“數據庫原理及技術”在“數據工程”課程體系中的改革探索

陳瑛， 章鳴嬛

(1. 上海杉達學院 信息科學與技術學院，上海 201209； 2. 上海杉達學院 大數據分析與處理研究中心，上海 201209)

“數據庫原理及技術”在“數據工程”課程體系中的改革探索

陳瑛1,2， 章鳴嬛1,2

(1. 上海杉達學院 信息科學與技術學院，上海 201209； 2. 上海杉達學院 大數據分析與處理研究中心，上海 201209)

“數據庫原理及技術”是計算機科學與技術專業的一門專業核心課程，也是“數據工程”專業方向的技術基礎之一。以適應技術發展為導向，針對“數據庫”課程教學中所出現的問題，提出了“縱向”及“橫向”兩方面的教改措施。即，不僅對“數據庫”本身的課程教學問題提出解決方案，更進一步著眼于該課程與其后續課程的銜接改進。

數據庫原理及技術； 教學模式探索； 數據工程

0 引言

“數據庫原理及技術”是計算機及相關專業的一門重要必修課。在計算機技術應用領域中，幾乎都需要強大的數據庫作為其軟件系統的有力支撐，因此，“數據庫”的課程教學在計算機及相關專業教育中占有非常重要的地位。

人類社會正在經歷一場由“大數據”及其相關技術引發的社會革命。多樣化的數據、巨大的數據量以及它們潛在的商業價值已開始對社會的發展產生深遠的影響。“數據工程”一詞涵蓋了與大數據分析及處理相關的技術和方法，是“互聯網+”的核心技術之一。“數據工程”的發展方向可視為近年來IT產業的最新技術發展方向，其應用前景極為廣闊。國內外多所知名高校或研究所或是設置了與“數據工程”相關的碩士點，或是開設了與該領域相關的核心課程。就上海的高校而言，上海交通大學[1]、復旦大學[2]及華東師范大學[3]等均已成立了相關的科研機構，以培養社會所亟需的大數據及相關領域的人才。

根據網絡調研結果[4]可知，與“數據工程”領域相關的崗位主要有數據科學家、數據分析師及數據工程師等。在經過廣泛的網上調研及實地考察之后，依據“崗位→能力→課程”貫通的指導思想，我們列出了與該領域相關的幾門核心課程，即數據庫原理及技術、數據倉庫技術、數據可視化技術、統計理論與機器學習、云計算支撐技術、數據存儲與訪問、基于R的數據分析與數據挖掘，等等。

可以看出，數據庫技術是整個“數據工程”流程鏈中最基礎的技術環節，網絡資料[5]也顯示，與大數據分析與處理相關的工作，均要求從業者能夠熟練掌握數據庫結構化查詢語言(Structured Query Language，SQL)。因此，為更好地培養計算機科學與技術專業(數據工程方向)的應用型本科人才，我們嘗試對課程“數據庫原理及技術”(以下簡稱“數據庫”)進行了改革探索。

1 數據庫課程傳統的教學模式

傳統的“數據庫”課程教學中，存在的主要問題有：

1) 理論講解比較晦澀

“數據庫”是一門理論與實踐緊密聯系的課程。很多教師由于受傳統教學模式的影響和束縛，在教學過程中只注重介紹理論，未利用實例來輔助學生理解。比如，在“關系數據理論”這部分中，如果枯燥地解釋從第一范式到第四范式的定義，往往會讓學生陷入迷惘，分不清這幾種范式有何區別和聯系。

2) 教學手段及考核方式單一

在“數據庫”課程的課堂教學中，常依賴于黑板板書或多媒體教學方式，難以生動地向學生展示課程的知識點，容易讓學生感到倦怠。同時，目前國內多數高校仍受到傳統考核模式的影響，考核模式不能有效地激發學生的學習興趣，甚至只是在考試前臨時背題以求及格，這顯然違背了“數據庫”課程的教學初衷[6]。

3) 實踐教學的成效不明顯

傳統的上機實踐手段，一般是以學生個體為單位，學生完成教師在課堂內布置的上機任務即可。由于一名教師無暇顧及多名學生的上機情況，導致這種實踐方式缺乏切實有效的監管機制，幾乎完全依靠學生的自覺性。

4) 與后續課程的銜接不夠緊密

一般而言，學生修完“數據庫”課程之后，即開始學習“軟件工程”“軟件課程設計”等后續課程。如果前后課程的任課教師之間溝通不夠充分，就會導致后續課程的上課效果不盡如人意。比如，我們曾聽到“軟件課程設計”的授課教師抱怨學生對數據庫存儲過程、觸發器等概念不太清楚，影響了后續課程的授課效果。

在“數據工程”專業方向的課程體系中，“數據庫”和“數據倉庫”是“數據工程”課程體系中最為基礎的兩門課程；而“數據庫”作為“數據倉庫”的直接先導課，其地位更可謂是舉足輕重。因此，加強這兩門課程的銜接和聯系，是不可忽視的重要問題。

2 數據庫課程的教改探索

針對“數據庫”教學過程中存在的各種問題，我們對其進行了深入思考和探索，提供了從縱向和橫向兩方面進行教改的措施。

2.1 縱向教改

1) 注重理論聯系實際

在理論授課過程中，盡量考慮多用實例加以說明，幫助學生消化理解。本文第2節曾提到，針對同學難以理解“范式”的問題，教師可以考慮對教材前面所用到的關系表進行改造，并以此作為理解“關系數據理論”的實例佐證。再比如，講到“數據字典”這部分內容時，學生普遍覺得很抽象，我們向學生展示了美國腫瘤數據庫SEER所提供的數據字典，令學生一目了然。

同時，我們也要避免走向另一個極端，將學生的學習重心都放在對社會上流行的數據庫軟件的使用之上，而完全忽略了理論的學習[7]。

2) 改進教學手段及考核方式

在授課過程中，盡量避免使用單一枯燥的教學手段，比如長時間使用黑板板書或播放PPT電子文檔等。可在課堂教學過程中，將文字、圖像、動畫、錄像等多種教學載體有效結合起來，有益于活躍課堂氣氛，提升學生的積極性。

考核方式可分成平時成績和期末成績兩部分。由于“數據庫”是一門實踐性極強的課程，一次期末考試成績往往難以反映出學生的學習情況。因此，平時成績的考核應側重于操作能力的體現[8]，切實培養學生的實際動手能力。

3) 提升實踐教學的成效

為提升“數據庫”課程的上機效果，增強學生的學習興趣，可先讓同學完成教材所提供的基礎案例，再去進一步完成教師提供的課外實例。通過循序漸進的方式，達到令人滿意的上機成效。同時，可考慮讓學生分組，并以“組”為單位來完成一個較綜合的項目，這樣不僅可為學生提供擴展內容，也為后續“軟件課程設計”等課程做好銜接準備。

2.2 橫向教改

橫向教改，則著眼于解決“數據庫”課程與后續課程的銜接問題。

為使學生更好地學習“軟件工程”、“軟件課程設計”等后續課程，必須加強授課教師間的溝通與聯系。“數據庫”課程的任課教師若能獲知后續課程中頻繁使用到哪些知識點、哪些技術環節，就可在課程教學中充分考慮到后續課程的需求，其授課過程也更有針對性。

因此，建議在日常教學中，由相關課程的任課教師組成“數據庫技術”教研組。教研組內每一位教師均應能夠承擔的《數據庫原理與技術》《軟件工程》《軟件課程設計》《數據倉庫》等課程的教學工作。這樣可使得四門課的授課內容緊密銜接，既有利于教師提高自身的教學水平，也有利于學生更容易理解和接受該課程群所包含的知識點。

在“數據工程”課程體系中，“數據庫”是“數據倉庫”的直接先修課。在授課過程中，應著重強調兩者間的聯系與區別。比如：

1)“數據庫”與“數據倉庫”雖只有一字之差，似乎是同樣的概念，實則不然[9]。兩者的服務對象不同。前者主要為操作型處理服務，后者則主要為分析型處理服務。

2)數據庫是面向事務的設計，數據倉庫則是面向主題的設計；數據庫一般存儲在線交易數據，數據倉庫一般則存儲歷史數據。

3)數據庫設計應盡量避免冗余，一般采用符合范式的規則來設計[10]；數據倉庫則有意引入冗余，采用反范式的方式來設計，等等。

能夠順利從“數據庫技術”過渡到“數據倉庫技術”，這對于我們培養“數據工程”領域人才具有極為重要的意義，也是我們探索“數據工程”課程體系和人才培養模式所跨出的重要一步。

3 總結

論文針對“數據庫”課程教學中所出現的問題，從“縱向”及“橫向”兩方面進行了深入思考和探索。就“縱向”而言，主要針對在授課過程中出現的“理論講解比較晦澀”“教學手段及考核方式單一”“實踐教學的成效不明顯”及“與后續課程的銜接不夠緊密”等問題，提出了解決方案。就橫向而言，則著眼于“數據庫”與后續課程的銜接聯系，不僅考慮了與“軟件工程”“軟件課程設計”等傳統的計算機類課程的對接，更著重強調了與“數據倉庫”課程的銜接聯系，為培養“數據工程”專業方向的應用型本科人才打下堅實的基礎。

[1] http://www.seiee.sjtu.edu.cn/seiee/list/309-1-20.htm.

[2] http://www.sds.fudan.edu.cn/.

[3] http://dase.ecnu.edu.cn/index.php/component/content/article?id=156:vldb2014zhaoshengjianzhang.

[4] http://bbs.pinggu.org/thread-4000452-1-1.html

[5] http://www.raincent.com/content-10-7083-1.html.

[6] 劉春穎.“數據庫原理”課程教學改革與探索[J].科教導刊.2016(2):130-131.

[7] 馬浩.“數據庫原理及應用”課程教學改革與實踐探討[J].長春理工大學學報.2011,6(8):186-186.

[8] 趙園丁.“數據庫原理與技術”課程教學方法分析[J].辦公自動化雜志.2015,12:57-58.

[9] 王珊、薩師煊. 數據庫系統概論(第5版)[M].高等教育出版社.2016.

[10] http://wenwen.sogou.com/z/q468959346.htm.

ExploringtheTeachingReformofPrinciplesandTechniquesofDatabasewithintheCurriculumSystemofDataEngineering

Chen Ying1,2, Zhang Minghuan1,2

(1. School of Information Science and Technology, Sanda University, Shanghai 201209, China; 2.Research Center of Big Data Analysis and Processing, Sanda University, Shanghai 201209, China)

PrinciplesandTechniquesofDatabase, one of the most basic techniques in the field of data engineering, is an important compulsory course for the major of computer science and technology. After examining the problems frequently occurred in the teaching of this course, this paper proposes reform measures for solving these problems from vertical and horizontal perspectives. Not only solutions to the teaching of database are suggested, but also recommendations are given for the improvement of connection between this course and ensuing courses.

PrinciplesandTechniquesofDatabase; Exploration of teaching reform; Data Engineering

1007-757X(2017)12-0001-02

2015年上海市教委重點課程《數據庫原理及技術》；2016年上海市教委民辦重點科研項目(2016-SHNGE-01ZD)

陳 瑛(1968-)，女，上海，教授，博士。研究方向：數據工程。

章鳴嬛(1980-)，女，安徽，副教授，博士。研究方向：數據分析與處理。

Q334

A

2017.02.26)