大数据时代大型数据库应用课程教学体系改进研究

大数据时代“大型数据库应用”

课程教学体系改进研究

董福贵，靳春旭

（华北电力大学经济与管理学院，北京 102206）

【摘要】 随着大数据时代的来临和信息技术的高速发展，非结构化数据越来越多，企业对数据分析人才的要求和需求

与日俱增。在此情况下，以处理结构化数据为主的大型数据库应用的教学体系面临着挑战，需要进行改革。本文以华北电力大学经济与管理学院必修课—“大型数据库应用”为例，探讨该课程的教学体系与教学内容的改进建议。

【关键词】大数据；大型数据库应用；教学改革

【中图分类号】G2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-5065（2017）03-0058-05

0 引言

随着信息技术的发展以及大数据、云计算、物联网等技术的兴起，传统的教学体系已不能再适应新时代的要求。基于该现状，专家学者们分别从不同的角度入手探寻教学体系的改革措施。佘亮在《大数据时代下软件工程专业教学改革的探讨》中，从师资力量、教学内容、教学方式三个方面列举了大数据时代下软件工程专业的改革措施[1]。马琳在《大数据时代下教学改革路径探析》中提出了大数据时代下的教学改革的路径选

择，她认为主要包括：学习、借鉴国外的新型教学模式，将新型教学模式与传统教学模式有效融合，确立并不断完善科学的教学决策和教学评价机制与方法；将传统教学模式中的学校学习和班级授课优点与大数据时代下新型教学模式相结合，取长补短，从而达到促进教学方式进一步完善的目的[2]。

然而，尽管已经有许多关于教学改革的思考，但也只是对软件工程等相关专业或对英语等基础课的教学内容的改革探讨，对于在大数据时代下的数据处理与人才培养并没有涉及。在当今大学的课程体系中，对于数据处理仍以关系数据库为主。通过该课程的学习，高校致力于培养学生对于数据处理、分析的能力，为其日后走向社会奠定基础。然而，越来越多的非结构化数据已不再是传统的结构化数据库技术可以处理的，传统的关系数据库技术已不能再满足当今时代的要求。因此，对于大数据时代下的大型数据库应用这一门课程的改进就显得尤为重要。本文以华北电力大学本科生必修课—收稿日期：2016-12-15

作者简介：董福贵（1974—），男，辽宁凌源人，博士，副教授，研究方向为能源管理理论与方法、信息管理等；靳春旭（1994—），女，黑龙江哈尔滨人，硕士研究生在读，研究方向为能源管理理论与方法、数据挖掘等。基金项目：华北电力大学本科教育教学改革立项项目“‘大数据’时代下的‘大型数据库应用’课程教学体系改进研究”（项目编号：201437）。

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“大型数据库应用”为例，从师资与教材建设、教学内容、教学方式三个方面探讨大型数据库应用的教学内容的改进研究。

Major Construction & Course Construction由数量巨大、结构复杂、类型众多数据构成的大型复杂数据集合[4-5]。大数据具有容量大、快速性、多样性和价值密度低等特点。2.1 时代的要求

1 课程教学现状

华北电力大学的“大型数据库应用”的讲授主要以课堂讲授和上机实验为主，课堂上利用PPT等多媒体工具讲解关于SQL语句和SQL Server数据库的相关操作；上机实验时对所讲内容进行练习和拓展延伸，以加深印象，学会应用。课程的主要讲授内容包括：数据库与SQL语言简介、服务器的管理与操作、数据表的具体操作、查询语句的相关操作等，通过实例系统地介绍了SQL Server关系数据库的相关操作[3]。具体讲授内容如图1所示。经过该门课程的学习，学生可以较好地掌握关系数据库的相关知识与操作，学会使用SQL Server等关系数据库对数据进行操作与管理。

大数据带来的挑战在于它的实时处理以及如何对收集到的大数据进行数据分析与挖掘，而且数据本身也从结构性数据转向了非结构性数据，因此使用关系数据库对大数据进行处理是非常困难的。

一方面，在数据膨胀的今天，数据已不再以结构化数据为主，而是更加偏向非结构化数据，对数据的处理也从结构化数据分析转向了非结构化数据的分析与挖掘。在这个信息技术日新月异的大数据时代，为了顺应时代的潮流，相关课程也应进行相应改进，由关系数据库技术向非结构化数据的分析与挖掘过渡。

另一方面，随着大数据技术的蓬勃发展，大数据的应用范围愈加广阔，从电力行业的负荷预测、客户关系管理到市场营销的关系营销再到电子商务的个性化服务，大数据技术已经渗透到生活中的方方面面。大学的相关课程也应紧跟时代的脚步，向大数据的分析与应用方向进行改革与创新。

2.2 行业的要求

进行课程改革不仅是这个时代的要求，更是这个社会对大学生的要求。

对宁波供电公司的大数据应用情况的调查显示，在公司内部有近7成的部门存在数据人才缺乏的情况，调研结果如图2所示。从图中可以看出，在宁波供电公司内部严重缺乏相关的技术人员，这也导致存在着大量的用工需求。华北电力大学被誉为电力行业的“黄埔军校”，因此，从华北电力大学毕业、有着电力教育背景、具备相关数

图1 “大型数据库应用”课程讲授内容示意图

2 课程改进的必要性

在信息技术中，大数据是指无法在一定时间内，用常规的工具软件（如现有数据库管理工具或数据处理应用软件）对其内容进行抓取、管理、存储、搜索、共享、分析和可视化处理的，

据分析技能的人才将十分受欢迎。

另外，根据对已经工作多年的数据分析师的采访结果可以发现，数据分析工作需要的技能基本上以数据挖掘为主。数据分析工作主要有两种：一种涉及编程，另一种不涉及编程。

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工业和信息化教育Industry and Information Technology Education2017年3月刊

图2 大数据相关人才调研结果图

涉及编程的数据分析工作要求包括：（1）高等数学基础一定要扎实，因为数据分析工作主要目的是建立数学公式、模型等来为实际工作提供一定支撑；

（2）具有从非结构化数据转换成结构化数据的能力，能够接受枯燥、单一的工作；

（3）对各类数据库、Hadoop等比较专业性的基础知识要了解透彻；

（4）对大数据发展的动态前沿要了解，知道数据行业目前存在的问题及弊端。

不涉及编程的数据分析工作主要是运营部门的数据分析，利用数据分析软件对运营数据做一些数据分析，为实际工作提供一定的引导与支撑，主要包括：

（1）软件应用一定要熟练，对其中各种功能要做到运用自如；

（2）对给定的数据要有自己的想法，能知道这些数据能做什么，可以从哪个方面进行研究。

大学作为进入社会开始工作前的最后一个阶段，有责任和义务将学生培养成具备数据分析相关技能的专业人才，这次的课程改革无疑是一次非常好的尝试。

的改革离不开对教师的培养和对教材的改进与优化。

教师方面，数据库应用这门课程致力于培养数据挖掘与分析方面的人才，为其走向社会增加核心竞争力。随着大数据时代的来临，现有的教学体系面临着改革，在这一过程中，学校应注重培养任课教师在大数据应用方面的专业技能和大数据思维，定期组织教师到企业观摩大数据的应用情况，方便教师根据企业需求制定授课计划，多方引进大数据技术方面的专业人士进行授课或开设讲座，拓展学生的知识面与眼界。

教材方面，课程现用的教材是由董福贵和李存斌老师共同编写的《SQL Server 2005数据库简明教程》，该书从实例角度出发，系统介绍了有关数据库的相关操作，在处理结构化数据方面，具有较好的教学作用和实用性。然而，课程改革过程中需要教材中含有非结构化数据处理与大数据的分析与应用等内容，这本书在这些方面略显薄弱。因此，在课程改革过程中，应组织教研室的教师们重新选择一本关于大数据应用与分析的书替代现有教材，或者共同制作有关于大数据方面的PPT作为讲义替代教材。

3 课程改进建议

本文分别从师资与教材建设、教学内容、教学方法三个方面讨论大型数据库应用课程教学体系的改进建议。3.1 师资与教材建设

正所谓授人以鱼不如授人以渔，一门课程

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3.2 教学内容

（1）增加非结构化数据的处理与分析的内容。构成大数据的主要数据来源便是非结构化数据，为了更好地学习和掌握该课程内容，应增加非结构化数据转化为结构化数据过程的学习内容，例如增加R语言数据操作、机器学习、深度学习、数据清洗等方面的教学内容，通过系统地

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学习非结构化数据的处理过程，找到其内在的逻辑联系，将非结构化数据转变为结构化数据，从而达到研究与应用的目的。老师可不定期地布置实验作业，让学生切身体会非结构化数据的处理过程，也便于教师解答学生在学习过程中出现的问题和困惑，最终使学生能够掌握并学会在实际生活中运用相关知识。

（2）定期开展学术讲座和学术交流。学校可以定期开展学术讲座活动，大一下学期大型数据库应用课程授课期间邀请数据分析方面的从业人员进行讲座，从数据分析需要的专业素养和专业知识等方面介绍数据分析工作，使学生明确大数据应用的研究领域和应用方向；大学二年级结合管理软件应用课程，邀请专家学者讲授数据及统计分析软件的应用情况，使学生可以更加直观地了解到数据库应用技术在实际工作中的应用，扩展视野，开拓思路；大学三年级结合数据挖掘课程邀请数据处理方面的专家学者讲授大数据挖掘的理论进展及应用现状，使学生进一步明确数据处理及分析挖掘的应用领域，激发学生的学习兴趣并培养学生进行实际数据处理工作的技能。不仅如此，教师还可以邀请已经参加工作的学长学姐开展经验交流活动，根据其在工作中遇到的困难动态调整授课内容，也可以使学生对今后的发展方向有一个初步的规划。经验交流活动不仅可以使学生对未来做出初步规划，还可以帮助学生有目的性地提高核心竞争力，使其在求职时更具优势。

（3）与企业需求接轨，融入真实的实践案例。在大数据时代，复合型人才是最受青睐的，企业不仅需要员工具备扎实的基础知识和专业理论知识，还需要具备较强的动手能力以及对新知识、新技术的学习能力。因此，课程的教学内容还应与企业的真实需求相接轨，通过大量的实践案例，尽可能地提高学生解决实际问题的能力。教师也可定期组织学生分组对企业在大数据方面的情况进行调研，并将调研结果以书面形式结合PPT等多媒体工具进行汇报。目前，电力行业积累了大量运行及设备状态数据，行业对大数据应用的重视程度日益提高。作为一所以电力为特色的重点大学，对行业大数据应用情况进行调研并

大数据不仅是一种海量的数据状态及相应的

（下接第65页）

Major Construction & Course Construction提出规划建议，一来可以锻炼学生搜集信息、整理信息以及对信息进行提炼加工等方面的能力；二来教师也可根据学生汇报的调研结果发现调研过程中存在的问题，从而帮助学生在今后的调研活动中避免再次出现相同的错误；最后还可以督促学生主动关注大数据方面的应用进展，为以后走向社会，从事该方面的工作打下基础。3.3 教学方式

（1）PBL教学法与传统教学法相结合。PBL教学法是以问题为导向的教学方法（Problem-Based Learning，PBL），是基于现实世界的以学生为中心的教育方式，1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创，目前已成为国际上较流行的一种教学方法。PBL教学主要是利用问题学习使基础知识便于记忆，鼓励学生积极思考，以调动学生学习的主动性，建立以学生为中心的学习体系，培养学生的批判性思维[6]。将PBL教学法与传统的教师面授的教学法相结合，既可以保证教师对知识的传授，也有利于启发学生思考，锻炼学生发现问题与解决问题的能力，更加有利于学生创新能力的激发与提高。

（2）MOOC课堂与传统课堂相结合。MOOC是“开放教育资源”的进一步发展，是建立在网上的、大规模的、开放式的教学组织模式。该课程模式最开始由Bryan Alexander和Dave Cormier提出，后来被西门思和斯蒂芬・唐尼斯用于其所研究的联通主义学习理论的教学实践的表现形式[7]。MOOC与传统课堂教学都各有特点，MOOC教学的主要特点在于时间短，上课地点、时间等较为灵活；而传统课堂教学则可以保证学生与老师的充分交流。两者相结合可以使学习形式更加多样化，学生更加自主，从而充分满足不同层次学习者的需要，给传统课堂带来新的生机和活力。

4 结语

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方面充分挖掘学生的潜力，选取具有较强编程能力和思维能力的学生重点培养，以便参加更高级别的竞赛。

此外，我们在教学中模拟程序设计竞赛的形式，在教学中增加测试环节，每学完一种算法，在Virtual Judge平台安排一场比赛，选取3～5道难度适中的题目，要求学生在两节课内尽自己的能力完成这些赛题，这些赛题通常都具有实际的应用背景，能够更好地激发学生的学习兴趣。通过引入实战比赛测试，可以及时考查学生对所学知识的掌握程度，并将测试成绩作为过程性考核和形成性评价的重要组成部分，让课程最终成绩的计算更加科学合理。

【参考文献】

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Major Construction & Course Construction习、对比分析等形式达到举一反三、触类旁通的效果，从而深入理解并灵活运用所学知识。在课程改革与实践中，笔者采用问题驱动教学法和比较教学法等教学方法，引入在线评测系统作为实验和练习平台，并通过程序设计竞赛促进教学等一系列改革措施，提高学生的学习积极性和主动性，有助于学生深入理解和掌握所学知识，取得了良好的教学效果。

3 结语

“算法分析与设计”课程是计算机相关专业一门非常重要的专业课，且具有一定的难度，既注重理论分析，又注重实践操作。对学生的要求不仅仅限于记忆和模仿，需要通过大量的练

华大学出版社，2014．

[4] 李运模．比较教学略[J]．中南民族学院学报：

人文社会科学版，2000，20（3）：125-127．[5] 杨春明，陈念年．基于竞赛模式的“算法分析与

设计”教学探索与实践[J]．计算机教育，2009（20）：146-147．

（上接第61页）

数据处理技术，更是一种思维方式、一项重要的基础设施、一个影响国家和社会运行的基础性社会制度。在这个微信改变交流、微软改变办公的信息时代，为社会培养高素质人才的高校也应顺应时代的潮流，探索教学内容在大数据时代下的改革。本文以华北电力大学的大型数据库应用课程为例，分析了教学改革的必要性和已有的研究成果，从师资和教材建设、教学内容、教学方式三个方面对教学改革提出了建议，为今后的教学改革方向提供了参考。【参考文献】

[1] 佘亮，曾阳艳，陈荣元．大数据时代下软件工程专

业教学改革的探讨[J]．计算机教育，2016（2）：127-129．

[2] 马琳，张翘楚．大数据时代下的教学改革路径探

析[J]．中学政治教学参考，2014（27）：35-36．[3] 董福贵，李存斌．SQL Server 2005数据库简明教程

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