大数据时代数据库原理教程的教学模式探索

■ 唐山师范学院计算机科学系 王 靖 张洪波 丁卫颖

一、大数据技术的特点

(一)数据多样性(Variety)

在当前信息技术快速发展的时代,数据的类型也更加的复杂多样。不但包括了文字数据类型,而且涉及图像、视频、声音、通过智能手机内部的GPS设备所形成的定位信号数据、通过时刻形成的传感器数据等这些非结构化的数据类型。

(二)数据容量(Volume)

数据容量大是大数据分析的一种基本特征。通常需要大数据,分析后得出的大数据能够达到TBPB或者EB级。在大数据分析时期,任何信息都能够变成大数据。这种数据管理规模之大,已大大超出了目前关系式数据库储存与管理的能力范围。

(三)数据的处理速度(Velocity)

数据的处理速度也是衡量大数据处理能力的一项主要特征。它要求大数据生成与更新的频次高,同时需要大信息处理的速率快。Google在仅仅六十秒钟的时候内就会接受二百万架次的查询申请,并且要求迅速返回所有请求的结果,因此每日处理的资料数量超过了二十PB。由此可见,迅速更新的数据对数据的处理速度提出了更高的要求。数据的真正价值,是指在大数据中潜藏着大量的经济价值,但其价值密度却非常低。对于海量数据,怎样合理使用和对其真实、精确的数据分析,就会更加困难了。

(四)数据的真实性(Veracity)

信息的真实性,指的是信息的质量,它是获取知识与思路的最关键的原因。大数据分析的含义主要是由人们越来越普遍的互联网习惯所伴生的,受到有关政府机关、公司采集的,具有大数据生产者实际意愿、偏好的,而非传统结构与含义的大数据。

二、大数据背景下数据库原理教学缺陷

(1)要紧跟时代发展,一般说来,比较普遍的数据库原理的课程包括的范围比较狭窄,基本上介绍的都是关系型数据系统的详细情况。但是时代在不断进步,以前数据库原理的课程内容已经无法满足当下的信息发展需要,所以要增加一些关系型数据的内容。

(2)师资队伍缺乏。《数据库原理》课的教学内容目前仍然以关系式数据库为主要内容,因此教师对于大数据处理方面的理论知识掌握程度相对较低。怎样适合在大数据分析背景的《数据库原理》课的教学方法对师资队伍加以调配,是当前急需解决的一大重大问题。

(3)整合并分析教学模式课程内容,组成规范的教学方式现代数据库,现在数据库原理教程的教学内容也应该紧跟时代的步伐,进行相应的更新和调整。要求要重新布置原理课程,根据大数据背景下数据库应用系统的需求,把知识点进行串联。

(4)数据内容与数据库外延的拓展结合学科方向,丰富了教学案例。目前与信息管理类有关的学科基本都开了数据库系统原理课,但不同的学科,由于专业背景、学科领域不相同,所面对的数据内容也不相同,要想上好每个学科的这门课势必需要案例随学科变化。

三、对《数据库原理》课的教学方法改革措施

(一)增加大数据教学

需要增加关于大数据分析方面的新内容。新增内容包括非关联类数据分析的描述,即对非结构化数据的分类与管理工作,并提议通过引进NoSQL数据库系统和NewSQL数据库系统这个最新技术来引进,让学习者可以对非结构化的数据类型有相应的认知与理解,并可以了解这些非结构化数据库系统的实际使用场景与解决方案。

(二)理论教学与实验实践相结合

实验课是对课堂理论知识教育的非常重要的补充,通过适当的实验教学,既能够让学习者掌握抽象的知识,又能够训练他们理论分析方法解答问题的技能,对于训练他们的实际创新能力、研究和解答问题和创新具有积极意义。实验教学应该包括数据库安全与数据库系统完整性,以及数据库备份与还原等的验证性实践。

(三)改变教学方式

传统的《数据库原理》课程的教学方法相对简单,且大都采取“老师为核心”的教学方法,很难充分调动学生的学习积极度。由于移动互联网技术、人工智能等先进计算机科学的发展,利用互联网网络开展“网上求学”的在线学习教育已形成一个发展趋势。

(四)提升教师专业素质

对于现有《数据库原理》课程的教师,必须对有关大数据分析的专业知识加以训练与掌握,以便提高其本人对大数据分析专业知识的理解。可招募一些公司中对大数据分析方面有一定从业经历的人才,由他们来做一些理论授课和实际教学等方面的改进,以便于提升实际教学水平。可定时组织教师到公司内部参观以掌握大数据分析的实际使用情况,也可吸引一些大数据分析方面的专门人才来高校对学员讲课或举办讲座,以扩大学员的知识面。

(五)改革实验环境

《数据库原理》教学是一个实用性非常强的基础教学,所以当在实验课程中添加了有关大数据处理方面的教学内容之后,基础实验的教学就需要加以改变。由于目前的数据库原理的教学已经基本能够适应关系型数据库技术发展的教学需求,在添加了有关大数据处理方面的教学内容之后,对于非关系型数据库技术发展的基础教学实验就需要其支撑着海量数据处理的教学平台与框架。所以,学校除已有的教学设施之外,还应拥有虚拟的教学实践环境。所以,学校必须丰富实验教学环境,为课程改革的成功提供一定的软件、硬件平台,以便于为学习者创造一种良好的实践教学氛围。