（计算机系统结构专业论文）基于web环境的研究生教学管理系统的设计与实现.pdf

摘要摘要现代信息技术的快速发展，使教育信息化成为2 1 世纪教育改革和发展的主旋律之一。高校研究生教育作为知识创新和高层次人才培养的主体，如何充分利用i n t e r n e t 网在高校建立起科学的管理信息支持系统，是我们需要深入探讨和解决的个重要课题。针对我校近年来研究生教学管理的实际情况，在借鉴其他高校经验的基础上，我们尝试开发了这套基于w e b 环境的研究生教学管理信息系统，使研究生教学管理工作能够尽量快速、方便、准确、安全地得以实现，从而保障高校研究生培养管理科学化、高效化。本文综合运用计算机网络、管理信息系统思想和软件工程方面的知识，对研究生教学管理信息系统进行了需求分析、功能模块设计，比较了实现系统可供选择的技术方案，重点分析了实现系统的关键技术，如登陆权限控制、a s p 访问数据库、外置组件的利用、安全设计与实现等。系统开发采用b s 计算模式；数据库设计上采用了概念设计、逻辑设计，构建了e r 模型图；通过采用一定的验证机制、安全设计来提高系统的安全性；运用面向对象的编程思想，使用a s p 开发语言和s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库管理系统来实现研究生教学管理系统。最后结合系统开发阶段和调试阶段发现的问题，提出了系统需要完善的地方，总结了开发此系统所取得的经验和体会。该系统的主要模块有选课模块、学籍管理模块、成绩管理模块、评教模块、工作量核算模块、奖学金评定模块、毕业信息管理模块、公文发布及管理模块等，贯穿了研究生教学管理全过程，并通过测试运行，己正式投入研究生教学日常管理中，在为研究生教学管理人员、研究生、任课教师、导师等实时获取、传递、反馈教学信息方面提供了很大的方便，推动了我校研究生教学管理信息化进程。该系统的开发为今后系统升级或开发更全面的研究生管理系统奠定了良好的网络理论与技术基础。关键词：研究生教育，w e b ，管理信息系统，安全性1 1 1基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现a b s tr a c tw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o d e r ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y ，t h ei n f o r m a t i o no fe d u c a t i o nh a sb e e nt h em a i ns t r e a mo fe d u c a t i o nr e f o r ma n dd e v e l o p m e n ti nt h e21 “c e n t u r y p o s t g r a d u a t es t u d e n te d u c a t i o ni st h em a i nf r a m eo fs c i e n c e ，t e c h n o l o g yi n n o v a t i o na n dt r a i n i n gh i g hl e v e lo fp e r s o nw i t ha b i l i t y h o wt ot a k et h ea d v a n t a g eo ft h ei n t e r n e tt oe s t a b l i s ht h es c i e n t i f i cm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mh a sb e e na ni m p o r t a n tp r o b l e mt h a tf o r c e su st od e e p l yc o n s i d e ra n dr e s o l v ei t a c c o r d i n gt oo u ru n i v e r s i t y st e a c h i n gm a n a g e m e n tc o n d i t i o na n dr e f e r e n c e so fo t h e ru n i v e r s i t y ss u c c e s s f u le x p e r i e n c e ，w et r yt od e v e l o pap o s t g r a d u a t et e a c h i n gm a n a g e m e n ts y s t e mt h a tb a s e do nt h ew e bc o n t e x ts ot h a tl e tt h ew o r k so ft e a c h i n gm a n a g e m e n tb e c o m eh i g hp e r f o r m a n c e ，c o n v e n i e n c e ，e x a c t n e s sa n ds a f e t y w i t ht h e s ea d v a n t a g e s ，t h et e a c h i n gm a n a g e m e n ts y s t e mc a ne n s u r eh i g he f f i c i e n c ya n ds c i e n t i f i c i t yo ft h ep o s t g r a d u a t et e a c h i n gm a n a g e m e n t t h i sa r t i c l ei sa ni n t e g r a t i o no fm u c hk n o w l e d g es u c ha sc o m p u t e rn e t w o r k ，i d e ao fm 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 o f t w a r ee n g i n e e r i n gi nt h i sa r t i c l ew ec o n s i d e rr e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，f u n c t i o nd e s i g n ，a n di n t r o d u c et h es y s t e mi m p l e m e n ts c h e m eb yc o m p a r em a n yd e s i g np r o j c o t w eu s em a n yw o r d st oe x p l a i nt h ec o r ea n dk e yt e c h n i q u e si nt h es y s t e m ，f o re x a m p l et h el o g i np r i v i l e g ec o n t r o l l i n g ，a s pa c c e s st h ed a t a b a s e ，t h eu s eo fo u t e rc o m p o n e n t s ，s e c u r i t yc o n f i g u r a t i o n ，d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o ne t c t h em a i nt e c h n i q u ei nt h es y s t e md e s i g ni sb sc o m p u t i n gm o d e i nt h ea s p e c to fd a t a b a s ed e s i g n ，w eu s ec o n c e p td e s i g n ，l o g i cd e s i g n ，a n dc o n s t r u c ta ne rm o d e l ，s y s t e ms e c u r i t yi sg u a r a n t e e db yc h e c k i n gf u n c t i o nm o d u l ea n ds a f e t yd e s i g ni nt h es y s t e m m o r e o v e r ，i no u rs y s t e mw ea p p l yo b j e c to r i e n t a t e dp r o g r a m m i n gm e t h o da sd e s i g np r i n c i p l e ，u s ea s pp r o g r a m m i n gl a n g u a g ea n ds q ls e r v e r 2 0 0 0d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e mt oi m p l e m e n tt h es y s t e m f i n a l l y ，a tt h ee n do ft h i sa r t i c l e ，c o n s i d e rt ot h ep r o b l e m si ns y s t e md e s i g np e r i o da n di ns y s t e md e b u gp e r i o dw ei n d i c a t es o m ea s p e c t st h a tn e e dt ob ei m p r o v e d ，a n ds u mu ps o m ee x p e r i e n c ei ns y s t e md e s i g nt os h a r ew i t hr e a d e r s a b a t r a c tt h i ss y s t e mh a si m p l e m e n t e dc l a s sc h o i c em o d u l e ，s t u d e n ti d e n t i f y i n gm a n a g e m e n tm o d u l e ，s c o r em a n a g e m e n tm o d u l e ，t e a c h e rj u d g e m e n tm o d u l e ，w o r kq u a n t i t yc a l c u l a t i n gm o d u l e ，s c h o l a r s h i pj u d g e m e n tm o d u l e ，g r a d u a t e di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e ，a r c h i v e sis s u i n ga n dm a n a g e m e n tm o d u l e a l lo ft h e s em o d u l e sa saw h o l ec o v e ra l la s p e c t so fp o s t g r a d u a t es t u d e n tt e a c h i n gm a n a g e m e n t ，a n da 1 1o ft h e s em o d u l e sh a v eb e e nt e s t e d t h i ss y s t e mh a sb e e na p p l i e di nm a n a g e m e n tp r a c t i c e ，a sar e s u l ti tg i v eag r e a tc o n v e n i e n c ef o re v e r yg r a d u a t et e a c h i n gw o r km a n a g e r ，p o s t g r a d u a t es t u d e n t ，t e a c h e r ，t u t o rt og e t ，t r a n s f e r ，f e e d b a c kt e a c h i n gi n f o r m a t i o nq u i c k l ya sw e l la si th a sp r o m o t e di n f o r m a t i o no ft h ep o s t g r a d u a t es t u d e n te d u c a t i o np r o c e s si no u ru n i v e r s i t y t h i ss y s t e mh a sp a v e daw a yf o ru p g r a d el a t e ro rd e v e l o p i n gan e wm o r ec o m p l i c a t e dp o s t g r a d u a t em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m k e yw o r d s ：p o s t g r a d u a t ee d u c a t i o n ，w e b ，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 c u r i t yv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注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它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。签名：盗圣日期：删歹年，月少日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、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，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部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、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：鱼兰导师签名：日期：厶坤岁年，月邝日第一章引言1 1课题背景和意义第一章引言1 1 1信息技术的发展给管理信息系统提供了技术支撑平台全球信息化和知识经济的崛起，使教育信息化成为2 l 世纪教育改革和发展的主旋律。高校研究生教育作为知识创新和高层次人才培养的主体，建立起先进的管理信息支持系统，可促进教育管理体制的改革和创新、反映出学校管理现代化的水平。信息社会以多媒体技术和网络技术的应用为基本特征，多媒体技术和网络技术的普及应用是科学技术发展水平的体现。信息技术的快速发展使“天网”、“地网”在现代社会里无处不在，同时也给高校通过信息化建设、促进管理手段的信息化，从而带动管理流程进一步规范化，提高管理工作的效率带来良好的契机。研究生教学管理信息系统正是在信息技术对教育领域的深远影响中产生的。高校研究生教育信息系统是一套基于计算机网络环境的研究生教育管理信息支持系统，指通过开发出合理的网络应用系统，将与研究生教育有关的数据信息进行收集、筛选整理和统计分析，给出准确、科学的信息结果，面向不同客户给予不同的信息服务，从而做到及时、高效地传递信息、提高管理效率和质量，使管理工作更加科学与规范化，并为领导决策提供信息技术支持。因此，如何建立起信息畅通的、功能强大的、安全性能高的网络研究生教育管理信息系统，正成为国内许多高校教育科学研究和应用领域的重要课题，其发展具有鲜明的时代性。我校正是基于上述大环境尝试对该课题进行立项规划和建设。本课题是电子科技大学研究生院2 0 0 3 年立项重点支持项目，主要实现从研究生入1 ：3 到出口的全过程信息管理，最终实现校、院两级办公自动化。网络研究生教学管理信息系统是以教学管理为核心，集教务管理、学籍管理、教师学生管理、教学质量评估、系统管理等功能于一体的综合管理系统，使教育管理者、教师、学生可以通过网络对教学过程中的信息进行实时地、有选择的查询，并能利用过去的数据预测未来，逐步实现学校教学系统的最优化。基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现事实上，网络教学管理信息系统的核心思想就是通常意义上的计算机管理信息系统( m i s ) 在高校教育管理领域的具体应用，但由于网络软件的复杂性和安全性等因素，它使用的技术又远远超出m i s 的范畴。因此，它既遵循管理信息系统的一般规律，在规划、设计和实施等过程都与m i s 相类似，但又在数据共享性、安全性、完成各类事务的复杂性、面向对象的多样性等具有区别于一般m i s 的差异性。1 1 2 研究生教育快速发展迫切需要研究生教育管理信息化近年来，我国研究生教育事业蓬勃发展，研究生招生人数逐年增加，2 0 0 4 年全国研究生招生人数已达到3 3 万。研究生招生规模的不断扩大，使得待处理的信息和数据日益增加，传统的手工或计算机单机处理各类数据的方式已显得落后和难以应付。全国研究生各培养单位顺应研究生教育发展的需要，注重积极采用计算机技术辅助教学与管理，有力地促进了我国研究生教育的信息化进程。然而，我国各高校研究生教育管理水平的差异性、研究生招收类型的多样化、扩招所带来信息量的迅速扩充等问题的存在，使研究生教学管理信息系统难以有统一的版本，给推进研究生教育信息化进程带来严峻挑战，但同时又为推动学校个性信息化步伐提供了一个有利的契机。1 1 3我国研究生教育管理信息系统发展简介我国研究生教育管理信息系统的建设大致经历三个发展阶段：第一阶段：2 0 世纪7 0 年代末至1 9 8 6 年期阅。清华大学等一些重点高校率先利用计算机进行辅助管理，先后以d o s 作为操作系统的平台，使用过程化语言( 如c 语言、f o x b a s e 等) 编制了部分简单程序和小型数据库系统，开发了招生管理、学籍管理、成绩管理等单一教务管理功能。这些业务管理系统基本上是单机运行，数据一致性、完善性较差，数据不能实现共享。第二阶段：1 9 8 6 年至1 9 9 2 年期间。1 9 8 7 年5 月，在国务院学位委员会办公室的倡导下，正式成立了“全国研究生教育和计算机管理研究协作组”，该协作组1 9 8 7 年推出“硕士学位研究生管理数据库信息标准”( 试行) 。此时期部分高校的研究生管理信息系统主要以w i n d o w s3 x 、w i n d o w s9 x 作为操作系统平台，使用小型数据库系统，借助内部局域网，实现了几个功能模块的集成和部分数据共享，第一章引言教学管理信息系统中用户界面相当友好，操作也相当简单，但信息的交换仅限于内部，系统和数据的安全性不是很高，无法支持网络访问和查询数据，缺乏研究生培养统一的规划思想完成。第三阶段：1 9 9 3 年至今的集成发展阶段。伴随性价比更高的微机系统相继问世，网络技术日新月异，i n t e r n e t 的迅速普及，尤其是1 9 9 5年底c e r n e t 开通以来，高校校园网建设取得明显进展，使得网络技术趋于成熟，既懂管理又懂计算机应用技术的人才队伍开始形成，高校教育管理信息系统的建设开始有重点地逐步向综合化、集成化过渡。在此期间，我国建立起全国性的学位与研究生教育信息工作站，推出了一些面向各培养单位的公共数据库和标准库公共信息管理软件，逐步形成了一支既懂管理又懂计算机技术的管理队伍，这一切都表明我国研究生教育管理工作正在逐步走近信息化。此阶段的研究生教学管理信息系统主要是以w i n d o w s2 0 xs e r v e r 、l i n u x 或u n i x 作为操作系统平台，使用的是中型或大型数据库系统( 如m i c r o s o f ts q l 、o r a c l e 等) 进行开发的，网络通讯协议以t c p i p 为主，教学管理信息系统的稳定性和安全性得到了很大的提高，同时信息的交换不仅仅局限于学校内部的校园网( 局域网) ，还可以在广域网上进行，从而诞生了基于w e b 环境的研究生管理信息系统。这一代系统的结构可以使更多的用户方便地接入，结构更为合理，功能更为全面，信息交换更为安全和便捷，【l4 】1 ，1 4 我校建立研究生教育信息管理系统的重要性与迫切性我校在9 0 年代初期建立了“学位与研究生教育成绩管理系统”，开始采用计算机进行辅助管理，管理的主要内容是学籍信息、成绩信息等，目前已积累了相当丰富的电子数据，使研究生常规培养工作利用计算机代替了部分手工操作，提高了工作效率和办公质量。但是随着我校研究生教育规模的扩大，以及研究生教育管理体制的转变，系统的信息源和信息量急剧增加，单机业务系统已无法满足实际工作的需要。数据不能实现共享，阻碍了基础数据在宽度与深度方面的拓展。所以，研发基于新技术并适应当前研究生教育管理现状的管理系统势在必行。国内一些研究生培养单位，如清华大学、西安交通大学、上海交通大学、大连理工大学等，从2 0 世纪9 0 年代中期开始进行网络技术在研究生教育管理方面的应用研究，并且取得很好的经验，一些基于基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现网络环境的管理信息系统开始投入使用。考虑到各高校研究生教育管理的复杂性、差异性、缺乏统一的信息标准等一些客观原因，现有这些的管理系统无法满足我校研究生教育管理的实际需要。因此，适应网络技术的发展趋势和实际工作的迫切需要，对我校现有的研究生教育管理信息系统进行升级改造也就顺理成章。这也就是学校支持开展本课题研究的立足点和出发点。1 2系统开发基础研究生网络教学管理信息系统需要以下几个方面为开发基础：有健全的校园网络。网络教学管理信息系统的运行依托于校园网络而存在，校园网络设置是否合理最终将决定网络教学管理信息系统运行的安全性、可靠性、稳定性、可操作性。我校网络信息中心作为中国教育和科研计算机网( c e r n e t ) 西南地区网络中心，拥有各型高端网络设备和丰富的链路资源。学校校园网( u e s t c n e t ) 是一个大型的i p 校园区域网，在全网使用t c p i p 协议，覆盖了整个校区。u e s t c n e t 的服务器是以s u ne 4 5 0 e 2 5 0 服务器和多台p c 服务器构成的服务器群。服务器均使用u n i x 操作系统，提供d n s 、w e b 、电子邮件、f t p 等多种应用服务，支撑着丰富多彩的网上应用，如：远程教育、学籍管理、各院系所站点、多媒体服务、教师社区、共享软件的下载、网上信息发布和查询、资料检索等。为研究生教育管理提供了强有力的网络支持，并提供良好的服务器代管服务，有利于研究生信息管理从原有的封闭、独立的管理模式向互联、开放的体系转变。选择中型以上的数据库管理系统( d b m s ) 。数据库作为存取数据与信息的最终场所，为用户系统、权限系统和安全系统提供数据支持。( 在后面的技术方案选择中有较详细的介绍。)选择方便实用的网络计算模式。信息技术的不断完善与发展，使b s ( 浏览器n 务器) 的网络计算模式可以在无需安装客户端程序的情况下，直接通过i n t e r n e te x p l o r e r 浏览器来应用网络教学管理信息系统。1 3 作者主要工作作者的主要工作是参与w e b 环境下研究生管理信息系统的系统需第一章引言求分析、优化设计方案，并参与部分开发与测试。具体包括夺参与系统的框架研究，进行系统的部署与课题研究；夺参与系统体系结构与模型的分析、设计；夺参与系统的优他设计；夺参与系统安全的安全设计与部分实现；呤系统的测试与总结。1 4论文的主要内容及完成目标本文通过对我校研究生培养具体过程进行需求分析，利用先进的计算机技术与网络环境，比较目前较流行的系统开发技术，针对多层次用户，提出高性能的、安全可靠的、操作简便的技术方案，最终设计实现一套基于w e b 环境的以研究生培养工作为核心的电子科技大学研究生教学管理信息系统。其中，论文的主要工作有：第一章：绪论，重点介绍课题所涉及的研究背景、开发基础和主要完成的目标。通过介绍信息技术对管理信息系统所起的推动作用以及我国研究生教育管理信息系统的发展过程，简要介绍我校研究生教育管理信息系统的应用情况，指出论文的主要内容及完成目标。第二章：系统开发采用的技术方案通过对系统的网络计算模式的分析与比较，提出了b s 网络计算模式；介绍了对网络操作系统、数据库管理系统的选择；重点分析了w e b 数据库访问技术- - a s p ；提出了系统所采用的技术方案。第三章：系统功能设计，确定系统需要开发的核心功能模块。通过阐述系统的设计思想和原则，对系统的功能体系、数据结构进行了分析研究，同时介绍了系统建模方法与原则。结合管理工作经验，参与整个系统的性能规划和设计，使其具有统一框架和良好的延续性和继承性。研究生教育信息的建模方法对面向信息系统的建模概念、建模过程和建模方法进行了研究，介绍了数据流图的组成要素和创建原则。通过对研究生教育管理的体制和业务流程的研究分析，建立了研究生教育信息模型。第四章：系统功能实现及关键技术基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现对系统几个主要功能模块进行了阐述，针对系统开发可能面临的技术难点，给出了部分关键技术的实现方法。第五章：系统运行环境与测试、运行情况介绍了系统实现的硬件环境、软件环境以及已经实现的部分功能的运行情况。第六章：总结与展望通过总结在设计与开发过程中积累的经验，指出开发应用过程中应注意的问题，结合测试发现的问题，针对本系统给出今后建议改进的地方，同时展望研究生教育管理信息化的未来。第二章系统开发技术方案第二章系统开发技术方案目前在程序开发领域中，主要分成两大编程体系，一种是基于浏览器的b s ( b r o w e r s e r v e r ) - 姑n 构，另一种是c s ( c l i e n t s e r v e r ) 结构。如图2 1 所示：图2 一l程序开发体系开发基于b s 结构的项目，目前主要采用两种服务器端语言：a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 和j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) ，这两种语言构成两大开发体系：a s p + s q ls e r v e r 2 0 0 0 体系和j s p + o r a c l e9 i 体系。目前应用领域的数据库系统绝大多数采用关系型数据库。在企业级的开发领域中，目前主要采用三大厂商的数据库关系系统：微软公司的s q ls e r v e r 2 0 0 0 、o r a c l e 公司的o r a c l e9 i 和i b m 公司d b 27 ，2 。如果在浏览器一端使用j a v a s c r i p t 编写程序，在服务器端采用a s p ，数据库采用s q ls e r v e r 2 0 0 0 ，这样b s 体系就完整了。而对一个开发项目来说，知识体系就完整了1 1 】。7基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现2 1系统网络计算模式2 1 1c s 模式回顾信息技术的发展，计算机与网络技术的客户机服务器( c l i e n t s e r v e r ，简称c s ) 结构相结合成为第二代信息技术的主流，使信息系统网络化变成了现实。c l i e n t s e r v e r ( c s ) 是一种松耦舍结构的模型，其最大优点是将计算机工作任务分别由客户端和服务器端共同完成，这样有利于充分、合理利用系统资源。客户机服务器结构包括一个客户机f 或称前端) ，一个服务器( 或称后端) ，如图2 2 所示。客户机的作用是访问和处理远程服务器上的数据，服务器的作用是接收和处理客户机的数据请求。有时，可能有多个客户向同一个服务器同时请求服务，这就需要服务器决定怎样处理这些请求。因此，在许多客户机服务器结构中，除了客户机和服务器外，还有其它部分，即通常讲的三层客户机服务器结构中的中间层。圈署一图2 - 2c s 网络计算模式c s 结构在技术上虽然很成熟，但该结构的程序往往只局限在小型的局域网内部，不利于扩展。并且，该结构的每台客户机都需要安装相应的客户端程序。由于我们的系统是一个教学管理系统，拥有的用户量比较多，因此，如果单纯采用该结构，系统的安装与维护工作比较繁重。同时，由于应用程序直接安装在客户机，客户机直接和数据库服务器交换数据，系统的安全性也受到一定影响。随着应用系统复杂性的提高，c s 模式暴露出的许多问题已不能适应不断增长的多方面需求。主要体现在：开发和维护复杂，成本较高；用户界面风格不统一，不利于推广使用；移植困难，升级麻烦；信息内容和形式单一；限制了扩展性等。第二章系统开发技术方案2 1 2b s 模式2 0 世纪9 0 年代以来，蓬勃发展的w e b 技术为解决传统c s 结构的技术“瓶颈”提供了切实有效的方案。i n t r a n e t 模型是基于i n t e r n e t的w e b 模型，它以w e b 为中心，采用t c p i p 、h t t p 传输协议，客户端通过b r o w s e 访问w e b 服务器以及数据库服务器，因此为浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ，简称b s ) 模式。随着i n t e r n e t 的出现和广泛使用，w e b 使得实现广泛的网络共享、集中的安全控制和友好的使用界面达到了完美的统一。这为解决教学管理系统运行中存在的一些问题提供了新的可能。基于w e b 的方式其实是一种特殊的客户服务器方式，客户端是各种各样的浏览器。b s模式采用三层体系结构，主要包括数据库系统、应用服务器、客户浏览器三个部分。图2 - 3b s 网络计算模式第层浏览器( 客户机) 为用户与整个系统的接口。客户端的应用程序简化到一个通用的浏览器，由它来解释h t m l ，显示网页内容。这里网页具有一定的交互功能，支持用户在网页提供的表单上输入信息提交给后台，并提出处理请求。这里的后台即第二层的w e b 服务器。第二层w e b 服务器将启动相应的进程来响应浏览器的请求，并动态生成嵌入处理结果的h t m l 代码返回给客户机浏览器。如果客户机的请求还包括数据存取，那么w e b 服务器还需与数据库服务器协同完成这一处理任务。第三层数据库服务器的任务类似于c s 模型的第二层，负责协调不同w e b 服务器发出的s q l 请求，管理数据库。在b s 体系结构系统中，用户通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。b s 结构简化了客户机的工作，客户机上只需配置少量的客户端软件。服务器将担负更多的工作，对数据库的访问和应用程序的执行将在服务器上完成。浏览器发出请求，而其余如数据请求、加工、结果返回以及动态网页生成等工作全部由w e bs e r v e r 完成。实9基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现际上b s 体系结构是把二层c s 结构的事务处理逻辑模块从客户机的任务中分离出来，由w e b 服务器单独组成层来负担其任务，这样客户机的压力减轻了，把负荷分配给了w e b 服务器。这种结构不仅把客户机从沉重的负担和不断对其提高的性能的要求中解放出来，也把技术维护人员从繁重的维护升级工作中解脱出来，把主要精力放在功能服务器上程序的更新工作。这种三层结构在层与层之间相互独立，任何一层的改变不会影响其它层的功能。本质上b s 与c s 属于同一结构体系，b s 是c s 结构的进一步发展，它主要具有以下特点：使用简单。其客户端是通用浏览器，通过鼠标即可访问文本、图像、声音、视频及数据库等信息，用户无需培训就可以直接使用。易于维护。由于客户端无需专用的软件，软件开发、维护和升级都在服务器端进行，减轻了系统维护与升级的成本与工作量。信息共享度高。h t m l 是数据格式的一个开放标准，目前大多数流行的软件均支持h t m l ，同时m i m e ( 多用途的网际邮件扩充协议)技术使得b r o w s e r 可访问多种格式文件。扩展性好。t c p i p 、h t t p 的标准性使得b s 模式可直接接入i n t e r n e t ，具有良好的扩展性。广域网支持，无论是p s t n 、d d n 、桢中继、x 2 5 、i s d n ，还是其后出现的c a t v 、a d s l ，b s 均能良好支持。安全性好。防火墙技术将保证现代企业网络的安全性。结合w i n d o w sn t 与i n t e r n e ti n f o r m a t i o ns e r v e r ( i i s ) 的高度安全性，使用户在操作系统级别就达到了w i n d o w sn t 的c z 级系统安全。综合比较上述两类开发模式的特点，以及考虑到系统在教学中的实际使用情况，我校的研究生管理信息系统选择采用w e b 环境下的b s结构，这使得系统的开放性和可扩展性相当好。在b s 模式中，用户通过浏览器( i e 5 5 以上) 直接实现对系统的使用和管理，学生、教师、系统管理员三种角色都在浏览器端进行操作，通过用户认证程序进行区别；第二层w e b 服务器放置h t m l 、j a v a s c r i p t等浏览器可以直接浏览的文件，以及用于对数据库进行操作的a s p 程序；第三层数据库服务器( s q ls e r v e r ) 用来保存学生、教师基本信息、课程信息等数据。由于b s 结构本身所具有的跨平台性好的优点，所有的用户只需一个标准浏览器，通过h t t p ( 超文本传输协议) 便可访问1 0第二章系统开发技术方案w e bs e r v e rab s 结构的编程语言分成浏览器端编程语言和服务器端编程语言。浏览器端包括：h t m l ( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ，超文本标记语言) ，c s s f c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ，层叠样式表单) 、j a v a s c r i p t 语言和v b s c r i p t语言。所谓的浏览器端编程语言就是这些语言都是被浏览器解释执行的。h t m l 和c s s 都是由浏览器解释的，j a v a s c r i p t 语言和v b s c r i p t是在浏览器上执行的。为了实现一些复杂的操作，比如：连接数据库，操作文件等，需要使用服务器端编程语言。目前主要是3 p ( a s p 、i s p 、p h p ( p e r s o n a lh o m e p a g e ) 技术。a s p 是微软公司推出的，在这三种语言中使用的最为广泛的一种。j s p 是s u n 公司推出的是j 2 e e ( 1 a v a2 e n t e r p r is ee d i t i o n ，j a v a 2 企业版) 十三种核心技术中最重要的种。这两种语言是目前应用开发体系中的主流。b s 模式中的客户端运行浏览器软件访问数据库。浏览器首先以超文本形式向w e b 服务器提出访问数据库的要求，w e b 服务器接受客户端请求后，将这个请求转化为s q l 语法，并交给数据库服务器，数据库服务器得到请求后，验证其合法性，并进行数据处理，然后将处理后的结果返回给w e b 服务器，w e b 服务器再一次将得到的所有结果进行转化，变成h t m l 文档形式，转发给客户端浏览器以友好的w e b 页面形式显示出来。图2 4b s 模式的工作流程总之，b s 结构利用了不断成熟的w w w 浏览器技术，结合浏览器的多种s c r i p t 语言( v b s c r i p t 、j a v a s c r i p t ) 和a c t i v e x 技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。随着w i n d o w s9 8 w i n d o w s基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现2 0 0 0 w i n d o w s2 0 0 3 等操作系统将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。显然b s 结构应用程序相对于传统的c s 结构应用程序将是巨大的进步。2 2 系统模型构建信息系统建模是一种用模型来描述复杂的信息系统，使系统的要求、结构以及数据变得简单的方法，设计者通过描述用户的需求获得与用户的不断交互，摄终能全面地描述用户的需求；通过创建逻辑模型和设计蓝图来描述系统的结构，对整个复杂系统能全面地把握；建立完整的数据模型，以完成对信息系统中数据的存储和处理。建立系统模型的方法通常主要有两个思路：一是自顶向下、逐步求精思想；二是自底向上、综合集成思想。这两种思路分别适用于不同的建模场合，对不同的系统分析和决策问题起着各自的作用。现代信息系统建模思想应采用以用户的需求分析制导，以面向对象方法建立系统的逻辑结构，在此基础上，建立系统的数据模型，将数据存储到关系或对象数据库中。最后，通过建立组件和分布模型，来建立系统的分布式组件，实现组件的可重用，并将这些组件分布到不同的物理和网络环境下运行。2 2 1建模原则建立研究生教育信息模型的目的是为了对研究生教育管理过程中产生的信息进行有效的管理和控制。对于复杂问题的研究常是从建立对象模型开始的，因为模型是对象或系统的抽象及简化表示，抽取了研究目标对象的本质特征，忽略或简化了一些次要的非本质影响因素后的对象表示法，能帮助人们理解问题和解决问题。对建立的信息模型优劣判断，可从以下几条原则来衡量夺准确性模型要求能够正确地反映实际的对象，尽量与客观对象保持一致，满足研究生培养管理工作的实际需要。夺完整性指模型既能反映对象系统的静态特性，同时也能有丰富的语义来描述它的动态特性。同时满足这两方面要求的模型才是全面的、完整的。1 2第二章系统开发技术方案夺一致性指模型能保证从分析阶段到设计阶段的平稳过渡，则在系统的分析、定义、建模以及设计实施等阶段采用相同的范式依据，使各个环节联系紧凑、连贯，减少信息损耗和失误，保证设计系统与目标一致。夺实用性指模型要使后续的设计开发工作易于进展，易于实现向软件系统的转换。夺开放性针对管理模式易变性以及系统软硬件平台的升级换代、模块功能的扩充完善等问题，所建模型应当具有开放性、扩充性、可调整性，增强系统的适应能力。2 2 2 建模方法在信息系统设计的各个阶段，可运用不同的方法对系统建立不同的模型，形成对整个系统的完整设计，使信息系统的设计有一个自始至终一体化的方法支持。常用的建模方法有：夺面向需求分析的建模方法在需求分析阶段，可采用结构化的分析方法或使用事例驱动的分析方法对系统的功能和目标需求进行分析。数据流分析方法是被广泛使用的一种结构化的分析方法，是建立系统功能模型的方法。数据流图( d a t a f l o w d i a g r a m ，缩写为d f d ) 是一种描述“分解”的结构化过程建模工具，主要包括四个组成要素：数据流、处理、实体和数据存储，分别对应四种基本符号。它从系统中数据流动的角度来刻画系统的功能，以直观的图形清晰地描述了系统中数据的流动和数据的变化( 即系统所执行的工作或处理) ，图中没有任何具体的物理元素，只是数据信息在系统中的流动和处理，强调的是数据流和处理过程。数据进入系统以后，经过处理、加工得到另一形式的数据，再经多次处理工作，直到数据最终流出系统或将其保存。使用事例驱动的分析方法是一个针对完整的信息系统生命周期过程的方法，包括需求分析、设计、实现及测试。目前，使用实例方法已在许多大型系统的开发中取得实效，并表现出很好的适应变动的能力。夺面向对象的逻辑建模方法1 3基于w e b 环境的研究生教学管理系统的设计与实现在面向对象的建模方法中，统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，u m l ) 结合了b o o c h ，o m t 和j a c o b s o n 方法的优点，统一了符号体系，并从其它的方法和工程实践中吸收了许多经过实际检验的概念和技术，成为面向对象建模方法的标准。在u m l 中，也包含了使用事例方法。面向对象的分析方法主要集中于对问题空间的分析与理解；把属性和对属性的服务作为一个整体看待；使对象之间的依赖达到最小；对一类对象的共同特征进行表示；使分析与设计拥有共同和一致的基本表示；对象技术导致复用，而( 程序组件的) 复用导致更快的软件开发和高质量的程序。面向对象软件易于维护，因为它的结构是松散藕合的；具有较好的适应性及伸缩性，可以通过组装可复用子系统而创建大的系统。夺面向数据的建模方法面向数据的建模方法和技术是从系统数据的角度来认识系统，并据此构造系统的模型。到目前为止，已经产生了多种数据建模方法，一些方法已经相当成熟，基本形成了一套完整的理论和技术体系。这些方法应用于不同的领域，在数据库设计方面有着重要的作用，取得了很好的效果。2 3研究生教学管理信息系统采用的模型构建方法数据库设计主要指提供一个确定最优数据模型与处理模式的逻辑设计，以及一个确定数据库存储结构与存取方法的物理设计，建立起能被某个数据库管理系统所接受的数据库。【”1基于w e b 环境的研究生教学管理信息系统首先依赖的是数据库管理系统，没有d b m s 的存在，就无法实现网络环境中数据的充分利用。因此，核心思想之一是做好数据库的设计。4第二章系统开发技术方案本系统遵循数据库系统生存期的设计方法，从数据库管理系统的开发全过程来考虑，将系统的设计分为几个阶段：规划；需求分析；概念设计；逻辑设计；物理设计。基本的数据库设计步骤如图2 5 所示。总体信息需求第0 步规划1 步需求描述与分析蠹翥舭2 步概念设计l丁百磊构3 步逻辑设计处理需求d b m s 特征逻辑数据库结构应用程序说明书第4 步物理设计硬件和o s 特征物理数据库结构图2 - 5基本的数据库设计步骤在概念设计阶段，主要从用户角度看待数据及处理要求和约束，产生一个反映用户观点的概念模式。概念模型是表达概念设计结果的工具，本系统采用e - r 模型方法进行数据库概念设计。概念设计的结果是得到一个与d b m s 无关的概念模式。现实世界信息世界机器世界图2 - 6概念模型与数据模型的关系设计e - r 图的方法称为e - r 方法。实体联系方法( e n t i t y r e l a t i o n s h i pa p p r o a c h ，简称e - r 方法) 试图提供一种数据项的分类方法，使d b a 能直观地识别出数据类别对象的不同类型( 实体、基于w e b 环境的研究生教学