【摘要】傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在課時(shí)安排不足、學(xué)生在課外實(shí)驗(yàn)又缺乏有效的指導(dǎo)和教師無法進(jìn)行有效監(jiān)督等問題。遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以以Web方式模擬查詢分析器功能，使得學(xué)生能夠在任何地點(diǎn)、時(shí)間通過Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)庫相關(guān)的增、刪、改、查等數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)，同時(shí)教師還可以監(jiān)控和指導(dǎo)學(xué)生的遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)。此外還完成教師布置實(shí)驗(yàn)和作業(yè)、教學(xué)資源共享、教師與學(xué)生交流、信息發(fā)布等教輔功能，從整體上提高了課程的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)庫;遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn);SQL Server;Web技術(shù)

【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009—8097(2010)03—0132—03

引言

數(shù)據(jù)庫課程是計(jì)算機(jī)及信息類相關(guān)專業(yè)的核心課程，同時(shí)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)主要方向。在數(shù)據(jù)庫課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于舉足輕重的地位。良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果能有效地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)能力、編程能力，從而為學(xué)生以后從事大型數(shù)據(jù)庫軟件的開發(fā)奠定良好的基礎(chǔ)。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的好壞，將直接影響到整個(gè)課程的教學(xué)效果[1]。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式一般采用由教師布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成;對(duì)于部分較大的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也可在課后完成，教師根據(jù)學(xué)生完成的情況給予成績?cè)u(píng)定。然而在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于存在實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排不足，學(xué)生在課外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)又缺乏有效的指導(dǎo)，同時(shí)由于學(xué)生在學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)積極性各方面存在差異，教師無法進(jìn)行有效地監(jiān)控等問題，都在很大程度上影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[2，3]。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛使用，通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)已經(jīng)成為大學(xué)生的一個(gè)重要學(xué)習(xí)途徑。在這樣的背景下，我們構(gòu)建基于Web的數(shù)據(jù)庫課程遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。它突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式受時(shí)間、地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和師資條件等的限制，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)遠(yuǎn)程開放的自主實(shí)驗(yàn)環(huán)境輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)費(fèi)用。

一 平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

數(shù)據(jù)庫課程一般包括數(shù)據(jù)庫原理、設(shè)計(jì)及應(yīng)用三個(gè)部分內(nèi)容，其中原理是基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)和應(yīng)用是提高，它們相輔相成、互相促進(jìn)。在教學(xué)安排上一般將它分為:數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理和數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)兩門課程。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理主要介紹基本原理，完成理論學(xué)習(xí)和部分設(shè)計(jì)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是要求學(xué)生使用SQL語句完成數(shù)據(jù)庫的增、刪、改、查等各種基本操作。而數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)主要完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用任務(wù)，在數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)中要求學(xué)生根據(jù)一個(gè)信息系統(tǒng)的需求，使用可視化的工具，如:PowerDesigner、ERWin等進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，然后使用編程語言完成一個(gè)相對(duì)完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。通過它使學(xué)生全面地掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的完整設(shè)計(jì)過程和方法。

數(shù)據(jù)庫課程一般在二年級(jí)開設(shè)，而此時(shí)學(xué)生對(duì)于計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的掌握還不很充足，因此學(xué)習(xí)需要一個(gè)漸進(jìn)的過程，需要一種相對(duì)簡單、比較容易上手的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，目前主要使用微軟的SQL Server作為數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)的基本工具。在較短的課時(shí)和實(shí)驗(yàn)條件有限的情況下，一般都只能安排8-12學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，而這些時(shí)間對(duì)于鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。雖然學(xué)生可以在自己計(jì)算機(jī)上安裝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完成一些簡單的實(shí)驗(yàn)，但是由于缺乏教師指導(dǎo)和個(gè)人自主性的原因，往往達(dá)不到效果，因此需要一個(gè)自主學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，幫助學(xué)生完成數(shù)據(jù)庫的課程實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)目的就是為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者異地實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)提供支持，通過將“實(shí)驗(yàn)管理”、“作業(yè)管理”、“資源共享”、“師生交流”等進(jìn)行整合，解決了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)與提交、問題討論與答疑、教學(xué)資源共享、實(shí)驗(yàn)完成情況監(jiān)控等一系列問題，從而提高數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量。

基于Web的數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本過程如下:

(1) 教師添加實(shí)驗(yàn)。每個(gè)教師登陸系統(tǒng)后根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，添加自己所教授班級(jí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和具體要求、該實(shí)驗(yàn)的正確答案以及對(duì)該實(shí)驗(yàn)的常見錯(cuò)誤分析等。每個(gè)教師可以看到同一教學(xué)組其他老師已經(jīng)提交的實(shí)驗(yàn);如果覺得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容合適，可以將它作為自己所帶班級(jí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

(2) 學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生本機(jī)不需要安裝SQL Server數(shù)據(jù)庫，通過Web瀏覽器登陸系統(tǒng)后，就可以看到教師布置的需要完成的實(shí)驗(yàn)要求，針對(duì)需要完成的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)利用平臺(tái)提供的基于Web的類似于SQL Server的查詢分析器(WebSQL)提交SQL語句，系統(tǒng)接收SQL語句并執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操作后將相應(yīng)的結(jié)果(正確結(jié)果或錯(cuò)誤信息)返回。學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中可以看到教師對(duì)該實(shí)驗(yàn)的分析以及常見的錯(cuò)誤原因分析，同時(shí)也可以針對(duì)該實(shí)驗(yàn)向教師提問。最后學(xué)生提交自己設(shè)計(jì)的SQL語句作為最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

(3) 教師監(jiān)控實(shí)驗(yàn)和指導(dǎo)。系統(tǒng)記錄學(xué)生登陸系統(tǒng)的時(shí)間、離開系統(tǒng)的時(shí)間以及都做了哪些實(shí)驗(yàn)。這樣教師便可以及時(shí)掌握和檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況，同時(shí)教師可以回答學(xué)生的問題，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

2 平臺(tái)的主要功能結(jié)構(gòu)框架

整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。有四個(gè)權(quán)限:匿名用戶、學(xué)生、教師、管理員。

進(jìn)入平臺(tái)就可以看到匿名用戶的相關(guān)功能，主要包括:擔(dān)任數(shù)據(jù)庫課程的相關(guān)教師基本信息介紹;課程介紹、課程大綱介紹;各種通知、實(shí)驗(yàn)信息公告;教師的講課PPT下載;一些優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計(jì)作品展示;數(shù)據(jù)庫最新的研究進(jìn)展;數(shù)據(jù)庫課程題庫;常見問題瀏覽;此外還可以對(duì)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備、軟件、開設(shè)課程等提出意見。

系統(tǒng)管理員模塊主要功能包括:維護(hù)本課程相關(guān)的教師信息;發(fā)布和刪除通知;發(fā)布和刪除各種資源;對(duì)常見問題的進(jìn)行回答和刪除;數(shù)據(jù)信息備份;查看所有教師布置的實(shí)驗(yàn)和作業(yè);完成系統(tǒng)時(shí)間和一些系統(tǒng)編碼的設(shè)置。

教師模塊主要功能包括:

(1) 實(shí)驗(yàn)管理。1)添加、修改、刪除實(shí)驗(yàn)。2)布置實(shí)驗(yàn) (將某個(gè)實(shí)驗(yàn)作為某個(gè)班級(jí)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容)。3)回答實(shí)驗(yàn)疑問。對(duì)學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)疑問做出回答，其他選擇相同實(shí)驗(yàn)的學(xué)生都能看到回答的內(nèi)容。4)實(shí)驗(yàn)審閱管理。顯示自己所教授的班級(jí);選中班級(jí)，可以查看班級(jí)的所有學(xué)生信息;選中某個(gè)學(xué)生，可以查看他的所有實(shí)驗(yàn)完成情況、學(xué)生登陸系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的日志信息，綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和日志信息對(duì)學(xué)生進(jìn)行打分。

(2) 作業(yè)管理。功能類似于實(shí)驗(yàn)管理，主要完成布置作業(yè)和檢查作業(yè)等功能。

(3) 學(xué)生信息管理。教師維護(hù)所教授班級(jí)的學(xué)生信息。

(4)信息發(fā)布?？梢园l(fā)布通知，如實(shí)驗(yàn)時(shí)間、作業(yè)上交時(shí)間等，還可以發(fā)布其他資源信息，如:講義、最新技術(shù)文章、參考資料和題庫等。可以設(shè)定這些信息只能被某個(gè)班級(jí)訪問也可以設(shè)定信息全部公開。

學(xué)生模塊主要功能包括:

(1) 完成實(shí)驗(yàn)。1)學(xué)生登陸系統(tǒng)后可以看到老師布置的所有實(shí)驗(yàn)。選中某一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將會(huì)列出實(shí)驗(yàn)標(biāo)題、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)類別等信息。學(xué)生在WebSQL界面上輸入SQL語句，執(zhí)行后將會(huì)看到該SQL語句的執(zhí)行結(jié)果。2)對(duì)某個(gè)具體實(shí)驗(yàn)，可以查看老師給的正確答案、對(duì)該實(shí)驗(yàn)的分析和常見的錯(cuò)誤分析等。3)對(duì)實(shí)驗(yàn)情況不了解的可以提出問題請(qǐng)老師回答。4)提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。5)系統(tǒng)記錄學(xué)生登陸時(shí)間、離開時(shí)間、每次執(zhí)行實(shí)驗(yàn)情況。

(2) 作業(yè)管理。學(xué)生登陸系統(tǒng)后可以看到老師布置的作業(yè)，可以提交自己完成的作業(yè)，對(duì)作業(yè)不了解的還可以提出問題請(qǐng)老師回答。

(3) 課程答疑?？梢蕴峤粏栴}，也可以查看老師對(duì)具體問題的回答。

(4) 查看和本班級(jí)有關(guān)的通知和通告。

(5) 查看和本班級(jí)有關(guān)的講義、參考資料和題庫。

二 平臺(tái)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1 平臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)

平臺(tái)采用的是基于ASP.NET的三層結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖2所示，分為UI層(界面層)、BLL層(業(yè)務(wù)邏輯層)、DAL層(數(shù)據(jù)庫訪問層)、Model層(模型層)和DB(數(shù)據(jù)庫)。

其中UI層中是一些用來與用戶交互的頁面，UI層接受用戶提交的數(shù)據(jù)，調(diào)用BLL層中類的方法進(jìn)行處理，返回結(jié)果給用戶。BLL層的類用戶處理業(yè)務(wù)邏輯，涉及到數(shù)據(jù)方面的操作時(shí)調(diào)用DAL層中類的方法進(jìn)行處理，結(jié)果返回給UI層。DAL層用于處理BLL層中類方法對(duì)數(shù)據(jù)庫操作的請(qǐng)求，訪問數(shù)據(jù)庫，將返回結(jié)果給BLL層。Model層提供一些用于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型，供UI層、BLL層、DAL層進(jìn)行調(diào)用，貫穿在整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中。

2 平臺(tái)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)

為了防止學(xué)生在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫刪除、修改等操作實(shí)驗(yàn)時(shí)影響整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行，平臺(tái)建立一個(gè)主數(shù)據(jù)庫，用于保存平臺(tái)本身必須的數(shù)據(jù)庫表;為每一個(gè)學(xué)生建立一個(gè)個(gè)人數(shù)據(jù)庫(在建立學(xué)生信息的時(shí)候創(chuàng)建，在刪除學(xué)生信息的時(shí)候刪除)，以后學(xué)生的所有數(shù)據(jù)庫操作都在該個(gè)人數(shù)據(jù)庫上進(jìn)行。

平臺(tái)主數(shù)據(jù)庫共包括17張用戶表和10張視圖。他們主要是:

1)teacher表，存儲(chǔ)教師信息。2)majorClass表，存儲(chǔ)班級(jí)信息。3)student表，存儲(chǔ)學(xué)生信息。4)experiment表，存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)的信息。包括標(biāo)題、實(shí)驗(yàn)類別、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)答案、問題分析、常見問題、教師ID、創(chuàng)建時(shí)間等。5)disposeExperiment表，存儲(chǔ)布置實(shí)驗(yàn)的信息。包括實(shí)驗(yàn)ID、教師ID、班級(jí)ID、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)、布置時(shí)間等。6)fininshedExperiment表，存儲(chǔ)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的信息。布置實(shí)驗(yàn)ID、學(xué)生ID、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)成績、實(shí)驗(yàn)提交時(shí)間等。7)homework表，存儲(chǔ)作業(yè)信息。8)disposeHomework表，存儲(chǔ)布置作業(yè)的信息。9)fininshedHomework表，存儲(chǔ)學(xué)生完成作業(yè)的信息。10)information表，存儲(chǔ)通知信息。11)information_majorClass表，存儲(chǔ)通知與班級(jí)的關(guān)系。

三 結(jié)束語

基于Web的數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使學(xué)生可以不再受時(shí)間和地點(diǎn)的限制獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)使教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的監(jiān)控與管理不再局限于課堂，能夠幫助教師收集和保存實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中用到的實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、答疑等信息，方便教師布置和審閱實(shí)驗(yàn)和作業(yè)，便于教師與學(xué)生之間的信息交流，從而高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。通過平臺(tái)上的各種消息、討論、資源下載等的及時(shí)更新，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，基于Web的數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)本身就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，因此可以通過組織學(xué)生參與平臺(tái)的維護(hù)工作，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生的編程能力及系統(tǒng)開發(fā)能力逐步得到提高。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和獨(dú)立操作的基本能力具有很大的促進(jìn)作用。

當(dāng)然，基于Web的數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)還需要進(jìn)一步地研究探索和實(shí)踐。作為真實(shí)實(shí)驗(yàn)的重要補(bǔ)充，基于Web的數(shù)據(jù)庫遠(yuǎn)程自主實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將發(fā)揮著重要的作用，推動(dòng)數(shù)據(jù)庫課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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Web-based Database Remote Self-Experiment Platform

LIU Wen-ju KE Yong-zhenSHI Zhen-quan WANG Wan-ru

( School of Computer Science and Software ， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300160， China)

Abstract: There were some issues in traditional database experimental teaching， such as， insufficient allocation of hours， lack of effective guidance in extra-curricular experiments and teachers were unable to carry out effective supervision. The remote self-experiment platform can simulate the Query Analyzer， allowing students to complete database-related insert， delete， update and query experiments at any place and time through internet， at the same time， teachers can monitor and guide students in the remote self-experiment platform. In addition， teachers can complete layout of experiment and assignment， sharing of teaching resource， exchanges between teachers and student， information release and other supplementary teaching functions. The remote self-experiment platform can enhance the overall effectiveness of database curriculum.

Keywords: Database; Remote Self-Experiment; SQL Server; Web Technology編輯:陳墨