以大数据为中心的数据库技术课程体系实践教学改革

刘 莉 张小峰 岳 峻

鲁东大学信息与电气工程学院 山东烟台 264025

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，非结构化数据越来越多，进而社会对数据分析人才的要求和需求与日俱增[1]。当前，各大企业对大数据高端人才的需求主要体现在3个方向：大数据系统研发类人才、大数据应用开发类人才和大数据分析类人才，其相对应的基础岗位一般为大数据系统研发工程师[2]、大数据应用开发工程师和数据分析师。依据《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的要求[3]，高等学校的责任重在加快解决经济社会发展对高质量多样化人才需要与教育培养能力不足的矛盾。围绕这一指导思想，鲁东大学信息与电气工程学院一直以来都在加强培养理论与实践相结合的应用型人才。因此，面向大数据分析与应用方向的数据库应用课程体系实践教学面临着机遇和挑战。

1 面向大数据的数据库技术课程体系

数据库应用课程体系是计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息管理等专业的专业方向课程，该课程体系包括高级语言程序设计、数据结构、数据库原理、计算机网络、大型数据库技术、Java程序设计、C#程序设计、数据挖掘和数据仓库等课程。数据库应用课程体系结构如图1所示，其中数据挖掘与数据仓库为研究生阶段课程。

图1 数据库技术课程体系

在数据库技术课程体系中，大型数据库技术是理论与实践结合最强的一门课[4]，也是数据库应用课程体系的核心课程[5]。该课程能够培养学生数据处理、分析的能力，能够正确使用Oracle数据库进行基本的数据库管理与维护工作，同时利用SQL和PL/SQL进行程序设计，掌握大型数据库基础理论和实践开发能力[6]。该实践课程为学生进行数据库应用开发奠定了坚实的基础，以应对信息社会对大型数据库管理系统的需求。

2 实践教学体系改革主要内容

大型数据库技术作为数据库技术课程体系中的实践核心课程，主要介绍了Oracle数据库相关知识。由于Oracle数据库体系结构复杂，涉及的知识点非常多，主要包括大型数据库Oracle的基本概念、Oracle数据库的体系结构、SQL语言和PL/SQL语言及数据库编程、Oracle模式对象管理、Oracle数据库的基本管理与维护、Oracle数据库技术的发展及数据库应用系统的开发等。

针对应用型人才培养的目标，依据大型数据库技术的应用价值体系需要对其教学内容进行优化。为统领该课程的体系同时按照课程实践的需求以“篇”的方式将其内容整理归类。具体共分4篇：第一篇体系结构篇、第二篇对象篇、第三篇语言篇、第四篇安全篇。其内容结构安排如图2所示。

图2 大型数据库技术内容安排

实践教学具体内容安排如下。

第一篇体系结构篇，主要用来分析数据库的组成、工作过程与原理以及数据在数据库中的组织与管理机制。Oracle体系结构主要包括Oracle数据库管理系统的逻辑存储结构、物理存储结构、服务器结构和数据字典。配套的实践为逻辑存储结构中数据块、区、段的配置，物理结构中相关数据字典的查询及对查询结构的深层次理解，日志文件的管理，表空间及数据文件的管理；系统全局区（SGA）、程序全局区（PGA）的管理等。这部分为该课程的基础理论所在，重要性高，大部分与之相关的实践都需要建立在该理论的基础之上。

第二篇对象篇主要为Oracle数据库管理系统的Schema对象，包括数据表对象的创建、维护以及数据完整性和约束性，索引、视图、同义词、序列对象等的创建和管理，表分区与索引分区的创建与管理。实践部分为Schenma对象的创建与维护，并注意与表空间等体系结构部分的关系等。

第三篇语言篇是该课程的重点篇章，主要包括SQL*Plus命令、PL/SQL语言的构成、游标和异常处理的创建和应用、存储过程和函数的应用以及通过触发事件执行触发器进而实现对用户完整性约束的管理等。实践部分体现在应用SQL*Plus常用命令、格式化查询结果命令、PL/SQL基本语句、游标和异常处理解决实际问题上。难点在于存储过程、触发器和游标，需要通过循序渐进的方式进行实践操作。

第四篇安全篇考虑了数据库访问的安全性以及数据操作的合法性等。内容涵盖对用户、权限、角色的管理和控制，其中包括概要文件（PROFILE文件）的配置与维护，如模拟银行系统3次密码错吞卡的功能等。Oracle数据备份和恢复部分包括数据库的恢复、闪回操作的合理应用等以及数据导出和导入命令。实践部分以闪回和数据库备份技术为主。

3 实践教学体系改革途径和方法

大型数据库技术实践教学以应用型人才培养为导向，面向社会就业需求，以培养具备数据分析相关技能的专业人才为重点，以校企专兼职教师协同合作为平台，以实践项目为载体，充分利用校内、校外实习基地以及网络教学资源，实现教师与学生教、学、做一体化。对该课程标准研究的途径与方法总结如图3所示。

3.1 注重师资与教材建设

学校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，使教师能够更准确地依据社会需求制订实践教学计划与实践教学内容。同时，学校也多方引进大数据技术方面的专业人士进行实践指导和开设讲座，拓展学生的知识面和眼界。近年来，学校邀请烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司旗下的杰瑞教育公司为教师和学生开展信息技术培训，为企业提供助力，培养了许多优秀人才。

图3 研究途径及方法

目前选用的教材是孙风栋编写的《Oracle 11g数据库基础教程》，以一个人力资源管理系统案例开发与管理为主线，深入浅出地介绍Oracle 11g数据库系统开发与管理的基础知识。参考书目包括明日科技编著的《Oracle从入门到精通》；王彬、周士贵编著的《Oracle 11g基础与提高》；谷长勇的《Oracle 11g权威指南（第2版）》等。下一步将按照课程要求，结合我校实际，面向学生的就业需求，编写相应教材，深入浅出，为全面深入地研究和从事数据库管理工作打下坚实的基础。

3.2 优化实践教学内容

利用社会资源，依据社会需求，积极开展校企合作，由学校和企业共同开发和建设课程内容，制订课程标准。采用项目驱动、任务引领的方式体现课程的应用性和实践性。引入超市进销存管理系统、企业人事管理系统、汽车配件管理系统等案例，既具有代表性、又易于理解企业的真实运作，取得了很好的教学效果。

学校邀请专业人员定期开展学术讲座活动。例如数据分析方面，从数据分析所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；数据应用方面，结合数据管理软件，可以更加直观地了解到数据库技术在实际中的应用，扩展视野，开拓思路，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。学术讲座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。

3.3 改进教学模式

为突破学时的限制，拓展学生的知识面，满足不同学生对课程学习的需求，教学模式采用MOOC教学模式与课堂教学模式相结合的办法。目的在于让学生能够随时随地、灵活地学习实践知识，同时利用课堂教学实现学生与教师的知识交流。两者结合可以体现以学生为主体的原则，充分发挥学生学习的主动性，从而充分满足不同层次学生学习的需要。

3.4 通过教学仿真实训系统拓宽学生知识面

引入大型数据库Oracle教学仿真实训系统，通过使用该系统，学生可以动态体验超市进销存管理系统、企业人事管理系统、汽车配件管理系统等案例的功能，使每一步操作能够实时、动态地显示所涉及的任何Oracle数据库对应知识的源代码，包括基本的SQL语法，PL/SQL编程基础，函数的应用、子查询、触发器，用户的管理与权限分配，数据的备份与恢复以及导入和导出等，生动灵活地展现相关知识点的具体应用，拓宽学生知识面，促进自主学习的进一步深化。

4 数据库技术课程体系实践教学改革的意义

所开设的数据库技术课程体系及其相应的实践课程对培养学生数据库设计和管理维护能力起到了重要作用，并为学生进行数据库应用系统开发奠定了坚实的基础。其意义主要体现在以下几方面。

4.1 时代的要求

大数据时代已经到来，其最为宝贵的资源是数据[7]。大数据是由数量巨大、结构复杂、类型众多数据构成的大型复杂数据集合，该数据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。因此，对数据的处理从结构化数据分析转向了非结构化数据的分析与挖掘。

4.2 行业的要求

随着电力、银行金融、移动通信、石油化工等行业的蓬勃发展，其对大数据的要求具有容量大、快速性、多样性和价值密度低等特点[8]。针对这一应用需求，相关数据分析技能的人才将十分受欢迎。

4.3 高等教育的要求

高等教育阶段对人才培养来说，是进入社会开始工作前的一个关键阶段，其专业决定了就业方向，学校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，与之相应的数据库技术课程体系无疑是一次非常好的学习实践机会。同时，对于部分学生进入研究生阶段继续学习深造，做有关大数据的分析与研究课题也起到了承上启下的作用。

总之，数据库技术课程体系的实践教学模式需要综合考虑师资、教材、教学内容、教学模式以及实训系统等几方面。目的在于培养学生的知识应用能力，激发学生学习的主动性和创新性，提高学生分析问题、解决问题的能力。