng)變得越來越無所不在，由此而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越來越多（Volume）、越來越快（Velocity）、類型復(fù)雜多樣（Variety）。繼數(shù)字時代、信息時代、互聯(lián)網(wǎng)時代后，人類進入了大數(shù)據(jù)時代。國內(nèi)普遍認(rèn)為大數(shù)據(jù)是指無法在可承受的時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)給傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理和分析技術(shù)帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，因此無論是學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界都在積極的研究高效的大數(shù)據(jù)管理和分析技術(shù)。

二、課程改革的必要性

在大數(shù)據(jù)時代，本科生的數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)內(nèi)容中需要增加大數(shù)據(jù)相關(guān)的內(nèi)容，在教學(xué)的過程中要充分利用大數(shù)據(jù)的技術(shù)和資源，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

1.數(shù)據(jù)庫課程的內(nèi)容與當(dāng)前社會的需求不相適應(yīng)。大多數(shù)高校數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為主，教授的主要內(nèi)容以傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論、SQL語言及查詢、事務(wù)管理和并發(fā)控制，以及數(shù)據(jù)庫設(shè)計。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)的組織，存儲，管理及訪問方式都發(fā)生了很大的變化，新技術(shù)層出不窮；新的數(shù)據(jù)庫種類及產(chǎn)品不斷的推出，像NoSQL，NewSQL等；出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)處理平臺，如Hadoop，Spark等。在大數(shù)據(jù)時代，社會對數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的人才的需求在不斷的提高。社會要求數(shù)據(jù)庫管理及開發(fā)人員不僅要具備較高的編程能力，更要有大數(shù)據(jù)的思維和認(rèn)知能力，掌握大數(shù)據(jù)的分析和挖掘的工具，具有跨學(xué)科的基礎(chǔ)知識和學(xué)習(xí)能力。當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)內(nèi)容與社會需求不相適應(yīng)，促使學(xué)校改革數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，加強培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)思維能力，培養(yǎng)掌握基本的大數(shù)據(jù)管理和分析工具。

2.數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)方式單一且不合理。目前，數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)方式主要以“理論傳授+實踐操作”為主。隨著各種新的教學(xué)法的引入，課程教學(xué)方式發(fā)生了深刻的變化，逐步實現(xiàn)了理論與實踐的相互滲透與結(jié)合，對提升課程教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。例如，情境式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)法等。這些教學(xué)方法均不同程度的促進了信息管理課程質(zhì)量的提升。然而，當(dāng)今時代的大學(xué)生追求新鮮事物，興趣十分廣泛，拘泥于任何一種教學(xué)方式都無法保證課程教學(xué)質(zhì)量提升的持續(xù)性。這也在一定程度上說明慕課（MOOC）、公開課、反轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式受到社會熱捧的原因。因此，構(gòu)建多元化的教學(xué)方式便顯得尤為重要。

三、數(shù)據(jù)庫課程中融合大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的改革

大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)及在醫(yī)療、商業(yè)、經(jīng)濟、教育等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，帶來了一場巨大的改革熱潮。大數(shù)據(jù)技術(shù)革新對教育模式、教育核心、教育方法以及教育體系產(chǎn)生了巨大的影響，對傳統(tǒng)的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生了巨大的影響。大數(shù)據(jù)背景下，電子信息學(xué)科中的數(shù)據(jù)庫管理課程應(yīng)該積極的參與到課程改革進程當(dāng)中，在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)過程中，要充分考慮當(dāng)前社會對大數(shù)據(jù)管理和分析人才的需求，增加大數(shù)據(jù)相關(guān)的基本知識和大數(shù)據(jù)分析的基本工具等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的大數(shù)據(jù)思維能力；構(gòu)建以學(xué)生為主體的多元化、持續(xù)化的教學(xué)模式；通過增強大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的師資隊伍建設(shè)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)教學(xué)和實驗平臺，提高數(shù)據(jù)庫課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

1.課程教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)與時俱進，確定新的教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)。為了培養(yǎng)社會需要的人才，提高學(xué)生的綜合實力和競爭力，在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱的修訂時，充分考慮當(dāng)前社會對大數(shù)據(jù)管理人才的需求。在已有的數(shù)據(jù)庫教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加數(shù)據(jù)庫相關(guān)的最新技術(shù)以及大數(shù)據(jù)管理相關(guān)的內(nèi)容。

一方面，近年來新的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品不斷推出，如NoSQL數(shù)據(jù)庫：MongoDB，Cassandra，HBase等；還有NewSQL數(shù)據(jù)庫：VoltDB，NuoDB等。以上的新的數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)組織、存儲和訪問等方面都與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫有了創(chuàng)新性的改變，都在不同的應(yīng)用場景中發(fā)揮著作用。并且，以上的數(shù)據(jù)庫類型在行業(yè)中應(yīng)用的比例在不斷的增加，社會對掌握此類新型數(shù)據(jù)庫技術(shù)人才的需求也在不斷的增加。

另一方面，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增加，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析平臺不能適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的數(shù)據(jù)處理需求。為了提高數(shù)據(jù)處理和分析的能力，人們一直在努力提高計算機本身的配置，如內(nèi)存，多級緩存，傳輸帶寬，CPU頻率，CPU核數(shù)等；與此同時，利用大規(guī)模分布式處理平臺如Hadoop和Spark成為大數(shù)據(jù)分析的有力工具。

綜合以上分析，在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)內(nèi)容中融合大數(shù)據(jù)管理相關(guān)的內(nèi)容成為必須的選擇。本項目將嘗試在數(shù)據(jù)庫課程中增加以下三方面的教學(xué)內(nèi)容和實驗：（1）新型數(shù)據(jù)庫NoSQL、NewSQL；（2）分布式處理平臺Hadoop、Spark；（3）內(nèi)存計算。

2.采用多元化的教學(xué)方式。大數(shù)據(jù)時代，教學(xué)逐漸呈現(xiàn)開放性的特點，教學(xué)資源日漸豐富，教育平臺逐漸建立和完善。出現(xiàn)了大量的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺和網(wǎng)絡(luò)在線課程，如Coursera、Edx、中國大學(xué)MOOC、學(xué)堂再線。依據(jù)課程培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生個體在不同階段需求不同的特點，以大數(shù)據(jù)思維能力培養(yǎng)為主線，采取多層次、持續(xù)化的教學(xué)方式。

具體而言，包括移動學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂、自組織學(xué)習(xí)、在線教育學(xué)習(xí)等。這些教學(xué)方式，充分體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)時代的特征，即學(xué)習(xí)群體的多樣性，學(xué)習(xí)內(nèi)容的豐富化，學(xué)習(xí)過程的交互性等。同時，在線課堂，“慕課”等極大地擴展了課程學(xué)習(xí)平臺。因此，學(xué)校必須充分利用海量的學(xué)習(xí)資源，通過多源的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行廣泛收集和分析，融入到信息管理課程學(xué)習(xí)之中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要開設(shè)SPOC課程。此外，也應(yīng)逐步建立起對應(yīng)的學(xué)生檔案，通過大數(shù)據(jù)平臺對學(xué)生各類數(shù)據(jù)進行分析，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡和行為模式，有針對性的為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，輔助學(xué)生依據(jù)自身興趣制定學(xué)習(xí)計劃，選擇學(xué)習(xí)方法。

3.搭建大數(shù)據(jù)教學(xué)和實驗平臺，增加大數(shù)據(jù)相關(guān)的實驗。為了培養(yǎng)學(xué)生掌握大數(shù)據(jù)管理與分析基本知識和技能，增強學(xué)生的動手能力，需要搭建一個大數(shù)據(jù)實驗平臺。在課程的實驗環(huán)節(jié)增加，增加大數(shù)據(jù)系統(tǒng)方面的實驗。具體來說：（1）讓學(xué)生熟悉并能夠使用NewSQL數(shù)據(jù)庫和NoSQL數(shù)據(jù)庫，能夠基本的了解新型的數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的差異、各自的特點以及應(yīng)用領(lǐng)域；（2）了解Hadoop和Spark生態(tài)系統(tǒng)，掌握基本的使用方法，能夠進行基本的數(shù)據(jù)分析，了解兩種平臺的差異和應(yīng)用場景；（3）熟悉和了解內(nèi)存計算的特點和及行業(yè)應(yīng)用案例。

四、結(jié)語

大數(shù)據(jù)時代，高校本科的電子信息類專業(yè)中的數(shù)據(jù)管理類的課程應(yīng)該積極的參與到課程改革的進程中，在教學(xué)過程中積極利用大數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)采用多元化的教學(xué)方法，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源如MOOC定制符合學(xué)生需求的SPOC課程。數(shù)據(jù)庫課程要引入與大數(shù)據(jù)時代緊密相關(guān)的內(nèi)容，包括NoSQL、NewSQL等新型數(shù)據(jù)庫的理論和方法，以及大數(shù)據(jù)分析平臺Hadoop和Spark的基本使用方法。為了更高的在數(shù)據(jù)庫課程中融合大數(shù)據(jù)相關(guān)的內(nèi)容，應(yīng)該逐步的構(gòu)建大數(shù)據(jù)實驗平臺。

參考文獻：

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