（管理科学与工程专业论文）基于web的开放实验室管理信息系统开发.pdf

基至避b 敛殛趣塞验塞萱理信息嚣统珏蕴 摘要 随着高等院校教育改革的深入，传统的以教师为中心的教学模式 不再适应现代人才培养的要求，在新的教学模式下如何改变现行教育 运行体系、管理机制、更新管理手段、促进高校的信息化建设，提高 学校的管理水平，以及如何利用计算机技术、信息技术和网络技术来 开发开放实验室管理信息系统，建立以学生为中心的教学模式是教育 改革的重要方式与途径。 本文系统地分析了开放实验室的特点，从需求入手建立系统的功 能模块，运用统一建模语言u m l 建立了实验预约的静态模型和动态模 型，建立了基于w e b 的b s 多层体系结构的实验教学、实验室管理和 实验预约于一身的多功能开放实验室管理信息系统，该系统直接服务 予实验教学和实验室管理，较好地解决了实验室开放和完全学分制所 带来的一系列教学、管理难题。系统能够满足实验室静态管理和动态 管理的需求，方便了广大师生，提高了设备资源的利用率和实验室的 现代化管理水平，实现了实验室的开放式运行和网络化管理。 文中对实验预约模块进行了深入的探讨，阐述了实现的关键技术 以及系统的特点和应用情况。 关键词：开放实验室；u m l ；管理信息系统；实验预约；w e b ；b s 江苏丈学硕学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e e p e n i n go fh i g h e re d u c a t i o nr e f o r m a t i o n ，t h et r a d i t i o n a l t e a c h e r - c e n t e r e dt e a c h i n gm o d e lc o u l dn ol o n g e rs u i tf o rt h em o d e m t r a i n i n gr e q u i r e m e n t s t h ei m p o r t a n tw a y sa n da p p r o a c h e sf o re d u c a t i o n r e f o r ma r et oc h a n g et h ec u r r e n te d u c a t i o ns y s t e ma n dm a n a g e m e n t m e c h a n i s m ，t ou p d a t et h em a n a g e m e n tm e a s u r e s ，t op r o m o t et h eh i l g h e r s c h o o li n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o n ，t om c r e a s et h em a n a g e m e n tl e v e la n dt o u t i l i z ec o m p u t e r , i n f o r m a t i o na n dn e t w o r kt e c h n o l o g i e st od e v e l o pt h e o p e n i n gl a b o r a t o r y i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e ma n db u i l dt h e s t u d e n t c e n t e r e dt e a c h i n gm o d e t h es y s t e ma n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eo p e n i n gl a b o r a t o r y , e s t a b l i s h e st h ef u n c t i o nm o d u l e sf i o mt h es y s t e mr e q u i r e m e n t s ，u s e s u m lt os e t u p s t a t i cm o d e la n dd y n a m i cm o d e lf o r e x p e r i m e n t a p p o i n t m e n tm o d u l e ，e m p l o y st h eb sm u l t i l a y e ra r c h i t e c t u r eb a s e do n w e bt o d e v e l o p a m u l t i p u r p o s eo p e n i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m sf o r l a b o r a t o r ym a n a g e m e n t ，w h i c hg a t h e r st h ef u n c t i o n s o fe x p e r i m e n t t e a c h i n g ，l a b o r a t o r ym a n a g e m e n ta n de x p e r i m e n ta p p o i n t m e n t t h e s y s t e ms e r v e st ot h ei n f o r m a t i o ns y s t e mo fe x p e r i m e n tt e a c h i n ga n d l a b o r a t o r ym a n a g e m e n td i r e c t l y , p r e f e r a b l e l ys o l v e ss o m et e a c h i n ga n d m a n a g e m e n tp r o b l e m sw h i c ha r ec a u s e db yt h eo p e n i n go fl a b o r a t o r ya n d e n t i r e l yc r e d i tm e c h a n i s m a n di ts a t i s f i e st h en e e d so fl a b o r a t o r y ss t a t i c l l 基王整查的珏越塞殓室簧堡篮息丕统珏蕴 a n dd y n a m i cm a n a g e m e n t ，f a c i l i t a t e st h eg e n e r a lt e a c h e r sa n ds t u d e n t s ， i n c r e a s e st h e m a n a g e m e n te f f i c i e n c ya n dm o d e r n i z a t i o nm a n a g e m e n t l e v e l ，a n dr e a l i z e st h eo p e no p e r a t i o na n dn e t w o r km a n a g e m e n t t h ep a p e rd i s c u s s e st h ee x p e r i m e n ta p p o i n t m e n tm o d u l ei n d e p t h ， a n de l a b o r a t e st h ek e y t e c h n o l o g i e s f o r s y s t e mr e a l i z a t i o n , a n dt h e c h a r a c t e r i s t i c so f t h e s y s t e ma n da p p l i c a t i o n s k e y w o r d s ：o p e n i n gl a b o r a t o r y ；u m l ；m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s ； e x p e r i m e n t a la p p o i n t m e n t ；w e b ；b s m 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学位保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口 本学位论文属于，在年解密后适用本授权书。 不保密口 学位论文作者签名：墨朋如 噼易月r j 日 1 广1 指导教师签名：八卅 i 年6 月( 厶h 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：曼缎雹 日期：口7 年占月，；日 基王壁b 的珏越塞验室萱堡信息丕统珏蕴 第一章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 随着高等院校教育改革的深入和发展，特别是完全学分制教学模式的推行， 使以教师为中心的传统教学模式改为以学生为中心，更加注重发挥学生的主动性 等个性化的教育方式，这种新的教育理念、教育模式，要求改变学校现行的运行 体系与管理机制，这使得学校教学管理面临的问题日益突出，如何提高学校的管 理水平，更新管理手段，提高工作效率的问题就十分迫切的摆在我们面前。如果 在高校中能够建立起功能完善、使用方便的管理信息系统，就会有利于管理科学 化、现代化，就能够提高工作效率，有利于学校教育水平的提高，也能够为各级 管理者提供正确的信息服务，国家教育科研网的建立，高校都已经建成了的校园 网，校园网的建设为高校的信息化进程提供了便利的条件，也建立了一些符合本 校实际的管理信息系统，向外界提供信息资源服务。但是，高校信息化目前主要 存在一些问题，第一，缺少统筹规划，各自归口管理，所以在信息化建设过程中 自然会出现设备重复购置并且功能相对单一，甚至设备使用不尽合理的现象。第 二，信息化建设条块分割过多，信息化建设体制上为多头管理，管理时常出现盲 区，所以工作效率相对较低，甚至工作中出现互相推诿的现象就在所难免。第三， 应用软件“孤岛8 现象严重，由于多数高校的应用软件都有着不同的源头，而这 些软件又多数缺少互操作能力，无法共享信息和交换数据如人事处、教务处、财 务处均有各自的应用系统，它们之间的数据无法共享，所以，软件之间很难实现 数据的共享，造成很多数据重复录入、用户维护成本提高、系统之间数据传递缺 乏相应的标准、先进技术得不到充分利用等一系列问题，令高校信息化面l 临困境。 如何解决这些问题，提高信息化水平，成为摆在我国高校面前的一个重要课题。 实验室作为高校的一个重要的教学部门，在完全学分制这种新的教学模式下 而引发了大量的实验教学安排难题和开放实验室的管理难题。作为人才培养基地 的实验室，为了培养创新人才必须将实验室建设成开放实验室，进行开放式实验 教学，但要实行开放式实验教学，必须具有行之有效的管理措施和管理手段，基 江苏大学硕t 学位论文 子w e b 的开放实验室管理信息系统就是在这种背景下提出的。 纵观目前大多数高校实验室的运行情况来看，各高校在培养创新人才的要求 下，都认识到开放式实验教学的重要性，但由于采用传统的、低效率管理方法， 没有行之有效的管理系统，不能很好地实现开放式实验室的臼常事务满足信息时 代的需要，特别是随着完全学分制的深入，实验教学和管理中的矛盾同益突出， 已经严重阻碍了开放式实验教学改革进程。该课题是高校信息化问题的一个方 面，课题的研究对促进高校的教学和管理模式的改革，加快数字化校园的建设， 提高学校的信息化的管理水平，推进教育信息化进程具有十分重要的意义。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 高校信息化是指利用先进的计算机技术、网络技术、信息技术，实现高校校 园网络化、管理科学化、信息资源数字化，以达到教学科研现代化。其目的是为 了提高高等教育培养学生的效率和质量。在高校信息化中建立起来的一切新的教 育理念，新的教育模式，新的教育方法，新的教育设施和新的管理方式成功与否， 惟一的检验标准是，是否提高了教育质量和培养出高素质的人才。 在国外( 尤其是美国) 的高校信息化建设已经进入了一个相对成熟的阶段， 他们更多的是考虑如何整合、利用现有的信息化建设成果，因此他们更多的是关 注信息技术应用、网络资源的开发和利用等，而在中国的大部分高校信息化建设 目l i 还处于基础建设阶段，但在信息化发展战略问题上各高校都很注重明确信息 化目标和发展规划、在教学中利用网络资源、把学术信息化和管理信息化结合在 起、帮助教师在教学中使用信息技术、通过w e b 提供在线或远程教育等。 实验室管理信息系统是高校信息化的一个重要方面，综观国内高校的实验室 管理现状，大致有四种情况：第一是有部分高校仍然采用人工管理手段，管理手 段落后，严重阻碍了实验室的发展，不能适应高校信息化发展趋势；第二，有的 高校实验室虽实现了计算机管理，但采用的是单机管理系统，虽使用了现代化的 管理手段，但不能适应网络化管理的趋势，信息孤岛现象严重。第三，有的高校 管理软件是基于局域网的，而且是为完成某一特定功能的，具有特殊性，不具普 遍性，这样的软件缺点很明显，不易推广，系统采用c l i e n t s e r v e r 模式，不具备 开放性，通用性。如华中理工大学也开发了计算机开放实验室综合管理系统，希 2 基王盟b 的珏放塞监室暨堡信恳丕统珏发 望能够实现计算机公用机房全自动化管理等，而且它只是针对机房开放而开发的 机房管理系统，不能满足不同实验室的要求和实验教学的需要，也不能向教学主 管部门提供满足各种要求的实验教学课表。第四，有的高校也开发了基于w e b 的实验室管理系统，但仍存在两个缺点，其一是不能与学校上级管理部门的系统 形成一个有机整体，系统间信息无法流动，没有建立一个统一的管理平台，难以 实现资源共享，同样也存在信息孤岛现象；其二是功能不够完善，开放实验室管 理系统涉及到实验室日常工作的方方面面，不能很好地解决开放实验室运行过程 中的存在的问题如西安交通大学、中山大学等在实验教学安排功能上，只有一种 自主预约功能，这种自主预约要求学生有较好的自觉性，对实验教师的要求很高， 由于现在大多数学校的实验教学是在指导教师指导下进行的，因此，这种预约方 式学生预约的时间很分散，不便于老师指导，增加了教师的工作量，造成了资源 浪费，不适用于大多数学校，我们认为自主个人预约只适用于学生在教学计划内 未能完成的实验进行补做实验和设计型、创新实验，而作为一个开放实验室管理 系统它所面向的学生层次不一，为了体现因材施教的原则，管理系统的实验预约 功能必须有集体预约、推荐个人预约、自主个人预约三种情况来适应不同的要求。 本课题就是在分析了国内众多高校的现状，研究了高校新的教学模式下开放 实验教学和管理的共性，结合我校实验室的实际运行状况的实际情况，课题经过 一年多的调研，于2 0 0 4 年向省现代教育技术研究所申报获得立项。课题的研究 紧跟学校信息化的步伐，力求克服现有系统的功能不够完善和存在信息孤岛现象 的缺点，开发一个能普遍适合国内高校的、功能完善的、符合信息化发展方向的 基于w e b 的开放实验室管理平台。该平台与学校其它部门的信息系统进行了应 用集成，建立了应用系统间的接口，实现了资源共享，较好地解决信息孤岛现象， 具有很强的实用性和很好的发展前景。 通过分析国内外的研究现状，我们认为高校信息化建设大致呈现出以下三个 方面的主要发展趋势： 1 、突出自主学习、强调个性化定置 由于教学模式的改变，教育信息化的服务对象发生了巨大的变化。传统的以 教师为中心、课堂为中心、书本为中心的教育观念已经不能适应当前以学生为主 体的教学模式。因此，高校信息化的建设，应该从重视教师教转到重视学生学， 江苏大学硕b 学位论文 将原有支持老师管理和教学的软件逐步改成有利于支持学生自主学习、个性化定 置的系统。 2 、高校信息化建设应以应用服务建设为主 过去几年，高校信息化建设多侧重于硬件建设，但硬件建设的目的是为了应 用，应用是信息化建设的本质，没有应用的信息化建设，必然会导致投资的严重 浪费。因此如今的信息化建设应转向以应用服务为主。 3 、高校信息系统应用强调网络化管理 随着计算机技术、网络技术、信息技术的发展，单机管理信息系统已经不能 满足网络时代的管理需求，随着校园网的广泛的建立，信息系统的发展进入到一 个崭新阶段，信息系统的应用已经转向基于网络，因此基于w e b 的管理系统应 运而生并成为信息系统的发展方向。 1 3 课题的研究内容 课题的研究的内容就是依托校园网解决高校的开放实验室的管理问题，它包 括开放实验室信息管理子系统和开放实验室实验教学管理子系统共八大功能模 块，力图为高校的开放式实验教学和开放实验室的日常管理提出新的方法，实现 实验室日常管理工作的网络化、实验教学自主化，有效地实现信息共享，解决信 息“孤岛”的问题。具体地说主要完成以下内容： 1 建立实验设备管理模块的功能，实现设备添加、修改、删除、报废、查 询、统计等日常管理工作的网络化。 2 建立实验项目管理模块的功能，实现实验项目的增加、修改、删除、实 验类型的查询和统计功能，为学生提供实验项目的介绍等等。 3 实验预约管理模块，实现实验预约初始化、实验的集体预约、个人预约 功和预约撤消以及预约课表的查询和导出功能。 4 建立网上教学辅助管理模块，学生借助该模块提供的功能进行教学资源的 下载，进行实验预习、实验过程指导、实验报告提交和实验成绩查询等等，教师 可远程批改实验报告。 5 系统管理功能模块，系统的信息发布、系统的数据备份，系统数据的导 入和导出功能。 4 总之，通过系统的开发，为高校的开放实验室的管理和开放实验教学提供一 个好的思路，提高开放实验室的管理效率，使用组件或模块化开发技术解决高校 管理信息系统( m i s ) 的开发周期长、低水平重复开发、质量低的问题，为高校开 放实验室管理信息系统提供一个参考的标准。 江苏大学硕l 学位论文 第二章开放实验室管理信息系统开发技术 基于w e b 的开放实验室管理信息系统与传统意义的实验室管理系统存在着 共同之处，但由于系统面向对象是开放实验室，而且要求基于w e b 的特性，使得 系统具有与传统实验室管理系统的新特性：信息广泛共享、信息处理自动化程度 高、远程操作及信息传递便利等。如果要使开发的系统能满足开放实验室的要求， 必须对开放实验室的运行方式和管理流程有很好的了解。 2 1 管理信息系统发展 随着计算机技术、网络技术和数据库技术的不断发展，管理信息系统已从上 世纪5 0 年代的单机数据处理阶段发展到现在的浏览器服务器模式，其问经历了 三个阶段：第一阶段是单机数据处理阶段，这一阶段主要以单项业务为主，以减 轻人的重复劳动，提高经济效益为出发点；第二阶段是综合数据处理阶段，这一 阶段随着计算机软硬件技术的不断发展数据处理和实时功能越来越强，使得计 算机在企业事务管理中得到广泛的应用；第三阶段是网络处理阶段，随着网络技 术的飞速发展和计算机软硬件性能的进一步提高，管理信息系统进入了网络处理 阶段，这也成为管理信息系统发展的方向。 今天，人们已经可以把数据库技术引入到w e b 系统中，将w e b 与数据库结 合起来，不仅把w e b 与数据库的所有优点集中在一起，而且充分利用了大量已 有的数据库信息资源，可以使用户在w e b 浏览器上方便地检索和浏览数据库的 内容，w e b 数据库技术为传统的信息系统应用模式转轨到新的应用模式提供了具 体解决方案。 2 2 开放实验室管理系统 所谓开放实验室是指实验室开放运行，进行开放式实验教学的方法，它改变 了传统的实验时间固定、实验内容固定、实验对象固定的教学模式，具体地说具 6 基t 受地的珏趣塞熊塞管理筐恳丕统珏发 有三方面的含义，一是实验时间实行开放，即学生可以随时到实验室来完成实验； 二是实验内容实行开放。学生可在一定范围内可以自由选择实验的内容；三是实 验对象开放，不管是哪个专业的学生，只要有实验的需求，具备一定基础，都可 以到实验室进行实验。这种开放的教学模式与传统教学模式有许多的不同，在形 式上可使用丰富多彩的教学方法和教学手段来激发学生的学习兴趣；实验内容可 不具一格，可激发学生的创造力；实验时间上，赋予学生更多的学习自主权，学 生可在自己支配时间内进行思考和探索，为学生提供了宽松的学习环境。但是这 种教学模式使得传统的实验室人工管理方法和单机管理手段己不适应实验室开 放的需要。 开放实验室管理信息系统面向的对象是开放实验室，因此系统应该是开放 的。网络技术的发展，校园网的建立为开发基于w e b 的开放实验室管理信息系 统提供了硬件基础平台，借助于系统教师能够进行实验室的日常管理和实验教 学活动，学生借助于系统可全面了解实验室的设备资源和开设的实验项目以及开 放的时间，并可利用系统在网上预约实验等等相关实验教学活动。这种基于w e b 的开放的系统有别于一般的管理信息系统，首先系统的体系结构不同，开发的平 台不同，开发工具不同等等，下面就简单介绍基于w e b 信息系统开发技术。 2 3w e b 信息系统的概念 通常一个简单的管理信息系统包含信息源、信息处理器、信息管理器、信息 使用者四个部分，w e b 信息系统把信息系统扩展到网络，此时信息使用者通过浏 览器与信息管理者交互，信息的管理和处理交给w e b 服务器，信息源则是后台数 据库，由系统管理者提供。 w e b 这个i n t e r n e t 上最热门的应用架构是由t i mb e r n e r s l e e 发明的。 b e m e r s l e e 早就明确无误地告诉我们：f e b 是一个抽象的信息空间。”也就是 说，作为i n t e m e t 上的一种应用架构，w e b 的首要任务就是向人们提供信息和 信息服务。目前，与w e b 相关的各种技术标准都由著名的w 3 c 组织( w o r l dw i d e w e bc o n s o r t i u m ) 进行管理和维护。w e b 架构的精华可以归纳为三点，第一是用 超文本技术( h t m l ) 实现信息与信息的连接；第二是用统一资源定位技术( u r l ) 实现全球信息的精确定位；第三是用新的应用层协议( h t t p ) 实现分布式信息共 7 江苏大学硕 j 学位论文 享。这三点无一不与信息的分发、获取和利用有关。 w e b 是一个“信息空间”。h t m l 语言具有较强的表现力，但也存在结构过 于灵活、语法不规范的弱点。当信息都以h t m l 语言的面貌出现时，w 曲这个 信息空间是杂乱无章、没有秩序的。为了让w e b 世界里的所有信息都有章可循、 有法可依，于是一种更能够体现信息特点的语言x m l 语言出现了，x m l 对 信息的格式和表达方法做了最大程度的规范，应用软件可以按照统一的方式处理 所有x m l 信息。这样一来，信息在整个w e b 世界里的共享和交换就有了技术上 的保障。h t m l 语言关心的是信息的表现形式，而x m l 语言关心的是信息本身 的格式和数据内容。从这个意义上说，x m l 语言不但可以将客户端的信息展现 技术提高到一个新的层次，而且可以显著提高服务端信息获取、生成、发布和共 享的能力。 基于w e b 的信息系统w i s ( w e bi n f o r m a t i o ns y s t e m ) 是一个采用b s 模式的 信息系统，是目前广泛流行的新型信息系统的架构。w i s 的运行机制是：w e b 服务 器端实现业务规则，数据库服务器实现数据支持，而用户端界面将全部是w e b 浏览器页面，用户从浏览器端向服务器端提交服务请求，服务器将处理结果通过 网络返回浏览器端。 2 4w e b 应用系统的体系结构 随着i n t e r n e t 技术和w e b 技术的广泛应用，基于c ，s 结构管理信息系统 已无法满足人们的需要，于是基于浏览器服务器结构( b r o w s e r s e r v e r ) 的系统 应运而生。b s 开发模型实际上是分布式的c l i e n t s e r v e r 结构在i n t e m e t i n t r a n c t 上的扩展，即把一个应用对象从功能结构上划分为三部分：数据处理逻辑，业务 处理逻辑和显示逻辑，它是种典型的浏览器，w 曲服务器数据库服务器三层结 构，其中w e b 服务器是显示逻辑的核心，它将信息组织成超文本，通过超文本 标记语言( h t m l ) 和超文本传输协议( h t t p ) 实现与b r o w s e r 端的交互；c l i e n t 端 的程序配合相关的应用服务器实现业务处理逻辑；数据处理逻辑由数据库服务器 的数据库管理系统d b m s 来完成，负责管理对数据库数据的读写操作。各功能 之问通过一些通用的编程接口连接，如开放数据库互连o d b c 、通用网关接口 c g i 等。 s 基王鳖b 的珏越塞捡窒蹙理信息丕统珏筮 毋 h t t p 请求 o b a 数据请求 0 9 还 w e b 服务器 h t t p 响应 处理结果 数据库服务器 溯览器应用服务器 客户机服务器羼款蟾层 图2 1b s 体系结构 b r o w s e r s e r v e r 模式的一个重要特征是利用所有应用服务都有专门的应用服务器 处理，既减轻了数据库服务器的处理负担，又可通过不同的应用服务器使数据库 服务器支持不同的应用。这种三层b s 结构，在客户端使用统一标准易用的浏览 器界面，是一种瘦客户机模式，客户端仅需安装浏览器，对w e b 开发者来说无 须开发客户端软件，将应用软件开发集中在服务器端，开发效率高，开发周期短， 而且易于管理和维护，既避免了系统客户端维护管理与升级的困难，又能同门户 网站无缝地结合，使用非常方便，成为信息系统架构的发展趋势。 2 5 组件开发技术 组件技术是在面向对象技术基础之上丰富演化而来的。组件化程序设计思想 是将一个大的应用程序划分成多个组件( 模块) ，让每一个组件( 模块) 保持一定的 功能独立性。将它们装配在一起就得到了完整的应用系统。当用户需求有所改变 时，只需对受影响的个别组件进行修改，重新组合便得到新的升级软件。因此， 有关组件的研究得到日益重视并且形成了软件工程学科的一个分支，正在形成一 种产业模式。 组件技术从根本上改变了软件生产方式，开发者不需要编写复杂的代码只需 将可重用的组件适当组合，就可构成新的目标系统，避免了软件开发中的重复劳 动，提高了开发效率。由于基于组件的软件采用的是模块化开发方式，如果某个 模块需要修改，只需用修改好的模块替换以前的模块，因此基于组件的开发方法 对系统的维护和升级十分方便。基于组件的软件开发是提高软件系统生产效率和 9 江苏大学硕f 学位论文 产品质量的有效途径，开发的应用软件的柔性和可重构性好。除此之外，组件还 有一些特点： 1 组件与开发的工具语言无关。开发人员可以根据需要和爱好选择特定语言 工具实现组件的开发。常用的开发工具是v b 、v c 和d e l p h i 。将组件编译成d l l 或e x e 置于服务器端。可有效保护商业秘密。 2 通过接口有效保证了组件的复用性。一个组件具有若干个接口，每个接口 代表组件的某个属性或方法。其它组件或应用程序可以设置或调用这些属性和方 法来进行特定的逻辑处理。组件和应用程序的连接是通过其接口实现的。负责集 成的开发人员无须了解组件功能的如何实现，而只须创建组件对象与其接口建立 连接。在保证接口一致性的前提下，可以调换组件、更新版本，也可以将组件应 用在不同的系统中。 3 组件运行效率高、便于使用和管理。因为组件是二进制代码，运行效率高， 所以核心的逻辑计算任务必须由组件来负责，p h p 脚本只起组装组件的角色。而 且组件在网络上的位置可被透明地分配，组件和使用它的程序既能在同一进程中 运行，也可在不同进程或不同的机器上运行。组件之间是相互分离和独立的。 组件是封装系统特定功能，提供透明服务，可重用的软件模块。目前软件 行业出现了三种主要的基于组件技术的分布式开发路线：m i c r o s o f td n a 的c o m + 技术、s u n 的e j b 技术以及o w g 的c o r b a 技术。相对于e j b 与c o r b a 技术来讲， m i c r o s o f t 的c o m + 思想先进，技术成熟，开发方便，深受众多分布式开发人员 的青睐。c o m + 规范包括c o m + 核心、结构化存储、统一数据传输、智能命名和系 统级的实现。c o m + 核心规定了组件对象与客户通过二迸制接口标准进行交互的 原则；结构化存储定义了符合文档的存储格式以及创建文档的接口；统一数据 传输约定了组件之问数据交换的标准接口；智能命名给予对象一个系统可识别 的唯一标识。采用m i c r o s o f t 的c o m + 技术的目的就是将m i s 系统两层和简单的 三层结构转变为真正适合于分布式应用的多层结构，这种转变需要设计和创建 一个实现组件部署与定位机制的中间件( m i d d l e w a r e ) ，通过调用组件的外在接 口完成与数据库的交互，从而来实现整个软件系统的集成，c o m + 作为这类系统 的平台而被应用。 1 0 基王坠地敛珏放塞验室萱理篮恳丞统珏筮 2 6u m l 技术 传统的基于过程或基于数据的系统分析和设计技术将过程和数据分离。生产 效率低，软件重用度低，维护困难。统一建模语言( u m l ) 是一种通用的面向对象 的可视化建模语言，具有与人的思维方式一致、稳定性好、可重用性好、可维护 性好等优点，能大大提高系统歼发的效率和质量。u m l 用于对软件进行描述、 处理、构造和建立软件系统的文档，适用于各种软件开发方法、软件生命周期的 各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具，它是一种总结了以往建模技术的经 验，并吸收当今优秀研究成果的标准建模方法。u m l 并未定义一种标准的开发 过程，但它适用于迭代式的开发过程，它是为支持大部分现存的面向对象开发过 程而设计的。u m l 不是一种程序设计语言代码，但可以使用代码生成器将u m l 模型转换为多种程序设计语言代码，或使用反向生成器工具将源代码转换为 u m l 模型。u m l 的目标是以面向对象图的方式来描述任何类型的系统，具有很 宽的应用领域。 u ml 描述了一个系统的静态结构和动态行为，将系统描述为一些离散的相 互作用的对象并最终为外部用户提供一定功能的模型结构。静态结构定义了系统 中重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系，动态行为定义了对象的 时间特性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。为了支持从不同角度来考察 系统和描述软件系统从需求分析到软件测试开发的全过程，u m l 定义了下列五类 图共十种模型图来表示： 用例图：从用户角度描述系统的功能，指出各功能的操作者。 静态图：描述系统静态结构，是建立动态模型的基础。主要有类图、对象图、 包图。类图定义系统中类的内部结构和类之间的相互联系，在系统的整个生命周 期都是有效的。对象图是类图的实例，只能在系统某一段时间存在。包图用于把 建模元素( 类) 组织成组的通用机制，描述系统的分层结构。 行为图：描述系统的动态模型和组成对象间的交互关系，包括状态图和活动 图。其中状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件。 活动图描述满足用例要求所要进行的活动及约束关系。 交互图：描述对象问的交互关系，包括序列图和协作图。其中序列图描述对象 江苏大学硕 ：学位论文 间的动态合作关系，强调消息发送的顺序，表示业务流：协作图按时间和空问的顺 序描述对象闯的协作关系。 实现图：包括构件图和配胃图。其中构件图描述构件闻的依赖关系和代码部 件的物理结构，包含逻辑类或实现类的有关信息。配置图定义系统中软硬件的物 理体系结构，能显示实际的硬件之间的连接关系。 统一建模语言u m l 定义良好、易于表达、功能强大，以面向对象图的方式描 述系统。但如何恰当地将这种可视化图形建模语言用于系统开发，目前仍是该领 域的热点问题。下面就是使用u m l 的建模过程主要有以下几个步骤： 建立需求模型。即从功能需求出发建立用例模型，得到系统的功能； 建立对象模型，包括静态模型和动态模型。静态模型描述系统的对象和对象 之间的静态关系，得到系统的整体结构。动态模型描述对象的状态和状态之间的 转换条件，各个对象之间的交互关系。 建立系统实现模型，使用配置图定义系统的软硬件结构及通讯机制，表示软 硬件系统之间的合作关系；使用构件图描述系统由那些构件组成。 检查模型之间的一致性，通常这个过程需要反复多次才能完整地描述系统。 2 7 基于w e b 实验室管理系统软件平台 网站服务器的平台，目前主要有两种类型；w i n d o w s 类的平台和u n 类平台。w i n d o w s 类的平台是我们最为熟悉的操作系统，目前在国内的微机 操作系统中几乎处于垄断地位，在国内网站服务器市场上也占了绝对多数的份 额。u n i x 类平台最初是1 9 6 9 年由贝尔实验室开发出来，用于大、中型电脑的， 支持多用户和多任务的平台。经过三十多年的发展，现在的u n i x 类平台已经衍 生出u n i x 、l i n u x 、b s d 、s o l a r i s 等平台，但与w i n d o w s 类操作系统相 比，u n i x 类平台具有非常稳定、非常安全、对硬件资源消耗较少的优点。综合 两种平台的在国内的影响力和本系统的实际需求，本系统选择w i n d o w s 平台。 2 7 1w e b 服务器操作系统win d o w ss e r v e r2 0 0 3 w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 是针对服务器操作系统的最新产品，提供了一个 功能强大，高效率，保密措施完善等网络操作系统所必备的环境。它能够按照用 基王鳖殴珏越塞验室置理信息丞统珏发 户的需要，以集中或分布的方式处理各种服务器角色，如w e b 服务器和w e b 应 用程序服务器，邮件服务器等等：支持多种客户机以及与其它网络操作系统的互 连；支持较多的网络协议，如t c p i p ，d l c ，兼容i p x s p x ，n e i e u i 等；同 时支持n t f s 和f a t 文件系统，且内置良好的安全措施与容错能力，服务器的 设计和a p i 为开发者编写客户机，服务器应用软件提供了众多的机会。该产品为 客户机服务器软件结构提供了最好的应用软件服务器平台。另外，w i n d o w s 2 0 0 3s e r v e r 操作界面友好，用户使用简单。 2 7 2w e b 服务器软件 w e b 服务器的核心是服务器软件，它提供了定义w e b 服务器的功能和特点， 现在有很多的w e b 服务器软件包，而且几乎都可用于每种操作系统。市场上最 主要的w 曲服务器软件有m i c r o s o f i 的i i s ( i n t e m e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ) 系列， n e t s c a p e 的e s ( e n t e r p r i s es e r v e r ) 系列w e b 服务器和a p a c h e 。 m i c r o s o f t 的w e b 服务器产品是i i s 。微软w i n d o w ss e r v e r2 0 0 3 中的i i s6 0 为用户提供了集成的、可靠的、可扩展的、安全的及可管理的内联网、外联网和 互连网w e b 服务器的解决方案。i i s6 0 具有。更智能的、更可靠的w e b 服务器 环境，而且安全性好、管理方便等特点。 i p l a n e te n t e r p r i s ee d i t i o n 是n e t s c a p e 公司的n e t s c a p ee n t e r p r i s es e r v e r 转变而 来的，n e t s c a p ee n t e r p r i s es e l v e l - 曾是非常流行的w e b 服务器。i p l a n e t 是s u n 、 n e t s c a p e 和a o l 公司联合生产的w e b 产品，它允许以浏览器方式管理和配置， 支持j a v a a p i ，可以和大多数数据库互连，它也支持j s pl l 的a p 、s e r w r l e t s2 2 的a p i 和l i v e w i r e 。它拥有功能强大的软件包，其功能远远超过了动态脚本语言， 与其他w e b 服务器提供了更多的j a v a 功能。 a p a c h e 是当今世界上占据市场份额最大的w e b 服务器，它是在n c s ah t t p d 的基础上发展起来的，早期a p a c h e 的开发是通过对n c s a 的h t c p d 代码添加补 丁程序来进行的，所以a p a c h e 服务器也常称为“补丁服务器”。a p a c h e 服务器 提供全部源代码，具有模块化特性，可扩展性强，支持的操作系统平台多，且其 功能强大，非常稳定。支持最新的h t t p l 1 协议，支持通用网关接口c g i ，支持 虚拟主机，支持h t t p 认证，集成p e r l 脚本编程语言，集成的代理服务器，具有 江苏大学颈l 学位论文 可定制的服务器日志，支持服务器端包含命令( s s i ) ，支持安全s o c k e t 层( s s l ) 。 用户会话过程的跟踪能力，支持f a s t c 6 i ，支持j a v as e r v l e t s 。 选择哪种w e b 服务器，主要考虑服务器对动态脚本语言、a p i 的支持和数 据库的连接的性能、所依赖的操作系统以及安全性和稳定性等。通过比较基于 w e b 实验室管理系统的服务器软件选择i i s 或a p a c h e 。 2 7 3 数据库服务器m y s q l 目前流行的数据库服务器有：o r a c l e ，s y b a s e ，s q ls e r v e r , l n f o r m i x m i c r o s o f t s q ls e r v e r2 0 0 0 等。从性能和规范上分析，o r a c l e 是最强大和最完善的，但价 格也是最昂贵的，s y b a s e ，l n f o r m i x 和m i c r o s o f t $ q ls e r v e r2 0 0 0 在性能上不相 上下。m y s q l 是一个开放源代码的软件，任何入都可以任意的下载使用它，甚至去 研究原始程序代码并改变它们以适应自己的需要，这使得它变得更快速。更可靠和 更容易使用m y s q l 发展至今已经是一套富有弹性和高可靠性的数据库系统，而 且快速的网络连通性，稳定性，安全性及成本优势造成m y s q l 非常适合运用于快 速变化的网络环境同时它是基于s q l 语言的数据库，相比较其他系统而言， m y s q l 可以称得上是目前运行速度最快的s q l 语言数据库，因此在世界上深受 欢迎。 2 8 基于w e b 实验室管理系统开发工具 w e b 为管理信息系统发布信息、获取信息和资源共享提供了方便快捷的途 径，现在几乎所有类型的w e b 应用程序都变得日益复杂；为终端用户提供交互 功能、与其他应用程序集成、获取动态数据库，现场数据资源实时更新、数据库 的信息整合、迅速响应、安全和内容整理等等，这种基于w e b 的应用系统是未 来管理信息系统的发展趋势，为了迎合这种趋势，出现了可以与后台数据库进行 互动的w e b 开发技术，比较流行的就是a s p a s p n e t 、p h p 、j s p 等，这三种 技术都是将程序代码嵌入h t m l 中，由h t m l 负责信息的表示，由程序代码负 责处理的逻辑，其执行结果被重新嵌入到h t m l 后一起发送给客户浏览器。p h p 是一种跨平台的服务器端的嵌入式脚本语言它与m y s q l 结合，为动态w e b 的 快速开发提供了种新的解决方案。 1 4 基王鳖的珏越塞验窒筐堡信息丞统珏蕴 2 8 1p h p ( h y p e r t e x tp r e p r o c e s 8 0 r ) p h ? 它能和h t m l 脚本融合在一起，并内建访问数据库的能力，这是p h p 最强大和最有代表性的特点，它内置了对很多的数据库的支持，而不再需要特殊 扩充，使得编写基于数据库的网页变得非常简单。由于p h p 的众多的优秀的功 能，国外愈来愈多的站点已开始使用它来进行后台的开发。根据n e t c r a f l 的权 威调查p h p 已经成为世界上最受欢迎的脚本语言之一。由于p h p 是专门为w e b 环境设计的服务器端嵌入式脚本语言，就其技术本身而占，具有其它w e b 开发技 术不可比拟的优点。 ( 1 ) 理想的动态网站开发工具。p h p 中只要在数据库里更新一次信息，就可以 将变化反映在使用这条信息的每一个网页上，只要将p h p 脚本嵌入h t m l ，数 据就会出现在网页中恰当的地方。( 2 ) 专为网络环境设计。p h p 是专为网络环境 设计的，这意味着它有很多内建函数使得网络编程非常简单，程序员可以集中精 力研究编程逻辑而不再浪费时间去考虑别的结构了。( 3 ) 跨多个平台。目前p h p 可在w i n d o w s 、u n i x 、l i n u x 的服务器上正常运行，支持i i s ，a p a c h e 等通用 w e b 服务器，用户更换平台时，无需变换p h p 代码。( 4 ) 极其强大的数据库支持。 p h p 最强大也最有代表性的特点在于它的数据库层。它内置了对很多数据