【摘要】SQLTutor是自主开发的一套SQL查询语言智能学习系统,它利用在线实验组织教学,在实验平台上集成了资源学习、案例演示、在线讨论、综合测试等内容。SQLTutor最大的优势在于开放地允许学生对同一问题用不同的查询语句来实现,有利于提高学生的问题解决能力。论文剖析了SQLTutor实验平台的工作机制及特点,讨论了实验语句的语法错误和逻辑错误的诊断技术。实践证明,利用开放的在线实验技术有效地提高了学生的学习效果。
【关键词】SQL查询语言;在线实验;错误诊断;建构主义
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2009)08―0109―03
引言
SQL语言(Structured Query Language)是数据库的核心语言,自IBM公司在上世纪80年代推出以来,得到了广泛的应用。
SQL语言虽然有结构简洁、简单易学的特点,但在SQL语言的实际教学中,学生往往是“上课一听就懂,上机无法下手”。这种情况一方面是由于学生上机实验受时空限制,理论学习和上机操作不能同步进行,造成了理论学习时的情境缺失和上机实验时的智力支持缺失;另一方面是由于RDBMS(关系数据库管理系统)的交互不友好,对逻辑错误的诊断能力不强,造成学生只知道自己的SQL语言是错误的,不知道错在什么地方,学生上机实验时往往浅尝辄止。
我们认为解决上述问题较好的办法是引入在线实验技术,将理论学习与上机操作融为一体,排除实际上机学习环境中软硬件的干扰,让学生在“做”精心设计的上机实验的过程中自主建构知识体系,同时提供资源学习、案例演示、在线讨论、综合测试等服务。
目前,在虚拟实验室的发展上存在两种趋势,一种是对仿真技术的深入研究和应用,这要求仿真软件能最大程度地描述实验情形[1];另一种是虚拟实验技术的研究和应用,这同时也需要人工智能技术的支持[2]。
基于以上分析,我们针对SQL语言可提交到数据库接口执行的特殊性,开发了SQL查询语言智能教学系统――SQLTutor,利用在线实验的学习方式辅助学生学习SQL语言,免去了学生实际上机安装、配置数据库和建立各种数据表的过程,便于学生集中精力学习主要内容,提高动手操作能力,也便于教师控制学生的学习过程。本文将重点介绍SQLTutor在线实验平台的工作机制及对错误实验语句的诊断技术。
一 实验平台的工作机制
在本实验平台主要提供SQL查询语句的实验,这里没有利用关系数据库的前台查询接口,而是直接通过用户浏览器来进行。在线实验平台主要利用.NET平台中的ADO.NET技术来执行通过浏览器提交到服务器的SQL语句,并将服务器的执行结果返回到客户端,其工作界面如图1所示。
实验平台的工作机制如图2所示,本实验平台对数据流进行的是只读、只进的检索,可以使用ADO.NET中的 DataReader来提高应用程序的性能并减少系统开销。因为一旦数据可用,DataReader方法就立即检索该数据,而不是等待返回查询的全部结果;查询结果在查询执行时返回,存储在客户端的网络缓冲区中,直到使用DataReader的Read方法对它们发出请求。
当创建 Command 对象的实例后,可调用 Command.ExecuteReader 从数据源中检索行,从而创建一个 DataReader。
提交到服务器执行文本框中学生录入的SQL语句的关键代码片段如下所示:
{
string exsql;//exsql为学生的实验语句
string stsql;//stsql为实验平台中提供的标准实验语句
exsql=Session["exsql"].ToString().Trim();
stsql=Session["ssql"].ToString().Trim();
SqlConnection myconn=new SqlConnection("Data Source=hyj;Integrated Security=SSPI;Initial Catalog=material"); //连接数据库
myconn.Open(); //打开连接
SqlCommand mycomm=newSqlCommand(exsql+";"+stsql,myconn);//建立Command对象,执行学生实验语句和标准实验语句
SqlDataReader myreader;
myreader=mycomm.ExecuteReader();//生成查询结果集
}
二 实验语句的错误诊断技术
学生实验的SQL语句要提交到服务器端执行,在这个环节系统必须判别学生写的SQL语句的语法错误和逻辑错误。
1 语法错误的处理
主要利用后台数据库的错误提示由系统加工后反馈给学生,比如学生写出“select from sinfo”这样的SQL语句,很明显提交到服务器端是无法执行的。对于这类错误我们利用SQL Server2000的错误反馈技术,在错误诊断中捕捉并加工这些后台错误信息,然后在网页中反馈给用户。
在线实验平台判断语法错误并反馈错误信息的主要代码如下:
catch(SqlException exc)
{
Response.Write(exc.Message.ToString()+exc.Number);
} //有语法错误时返回错误信息,exc.Message为提示信息,exc.Number为代号。
如上例的“select from sinfo”语句在本实验平台提交后会给出错误反馈信息“在关键字 "from" 附近有语法错误”。
2 逻辑错误的处理
逻辑错误往往不易为学生察觉,在平时教学中,我们发现学生写出SQL语句在上机实验通过后,并不仔细检查对照检索数据的正确与否,
例如,实验任务:“请在pubs库的employee表中查询出1990年7月1日到12月31日(hire_date)雇佣的新员工的员工编号(emp_id),名字(fname),工作编号(job_id),列名为括号中的英文名”
学生可能会写出如下语句:
select emp_id, fname, job_id from employee where hire_date between "1990-7-1" and "1990-12-31"
select emp_id, fname, job_id from employee where hire_date >"1990-7-1" and hire_date"1990-7-1" and hire_date="1990-7-1" and hire_date"1990-6-30" and hire_date 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 上面列举的这些语句都是合法的SQL语句,但检索的数据结果显然不同。所以本实验平台既要保证这些语句都可以正确执行,同时还要指出这些语句的执行结果与标准结果的差异。
这样开放地对同一问题允许学生用不同的查询语句实现有利于提高学生的问题解决能力,但同时也给系统对逻辑错误的判定带来了挑战。
对于可执行的SQL语句的逻辑错误,我们的总体思路就是利用DataReader从数据库提取学生实验语句的查询结果集,然后和标准实验语句的查询结果集进行比较。在这里需要说明的是,标准实验语句在实验任务出示的同时就已读入到系统中,在学生提交自己实验语句的同时一并提交到服务器端执行。
由于当DataReader打开时,该DataReader将以独占方式使用Connection,在DataReader关闭之前,将无法对Connection执行任何命令。而这里我们要在数据提取时返回两个结果集,所以用到了DataReader提供的NextResult方法来顺序循环访问这些结果集,使用一个DataReader执行两条SQL语句。访问到这些结果集后转存到两个矩阵中,然后利用这两个矩阵进行结果集的比较,进而给出学生逻辑错误提示,对不一致的数据进行特效显示,给学生更直观的感受。
主要代码如下:
//连接数据库、打开连接代码省略
SqlCommand mycomm=newSqlCommand(exsql+";"+stsql,myconn);
SqlDataReader myreader;
myreader=mycomm.ExecuteReader(); //生成查询结果集
int flag=1;//标志是第几个查询结果集
do
{
int n=1; //行数
int i=myreader.FieldCount; //列数
while(myreader.Read())
{
if(flag==1)
{
for(int t=0;t"1990-7-1" and hire_date 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文