mooc模式下数据库系统概论课程实验平台的建设与实践

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1、MOOC模式下数据库系统概论课程实验平台的建设与实践卢卫程-舰赵展浩杜小勇中国人民大学数据皇中国人民大学信息学院数据库系统概论作为实践性较强的计算机专业课，如何支持在线实验，如何自动、准确、快速地量化学牛.对相关知识点的掌握程度，是实施MOOC教学的关键挑战。文章介绍数据库在线实验系统的设计与实现，探讨如何通过课程实验平台的建设与实践有效支撑MOOC教学。关键词：MOOC;在线实验;数据库系统概论;自动评分;数据分析;卢卫，男，副教授，研究方向为云计算与大数据管理、空间与文木数据库管理、索引技术,lu-wei@ruc.edu.cn;基金：国家自然科学基金青年科学基金项目(615

2、02504)0引言卢卫杜小勇MOOC(MassiveOpenOnlineCourse,人在线课程)的出现，给高等教育的发展带来丫新机遇。优质且丰富的在线课程资源、低廉的学习成本、灵活自主的学习方式、多样的互动交流方式等，使MOOC课程大受欢迎，并得到了人们的广泛参与。例如，中国人民大学数据库教学团队在中国大学MOOC平台上[1]开设的数据库系统概论MOOC课程（包括基础篇、高级篇和新技术篇3部分），自2016年4月开始选课人数已累计9万余人。然而，MOOC教学仍然面临诸多挑战，如学习者的高辍学率和低完成率、专业课程的在线实验如何实施等。:据库系统概论课程实验平台的建设1.1课程

3、实验简介数据库系统概论全面地阐述了数据库系统的基础理论、基本技术和基本方法。作为实践性较强的一门计算机专业课，数据库系统概论课程的培养目标不仅要求学生具备复杂工程问题建模（数据库设计）所需的理论知识（关系数据理论），还要求学生掌握计算机编程与软件开发相关的工程棊础和专业知识（包括关系数据库标准语言SQL、数据库安全性与完整性、关系杳询处理与杳询优化、数据库恢复技术、并发控制），最终能够应用数据库的专业知识进行复杂问题的求解。为了实现这一培养目标，除了平时的课堂教学之外，笔者还需要建设课程实验，强化学生对基本技术、基本方法的实践，也为教师了解学生对知识的掌握程度提供教学上的参考。

4、与配套的教材m、习题解析与实验手册U1和MOOC在线课程［4-5］内容相对应，笔者从数据库的创建、维护、查询处理与优化3个角度出发，设计了数据操纵语言、数据控制语言、数据定义语言、存储过程与触发器的管理、索引的创建、事务、数据一致性7个实验，这7个实验构成了数据库系统的基本技术体系。.其中,关系数据库的创建包括数据操纵语言、数据控制语言和数据定义语言3个实验；奔询处理与优化包括存储过程与触发器的管理、索引创建、数据一致性3个实验;关系数据库维护包括事务实验。1.2实验考核的内容针对上述7个实验，根据课程的教学要求，笔者设计了表1的考核内容。1.3实验自动评价的挑战与解决方案以往

5、的实验课程，学生撰写实验报告，教师审阅报告内容，实验的评价主要依据实验结果的截图，这种纯手工、易主观、粗粒度的评价方式无法满足MOOC教学模式下教师对自动、准确、快速量化实验结果的要求。实验自动评价的挑战具体表现在以下几个方面。难点1:解决同一个问题的SQL语句存在多种写法，系统无法使用棊于模式匹配的方式进行结果的正确性判断。例如，在学生选课系统中，查询学号为“2017001212”的学生选修的课程名，使用如下语句均可获得正确的运行结果。难点2:不同用户操作同一个数据对象可能存在冲突或相互影响。例如，实验考核内容要求用户创建学生、课程、学生选课3个关系模式。这样，不冋的学生会创

6、建同名的数据对象。除了第一个用户创建成功之外，其他用户均创建失败。很明显，不同的人执行相同的语句其结果的正确性不同，这与实验的初衷相违背。此外，基本表中记录的插入和删除操作，会影响其他用户对该基本表的操作。当要求用户插入一条记录时，由于所有用户均插入内容相同的记录，除了第一个用户操作成功之外，其他用户操作均失败。为了解决这个问题，需要设计不冋用户之间操作的隔离性机制。难点3:用户操作需要保持状态延续性。在课程实验考核内容中，不同的实验存在互和依赖关系。例如，记录的增、删、改操作，需要用户事先完成基本表的创建;数据查询要求表中存在一定的数据量。因此，在线实验平台的设计要求能够物化

7、用户每一个阶段的操作结果。难点4:并发控制实验需要避免系统频繁的重启问题。并发控制实验设计的A标是为了验证并发操作在不同隔离级别下数据的不一致性问题。需要注意的是，每次为数据库设罝不同的隔离级别，都要重启数据库管理系统，而系统的每次重启，都会造成在线实验平台服务的不可用。因此，频繁重启系统会影响用户的使用体验，应尽可能避免。针对实验建设过程屮遇到的上述4个难点，笔者提出丫如下的对应解决方案。针对难点1，笔者提出了基于结果集比对的解决方案。虽然同一个问题的印1.语句存在多种写法，但其执行结果是