（计算机应用技术专业论文）考试事务管理系统的设计与实现.pdf

考试事务管理系统的设计与实现 摘要 随着互联网和信息通讯技术的不断发展，全球进入信息化时代，为了迎接 新时代的知识革命，各高校纷纷构架自己的信息高速公路。数字图书馆、校园 一卡通、办公自动化、目录服务系统、教务管理系统等概念纷纷出台，不断完 善高校数字校园的建设。 安徽工业经济职业技术学院教务管理系统是构建数字校应用支撑系统的核 心，该系统基于校园网互联网，为学生、教师教辅人员及管理人提供简便、快 捷的网络化信息服务。 本文论述了数字校园和高校教务管理系统的研究现状，介绍了c s 、b s 结构和数据库技术，阐述了教务管理中考试管理工作的内容及要求，设计并实 现了基于校园网的考试事务管理系统，该系统能实现考试科目确定、考试安排、 试卷管理、自动生成并打印考试报表等功能；通过对计算机自动排考问题的研 究，提出了考试安排算法，该算法能优先安排多班级课程考试，能处理班级连 续考试的问题，有利于学生充分发挥考试水平。 本系统已应用于安徽工业经济职业技术学院考试管理实践中，运行结果表 明，系统设计合理，功能较为完善，考试安排算法有效，具有较好的应用价值。 关键词：教务管理考务管理b s d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o ft h ee x a m i n a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e ta n di n f o r m a t i o nc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h e w h o l ew o r l dh a sg o ta c c e s st ot h ei n f o r m a t i o na g e t ou s h e ri nt h en e we r a o fk n o w l e d g e r e v o l u t i o n ，e v e r yc o l l e g eh a se s t a b l i s h e di t s o w l li n f o r m a t i o nh i g h w a y c o n c e p t i o n so f d i g i t a ll i b r a r y , o n ec a m p u sc a r d ，o f f i c ea u t o m a t i o n ，d i r e c t o r ys e r v i c es y s t e m ，a c a d e m i e m a n a g e m e n ts y s t e l na n ds oo n ，h a v eb e e nd e s i g n e do n eb y o n et oi m p r o v et h ec o n s t r u c t i o n o fc o l l e g e sd i g i t a lc a m p u s a c a d e m i cm a n a g e m e n ts y s t e mo fa n h u iv o c a t i o n a lt e c h n o l o g yc o l l e g eo fi n d u s t r y & e c o n o m yi st h ec o r ef o rc o n s t r u c t i n ga p p l i c a t i o ns u p p o r ts y s t e mo fad i 百t a lc a m p u s t h i ss y s t e ms u p p l i e sa ne a s ya n df a s tn e t w o r ki n f o r m a t i o ns e r v i c ef o rs t u d e n t s ，t e a c h e r s a n d s u p p l e m e n t a r y s t a f fa n da d m i n i s t r a t i v ep e r s o n n e l b a s e do nt h e c a m p u s n e t w o r k i n t e m e t 1 1 1 i st h e s i sh 舔d i s c u s s e dt h er e s e a r c hs t a t u so fd i 。g i t a lc a m p u sa n dc o l l e g ea c a d e m i c m a n a g e m e n ts y s t e m ，i n t r o d u c e dt h es t r u c t u r eo fc sa n d b sa n dd a t a b a s et e c h n o l o g y , s e t f o r t ht h ec o n t e n t sa n dr e q u i r e m e n t so fe x a m i n a t i o nm a n a g e m e n tw o r k1 1 1 a c a d e m i c m a n a g e m e n t ，a n dd e s i g n e da n di m p l e m e n t e de x a m i n a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do n t h ec a m p u sn e t w o r k t h es y s t e mi sa b l et oa c c o m p l i s hf u n c t i o n so fe x a m i n a t i o ns u b j e c t s d e t e r m i n a t i o n ，e x a m i n a t i o na r r a n g e m e n t ，p a p e rm a n a g e m e n t ，a u t o m a t e dg e n e r a t i o na n d p r i n t ：i i l g o fe x a m i n a t i o nr e p o r t ，e t c t h r o u g ht h er e s e a r c h o fa u t o m a t e ds c h e d u l i n g e x a m i n a t i o n i tp u t sf o r w a r dt h eb a s i ca l g o r i t h mo fe x a m i n a t i o na r r a n g e m e n t t h e a l g o r i t h mi sa b l et oa c h i e v ep r i o r i t yt oa r r a n g ec o u r s ee x a m i n a t i o n sf o rm a n y c l a s s e s ，d e a l w i t hp r o b l e m so fc o n s e c u t i v ee x a m i n a t i o n so fc l a s s e sa n d t e a c h e r si n v i g i l a t i o nr e a s o n a b l y a n ds c i e n t i f i c a l l y t h i ss y s t e mh a sb e e na p p l i e dt ot h ee x a m i n a t i o nm a n a g e m e n ti na n h u iv o c a t i o n a l t e c h n o l o g yc o l l e g eo fi n d u s t r y & e c o n o m y t h er u n n i n gr e s u l t s h a ss h o w nt h a tt h e s y s t e m ，sd e s i g ni sr e a s o n a b l e ，i t sf u n c t i o ni sb e i n gp e r f e c t ，t h ea l g o r i t h mo f e x a m i n a t i o n a r r a n g e m e n ti se f f e c t i v e ，a n di th a sa m o r es t r o n ga p p l i c a t i o nv a l u e k e yw o r d s ：a c a d e m i cm a n a g e m e n t ，e x a m i n a t i o nm a n a g e m e n t ，b s 插图清单 图1 1 数字化校园结构图2 图2 1 客户机服务器模式示意图7 图2 2 浏览器服务器模式示意图8 图2 3o d b c 各部件及其层次关系图1 1 图2 4 n e t 平台概貌1 6 图2 5 n e t 框架体系结构1 7 图3 1 教务管理系统结构图2 l 图3 2 教务管理系统流程图2 2 图3 3 考试事务管理系统实体间e r 关系图2 6 图3 4 课程信息实体图2 7 图3 5 学生信息实体图2 7 图3 - 6 教师信息实体图2 7 图3 7 选课信息实体图2 7 图3 8 授课信息实体图2 8 图4 1 考试安排流程图3 1 图4 2 考试课程安排算法流程图3 6 图4 3 监考教师安排算法流程图3 8 图5 1 登录界面4 1 图5 2 教务管理系统主界面4 1 图5 3 考试事务子系统主控菜单4 2 图5 4 设置考试轮次4 2 图5 5 设置考试时间4 2 图5 6 设置考场容量4 3 图5 7 确定考试课程4 3 图5 8 设置监考人员4 4 图5 9 设置考场辅监考人数4 4 图5 一l o 排考设置菜单4 5 图5 11 设置课程任课教师监考类别4 5 图5 1 2 设置课程需要的排考场次与不排考场次4 5 图5 1 3 设置教室留用日期场次4 6 图5 1 4 设置课程需要的排考地点4 6 图5 15 设置课程考试群组4 7 图5 1 6 智能安排考试”4 7 图5 1 7 辅助安排考试4 8 图5 18 智能安排监考人员4 9 图5 1 9 辅助安排监考人员4 9 图5 2 0 安排巡考人员? 5 0 图5 2 1 设置录入考场记录时间区段5 0 图5 2 2 录入考场记录5 1 图5 2 3 可察看学生舞弊、缺考情况5 1 图5 2 4 设置申请补考时间区段5 l 图5 2 5 确认学生补考课程5 2 图5 2 6 确认课程补考学生5 2 图5 2 7 查看考试安排5 3 图5 2 8 按时间区段查看考试安排5 3 图5 - 2 9 按教室查看考试安排5 4 表格清单 表3 1 用户信息数据表( u s e r s ) 2 8 表3 2 学生信息数据表( s t u d e n t ) 2 9 表3 。3 教师信息数据表( t e a c h e r ) 2 9 表3 4 教师一课程记录数据表( t e a c h e rc o u r s e ) 2 9 表3 5 课程信息数据表( c o u r s e ) 3 0 表3 6 学生一课程信息数据表( s t u d e n tc o u r s e ) 3 0 表4 。1 算法运行结果3 9 表5 1 软件环境4 0 表5 2 硬件环境4 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所 知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得金匿王些太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签碳t 签字日期：岬年3 月岁r 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权 金世王些盔 堂可以将学位论文的全部或部分论文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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名：揍弘 签字嗍嘲年3 月；7 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 翮躲矿饔够j f u 签字日期：唧年；月日 电话： 邮编： 致谢 本论文是在导师侯整风教授的悉心教诲和无微不至的关怀下完成的。从论 文的选题，论文的架构及写作等方面，无不凝聚着侯老师的心血。在研究生学 习期间，侯老师不仅授业，更是传道、解惑，始终给予我严格的要求、充分的 信任、热情的鼓励和全面锻炼的诸多机会。在学习和学术研究中，我深受侯老 师严谨的治学态度和勤奋的敬业精神的熏陶和激励，从中收益良多；在生活和 为人方面，侯老师更是言传身教，鼓励我积极上进；在此，谨向侯老师表示最诚 挚的感谢和最崇高的敬意。 感谢我的家人在我研究生学习期间对我的支持和鼓励! 正是他们默默的付 出和全力支持，才使我解除了后顾之忧，从而全身心地投入到学习中去。 感谢计算机学院的王新生老师、徐静老师以及合肥工业大学研究生院的老 师们所付出的辛勤工作。 最后，再次衷心感谢所有关心和帮助过我的师长、同学、朋友和亲人们! 作者：吴飞 2 0 0 8 年4 月 第一章绪论 1 1 教育信息化建设与数字化校园 近年来，众多的专家和学者都给教育信息化下过定义，综合其观点，我们 认为教育信息化的定义可以从宏观和微观两个方面描述。从宏观上来说，教育 信息化是指在教育领域全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革和教育发 展的过程，其结果便必然形成一种全新的教育形态一信息化教育。从微观上来 主，教育信息化是指一个学校( 或教育部门) 利用现代信息技术，通过教育信 息资源的深入开发、整合和广泛利用，不断提高教育和教学的管理、决策、服 务的水平，进而提高学校效益和竞争力的过程，也是从信息技术教育转化为信 息化教育的过程【lj 。 我国电教理论的奠基者南国农认为，目前教育信息化建设的内容，主要是 “三件建设，即硬件、软件和潜件建设。 信息化建设的基础是硬件建设，即信息技术设备、设施的建设，主要是计 算机教室、多媒体教室、网络教室、校园网、电子备课室、电子阅览室、数字 图书馆等的建设。核心是软件建设，即信息技术课程、教材的建设。主要是网 络课程、电子教材、教学信息资源库等建设。关键是潜件建设，即信息技术理 论、方法的建设。主要是教育信息化建设的基本理论与方法等的建设。 我国国家信息化体系有六个要素：信息网络、信息资源、信息技术应用、 信息化人才、信息技术和产业、信息化政策法规和标准规范。参照这六大要素， 我们可以得出教育信息化的六大要素：教育信息网络基础设施建设、教育信息 资源建设、信息资源的利用与信息技术的应用、信息化人才的培养培训、教育 信息产业的发展以及信息化政策法规与标准的建设。在这六个要素中，基础是 信息网络；核心是信息资源；重点是信息资源的利用和信息技术的应用；目的 是信息化人才的培养；保障是信息技术产业和信息化政策、法规和标准。我国 教育信息化的建设内容从这六个方面来考虑，这与上面所提到的“三件”建设 的内容是相一致的，只是切入点不同1 2 j 。 教育信息化对教育和教育的发展具有重要的意义，它提供了更多的继续教 育、终身教育机会，有利于全体国民素质的提高；能够促进教师自觉学习提高 自己，有利于教师教育水平的提高；有利于促进创新人才的培养；有利于新技 术的产生和技术在教育中新的应用；有利于促进教育信息产业的发展等。 数字化校园最早起源于1 9 9 0 年，当时美国克莱蒙特大学教授凯尼斯格林 发起并主持了的一项大型科研项目“信息化校园计划( t h ec a m p u sc o m p u t i n g p r o j c o t ) 。在1 9 9 8 年1 月3 1 日，美国前副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心 发表了题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式( t h ed i g i t a le a r t h ： u n d e r s t a n d i n go u r p l a n e ti nt h e2 1 s t c e n t u r y ) ”的演讲，最先提出“数字地球概 念，全世界开始接受数字化概念，之后逐步引出了“数字城市”、“数字化校园” 等各种概念。 由于数字化校园是教育信息化过程中衍生出来的新概念，与教育信息化一 样，数字化校园到目前为止还没有一个公认成熟的定义。目前学术界认为比较 完整概括数字化校园特征的是清华大学计算机与信息管理中心沈培华主任的描 述：数字化校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境 ( 包括设备、教室等) 、资源( 如图书、讲义、课件等) 到活动( 包括教、学、 管理、服务、办公等) 的全部数字化，在传统校园的基础上构建一个数字空间， 拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能， 最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教学质量科研和管理水平与 效率的目的”j 。 数字化校园与i n t e r n e t 密不可分，所有的工作都围绕着网络开展，具有 很强的开放性；教师教学与学生学习己经突破了传统校园的时间与空间的限制， 教师可以因材施教，学生可以通过网络轻松地获得全球的学习资源，并根据自 己的个人情况选择所学内容；教学的传统方式得以改变，可以采用课件、e m a i l 等数字化方式来进行。 数字化校园需求一般分为五个层次( 如图1 - 1 ) ： 图1 1 数字化校园结构图 网络基础层：数字化校园的硬件基础设施。 网络基本服务层：数字化校园的软件基础设施，包括身份认证、域名服 务、网络安全、目录服务、公共服务( 文件发布、e - m a i l 、文件传输) 等。 应用支撑层：是核心支持系统，主要处理业务逻辑，将各类数据按照业 务的逻辑规范管理、组织起来，包括办公自动化系统、数字图书馆、和网络教 学系统等。 信息服务层：是主要使用界面，主要处理用户逻辑，将规范化的数据按 照用户的需要提取出来提供给用户，为用户服务，如后勤服务、社区服务、电 子商务等。 个性化校园门户( 虚拟大学) ：系统结构的最外层，也是总入口，用户从 此处登录后可获得与其身份相对应的信息与服务，用户进入门户就等于进入了 一个虚拟大学。 数字化校园的特点突出体现在三个方面：网络化、智能化和个性化。它们 将成为继p c 、基础网络后数字化发展的又一个全新阶段，势必成为未来数字化 校园的热点【5 1 。 网络化是信息化的基础和前提，也是信息化发展的趋势。学校在信息化过 程中，需进行大规模的基础网络建设，这将对教职员工的工作、学习、生活产 生深远的影响。 智能化是数字化的初衷，是我们追求的直接目的。 个性化的影响已经越来越大，通过网络，人们可以将自己的需求发布出去， 也可以通过其网站和定制系统获得所有具有相同需求的资料。可以说，个性化 是信息技术所取得的最为伟大的成就之一，数字化校园为个性化教学开辟了广 阔的视野。 在数字化时代的今天，信息化学习、信息化教学和信息化管理已渗透教育 管理和教学研究的每一个领域。创造良好的数字化校园环境，着力培养和提高 学生的信息素养，深化素质教育，以信息化带动教育的现代化，全面提高教学 质量，是当前教育建设的重大课题。 在数字化校园建设中，学校可以利用多媒体、网络技术，将学校的主要信 息资源数字化，并形成数字化信息管理方式和沟通传播方式，从而形成高度信 息化的人才培养环境，即数字化学习环境，其内涵可作如下具体解释【4 】： ( 1 ) 建设数字化学习环境的前提基础是计算机的广泛应用及良好的网络设 施： ( 2 ) 数字化包括信息资源的数字化、信息管理方式的数字化和传播模式的 数字化等环节； ( 3 ) 数字化的建设工作应该围绕着新型人才的培养模式和培养环境的改革 和创新而展开，要渗透到学校的教学、科研、管理、公共服务以及校园社区服 务等各个领域中。 ( 4 ) 其深层意义在于构建适应信息社会要求的新的高等教育管理模式。 高职院校担负着完成高等教育大众化，建立终身教育体系和学习型社会的 重要任务。数字化校园在我国起步虽晚，但发展迅速，各院校之间竞争激烈， 它有利于开设具有高职特色的网络远程课程，能够更好地体现高职教育中的素 质与技能培养；有利于进行跨区域师资优化组合，拓宽高职院校的教育市场； 3 有利于解决院校资源与社会需求之间的矛盾，节约学校的教育成本；更有利于 高职应用型技能人才的培养。 数字化校园不只是信息技术在校园中的应用，更加重要的是要全面建立起 信息时代的教育理念、教育体制和教学模式。“数字校园 建设就是以现实的校 园网为依托，运用现代信息技术，全面处理、整合、存储各种资源，重组、构 建、提升各类活动的过程，它是一项涉及学校各方面工作的系统工程，是一个 需要长期建设、不断完善的过程。 1 2 选题的背景与意义 高校教务管理是一项政策性很强的工作，它在高等教育中具有举足轻重的 地位，它直接影响着教学水平及教学质量。为适应社会对人才的需求多样化的 状况，从2 0 世纪9 0 年代以后，全国各高校在教学管理制度上均从学年制向学 分制教学管理制度转变。推行素质教育和个性化教育，培养创新精神和实践能 力等教育理念，对教务管理工作提出了新的要求，为使管理工作更加科学化、 规范化，必须要有一套先进适用的高校教务网络管理系统。因此，设计适应本 校管理需要的新一代教务网络管理系统是提高教务工作效率的重大需要。 1 2 1 高校教务管理系统的发展 我国高校教务管理信息化建设始于2 0 世纪7 0 年代末，与我国经济发展和 信息化进程相适应，经历了三个阶段【6 】： 第一阶段：启蒙与试验阶段，从7 0 年代末到“六五 期间。主要形式是不 同程度地应用某些数字化办公设备，开始研究应用单项数据库管理系统。 第二阶段：开创和见效阶段，从1 9 8 0 年至1 9 9 2 年。在这个阶段，p c 机性 价比不断提高，局域网技术日趋成熟，部分高校开始研制应用单机教务管理系 统。 第三阶段：集成开发阶段，从1 9 9 3 年至现在。网络系统技术发展推进了校 园网建设的发展，很多高校开始以校园网为基础，使用大型数据库系统，开始 创建综合化的教务网络管理系统。与以往教务管理相比，它采用了b s 与c s 结构和i n t e r n e t 标准的网络技术，突破了原有教务管理系统使用范围的局限性， 允许在多地域、任意时段以不同身份来访问教务管理系统中的数据，提升了系 统数据共享的能力，提高了系统的可移植性和可扩展性。 1 2 2 关于高校教务管理系统研究现状概述 目前很多高校正在积极采用先进的计算机管理手段进行教务管理，就其来 源而言，所用的“教务管理信息系统”大概可以分为：自行开发、购买和量身 定做等。以上不同渠道的教务管理系统基本都能够解决高校教务管理中共性的、 4 普通的问题，提高了工作效率，促进了教务管理的信息化、科学化、现代化进 程。然而，不同来源的教务管理系统在运行中也暴露出各自的局限性。 1 自行开发的系统：主要由教务管理人员设计开发的，设计开发者熟悉教 务管理，但往往计算机程序设计能力不强，所以这类系统设计内容比较细致全 面，却在利用计算机的先进性能方面存在不足。同时由于程序设计人员工作往 往发生变动，使得系统后期开发很难持续。 2 购买的系统：主要由软件公司依据各高校教务管理的共性来开发的，设 计开发者具备较高的计算机程序设计能力和相当程度高校教务管理共性研究基 础，但对教务管理细节问题没有很深的研究，所以这类设计对表层的设计和功 能实现上会有突破( 共性角度系统的通用性好) ，却在各校教务管理特点研究( 个 性角度适用性差) 和子系统的设计、实现及系统元素间的关系体现上存在欠缺。 3 “量身定做 的系统：主要由教务管理专家和专业的计算机程序设计人 员共同开发的，设计开发者中教务管理人员负责“量身”后提供需求指标，程 序员依据指标要求进行设计。这样的设计过程虽然避免了以上两种方式设计的 系统的缺陷，但两个小组对一个指标的不同理解和研究思维、研究层面的差异 性会导致一定的偏差。 1 2 3 选题的意义 目前的安徽工业经济职业技术学院考试事务管理系统是计算机技术与本校 教务管理工作相结合的产物，它属于第三阶段的“量身定做 模式，涉及到考 试事务管理各环节、面向学校各部门以及各层次用户的综合网络管理信息系统。 具有以下优点： 1 教务数据集中管理，很大程度上实现了数据的共享。 2 在系统的构架上，主要采用面向对象的组件技术，通过重复使用已开发 的可靠的类和对象，增强了软件系统的可靠性。 3 系统运行于i n t e r n e t 上，采用c s 结构与b s 结构相结合的体系结构，既 满足教务管理用户集中、大量处理数据的要求，又满足学生和有关教职工较方 便地使用该系统。各子系统既可独立运行，也可联合运行，实现数据共享【7 】。 4 系统界面友好，操作简便。其中的每个模块都采用统一的数据记录定位 操作和数据编辑操作，保证了系统的易用性。 5 由于教务管理流程复杂，安全要求较高，本系统通过用户管理系统，对 用户进行身份验证，并根据其身份配置相应的控制、访问权限，使不同的教务 能以较安全模式协调工作。 6 基于校园网和i n t e r n e t 网络，易于使用且不受地域限制，提高信息交互效 率。 7 系统具有强大的跨平台和可移植性。 8 系统提供了高度的灵活性和自定义性。 本考试事务管理系统的开发，对于考试工作具有良好的促进作用： 1 提高管理的水平 校园网的普及，不仅提供了一种先进的管理模式，推动校园建设，而且可 以满足师生获取信息的需要。建立在校园网上的考试管理系统，不仅提高了考 试管理工作的效率，减轻教学管理人员的工作强度，使考试管理工作更加规范 化、科学化，而且更好地提高了管理人员的自身素质和管理业务水平，适应了 新时期考试管理工作的需要 2 提高管理的能力 考试管理系统为学校、教师、学生三方都提供了很大的便利：对学校来说， 优化管理体制，实现资源合理配置，节约更多的资金用于教学科研及校园设施； 便于考试信息的快速传递和充分共享，提高职能部门的工作效率，减轻工作人 员负担；推动学校管理机制进一步完善，适应信息化的要求，充分体现现代化 高校的先进性。 1 3 本文的组织安排 第一章绪论，主要介绍了教育信息化建设的内涵以及数字化校园的基本理 论、内涵和意义，并阐述本课题选题的背景和意义以及符合学校需求的教务管 理系统的重要性及对校园信息化建设的意义； 第二章c s 与b s 结构及相关技术，介绍了本系统设计中的结构设计模式， 对目前比较流行的c s( c l i e n t 客户机s e r v e r 服务器) 结构和b s ( b r o w s e r 浏览器s e r v e r 服务器) 结构做了详细的描述；阐述了开发系统所用的相关技术。 第三章考试事务管理系统的分析与设计，介绍了系统的设计原则及考试管 理工作的内容、要求和数据库的设计； 第四章考试事务管理系统基本算法设计，详细介绍了考试安排的基本算法； 第五章考试事务管理系统的实现，介绍了考试事务管理系统的具体功能和 基本操作； 第六章总结与展望，总结了本文的工作，并对以后的工作进行了展望。 6 第二章c s 与b s 结构及相关技术 结构是整个系统的骨架，结构设计是系统设计的关键，将对系统的性能起 决定性的作用。常用的计算机网络服务结构有两种，c s ( c l i e n t 客户机s e r v e r 服务器) 结构和b s ( b r o w s e r 浏览器s e r v e r 服务器) 结构。 2 1c s 与b s 结构 2 1 1 c s 结构 c s 结构是一种协同式分布处理体系结构，它根据具体应用，将整个系统 的处理任务分布在客户端( c l i e n t ) 和服务器( s e r v e r ) 上，客户端和服务器相 互配合，密切合作，以最大限度地发挥客户端和服务器的工作潜力。客户端向 服务器发出请求，服务器响应客户端的请求并为客户端提供服务【8 】。c s 结构 的示意图如图2 1 所示。 图2 1 客户机服务器结构示意图 c s 软件体系结构，是2 0 世纪9 0 年代成熟起来的技术，它能够实现资源 的共享并解决资源不对等的问题。c s 结构将应用一分为二，服务器( 后台) 负责数据处理和管理，客户机( 前台) 完成与用户的交互任务，并将用户对数 据的操作请求发送到服务器。例如一个学校的把所有的数据集中于一台数据库 服务器上，这样就很好的保证了数据的安全性和一致性。采取这种设计方式能 够在一个局域网的环境中使各部门、人员之间可以一致的工作。系统通过严格 的用户、权限管理能够使不同岗位的教职工各司其职，使用也能方便有序。自 九十年代中期以来，这种结构也是软件开发所采取的一种主导结构。 2 1 2b s 结构 在b s 体系结构下，表示层( p r e s e n t a t i o nl a y e r ) 、功能层( b u s i n e s sl o g i c l a y e r ) 和数据层( d a t a s e r v i c el a y e r ) 被分别放在三个独立的单元：w e b 浏览 器、w e b 服务器以及数据库服务器【9 1 。表示层位于客户端，它的任务是通过w e b 浏览器向w e b 服务器发出数据请求和接受w e b 服务器传送过来的页面进行显 7 示；功能层由w e b 服务器来实现，它的任务是接受用户的请求，执行相应的应 用程序访问数据库，并将得到的结果处理后，以通用的格式( 通常是h t m l 文 件格式) 传送回客户端；数据层位于数据库服务器端，其任务是接受w e b 服务 器对数据库的操作请求，把运行结果提交给w e b 服务器。典型的b s 结构如图 2 2 所示。 图2 2 浏览器i t 务器模式示意图 在浏览器服务器开发模式( b s 结构) 这种方式下，以往的局域网用户界 面能够以动态网页的方式发布，将一个软件的应用分布到了i n t e r n e t 上。用户 以浏览器的方式就可以打开客户端程序，这样使得软件的使用能够跨越地区的 界限，使信息的传播和使用得到空前的扩展。 2 1 3 c s 与b s 结构性能比较 ( 1 ) c s 结构的特点和适用范围 1 优点 交互性强。在c s 结构中，客户端有一套完整的应用软件，所以它在出 错提示、操作提示等方面都有强大的功能；同时，界面很有针对性。 存取结构更安全。由于c s 结构是成对的点对点的结构模式，其应用平 台采用的是适用于局域网或广域网的、安全性比较好的网络协议，因而安全性 可以得到较好的保证。 网络通讯量较少，速度较快。c s 结构只有两层结构，所以通讯量少， 速度快，有利于处理大量的数据。而b s 结构采用的是逻辑上的三层结构，这 样，第一层和第二层结构之间的通讯、第二层和第三层结构之间的通讯都要占 用一条网络线路，使得速度受到一定影响。 2 缺点 由于c s 结构是成对的点对点的结构模式，使得它开发成本比较高，使用 起来必须要有专门的培训，显得比较繁杂；同时对于c s 结构的维护和升级都 显得比较复杂和麻烦；它的信息内容和形式比较单一，新技术也不能轻易应用， 移植起来也比较困难。 3 适用范围 安全性要求高。 具有较强的交互性。 用户范围小且使用地点固定。 要求处理大量数据等等。 ( 2 ) b s 结构的特点和适用范围 1 优点 客户端得以简化。客户端只需要安装一个通用的浏览器软件即可。b s 的所有功能都实现在w e b 服务器上，简化了系统的开发和维护工作。 它使用户的操作变得更为简单。b s 结构的客户端只是一个简单易用的 浏览器软件，大家对它都比较熟悉。同时浏览器软件提供的界面是统一的，使 用非常方便，对于管理人员来说没有太大的难度。 b s 结构特别适用于网上信息的发布。由于b s 结构所使用的技术是 i n t e r n e t 的w e b 技术，所以特别适合在互联网上发布信息，可以有效提高管理 的效率。 2 缺点： 由于用户界面主要事务逻辑在服务器( s e r v e r ) 端完全通过w w w 浏览器 实现，所以应用服务器运行数据负荷较重，一旦发生服务器“崩溃 等问题， 后果不堪设想。所以很多单位都备有数据库存储服务器，以防万一。 3 适用范围 使用范围广而且地点灵活。 功能变动频繁。 对安全性、交互性的要求不高。 为了满足教务管理用户集中、大量处理数据的要求，又满足学生最大范围 地使用该系统的需求，本系统采用c s 结构与b s 结构相结合的体系结构【l 们。 设计中重要数据服务以c s 结构实现，部分信息检索服务以b s 结构实现。如： 系统的部门管理，学籍信息的收录、修改，教学计划的制订等功能通过c s 方 式由系统提供传统界面进行操控，这样就保证了系统重要数据的安全性、操作 的方便性以及数据刷新的及时可靠。而学生信息的查询、专业课程安排查询、 课程成绩查询等功能通过b s 方式由系统提供活动服务器页面( j s p ) 的方式， 使得具有权限的使用者可以通过互联网在任何地方进行操作。 本文提出的c s 与b s 混合体系结构的开发模式，可以吸收两者的优点，保 留b s 结构分布性开发维护简单性的特点，同时融入了传统c s 结构的特殊功 能要求和个性化设汁要求，既能满足不同操作系统和软件平台的需求，支持管 9 理员异地操作和远程维护，又能充分利用传统的c s 结构下已经积累和开发了的 管理和应用程序，大大降低成本，是比较科学、合理的解决方案。 2 2 相关技术 2 2 1 数据库中间件技术 中间件是介于应用系统和系统软件之间的一类软件，它使用系统软件所提 供的基础服务，衔接网络上应用系统的各个部分或不同的应用，能够达到资源 共享、功能共享的目的【1 1 1 。中间件可分为七类，其中应用最广、发展前景最好 的一种中间件就是数据库中间件，数据库中间件作为前端客户机和后端数据库 服务器之间的一个中间层，起到了桥梁的作用。 按照传统方式，应先建立用户连接，才能访问d b m s ( d a t a b a s em a n a g e m e n t s y s t e m ) ，之后用户直接对数据库进行操作。通常情况下，d b m s 服务器都定义 了一个连接用户数的上限，当连接用户数达到这个上限值时，新用户的连接就 会失败。在实际应用中，同一个数据库服务器经常会有大量用户在同一时间访 问，并且在较长一段时间内这些用户均会保持连接的情况，这样就使可用的用 户连接数受到很大限制。而在保持用户连接的时段内，很多用户并没有一直实 时地对数据库进行操作，使得数据库连接在多数情况下处于空闲状态。为解决 这种情况，在用户保持连接但不使用数据库时，可以断开数据库连接，从而增 加可用的连接数。但是这样效果并不会很明显。那么为了方便建立连接，提高 使用效率，我们可以采用独立的数据库连接来管理进程，提供连接管理的服务。 客户不用直接与数据库服务器建立连接，而是通过数据库连接管理进程来建立 连接，各种数据库操作也是通过该数据库连接管理进程完成的。这样实际上就 是在客户应用与数据库服务器之间再增加一层中间件，也就是所谓的数据库中 间件。 数据库中间件是处于底层数据库和用户应用系统之间的，主要作用在于屏 蔽异构数据库的底层细节问题，它是客户与后台数据库之间进行通讯的桥梁。 当客户向w e bs e r v e r 发出对某个数据库的s q l 请求时，先通过数据库中间件 搜索当前可用的匹配的数据库连接，并将s q l 请求转发给对应的数据库服务 器，数据库服务器执行s q l 语句后，把结果传给数据库中间件，再由数据库中 间件传回给用户。 数据库中间件作为中间件的一种，具有中间件普遍的优点，如下所述： ( 1 ) 能方便地进行移植和集成。数据库中间件封装了各种与平台相关的细 节，当操作系统或通信协议等底层的配置发生变化时，就不用改变应用程序的 代码。 ( 2 ) 有着更高安全级别。数据库中间件可以自己定义通信协议，应用软件 必须遵循才可访问，这样可以较好地保护数据库服务器。 1 0 ( 3 ，) 使用比较简单，访问透明。底层的各种实现细节均封装在数据库中间 件中，对用户来说各种数据源使用均有统一的访问方法，可以说是完全透明的。 ( 4 ) 良好的扩充性。如果要对数据库中间件进行局部改进和整体升级，那 么只要保持对外接口不变，就不会影响到系统的其它部分。 为了统一访问数据库的界面标准，微软公司确立和定义了o d b c ( o p e n d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，开放数据库互连) 。o d b c 实际上是一组访问数据库的 a p i 函数库，通过o d b ca p i 函数，应用程序可以方便地操作数据库中的数据， 这样数据库应用程序就不需要考虑不同数据库的格式，可以采用统一的方法使 用数据库。此外，基于s q l 语言的o d b c 又是s q l 语言和应用程序之间的标 准接口，它解决了传统的宿主式或嵌入式s q l 接口不够规范的问题【l 2 1 。 从物理上看，o d b c 由五个层次组成，如图2 3 所示。层次中各部件的作 用如下： l o 。b c 驱动程序 一一 一一一 数据源 应用层 一一- _ 一一 o d b c 层 一_ _ _ _ _ - _ 一 数据层 图2 - 3o d b c 各部件及其层次关系图 ( 1 ) 数据源名它是通过o d b c 管理器注册的一个数据源的名称，各种细 节问题诸如数据库文件名、数据库驱动程序、用户i d 、密码等均被隐藏，使具 体的数据库对应用程序来说变得透明。 ( 2 ) 应用程序由d e l p h i 或其他语言编写能够有效完成数据库的各项应 用功能。 ( 3 ) o d b c 管理器主要任务是管理o d b c 驱动程序和数据源。 ( 4 ) 驱动程序管理器它的任务是管理o d b c 驱动程序，对用户来说是 完全透明的。其包含在o d b c 3 2 d l l 中，是o d b c 中最重要的部件。 ( 5 ) o d b ca p i是o d b c 提供的一组数据库的函数【l3 1 。， ( 6 ) 数据源它包含了数据库位置和数据库类型等信息。 应用程序如果要访问一个数据库，首先必须用o d b c 管理器注册一个数据 源，提供数据库位置、数据库类型及o d b c 驱动程序等信息，o d b c 管理器根 据这些信息，建立起o d b c 与具体数据库的联系。所以说在实际应用中，只要 应用程序将数据源名提供给o d b c ，o d b c 就能建立起与相应数据库的连接， 用户就可以很方便的对数据库进行各项操作。 2 2 2 网络操作系统 网络操作系统( n o s ) 是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件的 集合，主要功能就是为网络计算机提供网络通信和网络资源共享。由于网络操 作系统是运行在服务器之上的，所以有时我们也把它称之为服务器操作系统 【1 4 】。由于提供的服务类型不同，网络操作系统与运行在工作站上的单用