SQL Server在线交互实验学习系统设计方法

王文娟 王润中

1.广州南洋理工职业学院信息工程学院；

为了培养学生在线学习和提高对真实软件的使用能力，减少教师批改实验报告的工作量，建设一个高质量的在线实验和自动批改学习系统是十分必要的。本文以远程学习“教学交互层次塔”为理论核心，提出了SQL Server的分层、渐进、交互、细粒度实验教学内容的设计方法，逐步形成了B端学习，C端操作实际软件，S端批改并反馈批改信息的新型远程实验教学模式。案例实践结果表明，采用该方法进行的实验能够基本满足学生交互实验学习的需要。

理工科在开展网络教学时最大的问题是做实验，而“做”又是实验教学中的不可缺失的重要一环。多年来国内外均探讨了虚拟实验、模拟实验、远程实验，但绝大部分都难于达到真实实验的教学效果。在计算机软件方面，借助于软件自身的优势，有诸如W3School、RUNoob等学习网站，实现了在线编辑程序和在线显示运行结果，虽具有一定的应用效果，由于不是实际的软件，仍然达不到实验室的教学效果。

面对学生学习能力下降、逻辑思维能力下降等情况，教育部出台了“教育部关于一流本科课程建设的实施意见”，目的是指导“建设适应新时代要求的一流本科课程，让课程优起来、教师强起来、学生忙起来、管理严起来、效果实起来”。(1)2021年5月，受彭章友、付钢善等多名专家在“全国一流课程与课程思政建设研讨会”直播演讲的启示，本着提升职业教育教师信息化教学能力和利用信息技术培养高职学生的直接社会技能[1]，以远程学习“教学交互层次塔”为理论核心，引入了C/S与B/S的双工学习方式，形成了分层、渐进、交互实验教学设计；(2)以提升学习能力为目标展开SQL Server细粒度实验练习题的设计方法的研究，给出了相关教师任务设计的统一指导图；(3)考虑到教师批改Word实验报告的工作量较大，设计了在线选择编辑、主要步骤提示单实验报告的方式；(4)探讨了实验练习题的自动交互批改功能，编写与细粒度实验练习题相对应的自动交互批改反馈信息等。逐步形成了B端学习，C端操作实际软件，S端批改并反馈批改信息的新型远程实验教学模式。本文主要描述分层交互实验教学总体设计和教师任务设计统一指导图。

1 分层交互实验教学总体设计

遵照让课程优起来的目标，借助于计算机软件在网络教育方面的自身优势，探讨SQL SERVER课程与信息技术深度融合，重构分层、渐进、交互实验教学知识体系，编写细粒度的慕课在线实验操作练习题，将课堂教育的教学优势和方法融于远程实验教学中，注重于塑造和提高学生的认知能力和认知方法，强调学习的逻辑性、避免网络学习的盲目性、减少随意性。分层是要体现课堂教育年级体制的特性，从人类掌握知识的一般规律入手，先感性后理性，先简单后深入，引导学生建立良好的课程学习的逻辑思维并逐步适应新的知识和新的学习方式；渐进则是体现课堂教育的由浅入深、循序渐进的逻辑性的学习方式，引导学生学会学习，避免陷入网络学习上的混乱；细粒度探讨的是以学生作业出错的全部可能性为基础对SQL练习题的设计与划分方法；交互是深度学习的体现，是实现教学目标的重要方法，除了实验练习题的自动批改外[2-3]，需要对出错问题进行归类并编写批改反馈信息。图1是依据远程学习“教学交互层次塔”的理论[4]、结合B/S和C/S的实验教学交互示意图，说明教学交互层次以及与B/S和C/S相结合的实验教学的设计。

图1 B/S和C/S的实验教学交互层次示意图Fig.1 Diagram of interactive hierarchy of experimental teaching based on B/S&C/S

整个实验学习系统分为B/S和C/S两个部分进行， 其中在B端显示实验要求和重构的分层、渐进、细粒度练习题，C端则是通过使用实际的SQL Server软件的客户端进行实验操作练习，两者结合起来完成实验，申请批改后由S端批改并将批改信息传递到B端，实现实验的自动交互批改功能，以期尽可能达到让学生的学习效果实起来的目标。

2 教师任务设计统一指导图

教师的教学经验是教师教育研究中的一个重要范畴，一般情况下，熟手教师往往具有丰富的教学经验、方法和技能，但是掌握先进信息技术工具的又是青年教师。走向教育智慧，开发SQL Server在线实验交互学习系统，需要由熟手教师、青年教师和程序员组成的团队将经验型教师独特的教学实践融于教学软件中，通过青年教师架起与程序员之间的桥梁避免程序员的个体行为的渗入[5]。

教师任务统一设计指导图是为任课教师和程序员提供一个开发视图，在充分体现教学内容、教学经验、教学方法的前提下，明确教师开展远程实验如何编写实验内容。图2显示了教师任务划分为七个阶段，指导参与人员按照人类的认知方式展开自下而上的实验课程学习内容的编写，重构适应网络学习的活页式细粒度实验内容。

图2 教师任务设计指导图Fig.2 Diagram of teacher task design guidance

教师任务1是人机交互界面，构建学习的生态环境，平复浮躁情绪，整理学生的心理顺序以便开始实验学习[6]。

教师任务2包含了实验导学内容，通过引入了现实世界问题与数据世界比较窗口，说明今天的计算机已经从科学计算扩展到模拟现实和解决现实问题的阶段，解释数据世界解决问题的方法，提高学生进入职场后解决实际问题的能力。

教师任务3是分层、渐进、细粒度化实验内容设计部分。在这个阶段的基本方针：一是在保持学科知识体系结构不变的前提下，将优秀的教学资料改为适合网络教学的活页式“剧本”，即实现教材内容的挖掘；二是编写适合高职学生的碎片化自主学习方式的细粒度基础实验练习题[7]。

2.1 渐进实验内容的分层设计

采用按纵向划分等级、按横向进行渐进的实验练习题的设计与课程内容密切相关，必须与熟手教师的经验相结合，这种教师的实践性知识无法从书本习得, 只能在实践经验中生发，因而重点将解析知识的方法和技能融于设计的实验练习题之中，突出实验的内容要能够体现出学习能力中所必需的逻辑能力、纠错能力、比较判断能力和综合问题能力。分层主要考虑是按照学习的难度进行等级划分，比如将单表的主键、约束条件的练习部分划分为二级，将二张表的主键、约束条件的练习部分划分为三级[2]；渐进则是规定的等级下进行实验练习题细节的展开，如单表从2-3个字段扩展到多个字段的练习题的设计等；最后是多表综合实验练习题设计，选择一个项目，完成多表的创建、数据录入、查询等。

教师任务3至6阶段也是入库阶段。将所确定的分层、渐进、细粒度化实验练习题、纠错练习题、常见问题入库以及为练习设置权限。图中的“平行”是指同一等级中实验练习题与纠错练习题保持一致，换言之这里所设计的纠错练习题是从实验练习题中衍生的。在此阶段细粒度则是设计相应的自动交互批改反馈信息并归类进入常见问题库。

教师任务7是实验报告的设计。实验报告是实验教学的组成部分，在我国的教研室制度下已经积累了一定的经验并获得了很好的实验教学效果，为了减轻教师批改Word报告的负担，在保留了传统实验报告的内容的基础上做了改进，比如以给定提示内容的方式填写实验目的、实验总结，以主要步骤确认单方式完成规定的实验操作并确认，目的是体现“做”的有序环节，突出知识本身的逻辑架构以提升学习效果，同时增加学习的自信心。

2.2 实验内容的细粒度设计

细粒度的划分依据是以学生完成规定实验题目所出错的全部可能性为基础的划分，例如：创建一个名为Student的简单表，其中字段数为m，按照名称a、类型b、宽度c有如下表达式：

其中有3m个数，如果每个元素都出错就有3m个，加上创建表的名称出错，学生未做提交申请批改的情况、语法错误无法在C端完成，那么出错的全集共有3m+2个。自动批改可以按照二维数组行、列遍历循环与正确答案进行比较从而找出错误，针对学生作业进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]){ //设答案数组为a

Console.log(‘出错’)；

break

}

}

考虑到每行中每个元素的出错类型是一样的，设计与之相应的出错反馈信息只有5个，即表名、字段名称、类型、宽度以及C端未完成。此时，结合课堂熟手教师的经验，细粒度化实验练习题只需设计涉及字段名称、类型、宽度的练习题，基本上练习创建3个表后是可以过关的。

按照以上方法，每条SQL语句均可计算出出错的种类和数量，熟手教师可根据经验设计练习题、在SQL Server中完成标准答案、设计出错反馈信息等后交系统，由系统根据标准答案自动批改学生所做的练习题，并给出出错反馈信息，提示学生纠正。

3 结语

本文所介绍的方法，完全支持学生在B/S和C/S相结合的情况下、通过对实际的SQL Server软件的操作交互地进行实验练习。核心是以远程学习“教学交互层次塔”为理论为基础展开以分层、渐进、细粒度的SQL Server交互实验教学内容设计。这是一个将SQL Server的课程实验教学与信息技术深度融合的很好的方法，既能够将有经验教师的教学技能融于课程的实验练习中，同时减少教师批改实验报告的工作量，最终有利于高职学生的直接社会技能的培养。