（机械设计及理论专业论文）工程制图练习和试题库系统的研究与开发.pdf

太原理工大学硕士研究生学位论文 工程制图练习和试题库系统的研究与开发 摘要 本系统是基于作者的一项教学研究课题工程制图集成化教学课件 体系设计研究而开发的。随着高等学校在教与学模式方面改革的步伐， 针对工程制图课程在传统的出卷方式、学生作业模式及教师批改作 业方面的种种弊端，研究和开发了集成化的练习和试题库系统，实现了 试题的组卷及管理习题的功能，简化了出卷程序；同时实现了学生的自 我测试、练习，减轻了教师批改作业的负担。 在系统的研究和开发过程中，采用s o ls e r v e r 2 0 0 0 作为数据库服务 器平台，在系统数据结构的基础上，建立了用户管理数据库和习题库， 并能通过s q l 语言对数据库进行查询、更新等操作；采用a u t o c a d 2 0 0 4 软件为图形平台，完成了各种题型的设计；采用v i s u a lb a s i c 6 0 为语 言平台，设计了系统的可视化界面，用面向对象的方法将其程序化，实 现了系统的正常运行；利用v b 的a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t ) 、数据环 境设计器等数据库访问技术，成功地访问s q ls e r v e r 数据库。 论文重点分析和设置了管理用户、学生用户和习题库的数据结构， 根据结构设计了数据库模块、组卷模块、练习和考试等功能模块。在数 据库模块中，利用面向对象的方法开发了工程制图习题库管理系统，实 现了习题的添加、删除和更新等操作；在组卷模块中，根据不同参数的 太原理工大学硕士研究生学位论文 要求提供了章节组卷、手动组卷和自动组卷三种组卷方式，简化了出题 程序；在学生作业系统中，实现学生的自我测试、练习。另外，本系统 为以后能实现在a u t o c a d 环境下作业，对它的a c t i v e xa u t o m a t i o n 二次 开发技术作了简要介绍。最后，本文对学生作业系统的练习和考试模块 的部分题型进行了演示。 关键词：习题库，组卷，面向对象，a d o ， a c t i v e xa u t o m a t i o n ，二 次开发 太原理工大学硕士研究生学位论文 r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fe x e r c i s e a n dt e s td a t a b a s es y s t e mo f e n g i n e e r i n gg r a p h i c s a b s t r a c t t h i s s y s t e m i sb a s e do nat e a c h i n gr e s e a r c hp r o j e c t 一- d e s i g no n i n t e g r a t e dt e a c h i n gc o u r s e w a r es y s t e mo fe n g i n e e r i n gg r a p h i c s w i t ht h e r e f o r m i n gs t e po ft e a c h i n ga n dl e a r n i n gm o d eo fh i g h e re d u c a t i o n ，a c c o r d i n g t oa l ls o r t so fa d v e r s em o d e ss u c ha st r a d i t i o n a lm o d ef o rg r o u pp a p e r , e x e r c i s em o d ef o rs t u d e n t sa n de x e r c i s e - c h e c k i n gb yt e a c h e r s ，i n t e g r a t e d e x e r c i s e sa n dt e s td a t a b a s es y s t e mi ss t u d i e da n dd e v e l o p e d t h ef u n c t i o n so f g r o u p i n ga n dm a n a g i n gt e s tp a p e r sa r er e a l i z e da n ds i m p l i f i e d ，a n ds e l f - t e s t a n ds e l f - e x e r c i s eo fs t u d e n t sa r er e a l i z e da sw e l l ，t h u sr e l i e v i n gt h e e x e r c i s e - c h e c k i n gb u r d e no nt e a c h e r s d u r i n gt h ep r o c e s so fr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fs u c hs y s t e m ，b a s e d o nd a t as t r u c t u r ea n ds q ls e r v e r 2 0 0 0 ，u s e rm a n a g e m e n ts y s t e ma n d e x e r c i s es y s t e m ，w h i c hc o u l db ei n q u i r e da n du p d a t e db ys q l ，a r eb u i l t d e s i g no fa l lt y p e so fq u e s t i o n si sa c c o m p l i s h e dt h r o u g ha u t o c a d 2 0 0 4 b a s e do nv i s u a lb a s i c 6 0p l a t f o r m ，v i s u a li n t e r f a c ef o rs y s t e mi sd e s i g n e d i i i 太原理工大学硕士研究生学位论文 a n dp r o g r a m m e db yo b j e c t - o r i e n t e dm e t h o d ，t h u s r e a l i z i n gt h en o r m a l o p e r a t i o no f s u c hs y s t e m b yu s eo f t e c h n o l o g i e ss u c ha sv ba d o ( a c t i v e x d a t ao b j e c t ) a n dd a t ae n v i r o n m e n td e s i g n e r , s q ls e r v e rd a t a b a s ec o u l db e s u c c e s s f u l l ya c c e s s e d t h i sp a p e re m p h a s i z e so nd a t as t r u c t u r eo fu s e rm a n a g e m e n t ，s t u d e n t m a n a g e m e n ta n d t e s td a t a b a s e t h ef u n c t i o n a lm o d u l e ss u c ha sd a t a b a s e ，t e s t g r o u p ，e x e r c i s e sa n da r et e s t s ，a r ea c c o r d i n g l yd e s i g n e d i nd a t a b a s em o d u l e ， o b j e c t o r i e n t e dm e t h o di su s e dt od e v e l o pt e s td a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m o f e n g i n e e r i n gg r a p h i c s ，c o n s e q u e n t l y , o p e r a t i o n so ne x e r c i s e ss u c ha si n s e r t ， d e l e t ea n du p d a t eo p e r a t i o n s ，a r er e a l i z e d i nt e s t - g r o u pm o d u l e ，a c c o r d i n g t od i f f e r e n t p a r a m e t e r s ，t e s tg r o u pb yc h a p t e r , m a n n e dt e s tg r o u pa n d a u t o m a t i ct e s t g r o u p a r e p r o v i d e d s ot h a t t e s t - p r o v i s i o np r o g r a m i s s i m p l i f i e d s e l f - t e s ta n ds e l f - e x e r c i s eo fs t u d e n ta r er e a l i z e di ne x e r c i s e s y s t e ma sw e l l m o r e o v e r , i no r d e rt oa c c o m p l i s he x e r c i s e su n d e ra u t o c a d e n v i r o n m e n t ，t h e s e c o n d a r yd e v e l o p m e n tt e c h n o l o g y o na c t i v e x a u t o m a t i o ni sa l s ob r i e f l yi n t r o d u c e d a tl a s t ，t h ee x e r c i s e so ns t u d e n t e x e r c i s es y s t e ma n dp a r t i a lt e s tt y p e so f t e s tm o d u l ea r ed e m o n s t r a t e d k e yw o r d s ：e x e r c i s ed a t a b a s e ，g r o u pt e s t ，o b j e c t o r i e n t e d ，a d o ， a c t i v e xa u t o m a t i o n ，s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t i v 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 选题背景分析 第一章绪论 1 1 1 现代工程制图教学改革趋势 科技的发展给人类带来了电脑、多媒体技术、网络的广泛应用，给各行各业构成 了一个庞大的生活、学习、工作的信息空间，与此同时，也给高等院校的传统教学手 段、作业及批改模式、考试形式等带来了巨大的冲击。传统的作业模式多由教师编好 书本式习题集，课后由学生独立完成后，再交给老师批阅，最后返回学生手中。这期 间，学生作业中的疑惑、学生掌握知识点的情况、教师授课效果、批改中发现的问题 等信息都不能及时得以反馈，周期太长，作业及批改的效率、质量等均已经不适应时 代发展的需求，高等学校学生如何在有限的大学学习时间里，充分利用现有的技术， 突破时间、空间的限制，既方便学生平时的自我测试，又能准确及时的了解自己作业 中的不足，尽可能掌握更多的新的知识和技术，已成为目前高等学校教学改革的主要 方向之一。 另外，传统的考试程序更为复杂：从组织出卷到试卷印刷及管理等工作不仅任务 繁重而且试卷的标准化程度、难易、题量大小等各方面难以控制，不利于充分发挥历 年优秀试题的作用。而工程制图是工科学生必修的一门技术基础课程，同其它课程相 比，一方面表现在题型的多样性，主要有填空题、选择题、补漏线、标注、作图题、 改错等，因此工程制图作业及批改十分繁琐，考试形式也是多种多样；另一方面，工 程制图习题以图形为主，组成的习题( 除填空题、选择题外) 必须布置在a u t o c a d 开发 环境中，供学生做答。如何解决这些问题，成为教学改革的关键环节。 目前虽然涌现了各种工程制图c a i 课件并正逐渐得到推广与应用，从一定程度 上缓解了教学压力。但不难发现，这些c a i 课件中，大多数是辅助授课型的课件， 很少有适合学生作业并附有解题过程分析用的课件，能适合我院校不同专业的学生练 习、考试的系统综合课件就更少了。所以研究开发工程制图练习与组卷集成系统是十 分有用和必要的。 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 1 2 国内研究动态 在2 0 0 2 年在华南理工大学召开的“全国工程制图课程教育研讨会”上，国内一 些高校展示他们开发的各具特点的工程制图电子习题集系统。这些系统有一个共性， 只是实现了工程制图习题集的电子化，即单机环境的电子版习题集，没有实现自我的 测试。这样的系统，还存在几方面的不足： 学生无法实现作业的自我测试，只能以磁盘或邮件形式提交： 教师对学生所提交的大量作业，存在分档管理、批改查阅上的困难； 教师批改作业时间仍太长，效率低； 教师无法及时了解学生的习题完成情况； 教师与学生问的信息反馈周期较长； 学生对所完成作业的准确度没底。 当然现在有的院校已经开发出一些试题库系统，也很实用，但价格昂贵，内容繁 杂，不符合我院不同专业学生对制图课程的特别要求。 1 1 3 本课题研究重点 针对上述存在的问题，结合我校制图教研室工作状况，本课题研究重点主要涉及 到以下两方面： i 习题集的自我测试； 2 生成试卷方式。 其中习题集的自我的测试主要是解决目前众多工程制图电子习题集的缺陷，让教 师摆脱繁重的作业批改；生成试卷旨在提高试卷水平，在难度、数量和质量上寻求有 更大的突破，并以此推动计算机辅助教学c a i 的进步与发展。 1 1 4 本课题研究意义 工程制图电子习题集的自我的测试，能够真正体现电子习题集的优势，符合现代 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 教学发展的趋势。同时，克服现有的工程制图作业手工批改的不足，提高了作业的随 机性、实用性，使学生能真正及时地发现作业存在的问题，针对性的自我加强；集练 习和组卷功能于一体的系统开发其拓展性、实用性很强，是实现工程制图教学手段现 代化的重要环节。 1 2 课题任务和系统的开发过程 人类社会已进入信息网络时代，知识更新的节奏越来越快，这就要求人们在汲取 知识的同时，不断地测试以巩固所学知识，传统的作业、考试模式难以满足这一需求。 作业的自我测试系统可以让人们从一种传统的被动的接受老师所讲的知识过程 转变到一种主动汲取知识的过程，这样不仅能使教师从繁重的作业批改中摆脱出来， 节省教师的宝贵时间，从而有更大量的从事课题研发的精力和时间，提高工作效率； 学生可以不受时间、空间的限制，随意选择自己的时间和地点进行练习，并及时获得 正确结果，这有利于学生及时了解自己学习上某些方面的不足，迅速地明确学习目标， 针对性的自我加强。 组卷系统的开发简化了手工出卷的程序，避免了不必要的重复劳动和考前漏题现 象，节约了时间，节省了大量的人力资源，使试卷的编排更科学合理。 本课题是作者所承担的一项校级研发项目。在选材的时候，以清华大学出版社出 版的由杨胜强老师主编的现代工程制图教材及现代工程制图习题集为基本素 材，并参照多年的教学资料，考虑了各专业类型的共性和各专业类型不同学时要求， 使用面可以随意拓广。 系统在编排上以章节题型为线索，习题由易到难，由浅入深。另外也继承了这本 教材的另一优点，即采用了新修订的国家标准。 本系统的内容结构如下： 1 按章分大标题，作为第一级目录； 2 按题型分中标题，作为第二级目录； 3 在中标题下是按题目编号分的小目录。 3 太原理工大学硕士研究生学位论文 1 2 1 课题的任务 该系统包括三个大的模块：习题库管理模块、学生练习模块和组卷模块。习题库 管理模块包括题库的建立、维护和管理，教师用户能方便浏览习题，了解习题的属性， 并且能用控件将习题的内容显示出来，增加习题的透明度。教师还可以增加自己所编 写部分的习题，删除、修改一些不太好的习题：而且该系统还提供了习题的查询功能 和文档( 每一次练习) 信息存储功能，使用户了解整个习题库的一些信息；在学生作 业系统中，学生用户通过认证可以进入系统进行练习，并自行与答案对照，查看习题 分析过程，进行自我测试；组卷模块根据要求提供了几种不同的组卷方式。 1 2 2 系统的开发过程 系统的开发过程主要有以下几步； 1 本课题研究意义； 2 课题选材和结构设计： 3 系统的素材准备，包括习题( 除填空题、选择题外) 答案的制作、分析方法、解 题过程的fla sh 电影制作等； 4 建立习题集题库： 5 系统方案设计及代码实现。 具体的开发过程在后续各章节中有详细的论述。 1 3 系统实现的功能和优点 1 3 1 系统功能描述 系统主要实现了习题自我测试和试卷生成两大功能，具体功能有 1 学生登陆； 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 学生可自行作业，查看答案、分析方法和解答过程演示 3 。教师注册个人身份和所带的班级信息； 4 教师管理习题集题库； 5 教师组卷。 1 3 2 系统优点 在该系统的开发过程中，使用了a u t o c a d 的a c t i v e xa u t o m a t i o n 二次开发技术， 结合先进的功能强大的w i n d o w s 软件开发工具v i s u a lb a s i c 6 0 ，为系统的功能实现 提供了强有力的技术支持。特别是在组卷方面，建立了试卷模型，取得了很好的效果。 综合上述，本系统与其它类似系统比较，有以下优点： 界面简单、友好，操作方便，人们能很快掌握软件的使用方法； 集成化的系统功能多样化，实现了多用户操作； 实现了学生的自我测试； 提供了多种题型，避免了以往题型单一的缺点； 提供了自动组卷、手动组卷、按章节组卷三种组卷方式； 扩充性强，升级方便，为以后功能扩展、算法优化等深入开发做好了准备。 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 第二章系统的总体功能和结构 2 1 系统的功能 工程制图作为门工科学科基础课程，有着自己特殊的题型和考试方式。因此能 够方便出题，进行练习和组卷很重要。本系统就是为适应这个要求而设计的，题库可 以提供丰富的工程制图习题；学生作业系统可以让学生作完练习后立即知道结果并参 考分析过程，还可以评分；组卷模块可以方便老师根据自己的想法快速的组卷，也可 以将组成的试卷显示并打印。系统的功能模块如图2 - 1 所示。 图2 - 1系统的功能模块图 f i g 2 - 1f u n c t i o nm o d u l ef i g u r eo f t h es y s t e m 2 2 系统的运行框架 本开发系统适合w i n d o w s 2 0 0 0 以上操作系统安装，使用s q ls e r v e r 2 0 0 0 作为数 据库平台、以h u t o c a d 2 0 0 4 为图形平台，用v b 语言研发的。当教师用户经过系统权 限认证才能对习题库进行操作或组卷；学生经过密码确认才能进入作业系统，这样就 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 会避免习题被涂改现象。图2 2 是系统运行框架图。 产品展示屏幕( f r m s p l a s h ) 请登录( 验证用户) 2 3 系统的结构 系统启动封面r 学生用户 兰兰 函石磊 练习模块il 考试模块 图2 - 2 系统运行框架图 f i g 2 - 2s y s t e mr u n n i n gf r a m ef i g u r e 根据系统的功能要求，此系统可分为三大模块：( 1 ) 数据库模块；( 2 ) 组卷模块； ( 3 ) 学生练习模块。 2 3 1 数据库模块 数据库是现代管理信息系统的中心，理所当然也是工程制图练习和试题库系统的 核心。 数据库模块应具有以下功能： 1 用于习题的集中管理、共享使用； 7 一薰 一是一习 太原理工大学硕士研究生学位论文 2 方便出题人编辑、维护试题( 如对试题的增加和删除等) ； 3 查询功能，教师可以方便浏览和查找题库中的习题和学生的有关情况。 4 用于身份验证。 数据库结构： 1 学生信息表：存储学号、姓名、相片、密码、专业班级； 2 习题库表：存储各类习题，用于检测学生所学知识程度、加深所学知识； “工程制图”的题型不同于其它学科，它既有文字更有大量的图形，且要求图形 清晰、准确，为了尽可能减少误差，首先要建立计算机工程制图题库，精选一些具有 一定的覆盖面、适当难易程度及一定代表性的、图示结果明显的题，保存在习题库中， 并建立一个题库管理系统，方便查询、管理、使用。 3 管理用户密码表：用于验证进入该系统的管理者的身份。 4 试卷信息表：用于存储试卷的信息。 2 3 2 组卷模块 组卷是考试系统的核心目标之一，如何保证生成的试卷能最大限度的满足用户的 不同需要，并有随机性、科学性、合理性，是实现中的难点，尤其在交互式环境下用 户对于组卷速度要求较高，题目应具有多样性、不易作弊性，因此良好的组卷系统对 于考生考试起着非常重要的作用。对于一个组卷系统，它应满足如下的功能要求： 1 用户可以组成几份指标相同，但题目的内容或顺序不同的可比性试卷，以满足 公正性的需要； 2 考试内容可以由用户决定，即可以按章节，又可按题型； 3 试题的难度值问题，试卷中试题的难度比例、考察深度要符合考试大纲的要求， 考试的难度应适中； 4 试题的覆盖面要广，考察点分布合理，考察的内容对整个考试内容有足够好的 代表性； 5 组成的试卷应该能够区分出不同水平的学生的能力，即试卷的区分度要合适， 否则考生的分数会趋于一致。 8 太原理工大学硕士研究生学位论文 6 试卷的编排要合理，试卷的题型比例等应当根据考试的目的、类型来确定。 在组卷中，试题参数设定和组卷策略是最重要的两个环节。试题建成后，用户需 要输入某些特定参数，系统将根据这些参数抽出最适合参数要求的试题，组成能够实 际使用的试卷。实质是将比较直观的组卷参数变成计算机能直接操作的试题属性项， 再根据属性项，在题库中抽取试题组成试卷。 2 3 3 学生练习和考试模块 学生要进入该模块进行章节练习和单元测试，必须验明身份。当系统确认是学生 用户后，打开系统启动封面，点击“学生”按钮，进入“学生作业系统”，开始章节 练习或考试。 9 太原理工大学硕士研究生学位论文 第三章系统开发平台分析与选择 选择合适的开发平台，是整个系统开发的起点，它将决定系统的开发难度和系统 功能、运行效率和稳定性。本章主要分析了数据库服务器平台、a u t o c a d 的a c t i v e x a u t o m a t i o n 开发技术及系统语言工具v i s u a lb a s i c 6 0 ，以及它们之间的相互关系。 最终选定s q ls e r v e r 2 0 0 0 作为系统的数据库服务器，a u t o c a d 2 0 0 4 及其二次开发工 具a c t i v e xa u t o m a t i o n 作为图形平台，v i s u a lb a s i c 6 0 作为应用程序的语言平台。 3 1 数据库服务器平台的选择及其访问技术 3 1 1 常用的数据库服务器平台 数据库应用软件的开发首先需要确定一个所选用的数据库服务器平台。自2 0 世 纪7 0 年代关系模型提出以来，由于其突出的优点，迅速被商用数据库系统所采用， 并涌现了许多性能优良的商品化关系数据库管理系统，根据关系数据库管理系统处理 数据的规模大小，可将目前商用关系数据库管理系统分为企业级数据库管理系统和部 门级数据库管理系统，分别有：o r a c l e ，s q ls e r v e r 等和v i s u a lf o x p r o 。a c c e s s 等。 3 1 2 本系统的数据库服务器平台选择标准 系统的数据量大小和并发用户的多少是决定数据库服务器选择的主要依据。 本系统的数据量大概在1 0 5 0 万条记录( 2 2 0 m ) ，并发用户数量在0 1 0 0 0 个之间， 且以后还有增加的趋势，属于中小型数据库。这些数字将用于数据库服务器平台的选 择依据，另外还需考虑其远程管理和访问能力、价格等因素。 1 0 太原理工大学硕士研究生学位论文 3 1 3 各种数据库服务器平台特点 1 部门级数据库管理系统 1 ) a c c e s s 是m i c r o s o f t 公司开发的o f f i c e 办公室套件中一个极为重要的组成 部分，对小型数据管理有着无比的优越性。它主要用于个人办公、单机桌面应用程序， 无法满足大数据量和并发用户访问的要求。故难于满足本系统要求。 2 ) f o x p r o 也是m i c r o s o f t 公司开发的桌面型应用程序，主要管理小数据量数据。 目前己经对其加强了网络访问功能，但还是很难满足网络并发用户访问的要求。 2 企业级数据库管理系统 1 ) o r a c l e 9 i 是目前流行的企业级数据库服务器之一，是一个完善的信息管理环 境。它是一个大量数据的储藏所，并给用户提供对这些数据的快速访问。 o r a c l e 9 i 服务器允许应用系统之间共享数据，信息存放在一个地方并由许多应用系 统来使用。支持客户机服务器( c s ) 结构、分布式处理、并行查询( p a r a l l e lq u e r y ) 等。它具有安全稳定、数据备份和恢复等诸多优点，当然其市场报价也是相当昂贵。 而且对前端系统开发人员和系统管理人员的要求也特别高，不适用于本系统。 2 ) s q ls e r v e r2 0 0 0 的应用非常广泛，是m i c r o s o f t 公司推出的企业级关系数 据库服务器和管理系统。在功能方面，它是介于o r a c l e 数据库和a c c e s s 之间的具有 海量存储的企业级数据库，可以储存、管理和分析小到几兆字节容量、大到数兆兆( a f e wt e r a b y t e s ) 字节容量的各种数据库，同样支持客户机服务器( c s ) 结构、大对 象数据等；在易使用性方面，m i c r o s o f t 在提供s q ls e r v e r 产品的同时，还提供了 极其丰富的数据库工具集，程序员使用这些工具可以高效地开发出大型的数据库应用 程序。综合可得出其优点： 丰富的图形化管理工具，使系统管理、操作更加直观、简单：s q ls e r v e r 企业 管理器是一个基于图形用户界面的集成管理器，利用它可以配置s q ls e r v e r 服务器、 管理数据库和数据库对象、实现数据复制和转换操作，此外，s q ls e r v e r 2 0 0 0 还提 供了s q l 事件探察器、s q l 查询分析器、s q l 服务器和多种操作向导等图形界面管理 工具，大大简化了用户操作，增加了系统的易用性； 丰富的编程接口工具，为用户进行程序设计提供了更大的选择余地： 太原理工大学硕士研究生学位论文 与w i n d o w sn t 有机集成，多线程体系结构设计，提高了系统对用户并发访问 的响应速度； 具有良好的伸缩性和可靠性，既能运行在w i n d o w s 操作系统下，又能运行在服 务器操作系统下，既能运行在单机上，又能运行在多处理系统下； 能够实现自身动态管理，自动调整对内存、锁定等资源的使用和分配，可以满 足从桌面应用到大型企业的分布式等不同层次的要求： 充分的i n t e r n e t 支持。 基于以上讨论比较可知，从性能和易使用性、开发难度和开发效率方面考虑，结 合本系统对数据库服务器平台要求，s o ls e r v e r 2 0 0 0 显然是最佳的选择。 3 2 数据库访问技术的确定 3 2 1 各种数据库访问技术特点 数据库访问是数据库应用中的重要一环，v i s u a ib a s i c 6 0 提供了多种多样的数 据库访问技术，到目前为止主要有以下4 种： e o d b c ( o p e n d a t a b a s e c o n n e c t i v i t y ) d a o ( d a t aa c c e s so b j e c t ) o l e d b ( o b j e e t l i n ka n de m b e d d a t a b a s e ) e a d o ( a c t i v e x d a t a o b j e c t ) 这些技术各有自己的特点，应根据具体的情况来选择合适的访问方式。 o d b c 是客户应用程序访问关系数据库时提供的一个统一的接口。图3 1 是o d b c 的体系结构。它提供了一套统一的a p i ，使应用程序可以应用所提供的a p i 来访问任 何提供了0 d b c 驱动程序的数据库。目前所有的关系数据库都提供了o d b c 驱动程序， 这使o d b c 的应用非常广泛，基本上可用于所有的关系数据库。另外，由于采用的是 a p i 技术，o d b c a p i 还可以从较低的层次设置和控制数据库，完成一些其它高层数据 库技术无法完成的底层功能。由于出现得比较早，加之较为广泛的支持，所以0 d b c 也是目前应用最多的访问数据库的方式；但o d b c 访问数据库的速度相对其它一些访 1 2 太原理工大学硕士研究生学位论文 问方式是比较慢的，这限制了它在某些方面的使用。另外o d b c 只能用于关系数据库， 对于对象数据库及其它非关系数据库，o d b c 就无能为力了，需要借助其它的访问方 式，如o l e d b 。 器 i s a m 文件 图3 - io d b c 的体系结构 f i g 3 1s y s t e ms t r u c t u r eo f o d b c d a o ( d a t aa c c e s so b j e c t s ) 提供了一种通过程序代码创建和操纵数据库的机制。 图3 2 所示的是d a o 的体系结构。多个d a 0 构成一个体系结构。在这个结构中，各个 d a o 对象协同工作。d a o 是用j e t 数据库引擎读取a c c e s s 数据库( m o b 文件) 中的数据， 也可以从f o x p r o 等i s a m 数据库和任何0 d b c 数据源中读取数据，包括s o ls e r v e r ， 但使用d a o 的应用程序比使用其他数据访问方法的应用程序多。 d a o 自制a c c e s s j e to d b c 驱动o d b c 驱 m d b 文件 图3 - 2d a o 的体系结构 f i g 3 2s y s t e ms t r u c t u r eo f d a o 1 3 器 太原理工大学硕士研究生学位论文 o l ed b 是数据的系统级编程接口，是一种直接访问数据的c o m 接口。图3 3 为 o l ed b 的体系结构。o l ed b 提供了对包括关系数据库和非关系数据库在内的所有文 件系统的统一接口。这些特性使得o l ed b 技术比传统的数据库访问技术更加优越， 而且速度也很快。o l ed b 属于数据库访问技术中的底层接口，规范很复杂，开发人 员不便用他直接访问数据。 a d o 技术是基于o l ed b 的访问接口。其体系结构见图3 3 。它对o l ed b 的接口 作了封装，定义了a d o 对象，属于数据库访问的高层接口。它和o l ed b 的关系与v i s u a l b a s i co d b c 和基于a p i 的o d b c 的关系类似。由于掌握和使用更为方便，在基于c o m 技术的数据库访问中，通常使用a d o 技术而不是o l ed b 。 o l bd b 0 l ed b 供给程序 使用程序 s o 。e d b 。i ；户程序 一棚 卜_ o l e jw s d a s o 。id b j 使用o l el d b 的数据卜一 l “s m 晒眦l 库应用程 图3 - 3o l ed b 的体系结构 f i g 3 - 3s y s t e ms t r u c t u r eo f o l ed b 3 2 2 各种数据库访问技术的比较和选用原则 数据库客户访问技术可由图3 4 归纳表示。 要确定数据库访问应采用的技术并不容易。一般来说，决定采用哪一种数据库访 问方式应充分考虑以下因素：数据源的类型、访问速度、功能代码比是否需要进行 底层控制等。数据库客户技术的比较如表3 一l 所示。 1 4 太原理工大学硕士研究生学位论文 关系型 数据库 非关系型 数据库 图3 - 4 数据库客户访问技术总览 f i g 3 - 4o v e r a l lb r o w s eo f d a t a b a s ea c c e s s i n gt e c h n i q u e 表3 1 数据库客户端技术的性能比较 t a b 3 1f u n c t i o nc o m p a r eo f d a t a b a s ec l i e n t - e n dt e c h n i q u e 0 d b cv bo d b cd a 0o l e 嵋a d o 能否访问非关系型数据库否否否能能 服务速度慢一般不一定快快 数据库服务器执行开销小一般大很小一般 底层控制能不能不能能不能 功能代码比低一般高低高 d a 0 技术在访问m d b 文件格式的数据库时有优势，否则就不考虑使用，对于需要 进行底层控制的情况，依据情况选用0 d b c 或0 l ed b 技术；对于无需底层控制的情 况，a d o 技术具有显著的优势，因此它是数据库访问技术的首选。 3 2 3 本系统的数据库访问特点及其访问技术的确定 前面己经叙述，由于本系统对数据库的并发用户较多，这就要求数据库服务器对 1 5 太原理工大学硕士研究生学位论文 各用户的数据请求响应要快，代码执行效率要高，以减少数据库服务器的负担，且操 作都处在应用级，没有对数据访问的底层控制提出特别的要求。故本系统确定采用 a d o 访问技术。 3 3 图形平台及其二次开发工具 3 3 1 图形平台的选择 本系统采用目前世界上最为流行的图形系统a u t o c a d 2 0 0 4 作为图形平台，它一 直是c a d 市场中的主流产品。它具有通用性和易使用性，在处理二维图形方面有着 无比的优越性。目前国内各大高校的工程制图教学中，它占有重要角色。下面就对的 a u t o c a d 2 0 0 4 及各种二次开发工具做介绍并确定选用何种开发工具。 3 3 2a u t o o a d 2 0 0 4 介绍 a u t o c a 0 2 0 0 4 是a u t o d e s k 公司推出的跨世纪的、一体化的、功能丰富以及面向 未来的世界先进的大型设计软件，利用c a d 进行工程设计和绘图有以下的优点：1 能将图形文件存于磁盘或硬盘中，管理方便、且图形不易污损，占用空间少；2 图形 修改操作方便，克服了人工改图产生的凌乱和不统一状况；3 能减少绘图工作量和工 序间的周转时间；4 c a d 增加的i n t e r n e t 方便了企业内部管理及对外联系：5 易于 建立标准库。 与以前版本相比较，它具有如下特点： 轻松的设计环境： a u t o c a d 2 0 0 4 提供了轻松的设计操作界面和方便的数据访问接口。它将用户的 着眼点从键盘和其它输入设备转移到设计上去，并提供了强大的自动计算功能和实时 的信息和数字访问功能。 增加了访问能力和软件实用性：a u t o c a d 2 0 0 4 把用户界面从“命令”模式转移 到“设计中心”模式，使设计过程更加透明。 1 6 太原理工大学硕士研究生学位论文 增加了设计信息的沟通能力：a u t o c a d 2 0 0 4 提供了访问w e b 网上的文件、数据 库连接、电子格式文档打印、为对象添加超文本链接等功能，为实现设计信息的共享 创造了条件。 一体化的打印输出：a u t o c a d 2 0 0 4 在输出打印方面有很大改进，如多重布局输 出图形、调整打印格式和驱动程序重新配置等。 更强的定制和开发能力：a u t o c a d 2 0 0 4 包含了一系列灵活方便的开发工具，如 v is u a ll i s p 、v b a 、a c t i v e x 等。 3 3 3a u t o c a d 2 0 0 4 二次开发工具 随着a u t o d e s k 公司不断推出其新的a u t o c a d 版本的同时，也不断推出或升级对 应版本的二次开发工具。 1 a u t ol i s p v i s u a ll i s p 它们都是用表处理语言l i s p 语言开发的，它们都通过 进程间通信( i p c ) 与应用程序a u t o c a d 通信。特别适合与工程中的非结构化设计过 程( 其中包括为解决设计问题而反复尝试不同方案等) 和参数化设计。因为它们都 是解释性语言，无需经过编译，但其运行速度很慢。 2 a d s ( a u t o c a dd e v e l o p m e n ts y s t e m ) 是a u t o c a d 的c 语言开发系统，用c 语言开发并编译执行。一个ads 程序实际上是由一组外部函数组成的，它由a u t o l i s p 解释器来加载调用，本身不能直接和a u t o c a d 进行通信。支持ads 二次开发 的c 编译器有：m i c r o s o f tc + + ，b o r l a n dc + + 等。该开发技术己经过时，但其中很 多较好的技术已经以a d s r x 的形式被集成到a r x 中。所以在a r x 编程时，还不时地会 碰到它的影子。 3 a u t o c a dv b a 是a u t o d e s k 在引入a c t i v e xa u t o m a t i o n 技术和v b a 技术的一 个产物。它允许v b a 编程环境与a u t o c a d 同时运行，并通过a c t i v e xa u t o m a t i o n 接口对a u t o c a d 进行编程控制。有着易学易用、开发效率高等优点，因此，它是本系 统的a u t o c a d 二次开发工具的首选。 4 o b j e c t a r x 是w i n d o w sd l l 程序，可以与a u t o c a d 的另外两个开发工具a u t o l i s p v i s u a ll i s p ，a d s 共同工作。从效率和功能来说，a r x 运行速度快，远远高于前 1 7 太原理工大学硕士研究生学位论文 面所述技术，但该版本的二次开发工具还不够成熟，市场上的有关参考书籍很少；学 起来较难，更不易用。 3 3 4a u t o c a d 的a c t i v e xa u t o m a t i o n 开发技术 1 a c t i v e x 自动化技术 a c t i v e x 自动化技术的核心是a c t i v e x 控件，其设计遵循c o m ( c o m p o e n to b j e c t m o d e l ，组件对象模型) 规范和o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d i n g ，对象链接与嵌入规 范) 。a c t i v e x 控件将应用程序模块化，把有关数据和操作封装起来，以对象形式提 供给用户，用户不必了解应用程序内部的具体实现过程，而通过对象的属性、方法和 消息传递机制就可以直接操作、扩充应用程序。a c t i v e x 控件以动态链接库的形式提 供，既实现了代码的共享，避免了重复开发，又保证了操作的合法性，保护了开发成 果。微软公司提供了各种a c t i v e x 的开发工具，有v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 和 v i s u a lj a v a 等，本系统采用v i s u a lb a s i c 开发自己的桌面。 2 a c t i v e xa u t o m a t i o n 开发技术 a c t i v e xa u t o m a t i o n 开发技术使用户可以方便地使用其他多种面向对象的高 级开发语言开发a u t o c a d 程序，即它是面向对象的编程接口，程序可以据此访问 a u t o c a d 所有的绘图对象和非绘图对象。 3 a u t o c a d 对象模型 对象是a u t o c a da c t i v e x 接口的主要构造块，a u t o c a d 将对象按照分层结构来组 织，顶层是a p p l i c a t i o n 对象，即a u t o c a d 本身。其层次结构图如3 5 。 一般对a u t o c a d 图形的操作，包括存取a p p l i c a t i o n 对象、d o c u m e n t 对象、m o d e l s p a c e 等对象，而a p p l i c a t i o n 对象是一系列对象的父对象，通过对a p p l i c a t i o n 对 象及其子对象的方法、属性等的调用，可以实现编程对图形数据库的调用。 a p p l i c a t i o n 对象：a p p l i c a t i o n 对象是a c t i v