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摘要：计算机技术，在理工农医等高等院校受到普遍的重视。然而，在中医药类院校信息系统的教学内容还局限于上世纪七八十年代的关系型数据库基础理论和技术，教学方法也过于单一，这不利于培养新时期能同时掌握中医药知识和信息技术的高等人才。针对这些问题，参考了国内外高校在非结构化数据库领域的最新教学成果，提出理论与实践相结合的教学方法并以Neo4j非结构化图数据库为例，尝试将最新的非结构化数据库知识引入到中医药类院校的教学中。通过在相关课程上进行的教学实践发现，学生能够更深刻的理解和掌握最新的非结构化数据库理论知识和应用技术，提高了学生的学习主动性和对科学研究的兴趣。
关键词：中医药院校；非结构化数据库；数据管理；教学方法；
一、引言
作为计算机科学中最重要的分支，传统的关系型数据库理论和相关技术在近几十年来一直是管理关系型数据的最有效工具和手段。随着信息技术的快速发展，进入21世纪后人们产生和收集数据的能力以几何级数的方式增长。如何有效的管理和分析这些海量非结构化数据，并从中分析挖掘出有用的信息，是学术界和工业界关注的焦点。然而，传统的关系型数据库已经很难应对新应用所产生的非关系型数据。目前我国高校计算机专业的数据库课程大多数还沿袭着传统关系数据库的理论知识框架，特别是中医药类院校，很少涉及最新的非关系型数据库技术。本文深入探讨非结构化数据库的教学方法，并以Neo4j图数据库为例讨论如何更好的讲授非关系型数据库理论知识和技术，对于帮助中医药类院校计算机专业学生掌握最新的信息管理技术，以及培养学生的创新能力具有非常重要的意义。
二、目前现状
对中医药院校计算机专业而言，数据库是最重要，但是又没能对学生产生足够的吸引力，让学生有动力去学好的课程。其中原因是，一方面传统的数据库课程主要基于上世纪七十年明的关系数据模型，其内容包括复杂冗长的关系代数理论、关系演算操作、SQL查询语言等。这些知识点侧重于理论，同时教学内容和应用实例相对也比较枯燥。特别是对于中医药类院校而言，学生对数据库课程的兴趣很低。另一方面，一些学生并不是因为有兴趣去选择数据库课程，而是因为数据库是绝大部分高校计算机专业的必修课，为了顺利毕业而不得不去应付。目前中医药类高校计算机专业的数据库课程基本上还是集中在结构化数据库系统的理论教学，从最基本的“实体-关系”模型(Entity-Relationmodel)到关系代数、关系演算、SQL语言等知识点逐一递进，很少有相关的课程来阐述关系型数据库是否能够继续胜任在大数据时代中医药行业数据管理和数据分析的需求。从实践层面而言，中国中医科学院等著名科研机构对有文献记载的中药、方剂、处方临床使用等信息进行了数字化处理，建设成完善的关系型数据库，使得中医药科研机构、中医药类高等院校师生等能够方便的根据药名、性状、功效、主治、禁忌、不良反应及治疗、化学成分、配伍禁忌等信息对中药材和处方进行查询和检索，极大的推动了中医药信息的共享和知识传播，成为我国中医药院校广泛采用的辅助教学、科研的工具和手段。然而，目前的中医药数据库系统所维护的中医药信息都是以结构化数据的形式存储在数据库当中，其缺点是：（1）无法灵活的增加和删除数据记录的属性，当需要增加某个中药材新发现的主治功能、化学成分等属性时，整个数据库结构都必须做相应的修改，造成冗余属性的产生，降低了中医药数据库信息系统的性能；（2）基于“实体-关系”模型的结构化数据存储方式虽然有利于精准查找、关键词匹配等检索方式，但是无法有效的处理复杂的检索需求，不利于对数据进行方便、快捷的分析和数据挖掘。因此，根据中医药院校的特点，本人觉得非常有必要从理论和实践的角度来讲授非结构化数据库理论及其应用技术。
三、非关系型数据库的教学方法
非关系型数据库系统与关系型数据库系统有着本质的区别，无论是从理论模型还是从应用层面而言。如何有效的把学生的学习重点及兴趣从传统的结构化数据库理论转到非结构化数据库领域，是一项非常具有挑战性的任务。通过分析非结构化数据库的优缺点，同时结合我国中医药类院校计算机专业的缺点，我们总结出适用于国内中医药院校计算机专业的非结构化数据库教学法。具体而言，我们从理论教学和实践应用两个层面来系统的教授非结构化数据库系统知识，同时通过具体的例子，探讨非结构化数据库在中医药学中的实际应用，从而顺利的搭建起“学”与“用”之间的桥梁。1.理论教学目前中医药类院校都是以关系型数据库为起点，讲述其在中医药行业中的应用。以我国权威的中医药数据库系统为例，其所维护的中医药信息都是以结构化数据的形式存储在数据库当中。然而，结构化数据存储模型的缺点不利于对中医药及处方数据进行方便、快捷的分析和数据挖掘。另外，很多医疗处方数据、临床数据都是非结构化的。针对结构化数据库的这些缺陷，我们拟从底层的数据组织和管理方式来阐述为什么传统关系数据库系统无法胜任大数据时代中医药数据的管理，着重指出实体关系模型的各种不足之处。然后，在此基础上我们引入非结构化数据库系统所采用的相应最新解决方案，例如，关系数据库使用“键”(key)来索引数据记录，然后在主键(Primarykey)上建立B+树来提高检索效率，而Neo4j图数据库则把中药材当作结点，中药材之间是否共同出现在同一个处方中作为一条边保存下来，那么任何一个中药处方都可以通过一个图来表示，通过系统建模将这些图数据保存下来以便于后续的高效查询和分析处理。由于非结构化数据库的知识点较新颖，思考问题的角度有别于传统的结构化数据库系统，通过介绍Neo4j图数据库的理论知识，能够极大的激发学生的主观能动性。学生能够自觉的去学习与非结构化数据库相关的知识点，例如图论、离散数学、信息检索等，从而快速、有效的掌握非结构化数据库的特点和相关的理论和实践知识。2.实践教学中医药学是一门实践性非常强的学科，而中医药院校计算机专业是工科类院校计算机与中医药学的交叉整合，因此，中医药信息管理系统课程更应注重与实际相结合。目前，中国中医科学院建设的中国中医药数据库包含有中医药期刊文献、疾病诊疗、中药、方剂、民族医药、中医药标准等多个子数据库。同时，该数据库平台还提供基于关键词匹配的信息检索方式，可以根据药名、性状、功效、主治、不良反应及治疗、化学成分、配伍禁忌等信息对中药材、方剂、处方临床使用情况等进行查询和检索，极大的方便了中医药科研机构和相关高校师生的教学与科研工作。然而，中国中医科学院的中医药关系型数据库系统只能根据用户的查询关键词在数据库中进行简单的对比查找，无法处理诸如“在方剂中用得最多的10味中药是什么？”和“给定某个方剂A，哪些方剂包含了A中5味及以上的中药材？”等复杂的查询问题。为了从实践层面加深学生对中医药行业新兴的需求有更深入的了解，拟从中医药方剂数据的存储、表示等基本数据管理功能入手，让学生掌握采用Neo4j非结构化图数据库的图模型来表示和存储中药材及处方数据。同时，通过讲解Neo4j非结构化数据库系统中提供的一些数据分析工具的使用方法，让学生更直观的理解一些基本的数据挖掘和分析方法，例如关联规则挖掘、最短路径查询、偏好查询等，从而极大的激发学生进一步深入学习的热情。
四、教学效果与总结
本文提出的面向中医药院校计算机专业的非结构化数据库教学法在本科生的数据库相关课程中进行了实施，取得了良好的效果，也总结出一些心得和经验。首先，通过对传统关系型数据库知识及非结构化数据库知识的比较学习，学生们对非结构化数据库理论和应用产生了浓厚的兴趣。其次，在课堂中运用各种实例，从不同层面对传统的关系型中医药数据库与非结构化数据库进行深入的分析对比，使学生的分析能力和总结归纳能力得到了一定程度的提高。然而，在教学过程中我们也发现，需要针对不同基础的学生来调整授课内容及计划，因为非结构化数据库的一些理论内容偏难，与关系型数据库理论有一定的联系，需要补充相关知识。另外，在上机实践环节，学生们普遍反映需要更多的时间来进行实践操作，因为非结构化数据库系统管理数据的方式更灵活，需要花时间来消化。因此，要在实践教学中花更多的时间给学生进行指导和答疑。
五、结束语
在大数据时代，中医药院校计算机专业学生必须理解和掌握非结构化数据库理论和应用技术，紧紧把握大数据管理技术的发展脉搏，利用所学的知识在各自的领域中做出具有开创性和影响力的工作。然而，我们在教学中也深刻的认识到，提出的教学方法也存在着一些缺点和需要改进的地方，例如，如何更有效的提高学生的学习兴趣和主动性，是我们需要进一步探讨和研究的方向。
参考文献：
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作者:邓雪莲 单位:广西中医药大学公共卫生与管理学院
