文科大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)課程改革探索與實(shí)踐

戰(zhàn) 疆，尤曉東，曹 巍，葉 向

（中國(guó)人民大學(xué) 信息學(xué)院，北京 100872）

1 文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)

隨著信息化進(jìn)程的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)信息技術(shù)應(yīng)用的要求變得更高。數(shù)據(jù)庫(kù)課程作為文科大學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程中的一門主干課程，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生用包括數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)在內(nèi)的計(jì)算機(jī)理論和技術(shù)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

傳統(tǒng)的文科專業(yè)學(xué)生的數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系大多由計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系簡(jiǎn)化而來(lái)，這樣形成的課程體系結(jié)構(gòu)或多或少地忽視了文科專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用需求[1]，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）大量篇幅用于講解關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論和如何管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[2]。在這種課程體系結(jié)構(gòu)下的文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程，一方面由于專業(yè)和課時(shí)的關(guān)系，往往理論講得不夠透徹和全面，實(shí)驗(yàn)和案例也欠生動(dòng)；另一方面課程內(nèi)容偏向于數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的培養(yǎng)，課程實(shí)用性差，難以激發(fā)文科大學(xué)生的興趣。

（2）許多對(duì)文科生有用的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理知識(shí)，由于課時(shí)有限、難度、學(xué)生專業(yè)等原因，在文科大學(xué)生的數(shù)據(jù)庫(kù)課程中少有涉及。如今，隨著大數(shù)據(jù)的興起，越來(lái)越多的領(lǐng)域用到數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)據(jù)分析技術(shù)，讓學(xué)生了解并初步掌握這門技術(shù)對(duì)他們將來(lái)的工作或研究都很重要。

因此，傳統(tǒng)的文科大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的文科大學(xué)生的需求，必須在計(jì)算思維思想的指導(dǎo)下建設(shè)文科大學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)課程，從文科大學(xué)生的專業(yè)需求出發(fā)，重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)課程的體系架構(gòu)，設(shè)計(jì)和編寫(xiě)適合文科大學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)大綱、課件、實(shí)驗(yàn)、案例等，并在教學(xué)實(shí)踐中加以檢驗(yàn)和修正。

2 文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程改革的目標(biāo)、原則和方向

培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)的理念和方法分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，是文科計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程改革的最終目標(biāo)。對(duì)于文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程，我們重新梳理數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和其他相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)，以培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力為目標(biāo)，形成一個(gè)相對(duì)完整的知識(shí)體系，用案例驅(qū)動(dòng)的方式重新設(shè)計(jì)文科專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系。

2.1 文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)面臨的矛盾

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)越來(lái)越廣泛和深入的應(yīng)用，文科大學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程面臨著有限課時(shí)與不斷增長(zhǎng)的課程深度和廣度需求之間的矛盾。數(shù)據(jù)庫(kù)課程也同樣面臨著這種矛盾。

為了將計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能應(yīng)用于實(shí)踐中，往往需要糅合多門課程中的知識(shí)和技能。在數(shù)據(jù)庫(kù)課程中，數(shù)據(jù)庫(kù)管理只能教會(huì)學(xué)生管理數(shù)據(jù)庫(kù)信息，但在他們的研究和工作中，僅有這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。學(xué)生為了將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息應(yīng)用起來(lái)，就需要運(yùn)用更多課程中的知識(shí)和技能，例如，在信息系統(tǒng)中使用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)，就要涉及管理信息系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的內(nèi)容；如果要學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析和挖掘，就要講授數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。同時(shí)，對(duì)于文科專業(yè)大學(xué)生，學(xué)校安排的計(jì)算機(jī)應(yīng)用課時(shí)十分有限。據(jù)筆者了解，大多數(shù)學(xué)校計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程教學(xué)限制在1門課的課時(shí)。因此，在進(jìn)行文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)要處理的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：如何在1門課的課時(shí)內(nèi)安排多門計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的內(nèi)容并形成一個(gè)相對(duì)完整的體系。

2.2 文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)改革的方向

為了使文科大學(xué)生掌握完整實(shí)用的知識(shí)和技術(shù)，文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程改革有兩個(gè)主要方向。

（1）管理信息系統(tǒng)方向。該方向主要包括3門計(jì)算機(jī)課程的內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與應(yīng)用、管理信息系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（VB等）。課程目標(biāo)是使學(xué)生具有初步設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)管理信息系統(tǒng)的能力[3]。

（2）數(shù)據(jù)挖掘方向。該方法主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)課程和數(shù)據(jù)挖掘課程的基本內(nèi)容。課程目標(biāo)是使學(xué)生在掌握數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)技術(shù)的基礎(chǔ)上具有初步數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的能力。

我們選擇數(shù)據(jù)挖掘作為文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程改革的方向，因?yàn)殡S著大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)的興起和廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已經(jīng)深入管理、財(cái)經(jīng)、社會(huì)等諸多文科專業(yè)中，現(xiàn)在的文科大學(xué)生迫切需要掌握數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)知識(shí)和技術(shù)。

2.3 文科數(shù)據(jù)庫(kù)改革的原則

（1）針對(duì)文科大學(xué)生的需求重新組織和精煉數(shù)據(jù)庫(kù)課程中的內(nèi)容。在新的課程體系中僅僅保留文科大學(xué)生必須掌握的數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)知識(shí)和技能。

（2）在數(shù)據(jù)庫(kù)課程中引入數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析技術(shù)。

（3）進(jìn)行貼近文科大學(xué)生的大案例驅(qū)動(dòng)的課程設(shè)計(jì)。以一個(gè)超市管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)為例，設(shè)計(jì)貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理流程的案例，從建庫(kù)、建表、管理數(shù)據(jù)、查詢和整理數(shù)據(jù)，一直到數(shù)據(jù)挖掘。

（4）在保持課程相對(duì)完整性的前提下，處理好課程的廣度—難度—課時(shí)之間的矛盾。這是文科計(jì)算機(jī)應(yīng)用課程普遍面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。作為文科學(xué)生，計(jì)算機(jī)應(yīng)用的課時(shí)十分有限，但現(xiàn)實(shí)的需求又要求學(xué)生掌握內(nèi)容更深、涉及面更廣的計(jì)算機(jī)知識(shí)，這就要求文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系在有限的課時(shí)內(nèi)安排具有一定深度和廣度的內(nèi)容，同時(shí)保持內(nèi)容的完整性。

3 文科數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系的設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)部分知識(shí)體系設(shè)計(jì)

我們?cè)赟QL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)上講解數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)，大幅度壓縮傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)課程中的內(nèi)容，僅僅保留文科大學(xué)生必須掌握的知識(shí)和技能[4]。具體安排見(jiàn)表1。數(shù)據(jù)庫(kù)部分大約占總課時(shí)的2/3。

表1 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)內(nèi)容

3.2 數(shù)據(jù)挖掘部分知識(shí)體系設(shè)計(jì)

我們用SQL Server 2008提供的數(shù)據(jù)挖掘工具完成數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)[5]。選用該數(shù)據(jù)挖掘工具主要基于以下兩點(diǎn)：①與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容順利銜接和平滑過(guò)渡；②無(wú)需編程即可完成簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)挖掘工具。SQL Server 2008提供的數(shù)據(jù)挖掘工具簡(jiǎn)單易用，不用編寫(xiě)程序就可以完成很多常用的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)。數(shù)據(jù)挖掘部分課程內(nèi)容設(shè)置見(jiàn)表2。

表2 數(shù)據(jù)挖掘內(nèi)容

鑒于課時(shí)的限制，也為了控制課程難度，可選擇最常用且方便理解的數(shù)據(jù)挖掘算法[6]。在介紹這些算法時(shí)，規(guī)定不出現(xiàn)公式只介紹算法的基本思路，主要通過(guò)實(shí)例給學(xué)生演示算法的使用和評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)挖掘部分大約占總課時(shí)的1/3。

4 課程體系的實(shí)施和評(píng)價(jià)

在過(guò)去的兩個(gè)學(xué)期中，我們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)課程中實(shí)踐了以上課程內(nèi)容，取得了良好的效果。為了了解學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的接受程度和評(píng)價(jià)，我們做了問(wèn)卷調(diào)查，問(wèn)卷共涉及4個(gè)教學(xué)班共133名學(xué)生，圖1所示為部分調(diào)查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

圖1（a）說(shuō)明大多數(shù)學(xué)生認(rèn)可課程難度。雖然盡量控制課程難度，但是還有不少學(xué)生認(rèn)為課程太難，為此我們計(jì)劃在后續(xù)課程中繼續(xù)調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)講解和練習(xí)。圖1（b）說(shuō)明課程的內(nèi)容安排得到學(xué)生的高度認(rèn)可。圖1（c）和圖1（d）說(shuō)明學(xué)生認(rèn)為數(shù)據(jù)挖掘知識(shí)對(duì)他們來(lái)說(shuō)很有用，并認(rèn)為可以適當(dāng)增加數(shù)據(jù)挖掘部分內(nèi)容。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)課程教學(xué)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5 結(jié) 語(yǔ)

我們針對(duì)文科專業(yè)大學(xué)生重新設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫(kù)課程體系結(jié)構(gòu)并應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的效果。未來(lái)的工作將集中在3個(gè)方面：①通過(guò)更加深入的調(diào)研，結(jié)合學(xué)生的反饋和教學(xué)效果，進(jìn)一步完善和調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系，改進(jìn)講授方法，適當(dāng)增加數(shù)據(jù)挖掘部分的內(nèi)容。②進(jìn)行大案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，選取有趣和真實(shí)的案例和數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘部分更順暢地過(guò)渡；挑選并設(shè)計(jì)一個(gè)真實(shí)生動(dòng)的數(shù)據(jù)集，使其貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析到數(shù)據(jù)挖掘的全過(guò)程；針對(duì)教學(xué)演示、學(xué)生練習(xí)和實(shí)踐考核3個(gè)層面，設(shè)計(jì)至少3套數(shù)據(jù)集和配套題目。③在課程中加入介紹大數(shù)據(jù)相關(guān)知識(shí)的內(nèi)容。