大数据时代中医药信息专业数据库课程教学改革研究

胡绿慧 温川飙 高 原

（成都中医药大学智能医学学院，四川 成都 611137）

一、引言

人工智能、大数据迅猛发展，人类社会以势不可挡的速度进入一个崭新的时代。海量的信息、智能化处理，充斥着社会的各个方面，改变着人们的思维和行为方式，而对传统的中医药行业，其改变更是前所未有。大数据正对高校各个学科、专业产生强烈冲击，促使进行改革。同时随着大数据技术覆盖中医药领域的各个方面，对现代中医药信息专业的学生应掌握的数据库技术提出了更高的要求。中医药现代化、国际化离不开大数据，而中医药经过长达几千年的发展，积累了大量的中医药数据，比如中医疾病治疗、处方、中药药理等等。由于种种原因，中医药数据呈现多维、非结构化、多缺失的特点，这对数据的存储、应用技术提出了更高的要求，要正确处理和应用这些数据，对中医药信息化人才提出了新的要求，仅仅是传统的数据库课程体系已经无法适应大数据时代对数据的处理分析和应用。因此，面向大数据的中医药数据库系列课程体系、教学模式、教学方法等亟待更新换代。

二、中医信息专业数据库系列课程教学现状及存在的问题

1.数据库课程体系不适应大数据时代对数据处理的要求

数据库课程是教育部计算机科学与技术教指委确定的8门专业核心课程之一，是培养学生信息化能力和素养的重要课程。国内各高校开设的数据库相关课程参差不齐，有数据库原理及应用、数据库系统设计与编程、SQL Server、网络数据库、Oracle 数据库、Access 数据库等不一而足。同时，在中医药院校中，不同专业不同层次学生对数据库课程需求不一样，而当前讲授内容以经典的关系数据库理论为主，普遍落后于大数据时代数据库技术的发展，无法满足中医大数据处理的技术要求。

现有的数据库课程体系以关系数据库理论、数据库应用与设计为主。其教学内容依然停留在结构化数据的处理上，对基于web 应用也讲得不多。然而在大数据时代，数据来源形式各样，比如各种智能设备、手机、GPS 终端等，从这些设备收集到的数据不仅数据量巨大，而且还包含大量非结构化的数据，传统的关系型数据库技术已不能处理海量的复杂形式的数据。在中医药领域，上千年积累的数据也存在着以图像、视频、音频的多样非结构化，并且随着现代中医药信息化发展，中医药数据呈几何级数的增长。这对中医药信息化人才提出了更高的要求，特别是在对中医药大数据的处理方面，传统的数据库已然无法解决实际中遇到的各种问题。因此，传统的数据库课程体系已经不能适应数据实时性、高扩展性和大吞吐量业务的处理，必须增加对非结构化数据的管理与分析技术的相关课程。

2.教学内容已经不适合于大数据环境的数据应用

目前我们的教学内容主要是对关系数据库的数据处理方式进行讲解，注重数据的完整性，主要讲授基于E-R 模型的工程化方法，数据库的创建，数据表的结构化、数据查询、事务机制。缺乏Hadoop、NoSQL 等非关系型数据库的管理内容。然而，在大数据时代，以数据为中心的应用已经发生了翻天覆地的变化，特别是中医药领域的数据，从数据查询到Web 搜索、个性化推荐等，传统的事务处理机制已然不能适应中医药大数据应用的需求，而分布式数据处理技术和非关系型数据处理技术已经在各行各业开始应用。这些改变都迫切需要高校的教学内容做出相应调整。

3.教学方法单一、教学模式陈旧

据了解，在中医药高等院校，现有数据库应用技术课程教学方法单一，教学模式陈旧，不能激发学生的主动性和积极性。同时，现有教学仍以教师课堂讲解为主，在班级学生多教室大的情况下，老师难以顾及所有学生是否认真听讲，“填鸭式”教学，上课学生注意力不集中，玩手机游戏大有人在。教学模式中，以“慕课”为代表的教学模式正强烈冲击着传统教学模式，各类课程慕课资源都很多，而且很多都是精品，如何有效利用慕课资源目前也是处于探索阶段。对于数据库类实践要求很高的课程，仅仅完成课堂教学，学生动手实践能力很难提高，数据库系统开发更是无从下手。

4.当前的数据库系列课程教学评价简单落后

当前数据库系列课程的期末考核主要是通过笔试理论考核的方式决定学生该门课的成绩，这对实践性极强的数据库系列课程考核评价显得缺乏科学全面性。仅仅是通过期末笔试进行测验学生的学习效果，显然无法全面测评其学习掌握效果。高校老师已经意识到这个问题，试着增加了平时的上机实践考核内容，但依然没有形成统一的考核标准。

三、大数据时代中医药信息专业数据库系列课程教学体系规划

1.构建大数据背景下面向中医药院校的数据库课程体系

在数据库课程体系的构建上，必须围绕中医药信息专业的教学目标、教学计划、就业方向开设数据库系列课程，让学生能够对中医药信息管理系统进行规划、设计、部署、实施和管理。围绕这一目标设计数据库系列课程的主干课程为：数据库原理与应用、数据库系统设计与编程2 门课程为主线。整个数据库系列课程体系应该既包括数据处理又包含数据分析，应体现原理、方法和应用的有机结合，关系数据管理技术与非关系数据管理技术相结合，传统数据管理技术与大数据分析技术相结合，将理论与实践相结合。基于对中医药行业的调研，中医药领域对数据管理人员的需求的两大方面，一是数据的管理、二是数据分析，以此确立包括基础理论和实践应用两大版块为主的的课程体系。如下表所示。

类型 课程类型 课程名称第一类 基本理论课 数据库原理第二类 关系型数据库课SQL Server2016 数库技术及应用、医学数据库系统设计与编程第三类 医学数据分析与处理课医学信息分析与决策、医学数据仓库与数据挖掘、大数据分析技术

在中医药信息专业数据库系列课程体系中，第一类的数据库基础理论是在数据库原理课程的基础上，针对大数据背景，增加Hadoop 数据管理教学内容，包括云计算基础、非关系型数据库系统等课程。这一层次主要培养学生对大数据基本原理的掌握，并能基于Hadoop 搭建大数据处理平台。

第二类课程是关系型数据库课程，如SQL SERVER 数据库技术，可以培养学生处理传统的关系数据系统。培养学生对数据的规范管理，掌握日常中医医院各种信息管理系统的开发应用与管理和维护技术。

第三类课程是医学数据分析，以培养学生大数据分析能力为目标，主要包括大数据分析技术、医学信息分析与数据挖掘等课程，培养学生利用统计分析工具进行数据分析和挖掘的能力。课程主要讲授大数据的概念、Google 大数据管理技术等。结合学生的社会实践，采用小型医学数据库系统开发的方式进行考核。

在实践教学方面，包括两大部分：一是关系数据库的基本命令操作、简单的医学相关数据库系统设计与实现。二是掌握分布式集群搭建、Hadoop 系统配置、数据管理、大数据分析算法的实现。

2.构建大数据背景下多样化的数据库课程教学模式

（1）在传统的教学模式中引入“慕课”

当今教育改革背景下，“慕课”作为一场重大的教育改革浪潮，不仅冲击了现有的课堂教学方式，而且在知识传递上比传统课堂更符合学习的规律和要求，各个高校教务处都提倡师生利用丰富的“慕课”资源，以实现个别化、自主性教学。对中医药信息专业而言，根据数据库课程的教学目标、教学大纲、学生层次、教学条件等，灵活选用相应的“慕课”资源，形成“以学生为中心”的教学模式，助力培养学生的自主学习能力和创新思维能力。同时，针对中医药数据库资源相对缺乏的情况，教师自己创建自己的“慕课”资源。

（2）引入CDIO 教学理念

以大学生创新创业活动为契机，将课堂教学与实际应用相结合，在项目中将理论知识予以实践，参加各级各类竞赛，以此扩大学生的专业视野，提高他们的动手实践能力，培养团队合作精神。将CDIO 工程教育模式引入到中医药信息专业的数据库课程的授课体系中。采用案例教学与实践教学相结合，借助中医药领域需求的数据库应用软件和中医药大数据分析需求，让学生组队完成具体的任务，增强他们的成就感，进一步提高学生动手能力和积极思考的能力，并能提高学生的数据分析能力与获取信息的能力，为今后的工作做好准备。

3.构建大数据背景下丰富的教学资源

当今人工智能、大数据技术迅猛发展，各种网络资源丰富多彩。尤其在新冠肺炎疫情影响下，集中教室上课有时候都难以实现，各种在线教育已经成为席卷全球的热点。通过互联网可以轻松找到各种学习资源。学生知识获取不再被局限在校园里、课堂上，只要有网络，学生可以随时随地获取自己感兴趣的优质教育资源。所以作为教师，必须建设适应新形势的教学资源，包括慕课、翻转课堂、网络课堂、掌上金课、课程中心的资源建设等。

4.构建大数据背景下多元评价体系

利用诸如掌上金课教学综合学习评价软件对平时作业和小组讨论以及实验情况作为平时成绩打分的依据。期末考核采用笔试和应用系统开发相结合的方式。对数据库的基础理论采用笔试的方式考核学生基础知识掌握情况，通过分小组开发出中医药数据库应用系统，或者用数据分析算法实现中医药治疗疾病的临床诊断、中医规律或药物疗效来考核学生的综合能力。将理论掌握情况和实践操作情况都进行全方位考核评价，以促进学生主动积极学习消化所学知识，达到融会贯通、灵活运用的目的。

5.转变教师教学理念，提升教师知识结构

以“慕课”为代表的新型教育方式的发展，教师必须转换角色，增强信息敏锐力，摒弃传统的“灌输式”“填鸭式”教学方法，树立“以学生为中心”的课堂教学理念。在知识结构方面，随着人工智能、大数据的迅猛发展，知识日新月异，大多教师工作多年，知识已经滞后了，必须不断学习新的知识，掌握大数据时代数据库系列课程的发展趋势和技术，才能给学生传授最前沿的知识和信息，特别是近年来，中医药现代化、国际化的需求愈加强烈，如何规范中医药大数据，确定数据标准，也是数据库课程教师值得思考的重要内容，并且将这一理念应用到数据库教学中，才能培养具有国际视野的中医药信息化人才。

6.构建校企结合，产学研用一体化教育

充分利用学校与企业、科研单位的长期合作，让学生深入企业科研单位见习、实习。把学校教育与生产、科研实践有机结合，培养具有国际视野的医学大数据管理人才。依托与学校长期合作的企业和医院，为学生提供实践实习的机会，实现理论与实践相结合，优化大数据管理人才培养模式。改变过去一贯认为的学生毕业即失业的状态，学校教育与社会对人才需求脱节的状态，让学生明确自身未来的职业发展方向，尽快掌握职业技能，适应社会对中医药信息化人才的需求。同时也为推进中医药大数据产业的发展提供企业需要的人力资源，助推中医药现代化国际化。

四、结束语

中医药的现代化、国际化离不开大数据技术，为了适应行业人才需求，高校中医药信息专业的数据库系列课程从传统的关系型数据库教学体系转变为关系型和非关系型、结构化和非结构化数据处理技术课程，将传统的满堂灌教学模式改为以学生为主体的引导式案例式教学方式，更有利于中医药信息化人才培养，推动中医药事业的现代化国际化发展。