大數據時代數據庫原理教程的教學模式探索

■ 唐山師范學院計算機科學系 王 靖 張洪波 丁衛穎

一、大數據技術的特點

(一)數據多樣性(Variety)

在當前信息技術快速發展的時代,數據的類型也更加的復雜多樣。不但包括了文字數據類型,而且涉及圖像、視頻、聲音、通過智能手機內部的GPS設備所形成的定位信號數據、通過時刻形成的傳感器數據等這些非結構化的數據類型。

(二)數據容量(Volume)

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

(三)數據的處理速度(Velocity)

數據的處理速度也是衡量大數據處理能力的一項主要特征。它要求大數據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果,因此每日處理的資料數量超過了二十PB。由此可見,迅速更新的數據對數據的處理速度提出了更高的要求。數據的真正價值,是指在大數據中潛藏著大量的經濟價值,但其價值密度卻非常低。對于海量數據,怎樣合理使用和對其真實、精確的數據分析,就會更加困難了。

(四)數據的真實性(Veracity)

信息的真實性,指的是信息的質量,它是獲取知識與思路的最關鍵的原因。大數據分析的含義主要是由人們越來越普遍的互聯網習慣所伴生的,受到有關政府機關、公司采集的,具有大數據生產者實際意愿、偏好的,而非傳統結構與含義的大數據。

二、大數據背景下數據庫原理教學缺陷

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

(2)師資隊伍缺乏。《數據庫原理》課的教學內容目前仍然以關系式數據庫為主要內容,因此教師對于大數據處理方面的理論知識掌握程度相對較低。怎樣適合在大數據分析背景的《數據庫原理》課的教學方法對師資隊伍加以調配,是當前急需解決的一大重大問題。

(3)整合并分析教學模式課程內容,組成規范的教學方式現代數據庫,現在數據庫原理教程的教學內容也應該緊跟時代的步伐,進行相應的更新和調整。要求要重新布置原理課程,根據大數據背景下數據庫應用系統的需求,把知識點進行串聯。

(4)數據內容與數據庫外延的拓展結合學科方向,豐富了教學案例。目前與信息管理類有關的學科基本都開了數據庫系統原理課,但不同的學科,由于專業背景、學科領域不相同,所面對的數據內容也不相同,要想上好每個學科的這門課勢必需要案例隨學科變化。

三、對《數據庫原理》課的教學方法改革措施

(一)增加大數據教學

需要增加關于大數據分析方面的新內容。新增內容包括非關聯類數據分析的描述,即對非結構化數據的分類與管理工作,并提議通過引進NoSQL數據庫系統和NewSQL數據庫系統這個最新技術來引進,讓學習者可以對非結構化的數據類型有相應的認知與理解,并可以了解這些非結構化數據庫系統的實際使用場景與解決方案。

(二)理論教學與實驗實踐相結合

實驗課是對課堂理論知識教育的非常重要的補充,通過適當的實驗教學,既能夠讓學習者掌握抽象的知識,又能夠訓練他們理論分析方法解答問題的技能,對于訓練他們的實際創新能力、研究和解答問題和創新具有積極意義。實驗教學應該包括數據庫安全與數據庫系統完整性,以及數據庫備份與還原等的驗證性實踐。

(三)改變教學方式

傳統的《數據庫原理》課程的教學方法相對簡單,且大都采取“老師為核心”的教學方法,很難充分調動學生的學習積極度。由于移動互聯網技術、人工智能等先進計算機科學的發展,利用互聯網網絡開展“網上求學”的在線學習教育已形成一個發展趨勢。

(四)提升教師專業素質

對于現有《數據庫原理》課程的教師,必須對有關大數據分析的專業知識加以訓練與掌握,以便提高其本人對大數據分析專業知識的理解。可招募一些公司中對大數據分析方面有一定從業經歷的人才,由他們來做一些理論授課和實際教學等方面的改進,以便于提升實際教學水平。可定時組織教師到公司內部參觀以掌握大數據分析的實際使用情況,也可吸引一些大數據分析方面的專門人才來高校對學員講課或舉辦講座,以擴大學員的知識面。

(五)改革實驗環境

《數據庫原理》教學是一個實用性非常強的基礎教學,所以當在實驗課程中添加了有關大數據處理方面的教學內容之后,基礎實驗的教學就需要加以改變。由于目前的數據庫原理的教學已經基本能夠適應關系型數據庫技術發展的教學需求,在添加了有關大數據處理方面的教學內容之后,對于非關系型數據庫技術發展的基礎教學實驗就需要其支撐著海量數據處理的教學平臺與框架。所以,學校除已有的教學設施之外,還應擁有虛擬的教學實踐環境。所以,學校必須豐富實驗教學環境,為課程改革的成功提供一定的軟件、硬件平臺,以便于為學習者創造一種良好的實踐教學氛圍。