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摘要：計算機技術，在理工農醫等高等院校受到普遍的重視。然而，在中醫藥類院校信息系統的教學內容還局限于上世紀七八十年代的關系型數據庫基礎理論和技術，教學方法也過于單一，這不利于培養新時期能同時掌握中醫藥知識和信息技術的高等人才。針對這些問題，參考了國內外高校在非結構化數據庫領域的最新教學成果，提出理論與實踐相結合的教學方法并以Neo4j非結構化圖數據庫為例，嘗試將最新的非結構化數據庫知識引入到中醫藥類院校的教學中。通過在相關課程上進行的教學實踐發現，學生能夠更深刻的理解和掌握最新的非結構化數據庫理論知識和應用技術，提高了學生的學習主動性和對科學研究的興趣。
關鍵詞：中醫藥院校；非結構化數據庫；數據管理；教學方法；
一、引言
作為計算機科學中最重要的分支，傳統的關系型數據庫理論和相關技術在近幾十年來一直是管理關系型數據的最有效工具和手段。隨著信息技術的快速發展，進入21世紀后人們產生和收集數據的能力以幾何級數的方式增長。如何有效的管理和分析這些海量非結構化數據，并從中分析挖掘出有用的信息，是學術界和工業界關注的焦點。然而，傳統的關系型數據庫已經很難應對新應用所產生的非關系型數據。目前我國高校計算機專業的數據庫課程大多數還沿襲著傳統關系數據庫的理論知識框架，特別是中醫藥類院校，很少涉及最新的非關系型數據庫技術。本文深入探討非結構化數據庫的教學方法，并以Neo4j圖數據庫為例討論如何更好的講授非關系型數據庫理論知識和技術，對于幫助中醫藥類院校計算機專業學生掌握最新的信息管理技術，以及培養學生的創新能力具有非常重要的意義。
二、目前現狀
對中醫藥院校計算機專業而言，數據庫是最重要，但是又沒能對學生產生足夠的吸引力，讓學生有動力去學好的課程。其中原因是，一方面傳統的數據庫課程主要基于上世紀七十年明的關系數據模型，其內容包括復雜冗長的關系代數理論、關系演算操作、SQL查詢語言等。這些知識點側重于理論，同時教學內容和應用實例相對也比較枯燥。特別是對于中醫藥類院校而言，學生對數據庫課程的興趣很低。另一方面，一些學生并不是因為有興趣去選擇數據庫課程，而是因為數據庫是絕大部分高校計算機專業的必修課，為了順利畢業而不得不去應付。目前中醫藥類高校計算機專業的數據庫課程基本上還是集中在結構化數據庫系統的理論教學，從最基本的“實體-關系”模型(Entity-Relationmodel)到關系代數、關系演算、SQL語言等知識點逐一遞進，很少有相關的課程來闡述關系型數據庫是否能夠繼續勝任在大數據時代中醫藥行業數據管理和數據分析的需求。從實踐層面而言，中國中醫科學院等著名科研機構對有文獻記載的中藥、方劑、處方臨床使用等信息進行了數字化處理，建設成完善的關系型數據庫，使得中醫藥科研機構、中醫藥類高等院校師生等能夠方便的根據藥名、性狀、功效、主治、禁忌、不良反應及治療、化學成分、配伍禁忌等信息對中藥材和處方進行查詢和檢索，極大的推動了中醫藥信息的共享和知識傳播，成為我國中醫藥院校廣泛采用的輔助教學、科研的工具和手段。然而，目前的中醫藥數據庫系統所維護的中醫藥信息都是以結構化數據的形式存儲在數據庫當中，其缺點是：（1）無法靈活的增加和刪除數據記錄的屬性，當需要增加某個中藥材新發現的主治功能、化學成分等屬性時，整個數據庫結構都必須做相應的修改，造成冗余屬性的產生，降低了中醫藥數據庫信息系統的性能；（2）基于“實體-關系”模型的結構化數據存儲方式雖然有利于精準查找、關鍵詞匹配等檢索方式，但是無法有效的處理復雜的檢索需求，不利于對數據進行方便、快捷的分析和數據挖掘。因此，根據中醫藥院校的特點，本人覺得非常有必要從理論和實踐的角度來講授非結構化數據庫理論及其應用技術。
三、非關系型數據庫的教學方法
非關系型數據庫系統與關系型數據庫系統有著本質的區別，無論是從理論模型還是從應用層面而言。如何有效的把學生的學習重點及興趣從傳統的結構化數據庫理論轉到非結構化數據庫領域，是一項非常具有挑戰性的任務。通過分析非結構化數據庫的優缺點，同時結合我國中醫藥類院校計算機專業的缺點，我們總結出適用于國內中醫藥院校計算機專業的非結構化數據庫教學法。具體而言，我們從理論教學和實踐應用兩個層面來系統的教授非結構化數據庫系統知識，同時通過具體的例子，探討非結構化數據庫在中醫藥學中的實際應用，從而順利的搭建起“學”與“用”之間的橋梁。1.理論教學目前中醫藥類院校都是以關系型數據庫為起點，講述其在中醫藥行業中的應用。以我國權威的中醫藥數據庫系統為例，其所維護的中醫藥信息都是以結構化數據的形式存儲在數據庫當中。然而，結構化數據存儲模型的缺點不利于對中醫藥及處方數據進行方便、快捷的分析和數據挖掘。另外，很多醫療處方數據、臨床數據都是非結構化的。針對結構化數據庫的這些缺陷，我們擬從底層的數據組織和管理方式來闡述為什么傳統關系數據庫系統無法勝任大數據時代中醫藥數據的管理，著重指出實體關系模型的各種不足之處。然后，在此基礎上我們引入非結構化數據庫系統所采用的相應最新解決方案，例如，關系數據庫使用“鍵”(key)來索引數據記錄，然后在主鍵(Primarykey)上建立B+樹來提高檢索效率，而Neo4j圖數據庫則把中藥材當作結點，中藥材之間是否共同出現在同一個處方中作為一條邊保存下來，那么任何一個中藥處方都可以通過一個圖來表示，通過系統建模將這些圖數據保存下來以便于后續的高效查詢和分析處理。由于非結構化數據庫的知識點較新穎，思考問題的角度有別于傳統的結構化數據庫系統，通過介紹Neo4j圖數據庫的理論知識，能夠極大的激發學生的主觀能動性。學生能夠自覺的去學習與非結構化數據庫相關的知識點，例如圖論、離散數學、信息檢索等，從而快速、有效的掌握非結構化數據庫的特點和相關的理論和實踐知識。2.實踐教學中醫藥學是一門實踐性非常強的學科，而中醫藥院校計算機專業是工科類院校計算機與中醫藥學的交叉整合，因此，中醫藥信息管理系統課程更應注重與實際相結合。目前，中國中醫科學院建設的中國中醫藥數據庫包含有中醫藥期刊文獻、疾病診療、中藥、方劑、民族醫藥、中醫藥標準等多個子數據庫。同時，該數據庫平臺還提供基于關鍵詞匹配的信息檢索方式，可以根據藥名、性狀、功效、主治、不良反應及治療、化學成分、配伍禁忌等信息對中藥材、方劑、處方臨床使用情況等進行查詢和檢索，極大的方便了中醫藥科研機構和相關高校師生的教學與科研工作。然而，中國中醫科學院的中醫藥關系型數據庫系統只能根據用戶的查詢關鍵詞在數據庫中進行簡單的對比查找，無法處理諸如“在方劑中用得最多的10味中藥是什么？”和“給定某個方劑A，哪些方劑包含了A中5味及以上的中藥材？”等復雜的查詢問題。為了從實踐層面加深學生對中醫藥行業新興的需求有更深入的了解，擬從中醫藥方劑數據的存儲、表示等基本數據管理功能入手，讓學生掌握采用Neo4j非結構化圖數據庫的圖模型來表示和存儲中藥材及處方數據。同時，通過講解Neo4j非結構化數據庫系統中提供的一些數據分析工具的使用方法，讓學生更直觀的理解一些基本的數據挖掘和分析方法，例如關聯規則挖掘、最短路徑查詢、偏好查詢等，從而極大的激發學生進一步深入學習的熱情。
四、教學效果與總結
本文提出的面向中醫藥院校計算機專業的非結構化數據庫教學法在本科生的數據庫相關課程中進行了實施，取得了良好的效果，也總結出一些心得和經驗。首先，通過對傳統關系型數據庫知識及非結構化數據庫知識的比較學習，學生們對非結構化數據庫理論和應用產生了濃厚的興趣。其次，在課堂中運用各種實例，從不同層面對傳統的關系型中醫藥數據庫與非結構化數據庫進行深入的分析對比，使學生的分析能力和總結歸納能力得到了一定程度的提高。然而，在教學過程中我們也發現，需要針對不同基礎的學生來調整授課內容及計劃，因為非結構化數據庫的一些理論內容偏難，與關系型數據庫理論有一定的聯系，需要補充相關知識。另外，在上機實踐環節，學生們普遍反映需要更多的時間來進行實踐操作，因為非結構化數據庫系統管理數據的方式更靈活，需要花時間來消化。因此，要在實踐教學中花更多的時間給學生進行指導和答疑。
五、結束語
在大數據時代，中醫藥院校計算機專業學生必須理解和掌握非結構化數據庫理論和應用技術，緊緊把握大數據管理技術的發展脈搏，利用所學的知識在各自的領域中做出具有開創性和影響力的工作。然而，我們在教學中也深刻的認識到，提出的教學方法也存在著一些缺點和需要改進的地方，例如，如何更有效的提高學生的學習興趣和主動性，是我們需要進一步探討和研究的方向。
參考文獻：
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作者:鄧雪蓮 單位:廣西中醫藥大學公共衛生與管理學院
