云計(jì)算環(huán)境下空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

何珍文 鄭祖芳 田宜平 邵玉詳 王媛妮 劉遠(yuǎn)興

摘要：空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及的數(shù)據(jù)種類(lèi)繁多、軟件環(huán)境配置繁瑣、評(píng)價(jià)考核困難。由于傳統(tǒng)機(jī)房管理模式的限制，上述問(wèn)題更為突出。以我校空間信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為例，采用云計(jì)算技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)房進(jìn)行改造升級(jí)，研究構(gòu)建適應(yīng)基于云計(jì)算環(huán)境的空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，提出基于測(cè)試驅(qū)動(dòng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。實(shí)踐表明，該方法可有效提升空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；空間數(shù)據(jù)庫(kù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）06-0086-03

1引言

云計(jì)算（cloud computing）和大數(shù)據(jù)技術(shù)是全球新一輪IT革命最重要的標(biāo)志性創(chuàng)新，已經(jīng)成為引領(lǐng)未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略性關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)性創(chuàng)新平臺(tái)，它對(duì)于我們帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)也是全面的。國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)都在大力構(gòu)建“云”機(jī)房，把教學(xué)資源或信息處理遷移到云環(huán)境。云計(jì)算輔助教學(xué)的核心是促進(jìn)低碳型教育的社會(huì)化服務(wù)和協(xié)作學(xué)習(xí)的理念，將帶來(lái)教育在環(huán)境建設(shè)、資源建設(shè)、教學(xué)方式方面的諸多變化，也給高校教育信息化的建設(shè)帶來(lái)了新契機(jī)。目前，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）空間信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展了專(zhuān)業(yè)機(jī)房升級(jí)改造以及相關(guān)創(chuàng)新科研、教學(xué)項(xiàng)目的研究，旨在優(yōu)化利用云計(jì)算環(huán)境，對(duì)該專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、教學(xué)資源，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新與實(shí)踐，推動(dòng)該專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力，以適應(yīng)高校教育信息化發(fā)展的新形勢(shì)要求。

2云環(huán)境下的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云環(huán)境是云計(jì)算環(huán)境的簡(jiǎn)稱(chēng)，包括構(gòu)建云平臺(tái)的軟硬件平臺(tái)和終端設(shè)備。用戶(hù)在個(gè)人電腦、手機(jī)等終端設(shè)備登錄到云端，運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)上大規(guī)模的云計(jì)算提供服務(wù)器集群中的應(yīng)用程序，用戶(hù)所處理的數(shù)據(jù)也并不存儲(chǔ)在本地，而是保存在互聯(lián)網(wǎng)上云計(jì)算服務(wù)商提供的數(shù)據(jù)庫(kù)中心里。用戶(hù)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，用任何可以連接至互聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備訪問(wèn)這些服務(wù)即可。這一特性為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了隨時(shí)隨地地可訪問(wèn)性，在一定程度上消除了上課地點(diǎn)和上課時(shí)間的限制；從技術(shù)層面提供了學(xué)生自主安排學(xué)習(xí)任務(wù)的可能性。

為了適應(yīng)教學(xué)、科研的時(shí)效性和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)機(jī)房往往需要不斷進(jìn)行設(shè)備更新升級(jí)，造成軟硬件建設(shè)和維護(hù)成本不斷上升。此外，之前的教學(xué)機(jī)房由于設(shè)備固定，遠(yuǎn)程訪問(wèn)性差，主要供學(xué)生上課期間使用，不利于教師遠(yuǎn)程使用，教師無(wú)法利用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境開(kāi)展教學(xué)、科研創(chuàng)新項(xiàng)目的研究，需要更先進(jìn)的實(shí)踐環(huán)境和計(jì)算資源，這些都是我?？臻g信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中迫切需要解決的問(wèn)題。以空間信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為例，采用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)機(jī)房升級(jí)改建與教學(xué)模式改革，主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

首先，優(yōu)化了專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，提高了資源使用效率。云計(jì)算環(huán)境采用虛擬化技術(shù)提供計(jì)算、存儲(chǔ)、平臺(tái)和服務(wù)等各種資源，可以有效支持用戶(hù)共享軟硬件資源。云計(jì)算環(huán)境下軟件也呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化、虛擬化和集成化趨勢(shì)，適合設(shè)備的多樣性、用戶(hù)需求的個(gè)性化，滿(mǎn)足了專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，有利于為專(zhuān)業(yè)教學(xué)、科研提供優(yōu)質(zhì)的環(huán)境、資源和服務(wù)，有助于打造專(zhuān)業(yè)教學(xué)“云”環(huán)境。對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理員而言，云環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)機(jī)房可以通過(guò)虛擬機(jī)模板和虛擬機(jī)部署軟件遠(yuǎn)程快速部署和重構(gòu)實(shí)驗(yàn)環(huán)境；也可以根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)需要的計(jì)算資源量的不同，動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)算資源分配，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源的充分利用。對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程教師而言，可以遠(yuǎn)程上傳教案、作業(yè)等資源，也可以在本地構(gòu)建虛擬機(jī)，配置本課程所需軟件環(huán)境，通過(guò)VMWare等軟件導(dǎo)出OVF虛擬機(jī)文件，交給實(shí)驗(yàn)室管理員直接部署到云平臺(tái)上供學(xué)生使用。我們利用云計(jì)算優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境并部署在“云”環(huán)境上，打破現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境的限制，為解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)資源不足且利用不充分等問(wèn)題提供了一種可行的解決方案。

其次，提升了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的可擴(kuò)展性，節(jié)省了專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與維護(hù)成本?？臻g信息與數(shù)字技術(shù)的專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)采用的軟件多是大型軟件，如Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、ArcGIS地理信息系統(tǒng)、Visual Studio 2017 Community，JetBrains IdeaC等編程工具軟件、ENVI等圖像處理軟件、QuantyView等三維地學(xué)信息系統(tǒng)軟件等，這些軟件有的對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存和CPU要求很高，如Ora-cle 12c、JetBrains IdeaC等需要Java虛擬機(jī)支持的大型軟件；有的對(duì)顯卡要求很高，如需要進(jìn)行三維渲染的QuantyView和Arc-GIS等，這些軟件運(yùn)行在單機(jī)上都需要很高的內(nèi)存、CPU、顯卡配置。之前的空間信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)機(jī)房，采用的都是單臺(tái)工作站的模式進(jìn)行建設(shè)，成本和費(fèi)用較高。云計(jì)算環(huán)境下對(duì)客戶(hù)端計(jì)算機(jī)配置要求很低，用戶(hù)將可以通過(guò)極低的成本按需從基礎(chǔ)設(shè)施中獲得云服務(wù)，具有低設(shè)備要求、低成本投入、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，師生只需使用可上網(wǎng)的低配置計(jì)算機(jī)，通過(guò)瀏覽器或云平臺(tái)終端即可方便快捷地訪問(wèn)“云”端的應(yīng)用程序與服務(wù)。隨著學(xué)生人數(shù)的增加，在采用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行機(jī)房升級(jí)改造過(guò)程中，新增了3臺(tái)云服務(wù)器和35臺(tái)低端一體機(jī)作為客戶(hù)端計(jì)算機(jī)，整合了前期購(gòu)買(mǎi)的35臺(tái)工作站。將上述大型專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)軟件都安裝到云服務(wù)器，客戶(hù)端只提供云計(jì)算接入功能。后期隨著學(xué)生人數(shù)的增加，只需要購(gòu)買(mǎi)低端一體機(jī)即可。如果服務(wù)器端存儲(chǔ)資源或計(jì)算資源不足，則可以直接加硬盤(pán)或CPU節(jié)點(diǎn)就可以方便地進(jìn)行服務(wù)器端配置升級(jí)與擴(kuò)展。這樣不僅節(jié)省了實(shí)驗(yàn)機(jī)房建設(shè)成本，同時(shí)也提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的可擴(kuò)展性。

3云環(huán)境下空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

空間數(shù)據(jù)庫(kù)是空間信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)的主干課程之一，它以數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)理論為基礎(chǔ)，主要從理論和實(shí)踐的角度系統(tǒng)地闡述空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念、原理、方法及技術(shù)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理與建設(shè)方法，主要包括：空間現(xiàn)象抽象表達(dá)、空間數(shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)組織管理、空間數(shù)據(jù)索引技術(shù)、空間數(shù)據(jù)查詢(xún)、時(shí)態(tài)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)共享、空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與建立等。經(jīng)過(guò)課程學(xué)習(xí)和上機(jī)實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生掌握空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理以及建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)方法，具有使用、管理以及建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基本能力。該課程包含32學(xué)時(shí)的講授課時(shí)，16學(xué)時(shí)的課程附帶實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，外加2周的空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐。從課時(shí)的安排上可以看出，該門(mén)課程非常重視學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

3.1云環(huán)境下空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境構(gòu)建

空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境基于空間信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)改造升級(jí)后的云計(jì)算環(huán)境構(gòu)建。軟件部分主要包括四個(gè)部分：

1）空間數(shù)據(jù)編輯軟件，采用ArcMap和QGIS對(duì)人庫(kù)之前的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)主要從OpenStreetMap網(wǎng)站獲取。

21空間數(shù)據(jù)庫(kù)入庫(kù)軟件，采用ArcCatalog和Oracle公司提供的MapBuilder進(jìn)行空間數(shù)據(jù)建庫(kù)與入庫(kù)。

3）空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用Oracle 12c（含Oracle Spatial組件），空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端的操作和程序開(kāi)發(fā)采用Oracle SQLDeveloper、Navicat或Sqlplus，主要用于SQL以及PL/SQL的編程實(shí)驗(yàn)。

4）數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具軟件，主要提供高級(jí)語(yǔ)言如Java，C++等的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，采用Visual Studio Commu-nity和JetBrains Idea Community。

這樣構(gòu)成了空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)從建庫(kù)、入庫(kù)、管理到空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端程序開(kāi)發(fā)以及客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境。其中，Oracle 12c Database位于一臺(tái)虛擬服務(wù)器上，配置有較高的CPU和內(nèi)存；其他軟件則都安裝在客戶(hù)端虛擬機(jī)模板上。

為了模擬原有工作站的單機(jī)工作環(huán)境，在Oraclel2c數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上采用可插拔數(shù)據(jù)庫(kù)（Pluggable Database）技術(shù)為每個(gè)學(xué)生構(gòu)建了單獨(dú)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。首先，在服務(wù)器端編寫(xiě)一個(gè)存儲(chǔ)過(guò)程，用于構(gòu)建可插拔數(shù)據(jù)庫(kù)，大致實(shí)現(xiàn)如下：

然后，調(diào)用該存儲(chǔ)過(guò)程，例如：

BEGIN

CREATE_PLUGGABLE_DATABASE（′PDBORCL003′）；

END；

這樣就可以為每個(gè)學(xué)生生成一個(gè)單獨(dú)的可插拔數(shù)據(jù)庫(kù)。在創(chuàng)建可插拔數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候，需要根據(jù)學(xué)生人數(shù)和數(shù)據(jù)量大小預(yù)估需要使用的存儲(chǔ)空間。在數(shù)據(jù)量不大的情況下，每個(gè)學(xué)生預(yù)留4GB的空間即可。由于空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)大部分操作都轉(zhuǎn)移到了一臺(tái)虛擬的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，這就要求該服務(wù)器有足夠的性能支持多名學(xué)生同時(shí)連接和操作數(shù)據(jù)集，特別是對(duì)于IO性能要求較高，在構(gòu)建該虛擬服務(wù)器時(shí)要盡可能把該虛擬機(jī)的磁盤(pán)存儲(chǔ)采用固態(tài)高速存儲(chǔ)。

3.2云環(huán)境下空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

從本質(zhì)上講，空間數(shù)據(jù)庫(kù)是屬于信息類(lèi)的課程，其課程實(shí)驗(yàn)涉及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（實(shí)驗(yàn)初始數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)）、實(shí)驗(yàn)軟件（建庫(kù)與人庫(kù)工具軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)客戶(hù)端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件等）、實(shí)驗(yàn)文檔（實(shí)驗(yàn)教程、實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。云環(huán)境下空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革主要從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)軟件、實(shí)驗(yàn)文檔、實(shí)驗(yàn)方式、考核方式等方面進(jìn)行。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)文檔的存儲(chǔ)管理，采用云存儲(chǔ)方式實(shí)現(xiàn)資源共享與共建。系統(tǒng)為每個(gè)學(xué)生和教師分配了云存儲(chǔ)空間。學(xué)生可以用自己的學(xué)號(hào)登錄自己的云存儲(chǔ)空間，也可以訪問(wèn)教師云存儲(chǔ)空間中的共享目錄，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和文檔資料。學(xué)生的云存儲(chǔ)空間主要供學(xué)生自己使用，主要存儲(chǔ)學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)和文檔。教師云存儲(chǔ)空間為每個(gè)專(zhuān)業(yè)教師也分配了云存儲(chǔ)空間，主要用于存儲(chǔ)和共享實(shí)驗(yàn)教材、實(shí)驗(yàn)講義和實(shí)驗(yàn)初始數(shù)據(jù)，同時(shí)也提供了學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的存儲(chǔ)空間。實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地在云環(huán)境上協(xié)作分享，達(dá)到學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)工具的“按需而用、即需即用、快速聚合”，實(shí)現(xiàn)最大化資源共享，更有效地支持空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。

在空間數(shù)據(jù)庫(kù)這門(mén)課程持續(xù)期間，機(jī)房為每一位上課的學(xué)生建立了一個(gè)單獨(dú)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（Oracle 12c Pluggable Da-tabase）和虛擬客戶(hù)端桌面系統(tǒng)，學(xué)生在校園內(nèi)可以在任何有網(wǎng)絡(luò)的地方，通過(guò)本地Navicat、Oracle SQL Developer或SQLPlus直接登錄到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端的操作與編程開(kāi)發(fā)；同時(shí)學(xué)生也可以遠(yuǎn)程登錄到虛擬桌面，進(jìn)行客戶(hù)端相關(guān)軟件操作。專(zhuān)業(yè)教師可以遠(yuǎn)程登錄到空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端布置實(shí)驗(yàn)環(huán)境，主要包含實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)軟件配置等。在空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中大量使用了OpenStreetMap的免費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)；教師可以登錄空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器直接遠(yuǎn)程下載Open-StreetMap的數(shù)據(jù)放在服務(wù)器上進(jìn)行共享。實(shí)驗(yàn)軟件的部署可以登錄到云服務(wù)器，構(gòu)建相應(yīng)的虛擬機(jī)模板，然后發(fā)布虛擬機(jī)即可。這些設(shè)備和技術(shù)為學(xué)生進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)和教師教學(xué)提供了軟件和硬件環(huán)境，打破了傳統(tǒng)基于實(shí)驗(yàn)室的模式局限，推動(dòng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)課程建設(shè)與教學(xué)改革，發(fā)揮了云計(jì)算環(huán)境在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

基于上述實(shí)驗(yàn)環(huán)境，我們進(jìn)行了教學(xué)模式改革方面的研究。由于學(xué)生實(shí)習(xí)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)都位于一個(gè)容器數(shù)據(jù)庫(kù)中，這為教師編程快速實(shí)習(xí)學(xué)生作業(yè)批改提供了可能性。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們提出了一種基于測(cè)試驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐教學(xué)方法。該方法的基本思想是，教師針對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一系列的測(cè)試案例。測(cè)試案例調(diào)用規(guī)定的必須首先處理好的數(shù)據(jù)集、過(guò)程和函數(shù)接口。學(xué)生則按照測(cè)試案例要求的數(shù)據(jù)和功能，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理生成符合規(guī)則的數(shù)據(jù)集，并編程實(shí)現(xiàn)相關(guān)的函數(shù)接口。例如：

為了讓該測(cè)試案例能通過(guò)測(cè)試，則學(xué)生必須正確的完成以下幾個(gè)方面的事情：

1）采用IMP命令導(dǎo)入MVDEMO.DMP到自己對(duì)應(yīng)的可插拔數(shù)據(jù)庫(kù)（假設(shè)為PDBORCL35）中；

2）編寫(xiě)存儲(chǔ)過(guò)程或函數(shù)實(shí)現(xiàn)州信息的查詢(xún)；

3）編寫(xiě)存儲(chǔ)過(guò)程或函數(shù)實(shí)現(xiàn)多邊形以WKT格式輸出；

4）在taskTODO函數(shù)中調(diào)用自己設(shè)計(jì)編寫(xiě)的函數(shù)。

這樣學(xué)生的目標(biāo)也很明確，只要完成上述四步，使得測(cè)試案例運(yùn)行通過(guò)即完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。老師也可以通過(guò)運(yùn)行測(cè)試案例快速檢查學(xué)生是否完成了指定任務(wù)。

3.3云環(huán)境下空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

云環(huán)境下的空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)可以有效支持學(xué)生和教師的遠(yuǎn)程訪問(wèn)與操作。教師可以遠(yuǎn)程部署實(shí)驗(yàn)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；學(xué)生可以遠(yuǎn)程連接空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行建庫(kù)、數(shù)據(jù)入庫(kù)、空間索引創(chuàng)建、空間查詢(xún)?cè)L問(wèn)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)備份等操作，還可以在本地或云端虛擬機(jī)上采用高級(jí)語(yǔ)言，如Java、C++等編寫(xiě)空間數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序。通過(guò)實(shí)驗(yàn)任務(wù)接口設(shè)計(jì)，學(xué)生負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)該接口，教師則可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的Java編程調(diào)用該接口獲取學(xué)生實(shí)驗(yàn)練習(xí)的結(jié)果，自動(dòng)判斷學(xué)生實(shí)驗(yàn)是否完成以及完成得是否正確。此外，借助網(wǎng)絡(luò)通信交流工具，教師可以遠(yuǎn)程進(jìn)行網(wǎng)上輔導(dǎo)和答疑，給予學(xué)生實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)與總結(jié)，及時(shí)反饋教學(xué)的效果，實(shí)現(xiàn)師生之間互動(dòng)交流，同學(xué)之間互幫互學(xué)，形成良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)習(xí)氛圍。

4結(jié)論

空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于其管理的是空間數(shù)據(jù)，涉及矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，其數(shù)據(jù)量大、種類(lèi)繁多，需要借助Oracle、Hadoop、spark、Idea、ArcGIS、QGIS、SQL Developer等多款大型軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，軟件環(huán)境配置非常繁瑣。由此，也帶來(lái)了考核評(píng)價(jià)困難的問(wèn)題。由于傳統(tǒng)機(jī)房管理自動(dòng)化程度不高、基本都要本地操作的管理模式的限制，使得上述問(wèn)題更為突出。針對(duì)上述問(wèn)題，以我?？臻g信息與數(shù)字技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)實(shí)踐為例，采用云計(jì)算技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)房進(jìn)行了改造升級(jí)，構(gòu)建了適應(yīng)基于云計(jì)算環(huán)境的空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了基于測(cè)試驅(qū)動(dòng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，有效提升了空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。