SQL Server在線交互實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

王文娟 王潤中

1.廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院信息工程學(xué)院；

為了培養(yǎng)學(xué)生在線學(xué)習(xí)和提高對(duì)真實(shí)軟件的使用能力，減少教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量，建設(shè)一個(gè)高質(zhì)量的在線實(shí)驗(yàn)和自動(dòng)批改學(xué)習(xí)系統(tǒng)是十分必要的。本文以遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)“教學(xué)交互層次塔”為理論核心，提出了SQL Server的分層、漸進(jìn)、交互、細(xì)粒度實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)方法，逐步形成了B端學(xué)習(xí)，C端操作實(shí)際軟件，S端批改并反饋批改信息的新型遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。案例實(shí)踐結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚧緷M足學(xué)生交互實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的需要。

理工科在開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)時(shí)最大的問題是做實(shí)驗(yàn)，而“做”又是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不可缺失的重要一環(huán)。多年來國內(nèi)外均探討了虛擬實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，但絕大部分都難于達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。在計(jì)算機(jī)軟件方面，借助于軟件自身的優(yōu)勢(shì)，有諸如W3School、RUNoob等學(xué)習(xí)網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)了在線編輯程序和在線顯示運(yùn)行結(jié)果，雖具有一定的應(yīng)用效果，由于不是實(shí)際的軟件，仍然達(dá)不到實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)效果。

面對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力下降、邏輯思維能力下降等情況，教育部出臺(tái)了“教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見”，目的是指導(dǎo)“建設(shè)適應(yīng)新時(shí)代要求的一流本科課程，讓課程優(yōu)起來、教師強(qiáng)起來、學(xué)生忙起來、管理嚴(yán)起來、效果實(shí)起來”。(1)2021年5月，受彭章友、付鋼善等多名專家在“全國一流課程與課程思政建設(shè)研討會(huì)”直播演講的啟示，本著提升職業(yè)教育教師信息化教學(xué)能力和利用信息技術(shù)培養(yǎng)高職學(xué)生的直接社會(huì)技能[1]，以遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)“教學(xué)交互層次塔”為理論核心，引入了C/S與B/S的雙工學(xué)習(xí)方式，形成了分層、漸進(jìn)、交互實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)；(2)以提升學(xué)習(xí)能力為目標(biāo)展開SQL Server細(xì)粒度實(shí)驗(yàn)練習(xí)題的設(shè)計(jì)方法的研究，給出了相關(guān)教師任務(wù)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一指導(dǎo)圖；(3)考慮到教師批改Word實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量較大，設(shè)計(jì)了在線選擇編輯、主要步驟提示單實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式；(4)探討了實(shí)驗(yàn)練習(xí)題的自動(dòng)交互批改功能，編寫與細(xì)粒度實(shí)驗(yàn)練習(xí)題相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)交互批改反饋信息等。逐步形成了B端學(xué)習(xí)，C端操作實(shí)際軟件，S端批改并反饋批改信息的新型遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。本文主要描述分層交互實(shí)驗(yàn)教學(xué)總體設(shè)計(jì)和教師任務(wù)設(shè)計(jì)統(tǒng)一指導(dǎo)圖。

1 分層交互實(shí)驗(yàn)教學(xué)總體設(shè)計(jì)

遵照讓課程優(yōu)起來的目標(biāo)，借助于計(jì)算機(jī)軟件在網(wǎng)絡(luò)教育方面的自身優(yōu)勢(shì)，探討SQL SERVER課程與信息技術(shù)深度融合，重構(gòu)分層、漸進(jìn)、交互實(shí)驗(yàn)教學(xué)知識(shí)體系，編寫細(xì)粒度的慕課在線實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)題，將課堂教育的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和方法融于遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，注重于塑造和提高學(xué)生的認(rèn)知能力和認(rèn)知方法，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的邏輯性、避免網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的盲目性、減少隨意性。分層是要體現(xiàn)課堂教育年級(jí)體制的特性，從人類掌握知識(shí)的一般規(guī)律入手，先感性后理性，先簡(jiǎn)單后深入，引導(dǎo)學(xué)生建立良好的課程學(xué)習(xí)的邏輯思維并逐步適應(yīng)新的知識(shí)和新的學(xué)習(xí)方式；漸進(jìn)則是體現(xiàn)課堂教育的由淺入深、循序漸進(jìn)的邏輯性的學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，避免陷入網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)上的混亂；細(xì)粒度探討的是以學(xué)生作業(yè)出錯(cuò)的全部可能性為基礎(chǔ)對(duì)SQL練習(xí)題的設(shè)計(jì)與劃分方法；交互是深度學(xué)習(xí)的體現(xiàn)，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要方法，除了實(shí)驗(yàn)練習(xí)題的自動(dòng)批改外[2-3]，需要對(duì)出錯(cuò)問題進(jìn)行歸類并編寫批改反饋信息。圖1是依據(jù)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)“教學(xué)交互層次塔”的理論[4]、結(jié)合B/S和C/S的實(shí)驗(yàn)教學(xué)交互示意圖，說明教學(xué)交互層次以及與B/S和C/S相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)。

圖1 B/S和C/S的實(shí)驗(yàn)教學(xué)交互層次示意圖Fig.1 Diagram of interactive hierarchy of experimental teaching based on B/S&C/S

整個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)系統(tǒng)分為B/S和C/S兩個(gè)部分進(jìn)行， 其中在B端顯示實(shí)驗(yàn)要求和重構(gòu)的分層、漸進(jìn)、細(xì)粒度練習(xí)題，C端則是通過使用實(shí)際的SQL Server軟件的客戶端進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作練習(xí)，兩者結(jié)合起來完成實(shí)驗(yàn)，申請(qǐng)批改后由S端批改并將批改信息傳遞到B端，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)交互批改功能，以期盡可能達(dá)到讓學(xué)生的學(xué)習(xí)效果實(shí)起來的目標(biāo)。

2 教師任務(wù)設(shè)計(jì)統(tǒng)一指導(dǎo)圖

教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是教師教育研究中的一個(gè)重要范疇，一般情況下，熟手教師往往具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、方法和技能，但是掌握先進(jìn)信息技術(shù)工具的又是青年教師。走向教育智慧，開發(fā)SQL Server在線實(shí)驗(yàn)交互學(xué)習(xí)系統(tǒng)，需要由熟手教師、青年教師和程序員組成的團(tuán)隊(duì)將經(jīng)驗(yàn)型教師獨(dú)特的教學(xué)實(shí)踐融于教學(xué)軟件中，通過青年教師架起與程序員之間的橋梁避免程序員的個(gè)體行為的滲入[5]。

教師任務(wù)統(tǒng)一設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖是為任課教師和程序員提供一個(gè)開發(fā)視圖，在充分體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)方法的前提下，明確教師開展遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)如何編寫實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。圖2顯示了教師任務(wù)劃分為七個(gè)階段，指導(dǎo)參與人員按照人類的認(rèn)知方式展開自下而上的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的編寫，重構(gòu)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的活頁式細(xì)粒度實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

圖2 教師任務(wù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)圖Fig.2 Diagram of teacher task design guidance

教師任務(wù)1是人機(jī)交互界面，構(gòu)建學(xué)習(xí)的生態(tài)環(huán)境，平復(fù)浮躁情緒，整理學(xué)生的心理順序以便開始實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)[6]。

教師任務(wù)2包含了實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)內(nèi)容，通過引入了現(xiàn)實(shí)世界問題與數(shù)據(jù)世界比較窗口，說明今天的計(jì)算機(jī)已經(jīng)從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到模擬現(xiàn)實(shí)和解決現(xiàn)實(shí)問題的階段，解釋數(shù)據(jù)世界解決問題的方法，提高學(xué)生進(jìn)入職場(chǎng)后解決實(shí)際問題的能力。

教師任務(wù)3是分層、漸進(jìn)、細(xì)粒度化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)部分。在這個(gè)階段的基本方針：一是在保持學(xué)科知識(shí)體系結(jié)構(gòu)不變的前提下，將優(yōu)秀的教學(xué)資料改為適合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的活頁式“劇本”，即實(shí)現(xiàn)教材內(nèi)容的挖掘；二是編寫適合高職學(xué)生的碎片化自主學(xué)習(xí)方式的細(xì)粒度基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)練習(xí)題[7]。

2.1 漸進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的分層設(shè)計(jì)

采用按縱向劃分等級(jí)、按橫向進(jìn)行漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)練習(xí)題的設(shè)計(jì)與課程內(nèi)容密切相關(guān)，必須與熟手教師的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，這種教師的實(shí)踐性知識(shí)無法從書本習(xí)得, 只能在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中生發(fā)，因而重點(diǎn)將解析知識(shí)的方法和技能融于設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)練習(xí)題之中，突出實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容要能夠體現(xiàn)出學(xué)習(xí)能力中所必需的邏輯能力、糾錯(cuò)能力、比較判斷能力和綜合問題能力。分層主要考慮是按照學(xué)習(xí)的難度進(jìn)行等級(jí)劃分，比如將單表的主鍵、約束條件的練習(xí)部分劃分為二級(jí)，將二張表的主鍵、約束條件的練習(xí)部分劃分為三級(jí)[2]；漸進(jìn)則是規(guī)定的等級(jí)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)題細(xì)節(jié)的展開，如單表從2-3個(gè)字段擴(kuò)展到多個(gè)字段的練習(xí)題的設(shè)計(jì)等；最后是多表綜合實(shí)驗(yàn)練習(xí)題設(shè)計(jì)，選擇一個(gè)項(xiàng)目，完成多表的創(chuàng)建、數(shù)據(jù)錄入、查詢等。

教師任務(wù)3至6階段也是入庫階段。將所確定的分層、漸進(jìn)、細(xì)粒度化實(shí)驗(yàn)練習(xí)題、糾錯(cuò)練習(xí)題、常見問題入庫以及為練習(xí)設(shè)置權(quán)限。圖中的“平行”是指同一等級(jí)中實(shí)驗(yàn)練習(xí)題與糾錯(cuò)練習(xí)題保持一致，換言之這里所設(shè)計(jì)的糾錯(cuò)練習(xí)題是從實(shí)驗(yàn)練習(xí)題中衍生的。在此階段細(xì)粒度則是設(shè)計(jì)相應(yīng)的自動(dòng)交互批改反饋信息并歸類進(jìn)入常見問題庫。

教師任務(wù)7是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組成部分，在我國的教研室制度下已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)并獲得了很好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，為了減輕教師批改Word報(bào)告的負(fù)擔(dān)，在保留了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，比如以給定提示內(nèi)容的方式填寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)總結(jié)，以主要步驟確認(rèn)單方式完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)操作并確認(rèn)，目的是體現(xiàn)“做”的有序環(huán)節(jié)，突出知識(shí)本身的邏輯架構(gòu)以提升學(xué)習(xí)效果，同時(shí)增加學(xué)習(xí)的自信心。

2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的細(xì)粒度設(shè)計(jì)

細(xì)粒度的劃分依據(jù)是以學(xué)生完成規(guī)定實(shí)驗(yàn)題目所出錯(cuò)的全部可能性為基礎(chǔ)的劃分，例如：創(chuàng)建一個(gè)名為Student的簡(jiǎn)單表，其中字段數(shù)為m，按照名稱a、類型b、寬度c有如下表達(dá)式：

其中有3m個(gè)數(shù)，如果每個(gè)元素都出錯(cuò)就有3m個(gè)，加上創(chuàng)建表的名稱出錯(cuò)，學(xué)生未做提交申請(qǐng)批改的情況、語法錯(cuò)誤無法在C端完成，那么出錯(cuò)的全集共有3m+2個(gè)。自動(dòng)批改可以按照二維數(shù)組行、列遍歷循環(huán)與正確答案進(jìn)行比較從而找出錯(cuò)誤，針對(duì)學(xué)生作業(yè)進(jìn)行批改的基本程序流程如下：

arr=[[sa11,sa12,sa13],[sb11,sb12,sb13],[sc11,sc1 2,sc13].....]

For (i=0; i

for(j=0; j

If (arr[i][j]!==a[i][j]){ //設(shè)答案數(shù)組為a

Console.log(‘出錯(cuò)’)；

break

}

}

考慮到每行中每個(gè)元素的出錯(cuò)類型是一樣的，設(shè)計(jì)與之相應(yīng)的出錯(cuò)反饋信息只有5個(gè)，即表名、字段名稱、類型、寬度以及C端未完成。此時(shí)，結(jié)合課堂熟手教師的經(jīng)驗(yàn)，細(xì)粒度化實(shí)驗(yàn)練習(xí)題只需設(shè)計(jì)涉及字段名稱、類型、寬度的練習(xí)題，基本上練習(xí)創(chuàng)建3個(gè)表后是可以過關(guān)的。

按照以上方法，每條SQL語句均可計(jì)算出出錯(cuò)的種類和數(shù)量，熟手教師可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)練習(xí)題、在SQL Server中完成標(biāo)準(zhǔn)答案、設(shè)計(jì)出錯(cuò)反饋信息等后交系統(tǒng)，由系統(tǒng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)答案自動(dòng)批改學(xué)生所做的練習(xí)題，并給出出錯(cuò)反饋信息，提示學(xué)生糾正。

3 結(jié)語

本文所介紹的方法，完全支持學(xué)生在B/S和C/S相結(jié)合的情況下、通過對(duì)實(shí)際的SQL Server軟件的操作交互地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)。核心是以遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)“教學(xué)交互層次塔”為理論為基礎(chǔ)展開以分層、漸進(jìn)、細(xì)粒度的SQL Server交互實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。這是一個(gè)將SQL Server的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息技術(shù)深度融合的很好的方法，既能夠?qū)⒂薪?jīng)驗(yàn)教師的教學(xué)技能融于課程的實(shí)驗(yàn)練習(xí)中，同時(shí)減少教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告的工作量，最終有利于高職學(xué)生的直接社會(huì)技能的培養(yǎng)。