（信号与信息处理专业论文）柔性网络教学平台的设计与实现.pdf

摘要 摘要 教育教学管理过程的信息化是当前高校管理发展的主要趋势，进入2 1 世纪 后，高校管理信息化正以前所未有的速度走进我们的校园，极大地改变着传统的 信息管理方式，促使学校教育管理走向网络化、国际化、个性化。柔性网络教育 教学资源平台运用数据库技术和计算机技术，在全面深入分析教育教学信息管理 业务需求的基础上实现全面网络管理，确保了高校教育教学的高效和规范。 本文分析了国内外信息管理系统和柔性软件开发的发展现状，通过对当自，j 网 站丌发中常用的各种技术进行综合分析对比并结合本系统研发的需求特点，采用 基于a s p n e t 和b s 架构，同时使用m i c r o s o f ts o l 。s e r v e r2 0 0 0 作为数据库存 储和迁移工具进行开发，并对网络教学平台的业务需求作了详细的需求分析，系 统阐述了研发过程中需要解决的主要问题、系统柔性设计的思路和实现系统所采 用的相关技术。 本文设计和丌发的柔性网络教学平台，不但功能较为合理和完善，而且有效 地提高了教育教学工作的质量和工作效率，对提高教师工作效率、提高教学管理 的水平具有一定的促进作用。其中部分子系统在应用中取得了较好的效果。 关键词：信息管理系统；a s p n e t ；m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 ；柔性；b s a b s t r a c t a b s t r a c t t h ei n f o r m a t i o n i z a t i o no fn e t w o r km a n a g e m e n ti st h em a i nt r e n do ft h e d e v e l o p m e n to fc u r r e n t s c h o o lt e a c h i n g a f t e re n t e r i n g21 虬c e n t u r y ， n e t w o r k i n f o r m a t i o n i z a t i o nh a sp l a y e da ni m p o r t a n tr o l ei n o u rs t u d ya n dl i f e ， a n da r e c h a n g i n gt r a d i t i o n a li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta c t i v i t i e sg r e a t l y ， f o s t e r i n gm o r et h e n e t w o r k i n g ， i n t e m a t i o n l i z a t i o na n di n d i v i d u a l i z a t i o no f s c h o o lt e a c h i n g t h e u n i v e r s i t y s t u d e n ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mi st h et y p i c a l i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m w i t ht h ed a t ab a n kt e c h n o l o g ya n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，b a s e d o nt h ed e e pa n a l y s i so ft h es c h o o li n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tf u n c t i o nd e m a n da n d s e r v i c ed e m a n d ，i tw i l lr e a l i z et h en e t w o r km a n a g e m e n to ft h ew h o l ep r o c e s so f u n i v e r s i t yi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n dg u a r a n t e e t h eh i g he f f i c i e n c ya n ds t a n d a r do f t h eu n i v e r s i t yi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n tq u a l i t y t h i sa r t i c l eh a sd e e p l ya n a l y z e dt h eb a c k g r o u n do fs y s t e me x p l o i t a t i o na n dt h e d e v e l o p m e n t c o n d i t i o n so fi n t e r n a la n de x t e r n a lc a m p u sd i g i t a lm a n a g e r i a l i n f o r m a t i o ns y s t e m ，t h r o u g hc o m p a r i n gt h et e c h n o l o g i e s o fc u r r e n tw e b s i t e d e v e l o p m e n ta n dc o m b i n i n gt h ef e a t u r e so ft h ep r o b l e m s ， w ed e c i d e dt ou s eb s a r c h i t e c t u r eb a s e do na s e n e tt e c h n o l o g y a tt h es a m et i m e ，w eu s em i c r o s o f ts q l s e r v e r2 0 0 0a sd a t ap e r s i s t e n c ea n dm i g r a t i o nt 0 0 1 t h e na n a l y z e dt h ed e m a n do f t h e u n i v e r s i t ys t u d e n ti n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts e r v i c ea n dt h en e t w o r k ， a n dd e t a i l e d d e p i c t st h ep r i n c i p a lp r o b l e mt h a tt h es y s t e mn e e d st os o l v e ，d e s i g ns t r a t e g ya n d i m p l e m e n t a t i o nd e t a i l s t h ef l e x i b l en e t w o r kt e a c h i n gs y s t e mw h i c hw ed e s i g n e dh a s r a t i o n a la n d i n t e g r a t e df u n c t i o n t h i ss y s t e me f f e c t i v e l ya d v a n c e dt h eq u a l i t ya n d w o r ke f f i c i e n c y o ft h eu n i v e r s i t yt e a c h i n gm a n a g e m e n t t h ea p p l i c a t i o no ft h es y s t e mh a sp r o m o t e d t h eq u a l i t yo fu n i v e r s i t yt e a c h i n gm a n a g e m e n ta n dh a i l e db yt e a c h e r s ， s t u d e n t sa n d m a n a g e r s k e y w o r d s ：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 ，a s p n e t ，m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0 ；f l e x i b l e ；b s i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，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，也不包含为获得北京工业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了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：一，乏铉，一导师签名： e t 期：砒多 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 课题背景及课题意义 随着现代信息技术和计算机网络技术的飞速发展，人们对软件开发的认识 从单一系统的完整性和一致性，向着群体生产率的提高、不同系统之间的适应性 和互连性变化。通过网络计算的方式，人们可以共享信息、协同工作、提高工作 效率。 基于w e b 的应用系统是i n t e r n e t 技术推广以来发展最快的一种计算机应用 系统，无论是企业、机构的内部计算机应用系统，还是在互联网上的应用服务系 统，基于w e b 的计算机应用系统都发挥着越来越重要的作用，逐渐成为计算机 应用系统的主流模型。使用基于w e b 的应用系统，计算机用户不需要安装任何 客户端软件，只需要有标准的浏览器软件，即可访问和使用计算机应用系统。 学校是国家培养人材的摇篮，也是科技应用的前沿阵地。现代教育的客观 发展规律要求必须实现教育的现代化、科技化，而教育管理方法和管理手段的现 代化和科技化是教育现代化的表现和保障。教育教学信息资源平台的建设在需求 上将传统书本上的教学内容、课后作业以及实验环节在网络上用多媒体技术全 面、生动、具体而形象的表达出来，加深了学生对知识内容的理解，提高了学生 的学习兴趣，充分调动了学生的主动性。 开发和应用网络教学平台不但可以使学生完成课程的系统学习，还使得实 验环节可以在个人电脑上实现，同时也为师生交流提供了的良好平台。作为辅助 教学的部分，网络教学增加了授课环节的趣味性和互动性。 校内网络教学系统具有流量大、使用频繁等特点。一个优秀的管理信息系 统，将极大减轻管理人员的工作量，同时提高工作效率。因此，网络教学平台的 设计应从高校实际情况出发，协调用户需求，既需要满足用户浏览、实时查询、 发布信息等功能，又要满足用户所需的灵活处理数据与事务处理的能力。随着 i n t e r n e t 技术及应用的迅猛发展，管理信息系统越来越多地采用b s 模式【9 】，这 使得基于w 曲1 4 】的应用程序的丌发势在必行，数据库技术更是需要和w 曲技术 相结合，才有更为广阔的前景，基于w e b 4 】的数据库应用开发己成为主流和发展 趋势【4 。目前比较常用的技术是在b s 三层体系架构下采用w 曲数据库的设计 模式，经实践证明，利用以上技术开发的网络教学系统稳定性好、生命力强。同 时，友好美观的界面、便于操作、安全性好、易于升级与维护是网络教学系统的 重要发展趋势。 论文针对教育教学资源平台建设的需要，实现了一套完整的解决方案，它 北京下! 大学丁学硕十学何论文 可为教职员工提供高效的协同工作方式，全面完善的教学管理手段。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 1 2 1 系统特征简介 目前，国内高水平高校的信息管理系统具有如下的系统特点： 1 、基于w e b w i n d o w s l 4 j 相结合的平台 采用w e b w i n d o w s 相结合的界面方式开发高校信息管理系统【4 1 1 ，同样的功 能完全可以用两种方式来实现，这两种方式各有优缺点。 w e b 方式，即b s 方式，系统只需安装部署在服务器上，通过i n t e m e t 网就 能访问和使用该系统，做到一次安装，处处使用。这种方式适合于用户较多、使 用地点没有限制的情形，适合于高校中广大教师、众多的学生。而w i n d o w s 方 式，即c s 方式，服务器端与客户端均需安装相关系统。这种方式安全性比较好， 运行速度较快，适合于用户较少的情形。所以安全性、速度要求较高的用户需要 使用c s 方式，例如学校管理部门的用户、学院领导、教务员、辅导员等，而不 适合于众多的教师和学生。 2 、数据安全保障 稳定的数据加密算法加上动态的权限分配一起构成一道杜绝非法窃取修改 系统核心数据的安全屏障，使系统既易于安装部署维护，也保证数据的绝对安全。 系统对于重要数据的操作都保留操作日志并提供查询。 3 、系统集成，数据共享 随着高校规模的扩大和校园网络的建成，高校各个部门都采用了计算机作 为辅助的管理手段，开发了各类的管理系统作为支持。目前校园管理信息系统的 开发和应用主要集中在财务管理系统、人事管理系统、设备管理系统、科研管理 系统以及教务管理系统等等。这些系统在为学校提供信息服务的同时，也提高了 管理人员的水平和管理理念。 高校管理信息系统的建设是一个庞大的系统工程，由于在建设初期没有全 局战略和方向，缺乏一个标准的环境，所以建立起来的各个系统是相对独立和分 散的。各个部门各自为政，形成了一个个信息“孤岛”。比如人事管理系统负责 管理有关教师的信息，但是在财务、设备、教务管理系统中同样也都需要教师的 信息。在现实世界中，各个系统都是相互交叉、相互调用的，但是在计算机软件 设计实现中，由于编程语言的限制，使得各个系统无法相互直接进行调用，无法 共享数据，只能通过传统的手工方式进行数据交换。这样不但效率低下，而且各 系统间的数据无法及时更新。 第1 苹绪论 因此，在高校管理信息系统的建设中，将现有的和将要开发的系统进行集 成，使得各个系统能够共享数据，无缝衔接。信息只有集中统一，才能成为资源， 才能为学校各部门所共享，达到其最大的效益。 通过w e b 服务的使用可以来解决上述问题，目前在该系统中已经取得了一 些有益的成果。 4 、系统自动备份 在系统发生数据同步或者运行一段时间以后，会根据需要备份数据库信息， 保证系统运行状态的良好，把误操作可能带来的损失降低到最小。 5 、导入导出数据方便 主要模块均带有数据成批导入功能，文件格式采用最常用的e x c e l 、文本文 件等，便于数据得整理和修改，提高操作得方便性。 儿是有查询数据的界面，均可以根据用户的需求对查询的数据提供导出功 能，导出文件的格式有e x c e l 、文本文件等。 6 、数据报表丰富 可以根据用户需要，灵活定制数据分析统计和相关报表，提供在线打印报 表的功能，根据需要打印出多种统计报表便于上报和存档。 1 2 2 开发技术 管理信息系统的实用性和它给社会带来的巨大经济效益，使它从问世以来， 一直受到各国的普遍重视。随着科学技术特别是计算机科学和现代通信技术的迅 速发展，无论是国外还是国内，无论是在理论上还是在实际应用中，管理信息系 统都得到了极为快速的发展。 1 、m i s 系统开发技术 主要分为基于c s 结构的应用程序开发和基于b s 结构的动态网页技术。 b s 系统是近几年随着i n t e r n e t 的广泛兴起而出现的。在b s 系统中传统的 客户端被i n t e m e t 的重要工具浏览器以及寄生于浏览器的各种脚本、插件所 代替，是一种以w e b 技术为基础的新型的网络管理信息系统平台模式【1 4 】。b s 模式【9 】把传统的c s 模式【9 】中的服务器部分分解为w 曲服务器和数据库服务器， 从而构成一个三层结构的客户服务器体系。实际上，客户机和服务器之间类似于 终端和主机的模式，而服务器和数据库服务器之间类似于c s 模式。因为客户端 完全依赖于客户平台的浏览器，而且不同的系统间的通讯可以采用统一的h t t p 协议，使得各种基于b s 的新老系统、不同供应商提供的不同系统、基于不同平 台的系统和采用不同编程语言开发的系统，都有可能在付出较小的成本后，得到 一个可以接受的统一连接，最大化用户的投资。 北京t 业大学工学硕十学何论文 2 、w e b 服务 w e b 服务是一种部署在w e b 上的对象【8 】，w e b 服务的基石是以x m l 为主 的开放的w e b 规范技术，具备了完好的封装性，松散的藕合性，使用协议标准 规范和高度可集成能力的特征。 w e bs e r v i c e 有两层含义： 一是指封装成单个实体并发布到网络上的功能集合体，二是指功能集合体 被调用后所提供的服务。 简单地讲，一个w 曲s e r v i c e 就是一个u r l 资源、一个组件，它能作为构 建模块来建立分布式应用程序或者用于商业程序的装配，客户端可以通过编程方 式请求得到它的服务，而不需要知道所请求的服务是怎样实现的，这一点与传统 的分布式组件对象模型不同。w 曲s e r v i c e 所执行的功能可以是简单的请求，如 股票查询、邮政编码查询等，也可以是复杂的商业过程处理。调用w e bs e r v i c e 类似于组件编程，开发人员通过调用w e b 应用编程接口，将w e bs e r v i c e 集成进 他们的应用程序中，就像调用本地服务一样。 采用现有的架构都可以实现一个能正常运行的管理信息系统，但是这些架 构却无法有效地让别的系统获取当前系统中的数据。这样的系统，还是一个封闭 的、高度独立的环境。对于使用不同开发语言、不同平台的系统【36 ，数据很难共 享，系统间难于直接进行交互。而这是共享数据中必须解决的问题，传统的解决 办法是采用数据导出、导入的方式，通过手工或者半自动化的方法来解决，然而 这些并非有效的解决方法，而引入w e b 服务技术，可以对现有系统架构进行拓 展，有效的解决数据共享问题。 采用基于w e b 4 均殴务的系统架构方式来实现校园共享数据中心，通过对各个 业务系统实现服务接口，就可以将各业务系统需共享的数据实时的存储到共享数 据库中，而且，这种共享方式对硬件没有特殊的要求，系统投资也少多。采用 w e b 服务技术构建系统还面临着是完全采用w e b 服务进行开发，还是采用传统 的开发模型结合w 曲服务进行开发的选择。 完全采用w e b 服务进行架构的系统，有着非常松散的藕合，每个模块只要 提供相应的服务即可，各个系统通过调用别的系统的服务进行数据处理，通过动 态服务来替代静态的组件。 开发、实现w e bs e r v i c e 的工具和语言有很多种，但是w e bs e r v i c e 的调用与 具体实现无关，只要通过h t t p 使用s o a p 协议1 1 6 j 就可以调用它。 一般过程是，w e bs e r v i c e 提供者使用合适的编辑语言和工具开发出w e b s e r v i c e 并部署使用【3 4 1 ，用户根据的w e bs e r v i c e 的w s d l 服务描述文档中的信息 生成一个s o a p 1 6 】请求消息来调用这个w 曲s e r v i c e 。通常w 曲s e r v i c e 都是位于 服务器后面，用户生成的s o a p 1 6 】请求会被嵌入在一个h t t pp o s t 请求中，发 第1 章绪论 送到w e b 服务器，w e b 服务器再把这些请求转发给w e bs e r v i c e 请求处理器 ( r e q u e s t h a n d l e r ) 。收到请求消息后，w e bs e r v i c e 请求处理器就会解析收到的 s o a p 1 6 】请求，调用w e bs e r v i c e ，然后再生成相应的s o a p i 6 】q 匈应消息。w 曲服 务器得到s o a p i 埔】应答后，会再通过h t t p 应答的方式把它送回到客户端。 w e bs e r v i c e 体系结构基于三种角色：服务提供者、服务注册中心和服务请 求者之间的交互。交互涉及发布、查找和绑定操作。这些角色和操作一起作用于 w e bs e r v i c e 构件；w 曲s e r v i c e 软件模块及其描述。在典型情况下，服务提供者 托管可通过网络访问的软件模块。服务提供者定义w e bs e r v i c e 的服务描述并把 它发布到服务请求者或服务注册中心。服务请求者使用查找操作来从本地或服务 注册中心检索服务描述，然后使用服务描述与服务提供者进行绑定并调用服务实 现或同它交互。服务提供者和服务请求者角色是逻辑结构，因而服务可以表现两 种特性。 数据表现层的x m l 为整个w 曲s e r v i c e s 上层协议提供了数据信息描述手 段，x m l 是目自仃全球范围内用于描述数据和交换数据的一种标准方式。 3 、应用系统框架 如何在这个系统平台上构建自己的应用系统，还需要针对实际应用系统的 特点，构建自己的应用系统框架。 框架是一种特殊的软件，它并不能提供完整无缺的解决方案，而是为用户 构建解决方案提供良好的基础。框架是半成品，典型的框架是系统或子系统的半 成品，框架中的服务可以被最终应用直接调用，而框架中的扩展点是供应用开发 人员定制的“可变化点”。 一般情况下，使用f r a m e w o r k 可以大大减少工作量，使开发变得容易。通 常使用框架应该是值得鼓励的。但是也要注意： 1 不应滥用f r a m e w o r k 。不应在一个不是很大的项目中使用过多的 f r a m e w o r k ，否则系统的维护会受到影响。 2 尽量不同时使用几个功能上有交叉的f r a m e w o r k 。这会使项目开发的管理 更加复杂，同样会导致系统的维护问题。 在理论上，管理信息系统作为一门新兴的边缘科学，虽然需要进一步的完 善和发展，但它的知识体系己经形成，并且有了一套完整的解决问题的方法和程 序。目前，在一些高等院校已建立了管理信息系统专业，也有一些院校将管理信 息系统课程作为管理类、财经类和计算机类专业的课程。从这一点上，可以看出 它在理论上己经走向成熟。 在实际应用中，管理信息系统的发展更快一些，由于新技术革命的兴起和 微型计算机的迅速普及，以计算机为主要信息处理手段的管理信息系统在各行业 中得到了广泛的应用。例如金融、通信、交通、能源、商业等行业，都越来越多 北京丁业大学工学硕士学何论文 地借助管理信息系统，使其管理工作迈上一个新的台阶。从面向基层管理的事务 管理系统，到面向高层管理的决策支持系统，都成为现代化管理中不可缺少的技 术手段。 从我国的实际情况看，尽管管理信息系统建设正在加速，但目前信息技术 应用水平很不平衡，总体上偏低。国内大多数管理信息系统的应用目前还处于初 始阶段。大部分单位引进计算机，主要是用来完成一些报表统计、计算，还谈不 上对管理决策的全面支持运作，采用的信息处理设备和处理技术也较为落后。另 外，少数单位进入了计算机应用的规模扩展阶段，对计算机有更多的应用需求， 但软件开发滞后，缺少计划和规划，所以总体应用水平仍然不高。 1 2 3 发展趋势 信息管理系统在中国的发展虽然才短短十几年，但发展迅速。因此，如何 发展高校信息管理目前在国内高校己经形成了许多共识。 1 、功能完善、系统交互性强、数据共享 校园网中现存的各个子系统的扩展性和系统间的交互性强，把校园内现有 的信息系统和正要开发的应用系统的数据、资源进行有效的整合集成，使得各个 系统能够共享数据，无缝衔接，使用户能够得到动态的、在时间和空间上一致的 信息服务环境，充分发挥校园网作用。 2 、工作流技术的使用使管理更具智能化、人性化 工作流技术充分应用到高校信息管理系统中，使高校教学、科研的管理流 程化，采用企业应用集成的解决方案和实现技术来实现信息系统的集成问题和流 程管理问题。 3 、系统功能从管理向教育功能转化，促进个性化教学 高校信息管理系统的建设，改变了传统的教学模式、教学方法、教学手段， 促进了教育观念、教学思想的转变，丰富了校园文化建设。数字化校园的建成， 可以大大拓展教师和学生的视野。在使用现代教育技术的过程中，教师将增强终 身学习的能力，不断提高业务水平。学生将提高创造性思维，增加获取信息、分 析信息、处理信息的能力和适应现代社会的能力。只有拥有信息时代学习与创新 能力的人，r 才能在充满竞争和机遇的社会中接受挑战。在教育资源数字化、网络 化的过程中，让施教育者驾驭新的教育环境和教育模式，让受教育者拥有适应新 时代的学习能力与创造能力。在丰富多彩的校园网络文化环境中，培养学生具有 未来社会所必需的品格、能力、思维与行为方式。 4 、系统的信息化和国际化程度在不断提高 网络技术使得教育的国际交流与合作更加频繁和便捷，现代计算机技术打 第1 章绪论 破了校园“围墙”的概念，克服了大学校园内各种办学资源的限制，让学校教育 在时间上和空间上得以延伸。 作为新一代的功能完善的高校信息管理系统，需要加快国际问的使用与交 流，促进高校与国外高校的信息交流和合作，积极推进学校教育的信息化和国际 化。网络技术的发展给系统的信息化、国际化提供必要性和可能性。 1 3 系统设计考虑 目前全球正处在信息化网络化时代，电子信息技术已渗透社会的多个层面， 国家的政治、军事、科技、文化及国民经济各部门都与电子信息科学和技术发生 了密切关系。北京市是全国政治文化中心，也是高科技和现代企业、商业云集的 地方，是电子信息科学和技术高度需求的地方。另外，目n u - i i 二京市政府讵大力倡 导电子政务，积极推动电子商务开展，也迫切的需求电子信息工程方面的高素质 人才。 我国的高等教育事业发展迅速，反映在教学工作中需要及时更新教学内容、 调整课程设置、增添新的实验设备、改善教学条件和实验环境。为了满足社会政 治、经济、科技等各项社会事业对专业技术人才的需求，必须加强高等院校的专 业建设，提升办学条件，提高教学质量，突出专业特色。因此，教学资源平台对 高校的教学、科研和管理都具有举足轻重的作用。 网络技术之所以对教育领域有重大的意义，是由于它本身具有许多对于教 育、教学过程来说特别宝贵的特性与功能，这些特性与功能是其他媒体( 例如幻 灯、投影、电影、录音、录像、电视等) 所不具备或不完全具备的。网络教学平 台的建设有利于激发学生的学习兴趣和培养学生的综合素质，网络环境强大的交 互能力对教学和学习具有重要的意义网络中包含的丰富的信息资源、图文声像 并茂的信息呈现方式、各种获取信息和加工处理信息的工具可供学习者根据自己 的学习目标，个性特点和学习兴趣自由地选择，有利于体现学生在学习过程中的 主体地位。除此之外，网络教学平台交互式学习的特点，使学生不仅可从教师那 里获取信息， 还可与教学网络进行信息交流，或者与其他学生进行信息交流。 交互式学习充分体现了知识获取途径的多样性可以发挥网络环境的各种优势使 学习者能够灵活地学习，充分调动其学习对积极性，体现其主体地位，培养其综 合能力。 网络教学平台改变了传统的学习时空概念。在基于网络的学习过程中，可 以是非实时的，即学习者对学习信息的访问不受时间限制，只要学习信息不被删 除，学习者都可以随时进行有效自由的访问。这非常有利于重复学习，为学习过 程中遭遇某些障碍的学习者提供了极大帮助。同时，学生的学习受空间限制的问 北京t 业大学工学硕十学何论文 题也得到有效解决，他们可以在其它任何拥有网络终端的地点进行学习。 网络教学平台最大程度地实现了教学信息资源的共享。众所周知，网络时 代的最大特点就是信息资料共享，互联网中的学习信息将为网络中的所有用户所 共有。对学习者来说，网络教学为不同阶层的受教育者提供教育资源，实现了社 会资源的有效共享。信息共享带来他们可以最大限度地占有信息，这在传统的班 级教学中不可想象；而且，他们可以将对学习有所帮助的所有信息进行比较、分 析和整合，全面提升学习效果的优势。 网络教学平台最大限度的实现了教育资源的普及性。网络教学的开放性， 为不同基础、不同经历的受教育者提供受教育的机会；网络教学的灵活性，为不 同背景、不同职业的受教育者接受继续教育提供了可能。 网络教学平台提供动态实时更新功能。教育内容的快速增长和更新，使得 网络教学内容同样需要实时更新。内容的更新一般由专业教师完成，把最新的教 材和专_ q k 矢l 识传递给同学。 网络教学平台提供管理和监督功能。对学生、教学、教育资源等的管理功 能，可以实施对整个教育体系的有效动态管理，并为教育监督部门提供对网络教 学的监督、评价和检测机制。 目前，国内管理信息系统的研究和应用仍然存在些缺点，发展还很不平 衡，尤其在技术层面运用上还偏低。因此，要想使管理信息系统真正发挥它应有 的功能和优势，必须对它的技术和原理进行系统的分析，并在此基础上设计和规 划出切实可行的方案来。基于b s 的柔性网络教学资源平台的开发与应用，涵盖 了职业学校管理工作的主要方面。系统的实施应用，能够有效地规范和优化学校 管理工作的业务流程，使校园管理工作提高到了一个新的水平。 国内很多教学系统在设计并实现之后其框架是固定的，当需求发生变化， 需要扩充系统的功能模块或修改系统框架时，往往需要专业程序员对程序代码及 数据库进行大量修改，修改之后还要进一步调试与测试，整个过程耗时耗力，成 本高昂。柔性网络教学资源平台设计的主要目标是方便教师的教学工作、满足学 生的学习需要，加强师生交流。设计重点在于要求平台具有很强的柔韧性，可以 根据需求的改变方便地调整模块及功能布局。这种调整应尽量简单易行，甚至彻 底脱离底层代码，平台管理人员不需要掌握数据库与编程语言也可以对平台进行 功能的调整。 本平台力求突破以往网络教学系统功能模块的局限性与修改系统时的操作 复杂性，摆脱传统的从底层代码修改系统，取而代之的是建立网络教学系统的管 理平台，直接以管理平台作为工具对应用平台的功能和框架进行安全、快速的修 改。整个过程不需要了解程序代码，可通过管理平台的多层对话框模式对应用平 台的功能和模块进行修改。 第1 章绪论 1 4 论文的主要工作 根据我校校园信息管理的实际需要，本文探讨了管理信息系统的国内外研 究现状及特点，系统开发采用了浏览器服务器体系结构。 系统开发使用s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库，用a s p n e t 作为开发工具创建动态 网页。 主要工作如下： l 、分析了基于w e b l 4 1 的应用系统开发模式和相关数据库技术、开发工具等 内容。 2 、分析了基于的应用系统的柔性设计问题及其实现方案。 3 、探讨了管理信息系统的国内外研究现状及特点，和关于系统架构设计、 系统测试方面的一些技术。 4 、参与了整个系统的需求分析和总体设计，并实现了管理平台和数个子系 统。该系统经过一个多学期的运行，状态良好，满足了设计要求，达到了预期的 目的。 第2 章柔性软什背景与特征简介 第2 章柔性软件背景及特征简介 2 1 柔性软件简介 随着计算机性能的增强，以及软件系统的增多，用户对更为复杂、更为个 性化的软件系统的渴望油然而生，对软件系统的开发提出了更高、更新的应用需 求。 ( 1 ) 软件服务个性化的应用需求。在2 0 世纪7 0 年代，为满足消费者对产 品的多样化、个性化要求，机械制造行业从单一品种大批量生产模式的“刚性” 自动生产线走向多品种小批量生产模式的“柔性制造系统9 99 保证了当用户需求 改变而引起产品变更时，制造系统的基本设备配置不变化，并能在很短的时| 口j 内 交货，充分满足了消费者多样化、个性化的需求。基于同样道理，在信息化浪潮 席卷全球的今天，软件信息行业面临着同样的挑战和需求。无论软件的规模怎样， 制作一个不需要改变的系统是不可能的。一旦软件进入使用期，新的需求会时常 浮现，已有的需求也会随着企业外部环境及内在机制的急剧变更而导致的业务变 化而发生改变。所有这些都意味着在系统交付之后，软件系统总是在不断进化以 响应变更的需求。如何使系统设计能够有效支持用户个性化需求和适应业务变 更，就成为当前软件设计需迫切解决和特别关注的问题。 ( 2 ) 避免开发复杂巨系统的应用需求。目前，软件的趋势是朝着更庞大、 更复杂的系统发展。用户希望得到更多、更好的服务，更希望能尽快生产出软件。 然而，要实现上述目标具有相当的难度。无论软件设计方法多么先进、高效，试 图借助大规模的软件开发来刚性地扩充软件功能，实现一个拥有一切功能的巨系 统的想法是不现实的，也是无法实现的。 ( 3 ) 互操作的应用需求。过去几十年中，互操作已成为i t 主流中许多领 域的话题。计算机到处在使用互操作技术，如通过i n t e m e t 和分布式计算等基础 设施，共享各类信息资源。但由于信息的多样性和复杂性，至今多数信息系统仍 处于独立封闭状态，使得想从不同平台或通过i n t e m e t 等途径来自由、有效地获 取信息或服务，已显得障碍重重。为此迫切需要加强互操作的进一步研究。 柔性软件系统泛指适应变化的能力和特性的软件系统f 4 6 】，其实柔性软件技 术主要目的是保持软件设计的灵活性、易于理解性，团队利用这种灵活性，持续 地改进设计，以便于每次迭代结束所生成的系统都具有最适合那次迭代中需求的 设计。柔性软件不仅要考虑能否满足用户需求的变化，而且要考虑以该软件为基 础满足需求变化要付出的代价。允许变化的范围越大，花费的代价越小，软件的 柔性就越大。 柔性软件系统主要从两个层面来体现其“柔性”： 北京t 业大学t ! 学硕十! 学位论文 ( 1 ) 面向普通用户的柔性。当用户需求发生变化时，原有软件系统不必由开 发人员修改，用户可以通过软件提供的友好界面，对软件的功能自行动态配置或 调整，调整后的软件不需要进行编译即可以使用。 ( 2 ) 面向开发人员的柔性。当开发一个新的应用系统时，不必从头开始设计， 进行大量的代码编写，而是充分利用已有的可重用资源，调整、重新组装或稍加 修改可用资源既可组成新的系统。 2 2 柔性软件系统及其特征 柔性软件系统具有充分的系统柔性，是其本质特征所在。其柔性主要表现 在结构柔性、界面柔性、运行柔性三个方面。结构柔性是指多样的数掘组织和运 行方式被组织在同一系统框架中，而这种结构又总是面临多变的要求，这就要求 系统在结构上具有灵活的特点。界面柔性是指系统不仅强调交互，而且强调交互 的灵活性；用户不仅需要界面的丰富多样，而且需要界面具有某种可组织性，可 以无须编程定义输入、输出的形式。运行柔性是指系统的运行逻辑应具有某种程 度的动态可修改性。 柔性软件系统意味着用户能以适当方式高效、低耗地完成它需要的任何调 整；同时，还意味着较高的创新能力以及一定的互操作功能。 它之所以区别于一般软件系统，是因为具有如下显著特征： ( 1 ) 以“复用和适应变化为目的。柔性软件系统的开发，其目标之一是为 了获得最大程度上的复用，即指整个系统的复用可以不加修改地融合到其他系统 当中，或通过开发应用系列来适应不同的平台或者面向特殊的客户。 ( 2 ) 开发工作组的并行设计与开发。柔性软件系统是建立在系统分层独立、 松散耦合、模块组件化的基础上，这可为系统提供一个清晰的框架，降低了系统 复杂度，并可满足软件开发工作组的并行设计与开发，缩短系统开发周期，降低 开发成本与开发风险，提高系统的可靠性以及便于集成。 ( 3 ) 充分体现“用户个性化服务”以及“人机合一”的系统服务理念。柔性 软件系统的设计理念，可避免开发复杂巨系统的应用需求，当用户有特殊需求时， 可基于自己的需要进行个性化界面定制、结构重构及扩展、功能模块替换及扩充， 充分发掘软件系统的运行高效性以及用户的创造性和主观能动性，使计算机的重 复性工作能力和人的主观能动性、创造性智慧充分地融合在一起，以解决各种复 杂的问题。 ( 4 ) 提供基于柔性适应的一定的互操作功能。在柔性软件系统应用中，用户 通过个性化定制，可使系统能够基于脚本语言直接利用其他系统所提供的数据接 口、功能接口，从而使系统具有一定的数据互操作与功能互操作功能。 第2 章柔性软什背景与特征简介 基于柔性软件系统的以上特征，并借鉴软件系统可重构性、可扩展性、开 放性及灵活性的评价指标，归纳出柔性软件系统的判别标准，如表l 所示。 表2 1 柔性软件系统的判别标准 t a b l e2 - 1d i s t i n g u i s hs t a n d a r do ff l e x i b l es o f t w a r es y s t e m 序号主要判别标准说明 1 组成系统的各子系统是该标准强调子系统的独立性和功能完整 封装模块 2系统具有兼容性 该标准强调组成系统的各子系统应该采用标 准、通用的接口 3辅助子系统可置换 该标准强调，某子系统被置换后不影响其他子 系统的运行，更不会对整个系统造成破坏 4 子系统间能跨层次交互该标准强调，子系统之间无须经过各自层次便 可直接对话 5按动态最迟连接原则建 该标准认为，系统内各种联系和关系都是暂时 立系统的，子系统之间的直接、固定联系应尽可能迟 地确立 6子系统自律分布式结构 子系统自动记录自身的工作状态和相关数据， 还能请求并执行新任务 7各子系统相互之问保持 该标准强调的是动态规划的组织原则和开放 自治关系 式体系结构 8系统应保持一定的冗余 该标准使某子系统被破坏时，自动恢复或有容 错能力 9系统采用可扩展的框架 该标准强调，系统应拥有一个开放式的集成环 结构境和体系结构 2 3 柔性软件系统设计流程 在柔性软件系统的研究与应用中，经过对多种方法的对比分析，形成了如 图2 1 所示的柔性软件系统设计流程。按这一流程进行系统设计，在一定程度上 可满足柔性软件系统设计与开发的需要。 ( 1 ) 基于m v c ( m o d e l v i e w c o n t r o l l e r ) 模式设计系统框架原型。m v c 模 式最初是在2 0 世纪8 0 年代提出来的。一方面允许对象的多种表示形式的存在， 另一方面允许对这些不同形态的对象采用不同风格的交互形式，并支持数据的不 北京r = 业大学j 丁：学硕十学仲论文 同表示方式以及与每种表示的独立交互。 基于m v c 的 系统框架原型 基于层模式的 系统框架细化 系统各层的组 件划分割 构建支持脚本 语言的通用平 厶 i z ：l 基于x m l 的 松散数据库绑 定 图2 1 柔性设计流程 f i g2 1d e s i g nf l o wo ff l e x i b l es o f t w a r es y s t e m ( 2 ) 运用“层模式”进行系统体系结构的进一步细化、形成“多层体系架 构”，从体系结构层次上保证系统的柔性和可替换性。 ( 3 ) 基于面向对象的组建化模块设计方法，将各层进行进一步的分解与细 化，形成为一个彼此松散耦合的组件集合。 ( 4 ) 构筑通用平台，使各层、各组件、各子系统能基于脚本语言进行集成， 并支持互连与互换。 ( 5 ) 在“层模式”的最低层数据服务层设计时，运用基于语义的、便 于编辑和网络传输的x m l 文档进行数据服务层与数据库的连接，实现与数据库 的松散绑定。 ( 6 ) 对于层模式的每一个层，可使用策略模式实现层内所使用算法的动态 替换。 ( 7 ) 运用反射条拥挤之于组件装配技术( n e t 平台下) ，实现层内算法的 动态扩展。 第3 章柔性网络教学平台需求分析 第3 章柔性网络教学平台需求分析 3 1 柔性网络教学平台的系统组成 网络教学服务能满足受教育者个性化的要求，给受教育者以更大的自主权。 在网络上学生可以根据自己选择的方式学习以提高学习效率，从而使被动的学习 变成主动的接受；网络教学覆盖面广、传播手段灵活多样，不受时空限制，可随 时、随地为受教育者提供教育服务。而目前最普遍的教学形式班级化教学不 可避免地忽视学生的个性特征，因此，班级教学对学习者而言难以取得最佳学习 效果，有时甚至会挫伤学习者的学习积极性。 柔性网络教学平台是针对目前院校传统教育而建设丌发的大型综合性的网 络教育和管理平台，它将作为传统的课常教育的辅助和延伸，融合教学素材资源 管理、教学管理、教务管理、学生学习和交流讨论等多种教学和管理手段，达到 降低教学管理成本、提高学习效率、改善校园社区环境和加强学生整体技能的目 的。 柔性网络教学平台体系结构设计的基本思路是用户通过可定制的门户享受 各类信息服务用户可以在模块化的服务项目中挑选所需的模块，来定制自己的门 户，访问相应的内容而各模块化的服务项目则是由下层的各功能子系统以及校内 各类网站所支持，提供数据并完成业务内容。 3 1 1 柔性网络教学平台的体系结构 柔性网络教学平台的设计围绕方便管理、易于使用为中心，针对功能可定 制化进行规划和建设，基本需求如下： 建立基本信息和管理系统，在不对平台的程序代码进行修改的情况下可以 直接通过该系统对平台内的数据信息表进行管理，从而可以快速定制出符合院校 需要的个性化教学管理平台。 建立院校基本信息管理系统，实现对院校院、系、专业、班级、课程、学 生和教师等基本信息的管理。 建立个人教学系统，整个系统通过对角色和用户的权限分层管理，来定制 出不同的、个性化的个人教学管理平台，如为授课教师的权限可有“网络答疑”、 “试题管理”、“学生信息查询”等。 北京工j 业大学_ 丁学硕+ 学仲论文 图3 1 柔性网络教学平台结构图 f i g3 1s t r u c t u r ec h a r to ff l e x i b l es o f t w a r es y s t e m 从柔性网络教学平台的整体来看，功能非常丰富，可扩展性很强，完全掌 握这些功能需要一定的时间。但对于某一类用户来说，相关功能要少很多，所以 除了设计一个柔性网络教学平台的整体结构之外，还针对不同用户设计了数个子 平台。 柔性网络教学平台分为数个子平台，分别是教师