大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)庫原理教程的教學(xué)模式探索

■ 唐山師范學(xué)院計算機科學(xué)系 王 靖 張洪波 丁衛(wèi)穎

一、大數(shù)據(jù)技術(shù)的特點

(一)數(shù)據(jù)多樣性(Variety)

在當前信息技術(shù)快速發(fā)展的時代,數(shù)據(jù)的類型也更加的復(fù)雜多樣。不但包括了文字數(shù)據(jù)類型,而且涉及圖像、視頻、聲音、通過智能手機內(nèi)部的GPS設(shè)備所形成的定位信號數(shù)據(jù)、通過時刻形成的傳感器數(shù)據(jù)等這些非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類型。

(二)數(shù)據(jù)容量(Volume)

數(shù)據(jù)容量大是大數(shù)據(jù)分析的一種基本特征。通常需要大數(shù)據(jù),分析后得出的大數(shù)據(jù)能夠達到TBPB或者EB級。在大數(shù)據(jù)分析時期,任何信息都能夠變成大數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)管理規(guī)模之大,已大大超出了目前關(guān)系式數(shù)據(jù)庫儲存與管理的能力范圍。

(三)數(shù)據(jù)的處理速度(Velocity)

數(shù)據(jù)的處理速度也是衡量大數(shù)據(jù)處理能力的一項主要特征。它要求大數(shù)據(jù)生成與更新的頻次高,同時需要大信息處理的速率快。Google在僅僅六十秒鐘的時候內(nèi)就會接受二百萬架次的查詢申請,并且要求迅速返回所有請求的結(jié)果,因此每日處理的資料數(shù)量超過了二十PB。由此可見,迅速更新的數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)的處理速度提出了更高的要求。數(shù)據(jù)的真正價值,是指在大數(shù)據(jù)中潛藏著大量的經(jīng)濟價值,但其價值密度卻非常低。對于海量數(shù)據(jù),怎樣合理使用和對其真實、精確的數(shù)據(jù)分析,就會更加困難了。

(四)數(shù)據(jù)的真實性(Veracity)

信息的真實性,指的是信息的質(zhì)量,它是獲取知識與思路的最關(guān)鍵的原因。大數(shù)據(jù)分析的含義主要是由人們越來越普遍的互聯(lián)網(wǎng)習(xí)慣所伴生的,受到有關(guān)政府機關(guān)、公司采集的,具有大數(shù)據(jù)生產(chǎn)者實際意愿、偏好的,而非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與含義的大數(shù)據(jù)。

二、大數(shù)據(jù)背景下數(shù)據(jù)庫原理教學(xué)缺陷

(1)要緊跟時代發(fā)展,一般說來,比較普遍的數(shù)據(jù)庫原理的課程包括的范圍比較狹窄,基本上介紹的都是關(guān)系型數(shù)據(jù)系統(tǒng)的詳細情況。但是時代在不斷進步,以前數(shù)據(jù)庫原理的課程內(nèi)容已經(jīng)無法滿足當下的信息發(fā)展需要,所以要增加一些關(guān)系型數(shù)據(jù)的內(nèi)容。

(2)師資隊伍缺乏?！稊?shù)據(jù)庫原理》課的教學(xué)內(nèi)容目前仍然以關(guān)系式數(shù)據(jù)庫為主要內(nèi)容,因此教師對于大數(shù)據(jù)處理方面的理論知識掌握程度相對較低。怎樣適合在大數(shù)據(jù)分析背景的《數(shù)據(jù)庫原理》課的教學(xué)方法對師資隊伍加以調(diào)配,是當前急需解決的一大重大問題。

(3)整合并分析教學(xué)模式課程內(nèi)容,組成規(guī)范的教學(xué)方式現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫,現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫原理教程的教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該緊跟時代的步伐,進行相應(yīng)的更新和調(diào)整。要求要重新布置原理課程,根據(jù)大數(shù)據(jù)背景下數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的需求,把知識點進行串聯(lián)。

(4)數(shù)據(jù)內(nèi)容與數(shù)據(jù)庫外延的拓展結(jié)合學(xué)科方向,豐富了教學(xué)案例。目前與信息管理類有關(guān)的學(xué)科基本都開了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理課,但不同的學(xué)科,由于專業(yè)背景、學(xué)科領(lǐng)域不相同,所面對的數(shù)據(jù)內(nèi)容也不相同,要想上好每個學(xué)科的這門課勢必需要案例隨學(xué)科變化。

三、對《數(shù)據(jù)庫原理》課的教學(xué)方法改革措施

(一)增加大數(shù)據(jù)教學(xué)

需要增加關(guān)于大數(shù)據(jù)分析方面的新內(nèi)容。新增內(nèi)容包括非關(guān)聯(lián)類數(shù)據(jù)分析的描述,即對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分類與管理工作,并提議通過引進NoSQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和NewSQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)這個最新技術(shù)來引進,讓學(xué)習(xí)者可以對非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)類型有相應(yīng)的認知與理解,并可以了解這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實際使用場景與解決方案。

(二)理論教學(xué)與實驗實踐相結(jié)合

實驗課是對課堂理論知識教育的非常重要的補充,通過適當?shù)膶嶒灲虒W(xué),既能夠讓學(xué)習(xí)者掌握抽象的知識,又能夠訓(xùn)練他們理論分析方法解答問題的技能,對于訓(xùn)練他們的實際創(chuàng)新能力、研究和解答問題和創(chuàng)新具有積極意義。實驗教學(xué)應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫安全與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完整性,以及數(shù)據(jù)庫備份與還原等的驗證性實踐。

(三)改變教學(xué)方式

傳統(tǒng)的《數(shù)據(jù)庫原理》課程的教學(xué)方法相對簡單,且大都采取“老師為核心”的教學(xué)方法,很難充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極度。由于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等先進計算機科學(xué)的發(fā)展,利用互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)開展“網(wǎng)上求學(xué)”的在線學(xué)習(xí)教育已形成一個發(fā)展趨勢。

(四)提升教師專業(yè)素質(zhì)

對于現(xiàn)有《數(shù)據(jù)庫原理》課程的教師,必須對有關(guān)大數(shù)據(jù)分析的專業(yè)知識加以訓(xùn)練與掌握,以便提高其本人對大數(shù)據(jù)分析專業(yè)知識的理解?？烧心家恍┕局袑Υ髷?shù)據(jù)分析方面有一定從業(yè)經(jīng)歷的人才,由他們來做一些理論授課和實際教學(xué)等方面的改進,以便于提升實際教學(xué)水平?？啥〞r組織教師到公司內(nèi)部參觀以掌握大數(shù)據(jù)分析的實際使用情況,也可吸引一些大數(shù)據(jù)分析方面的專門人才來高校對學(xué)員講課或舉辦講座,以擴大學(xué)員的知識面。

(五)改革實驗環(huán)境

《數(shù)據(jù)庫原理》教學(xué)是一個實用性非常強的基礎(chǔ)教學(xué),所以當在實驗課程中添加了有關(guān)大數(shù)據(jù)處理方面的教學(xué)內(nèi)容之后,基礎(chǔ)實驗的教學(xué)就需要加以改變。由于目前的數(shù)據(jù)庫原理的教學(xué)已經(jīng)基本能夠適應(yīng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的教學(xué)需求,在添加了有關(guān)大數(shù)據(jù)處理方面的教學(xué)內(nèi)容之后,對于非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)教學(xué)實驗就需要其支撐著海量數(shù)據(jù)處理的教學(xué)平臺與框架。所以,學(xué)校除已有的教學(xué)設(shè)施之外,還應(yīng)擁有虛擬的教學(xué)實踐環(huán)境。所以,學(xué)校必須豐富實驗教學(xué)環(huán)境,為課程改革的成功提供一定的軟件、硬件平臺,以便于為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一種良好的實踐教學(xué)氛圍。