教育教学评价系统数据库的设计与实现

南南 开开 大大 学学 本 科 生 毕 业 论 文 设 计 题目 教育教学评价系统数据库的设计与实现 学 号 0011725 姓 名 张文茂 年 级 2000 级 学 院 软件学院 系 别 软件工程 专 业 软件工程 2 完成日期 2004 年 5 月 指导教师 黄亚楼教授 殷爱茹讲师 摘摘 要要 本文简要介绍了网上教育教学评价的开发背景 与传统评价过程比较的优 势 以及网上评价系统的应用现状 并针对数据库技术的运用在系统中的意义 进行了分析 从理论上 介绍了数据库设计的步骤方法 数据库设计中的规范 化问题以及 Hibernate 技术 然后着重介绍教育教学评价系统中数据库结构模型 的设计方案 并介绍了利用基于 JAVA 语言的数据库持久层访问技术 Hibernate 技术对数据库进行应用操作的实现方法 关键字 关键字 教育教学评价 数据库系统 Hibernate 技术 概念模式 ER 图 教育教学评价系统数据库的设计与实现 4 Abstract This paper will introduce the background of the development of Educated and Teaching Evaluation System ETES and the advantage of the system compared with the process of the traditional teaching evaluation The paper will also analyze the importance of the database system which is used in ETES and the concept of Hibernate Furthermore it will introduce in details the process of our database system design and the method of Hibernate that was used to manipulate the database Keyword EducatedEducated andand teachingteaching evaluationevaluation DatabaseDatabase systemsystem HibernateHibernate ConceptualConceptual ModelModel EntityEntity RelationRelation DiagramDiagram 目录目录 第一章绪论 1 1 1 教育教学评价系统 1 1 1 1 教育教学评价系统的开发背景 1 1 1 2 网上教育教学评价系统与传统教育教学评价的比较 1 1 2 现有教育教学评价系统现状 2 1 2 1 现有教育教学评价系统介绍 2 1 2 2 现有系统中数据库的设计与实现方案 2 1 3 数据库系统在教育教学评价系统中的地位与作用 3 1 4 本文的主要研究内容 4 第二章系统数据库设计与实现的理论基础 5 2 1 数据库设计的理论基础 5 2 1 1 数据库设计的基本步骤 5 2 1 2 数据库设计中的规范化问题 7 2 2 数据库实现的理论基础 8 2 2 1 Hibernate 技术简介 8 2 2 2 Hibernate 技术在数据库实现中的优势 10 第三章系统整体功能和数据库需求分析 12 3 1 系统整体功能介绍 12 3 2 系统数据库设计的需求分析 14 第四章教育教学评价系统数据库的设计 17 4 1 系统概念模式的设计 17 4 2 系统逻辑模式的设计 21 4 3 数据库物理实现 25 第五章教育教学评价系统数据库的实现 32 5 1 使用 Hibernate 实现数据库表与对象间的映射 32 5 1 1一般数据库表与对象间的映射 32 5 1 2数据库视图与对象间的映射 33 5 2 使用 Hibernate 实现对数据库表的访问操作 33 5 2 1 查询数据库表的实现 33 5 2 2 修改 删除数据库记录操作的实现 35 5 2 3 添加数据库记录操作的实现 36 第六章结束语 37 6 1 主要工作 37 6 2 进一步的开发工作 37 参考文献 38 附录 39 致谢 43 教育教学评价系统数据库的设计与实现 1 第一章第一章 绪论绪论 1 1 教育教学评价系统教育教学评价系统 1 1 1 教育教学评价系统的开发背景教育教学评价系统的开发背景 教育教学是一个复杂的过程 教育教学的实施最终要落在人的身上 而 教育教学的成果也最终体现在受教育的客体身上 为了使教育教学过程适合 一定的教育教学环境 教育教学过程更加合理 方法更加得当 对教育教学 过程中涉及的客体 教书育人者 接受教育者 教学课程 教学环境 教 学管理状况等进行评价 以便使参与教育教学的人不断提高自己的素质 使 教育教学方法得到改善与提高 教学质量不断提高 也就显得至关重要了 近年来 随着计算机应用的普及 电脑走进千家万户 深入到人们的生 活 学习 工作等各个方面 并日益成为一种重要的工具 随着信息化时代 的到来 校园信息化的步伐不断加快 各大高校在教育教学过程中采取的方 式方法更是紧跟时代的步伐 特别是对原有的教育教学评价方式 更是采用 了无纸化的方式 通过计算机和网络 将教育教学的评价过程从传统的以 卷面形式转变为网上评价的方式 网上教育教学评价系统应运而生 1 1 2 网上教育教学评价系统与传统教育教学评价的比较网上教育教学评价系统与传统教育教学评价的比较 以往各个学校进行的教育教学评价过程 大都是采用卷面调查的形式 而这样的评价方式需要投入大量的人力 物力 确定评价体系 印刷评价 试卷 在评价结束后集中大量人力进行评价统计 分析 这期间不仅需要充 足的人力与预算经费 而且在实施评价后进行的统计分析过程中 由于人力 资源的缺陷和人工操作的不足 容易造成难以恢复的错误与误差 与此相比 采用计算机通过网络进行的网上教育教学评价过程就能够很 好地解决这些问题 确立的评价试卷可以存储在数据库中 只需一份 而 无需向每一个参评人员发放 参评人员通过网络登陆到评价系统中 无需统 一安排时间和地点进行统一评价 只要系统开放 随时都可以登陆进行评价 另外 网上评价过程和传统评价过程相比最为突出的优势就在于其利用数据 库管理系统 对参评人员的评价信息进行合理 准确的统计计算与分析 统 教育教学评价系统数据库的设计与实现 2 计过程无需人工参与 完全由计算机独立完成 并且可以根据用户的需要 按照不同的条件进行统计结果的查询 以及对历年的统计信息进行存储与查 询 以便比较不同年限的得分走势 便于教学工作者进行分析与总结 总之 以数据库为核心的网上教育教学评价系统与传统的教学评价过程 相比较的优势 可以总结为以下几点 利用网络服务器 可以长期 动态的存储大量的个人信息 而且所 有的数据数字化的形式存储 有利于进行检索 查找 增加 删除 计 算 统计等一系列工作 参与评价的各方面人员可以在自己最合适的时间参与评价活动 保 证信息的有效性和质量 通过系统的交互 减少评价主体和评价客体的直接接触 避免评价 人员对于学生产生的主观印象的影响 保证对于每个评价对象一视同仁 评价过程的公开性保证了评价工作的透明性 维护了评价的公正性 评价信息的个性化和网络的开放性并存 有利于针对各个评价对象 做出个性化的评价策略 提供个性化的诊断 同时也利于和其它的相关 评价活动之间的信息交流 2 1 2 教育教学评价系统现状教育教学评价系统现状 1 2 1 现有教育教学评价系统介绍现有教育教学评价系统介绍 到目前为止 已经有不少高校建立了自己的教育教学评价系统 如清华 大学 郑州大学 东南大学等多所高校相继在广域网上发布了自己设计制作 的教育教学评价系统 采用 B S 结构 利用数据库管理系统实现数据 信息 的存储 基本的功能包括对评价指标的定制 评价不同对象 统计分析评价 数据 查询评价结果等几部分 1 2 2 现有系统中数据库的设计与实现方案现有系统中数据库的设计与实现方案 在教育教学评价系统中 数据库系统的设计是必不可少的 从多个已经 成形的系统的功能中可以归纳出 现有评价系统的数据库系统中 都存在几 个必不可少的关系表 参评对象表 被评对象表 评价体系表以及统计结 果表 尽管不同系统针对以上四个关系表的实现方式不同 但归纳起来 整 教育教学评价系统数据库的设计与实现 3 个评价过程都离不开这几个数据表结构 参评人员通过参评对象表区别与 验证身份以便以合法身份登陆系统 再根据被评对象表中的记录 通过评价 试卷进行相关评价 评价结束后 数据库存储评价结果 再根据需要进行汇 总统计 将统计结果存储在统计结果表中 以便让管理教育教学工作的领导 和参加教学评价过程的师生进行查看与分析 1 3 数据库系统在教育教学评价系统中的地位与作用数据库系统在教育教学评价系统中的地位与作用 教育教学评价系统中需要涉及到大量的数据存储 不仅包括参评对象 被评对象 评价试卷以及本次评价的原始数据和结果的统计 而且更重要的 是 教育教学评价的反馈不是一个孤立的行为 它不仅要把本次教育教学评 价的结果反馈给用户 而且还应该把历年的评价结果和本年的作以比较 共 同反馈 必要的话 还需要把几年的统计结果作以综合的分析 因此对历年 的评价结果信息的存储也是至关重要的 如此大量的信息存储 在传统的教 育教学评价过程中 完全是靠人力的计算 以及消耗大量的人力与物力资源 进行保存备份的 其统计的效率及结果的可信程度 以及评价过程本身的成 本是可想而知的了 采用计算机的教育教学评价涉及的数据量庞大 而且要求数据不随程序 的结束而消失 需要长期保存在计算机系统中的应用 显然是一种数据密集 型应用 1 如果这种数据密集型应用在计算机中采取文件系统进行数据管理 将存在以下明显的缺陷 1 编写应用程序很不方便 程序编写者必须对所用的文件的逻辑和物 理结构有清楚地了解 包括对文件的打开 关闭 读 写等底层文件操 作命令 同时 这样编写的程序生产率不高 如有新的要求 则必须请 熟悉文件的程序员编写相应的应用程序 一般需要较长时间 文件的设计很难满足多种应用程序的不同要求 数据冗余往往不可 避免 为了兼顾各种应用程序的要求 在设计文件系统时 往往不得不 增加数据冗余 有时数据冗余非常严重 数据冗余不仅浪费存储空间 而且会带来数据的不一致 在文件系统中 无维护数据一致性的监控机 制 数据的一致性完全由用户负责维护 这在像评价活动这类涉及的数 据量较大的系统中 保证数据的一致性几乎不可能 教育教学评价系统数据库的设计与实现 4 文件结构的每个修改将导致应用程序的修改 应用程序的维护工作 量很大 文件系统一般不支持对文件的并发访问 由于缺少对数据的统一管理 在数据的结构 编码 表示格式 命 名以及输出格式等方面不容易做到规范化 标准化 在数据的安全和保 密方面 也难以采取有效的措施 可见 在数据密集型应用领域 文件系统无法承担数据统一管理的重任 教育教学评价系统自然也不应采用文件系统作为数据存储管理的理想工具 正因如此 数据库系统以其在保证数据一致性 对并发存取的控制 数据安 全性的访问控制以及在故障发生时保证数据一致性的恢复方面的突出特点 成为了教育教学评价系统中对数据进行存取控制的不可或缺的理想工具 而 且 在整个教育教学评价系统中 由于系统在运行期间始终在和数据打交道 对数据的存取 计算贯穿于评价过程始终 因此 数据库系统在教育教学评 价系统中居于核心地位 数据库系统设计是否良好必将直接影响到整个教育 教学系统的性能以及评价过程和后期查询统计过程的顺利进行 而对系统功 能的影响最终会对实际的教育教学工作带来很大的麻烦 1 4 本文的主要研究内容本文的主要研究内容 从以上分析我们可以看到 数据库设计开发在教育教学系统中有着至关 重要的作用 为此 本文主要针对本人参与实现的教育教学评价系统 介绍 系统实现过程中数据库的设计过程 包括需求分析 概念模式设计 逻辑模 式设计以及物理模式设计 另外还介绍利用 Hibernate 技术对数据库表和对 象之间的映射 以及数据库操作的实现过程 教育教学评价系统数据库的设计与实现 5 第二章第二章 系统数据库设计与实现的理论基础系统数据库设计与实现的理论基础 2 1 数据库设计的理论基础数据库设计的理论基础 2 1 1 数据库设计的基本步骤数据库设计的基本步骤 数据库设计的主要任务是构造一个数据库模式 它是一个逐步求精的过 程 它是数据库生存周期中的一个重要阶段 也是工作量比较大的一项活动 其质量对数据库系统影响颇大 数据库设计具体实现时 常将设计过程分为四个阶段进行 即需求分析 概念模式设计 逻辑模式设计和物理模式设计 这个过程把用户对信息的需 求用用户的语言表达出来 并逐渐通过一系列的转换 转为一些概念和表示 图形 表格 成为计算机能够接受的形式 教育教学评价系统数据库的设计与实现 6 图 2 1 数据库设计的基本步骤 需求分析 设计一个数据库 首先必须确认数据库的用户和用途 由于数据库 是一个单位的模拟 数据库设计者必须对一个单位的组织 各部门的联 系 有关事务和活动以及描述他们的数据 信息流程 政策和制度 报 表及其格式和有关文档等有所了解 需求分析的主要任务是根据用户需 求 对系统功能和性质进行描述 并根据具体情况和各种约束条件生成 需求分析报告 其主要步骤有 调查和搜集数据信息 业务建模 分析 数据及其加工要求 设计系统整体结构 概念设计 概念设计使用一种概念模式将用户数据要求明确的表达出来 它是 教育教学评价系统数据库的设计与实现 7 一种面向问题的数据模型 描述了从用户角度看到的数据库 反映了用 户的现实环境 但与采用何种技术实现数据库无关 概念模式在用户与 数据库设计人员之间发挥着桥梁的作用 一方面它明确表达了用户的需 求 另一方面 概念模式也是设计数据库结构的基础 概念模式的设计方法有多种 大致可以分为两类 一是面向信息实 体的 如 Peter Chen 的实体关系法 John Smith 的数据库抽象方法及 Codd 的规范化方法 另一类是面向应用的 如 Michael 的自动化数据库 格式设计及优化方法 S B Yao 的关系数据库格式设计工具 教育教学 评价系统数据库概念模式的设计采用的是实体关系法 即在需求分析的 基础上 抽象设计出多个实体以及相互的关系 并绘制实体关系图 ER 图 逻辑设计 逻辑设计的主要任务是按照已经选择好的关系数据库管理系统的特 点 把概念模式转换成相应的数据库逻辑结构 进而用数据库管理系统 提供的数据定义语言 DDL 完成数据库结构的定义 将实体关系模型转 换成关系数据库模式 在逻辑设计过程中 可以把转换过程分为两步 先把概念结构向一般数据模型转换 在向特定的数据库管理系统支持下 的数据模型转换 物理设计 数据库物理设计的主要任务是根据逻辑模式 数据库管理系统及计 算机系统所提供的手段和施加的限制 涉及数据库的内模式 即文件结 构 各种存取路径 存储空间的分配 记录的存储格式等 数据库的内 模式虽然不直接面向用户 但对数据库的性能影响颇大 数据库管理系 统提供相应的数据定义语言 DDL 及命令 共数据库设计人员及数据 库管理人员定义内模式之用 2 1 2 数据库设计中的规范化问题数据库设计中的规范化问题 数据库设计的应该达到的目标之一 就是尽量减少数据的冗余 所谓数 据冗余 就是数据在数据库中存储在了多个地方 多个关系表中存储了相 同的数据 在更新或是在删除的时候必须同时处理 否则就会出现数据混淆 教育教学评价系统数据库的设计与实现 8 的严重后果 3 而规范化的设计就是为了解决数据冗余的问题而提出的 数 据库规范化过程是模型化和设计关系数据库的基础 他的目的是消除数据冗 余 避免非规范化数据库中 未被规范化的数据库 的数据更新异常以及简 化完整性约束的执行 其基本思想是通过对关系模式进行分解 用一组等价 的关系子模式来代替原有的关系模式 消除数据依赖 包括函数依赖和多值 依赖 中不合理的部分 使得一个关系仅描述一个实体或者实体间的一种联 系 这一过程必须在保证无损连接性 保持函数依赖性的前提下进行 即确 保不破坏原有数据 并可将分解后的关系通过自然联接恢复至原有关系 具 体地说 规范化设计的过程就是按不同的范式 将一个二维表不断地分解成 多个二维表并建立表之间的关联 最终达到一个表只描述一个实体或者实体 间的一种联系的目标 目前遵循的主要范式包括 1 NF 2 NF 3 NF BCNF 4NF 和 5NF 等几种 在工程中 3NF BCNF 应用得最广泛 推荐采用 3 NF 作为标准 规范化设计的优点包括可有效地消除数据冗余 理顺数据的从属关系 保持数据库的完整性 增强数据库的稳定性 伸缩性 适应性 4 规范化设计带来了减少数据冗余的优点 但同时 正因为规范化设计是 将一个二维表通过一定的规则分解为多个二维表 它处理的后果是产生更多 的只有相对较少列的二维表 表与表之间是通过主键 外键关系连接起来的 以便将信息统一的反馈给用户 而这种重新连接的过程 很容易导致计算机 时间 空间 系统及运行效率的损失 所以 在规范化与效率之间存在着彼 此牵制的矛盾 为了解决规范化设计带来的效率上的弊端 不少人提出了反规范化设计 的思想 其基本思想是 现实世界并不总是依从于某一完美的数学化的关系 模式 强制性地对事物进行规范化设计 形式上显得简单化 内容上趋于复 杂化 更重要的是导致数据库运行效率的减低 非规范化要求适当地降低甚 至抛弃关系模式的范式 不再要求一个表只描述一个实体或者实体间的一种 联系 其主要目的在于提高数据库的运行效率 非规范化设计的主要优点是减少了查询操作所需的连接 减少了外部键 和索引的数量 可以预先进行统计计算 提高了查询时的响应速度 非规范 教育教学评价系统数据库的设计与实现 9 化存在的主要问题是增加了数据冗余 影响数据库的完整性 降低了数据更 新的速度 增加了存储表所占用的物理空间 其中最重要的是数据库的完整 性问题 这一问题一般可通过建立触发器 应用事务逻辑 在适当的时间间 隔运行批命令或存储过程等方法得到解决 4 规范化与反规范化设计从某种意义上讲 并不是完全对立 非此即彼的 如果对实际开发的数据库系统有一个全面地了解 在此基础上可以对不同的 关系模式采取不同的设计方案 以便达到数据完整性与运行效率兼得的理想 效果 2 2 数据库实现的理论基础数据库实现的理论基础 2 2 1 Hibernate 技术简介技术简介 本教育教学评价系统拟使用 JAVA 语言设计开发的 在一般情况下 使 用 JAVA 语言访问数据库 对数据库表进行各种操作通常是采用 JDBC 技术 JDBC 提供了一整套同数据库连接 访问与操作的 JAVA 类集 然而 JAVA 语言是面向对象语言 JAVA 程序中使用的实体都是以对象的形式表 现的 而与此相比 我们现在广为使用的数据库是关系型数据库 现实世界 中的实体集合在数据库中是以二维表格的形式存储的 某一个特定的实体在 数据库中是表格中的一条记录 一条记录又分为多个字段 表现为现实世界 中实体所具备的属性 如果能够将 JAVA 语言中使用的具体对象同关系数据 库中数据表的一条具体的记录对应起来 以一种机制将记录直接映射成为一 个可以在面向对象语言中实际使用的对象 那样在面向对象编程与对数据库 进行的访问操作等方面都将会十分的便利 而 Hibernate 正是为此目的而设 计的技术 Hibernate 是一个开放源代码的 O R Mapping 对象关系映射框架 它对 JDBC 进行了轻量级的对象封装 使 Java 程序员可以随心所欲的使用对象编 程思维来操纵数据库 其总体的设计框架如图 2 2 所示 教育教学评价系统数据库的设计与实现 10 图 2 2 Hibernate 的总体设计框架 Hibernate 利用 xml 将持久化对象 Persistent Objects 和数据库中 特定的表进行映射 通过 hibernate properties 配置文件的支持访问数据 库 并将 xml 文件中映射的相关数据表 映射为应用程序 Application 中实际使用的对象 图 2 3 Hibernate 运行时的体系结构 图 2 3 中展现了轻型体系中 应用程序自己提供 JDBC 连接 并且自行管 理事务 这种方式使用了 Hibernate API 的一个最小子集 而在全面解决体系中 对于应用程序来说 所有的底层 JDBC JTA API 都 教育教学评价系统数据库的设计与实现 11 被抽象了 Hibernate 会替你照管所有的细节 如图 2 4 所示 图 2 4 Hibernate 全面解决体系框架 2 2 2 Hibernate 技术在数据库实现中的优势技术在数据库实现中的优势 面向对象编程中对数据库的操作 就是所谓的持久层的设计问题 一直 都是困扰着众多数据库访问操作设计人员的一个核心问题 从以往的经验来 说 对持久层的设计问题地解决 开发人员一般是使用 JDBC DAO 而 JDBC DAO 存在很多的困难 开发人员很难做到把关系表记录完整的映射 到持久对象的关系上来 这主要体现在多表的关系无法直接映射到对持久对 象的映射上来 可能是一个表映射多个持久对象 有可能是多个表映射一个 持久对象 更有可能的是表的某些字段映射到一个持久对象 但是另外一些 字段映射到别的持久对象上 而且即使这些问题都处理好了 也不能直接按 照对象的方式来对持久对象编程 因为存在 1 N 关系的持久对象的查询其 实就是 1 n 次对数据库的 SQL 查询 或许将关系数据库改变为对象数据库会使这种对象关系映射问题得以解 决 但实际上关系数据库并没有被淘汰 而对象数据库的发展还处在萌芽阶 段 于是就只能在上层的应用层找解决方案了 也就是需要一种对象关系映 教育教学评价系统数据库的设计与实现 12 射 ORM 的产品 比较理想的 ORM 产品应该具备以下特点 1 开源和免费的 License 开发人员可以在需要的时候研究源代码 改 写源代码 进行功能的定制 2 轻量级封装 避免引入过多复杂的问题 调试容易 也减轻程序员 的负担 3 具有可扩展性 API 开放 当本身功能不够用的时候 可以自己编码 进行扩展 使用过 Hibernate 的持久层设计开发人员都会对 Hibernate 技术给予以上 特点的评价 Hibernate 正是以简洁的开放式的代码实现了对象关系的映射 使开发人员可以轻松的驾驭使用它 对底层关系数据库进行相关的访问操作 而且其开源的特点 更使开发人员可以根据实际的需要进行扩展 提高数据 库操作的效率与性能 第三章第三章 系统整体功能和数据库设计中的需求分析系统整体功能和数据库设计中的需求分析 3 1 系统整体功能介绍系统整体功能介绍 教育教学评价系统数据库的设计与实现 13 我们拟实现开发的教育教学评价系统的用户包括 学生 教师 学生辅 导员 院系领导 校领导 校级系统管理员 院系级系统管理员 各种用户 对系统的使用要求如下 学生 学生 通过登陆系统 可以对自己本学期所学课程的任课教师 本学期所 学课程以及所在院系的教学环境 教学管理进行评价 在查看结果阶段 可以查看到辅导员对自己的评价结果 可以查看到自己对本学期所学课 程的任课教师的评价和学院整体对该教师的平均评价结果 教师 教师 通过登陆系统 可以对自己所在院系的其他教师进行评价 可以在 查看评价结果前 对自己进行自我评价 可以对自己所在院系的教学环 境 教学质量所教授的学生整体按照系别 年级区分 进行整体评价 在查看结果阶段 可以查看自己教授课程的学生 所在院系其他教师对 本人的评价 可以查看自己所在院系的领导对本人的教育教学方面的评 语 以及自评 学生评价 其他教师评价结果之间的对比 还可以对评 价结果通过饼状图 折线图和柱状图等多种可视化的统计结果进行查看 分析 辅导员 辅导员 可以对自己所辅导的学生进行评价 可以查看所辅导学生的任课教 师对该院系学生整体的评价 以便其把握学生的学习情况 并据此信息 进行相关评价 院系领导 院系领导 只进行对院系任课教师的评语评价和查看评价对象的活动 在查看 结果阶段 可以查看院系任课教师的评价结果排名情况 历年评价结果 的走势图 不同年份情况下教师的评分与人数的分布情况 通过饼状图 展现 通过排名列表 还可以查看到某位教师的各项评价指标的具体得 教育教学评价系统数据库的设计与实现 14 分情况 可以查看该院系的课程设置评价情况 包括排名 走势与分布 情况 对排名列表中的课程可以查看其具体评价指标的得分情况 院系 领导可以查看该院系的教学管理与教学环境的评价情况 包括教学管理 教学环境 的各项指标的得分情况 历年走势 得分分布情况 校领导 校领导 只有查看结果的功能 在查看结果阶段 校领导可以按照不同的学 院查看各个院系任课教师 课程设置的排名情况 可以按照年份 职称 对教师进行筛选 也可以按照年份对课程设置进行筛选 在排名列表中 可以选择具体的教师或课程 查看其各项评价指标的具体得分情况 校 领导可以查看各个院系教学管理 教学环境的评价得分情况 校级系统管理员 校级系统管理员 对院系领导 校领导 院系级系统管理员 辅导员等登陆角色进行 权限管理 对不同的账号授权与撤销相关的权限 可以添加 删除评价试 卷中的不可更改部分的一级指标 二级指标的内容与分数 可以在评价 活动中开放与关闭评价系统 可以对某一个具体的评价对象的评价系统 进行开启与关闭 院系级系统管理员 院系级系统管理员 在校级管理员进行评价指标确定并开放设定评价体系的功能后 院 系管理员可根据本院系具体情况 对评价对象建立相关的一级指标与二 级指标内容与分数 教育教学评价系统数据库的设计与实现 15 图 3 1 教育教学评价系统功能分析图 3 2 系统数据库设计的需求分析系统数据库设计的需求分析 从系统功能的分析中可以看出 整个评价系统中涉及的信息基本上可以分 为登陆用户信息 评价对象信息 评价试卷信息 统计结果信息 这些信息包 含了在教育教学评价过程中必须涉及的信息集合 现分别对这些信息进行分析 登陆用户信息 登陆本系统并使用的用户有学生 教师 学生辅导员 院系领导 校领导 校级系统管理员 院系级系统管理员 他们都必须 有自己登陆系统的账号和密码 并且需要区别身份 以便根据不同身份 系统提供相应的功能 用户都属于各自的学院和系别 而且学生按照入 学时间划分为不同的年级 每名学生都有一个固定的辅导员进行辅导 教师有自己的职称 教授 副教授 讲师等 学生和教师之间通过教授 与被教授的课程产生关联 评价对象信息 本系统的评价对象有学生 教师 课程设置 教学环境 教育教学评价系统数据库的设计与实现 16 和教学管理 一些评价对象的评价是和身份密切相关的 学生只能评价 自己本学期学到的课程以及所学课程的授课教师 以及教学管理和教学 环境 教师只能评价自己院系的课程 并且只能评价自己教授课程的学 生总体 所以 学生与教师之间是以课程为纽带产生参评与被评关系的 评价指标信息 评价指标可以划分为评价对象 一级指标内容 二级指 标内容 二级指标权重 参评对象的打分 参评对象的评语评价这几部 分 一项一级指标可以对应多条二级指标 而且 每年的评价指标内容 是可变的 对某个评价对象 校方制定一部分评价指标 每个学院根据 自己的实际情况制定自己的评价指标内容和分数 所以 对不同的院系 同一个评价对象可能对应不同的评价试卷 统计结果信息 每一个参评对象和被评对象之间都保存着一份评价表 对于同一个被评对象 各项评价指标的得分和总分被汇总成平均值存储 而且同一被评对象各项指标和总分还将计算出方差存储在统计结果中以 便于统计分析 对于同一类评价对象 同一年里并且在同一学院中 他 们同类的二级指标和总分将进行排名 另外 学生评价教师 教师自评 以及同一院系内的教师之间互评结果的统计是区别对待的 以便于教师 在查询结果时候有所对比 以上数据信息在不同的系统功能模块中使用 整个系统的功能模块可以大 致分为制定评价体系模块 授权用户身份模块 登陆模块 评价模块 存储评 价信息模块 统计评价结果模块 查询评价结果模块 各个模块中数据的使用 情况为 在制定评价体系模块中 系统管理人员对不同的评价对象制定不同的一 级指标 二级指标 二级指标权重 并对这些指标进行增删改查等操作 在授权模块中 系统管理员主要针对校领导 院系领导 系级管理员 辅导员进行相关的授权 授权过程是根据授权用户的账号信息 将授权 用户添加到相关的身份数据表中 以便用户具备相关身份的功能 在登陆模块中 用户输入账号 密码并选择确定的身份 信息提交到数 教育教学评价系统数据库的设计与实现 17 据库中 数据库根据特定身份查找相应的数据表中 确认输入账号及密 码的有效性 然后确认用户是否为合法登陆用户 在评价模块中 系统根据用户身份 在数据库中调出该身份允许评价的 相关对象 用户选定具体评价对象后 系统调出数据库中相关评价对象 的评价指标进行评价 在存储信息模块中 用户完成对一个评价对象的评价后提交评价结果 系统将评价结果按照不同的评价指标 按照参评对象信息 被评对象信 息 相关的评价指标将评价结果 各项指标的数字结果 总分结果和评 语结果 存储进数据库中 在统计模块中 系统从用户提交的评价结果表中进行分类 按照评价对 象的不同 将各个指标的得分进行汇总 得出单项指标和总分的平均分 方差 并将汇总的各项指标进行排名 存储在排名列表数据表中 以便 查询时使用 在查询统计结果模块中 用户登陆系统后 系统根据身份不同 提供不 同的查询结果功能 从数据库中调出相关的统计查询结果信息并显示给 用户 教育教学评价系统数据库的设计与实现 18 第四章第四章 教育教学评价系统数据库的设计教育教学评价系统数据库的设计 4 1 系统概念模式的设计系统概念模式的设计 概念模式的设计如前面理论基础部分所分析的 使用概念模型 ER 数据 模型 表示数据 数据特点及其相互之间的联系 从本教育教学评价系统的需求分系统可以看到 系统涉及到的相关实体包 括用户 评价体系 评价试卷 统计结果 而评价体系是由评价对象 一级指 标 二级指标三个实体组合而成的 用户实体 用户实体具有身份 账号 密码 所在学院名称 所在系别名称 以及一 些有不同身份所确定的具体的属性 而用户实体具体的划分成 学生 教师 辅导员 院系领导 校领导 校级管理员 院系级管理员等七个不同身份的用 户 每个身份具备的属性如下 学生 账号 密码 姓名 入学时间 所在学院名 所在系别名在 班级中担任的职务 近期的学分积 本学期的辅导员账号 教师 账号 密码 姓名 学院名 系别名 图 4 1 用户实体关系图 用户 姓名密码 账号 学院名 系别名 学生 教师 辅导员院领导 校领导 系管理员 校管理员 职务 学分积入学时间 职称 辅导员名 教育教学评价系统数据库的设计与实现 19 辅导员 账号 密码 姓名 学院名 系别名 院系领导 账号 密码 姓名 学院名 校领导 账号 密码 姓名 校级管理员 账号 密码 由于校级管理员在本系统中不再进行 具体划分 所以不再区分适用对象的具体信息 院系级管理员 账号 密码 姓名 学院名 评价体系实体 评价对象是用户使用系统进行评价的个体 根据系统功能需求 评价对 象主要有学生 教师 学生总体 课程 教学环境 教学管理六种 对这六种 评价对象 如果每一种自成一个数据模型 再和参评对象进行关联的话 必然 会增加数据逻辑结构的复杂程度 所以 按照参评对象与被评对象之间在系统 功能需求上的约束限制 我们把评价对象抽象成一个数据模型 而具体的被评 对象 则和参评对象结合作为评价对象数据模型中的一个属性 根据实际系统 的功能需求 参评与被评对象之间的关系组合有 教师 教师互评和教师自评 学生评教师 学生评课程设置 教师评课程设置 学生评教学管理 教师评教 学管理 学生评教学环境 教师平教学环境 辅导员评学生和 教师评 学生 整体十种组合 这几种组合作为评价对象中的对象名属性在模型中存在 另外 评价对象是和一定数量的一级指标 二级指标相互关联的 形成 一套评价体系 在制定评价体系期间 校方管理员制定一部分固定的一级指标 为各个院系通用 每个院系的系统管理员在这部分固定一级指标的基础上再添 加自己院系制定的评价指标 在存储评价对象的时候 对于同一个评价对象 如果每个院系都将校级管理员制定的评价指标复制一份拷贝到数据库为本院系 使用 然后再存储自己的那部分评价指标 这种情况下所复制的那部分通用评 价指标必然会成为大量的冗余数据 所以 我们可以把那部分通用的评价指标 单独作为一个特殊的院系评价指标集合 每个具体的学院都先从这个特殊的院 系中读出评价指标 再定制自己的指标集合 这样就可以极大的减少数据量 所以 在评价对象中 应该设置一个学院号的属性 以便一方面区分具体院系 另一方面将学校公共的评价指标独立出来 系统在不同年份对评价对象使用相 教育教学评价系统数据库的设计与实现 20 同的对象名 为了区分不同年份的评价体系 还应该在评价对象中设置评价年 份的属性 在校方进行制定评价体系的时候 院系没有权力同时制定 也就是说校 方与院系之间评价体系的制定是有先后顺序的 而这种先后顺序需要通过校方 是否允许将某一评价对象的体系开放给院系来区分的 这样在评价对象中就应 该有一个开放该评价体系的旗标属性 一级指标是评价体系中将某一被评对象从不同角度进行评价的划分 它 和一个具体的评价对相关联 并且可以包含一到多个二级指标 它的相关属性 有 一级指标名 对应的评价对象名 拥有的二级指标个数 二级指标是评价体系中对特定评价对象的某一特定角度的再一次具体划 分 它和一个具体的一级指标相关联 并且具备评价分数的属性 它的相关属 性有 二级指标名 对应的一级指标名 该指标评价满分 评价体系中 评价对象 一级指标 二级指标存在着一定的关系 一个 评价对象包含一到多个一级指标 一个一级指标可以拥有一到多个二级指标 图 4 2 评价体系实体关系图 评价对象 名称 评价年份 标识 学院名 一级指标 拥有 名称 标识 二级指标数 评价对象标识 二级指标 拥有 名称 标识满分 一级指标标识 教育教学评价系统数据库的设计与实现 21 统计结果包括分项评价指标的统计结果和评价对象总分的评价结果 每种统 计结果都对应着有参评对象 被评对象和分数值三个属性 从统计信息角度来说 统计信息是和评价体系相关联的 一套评价体系对 应着一个有多种统计信息组成的集合 可见他们之间的关系表示为图 4 3 所示 的情况 图 4 3 评价体系与统计结果实体关系图 图 4 3 中的评价体系代表评价对象 一级指标 二级指标实体的集 合 各个实体之间存在着如下一些关系 用户可对一到多个评价对象进行评价 一名学生一学期可选多门课程 一位教师可教授多门课程 一位辅导员一学期可辅导一个学院内多个系别多 个年级的学生 根据这些关系 可对实体进行图 4 4 4 5 的关联 从数据库中存储的数据来看 如果每个用户身份中都存储一个学院名称 的字符串的话 将会占据相当大的存储空间 所以 将用户所在学院单独列 出来 形成一个单独的实体 与用户之间的关系如图 4 5 评价体系 统计结果 包含 被评对象参评对象 单项排名 统计结果 单项平均分数 统计结果 总分平均分 统计结果 总分排名 统计结果 单项指标 排名 单项指标 平均得分 平均得分 评价年份 排名 评价年份 教育教学评价系统数据库的设计与实现 22 图 4 4 辅导员 学生 教师 课程实体关系图 图 4 5 用户与学院之间的实体关系图 4 2 系统逻辑模式的设计系统逻辑模式的设计 数据库逻辑模式的设计 是将第二步所得到的以概念数据模型表示 与数 据库管理系统无关的数据模式 转换成一数据库管理系统的逻辑数据模型表示 的逻辑模式 即将实体关系图转换为等价的关系模式 数据库的逻辑设计不是 简单的数据模型的转换问题 而是进一步深入解决数据模式设计中的一些技术 问题 如规范化 满足各种数据库管理系统的约束和限制等 由前面的教育教学评价系统涉及到的数据模型 ER 图 我们相关的数据模型 转换为相应的关系模型 用户的关系模式 学生关系模型 学生 教师 课程 学习 教授 辅导员 辅导 用户 学院所在 名称 标识 教育教学评价系统数据库的设计与实现 23 账号密码姓名学院号系别名入学时间职务学分积辅导员代号 教师关系模型 账号密码姓名学院号系别名职称 辅导员关系模型 账号密码姓名学院号系别名 院系领导关系模型 账号密码姓名学院号系别名 校领导关系模型 账号密码姓名学院号 此处的学院号取为零 区别于正式的学院号 以便在以后的查询语 句中使用格式上的统一 院系管理员关系模型 账号密码姓名学院号系别名 校级管理员关系模型 账号密码姓名学院号系别名 校级管理员的学院号与校领导的取法和原因相同 这里还需要提到的就是学院关系模式 它和用户关系模式紧密联系 学院关系模式 学院名学院号 评价体系关系模式 评价体系由评价对象 一级指标 二级指标三部分组成 为了保证数据冗 余的减少 应该将评价体系划分为评价对象 一级指标 二级指标三部分的关 系模式 它们之间通主 外键关系进行连接 评价对象 唯一标识评价对象名学院号评价年份 制定开放 评价开放有无评语评价 有无评语评价一项是为今后的体系扩展使用的 本系统中各个评价 体系有无评语评价的状态是已知固定的 一级指标 唯一标识一级指标名评价对象标识二级指标个数 教育教学评价系统数据库的设计与实现 24 二级指标 唯一标识二级指标名一级指标标识二级指标满分 统计结果关系模式 教育教学评价体系数据库结构设计中的重点和难点就在于统计结果的设计 统计结果一方面要真实 可信 另一方面需要全面地展现评价对象的各方面统 计结果 充分利用计算机数据库管理系统对评价结果的存储与分析能力 从系统功能需求角度看 系统用户希望对被评价对象提供以下几方面的统 计查询 如果查询用户就是被评对象本身 学生或教师查看自己的评价结果 他需要获得别人对自己某一项评价指标的平均得分情况 该项评价得 分的方差以及该评价指标的平均得分情况 自己该项评价指标得分的 排名情况 另外 查询用户还希望获得自己被评总的平均分数及其排 名 如果查看用户是诸如院系领导 校领导 它所能查看的评价对象包括 教师 课程设置 教学管理 教学环境 这类用户希望能够查看到这 些评价对象的总分排名列表 然后再根据排名察看某一个具体评价对 象的得分情况 有些查看用户希望能以可视化的效果查看统计结果 这些可视化的图 表包括饼状图 柱状图 折线图 以便以更为直观的效果对统计结果 进行查看分析 一般的查看用户希望不仅能够了解今年评价结果的得分情况 还希望 得到往年的评价得分情况 从上面的分析可以看出 统计结果应该包括分项得分情况 总分得分情况 和分项得分排名以及总分排名几部分 而这些统计结果是从原始的具体的一张 评价试卷的评价分数得来的 所以需要对原始的分项得分 总分分别建立关系 模型 存储原始分项得分的关系模式 被评对象标识参评对象账号二级指标标识得分 评价年份 存储原始总分的关系模式 教育教学评价系统数据库的设计与实现 25 被评对象标识参评对象账号总得分 评价年份 分项得分排名关系模式 被评对象标识二级指标标识该项得分排名 评价年份 总分得分排名关系模式 被评对象标识评价年份总得分 排名 对于分项平均得分与总分的平均得分情况 考虑到在返回给用户的显示界 面上需要不仅包括各项平均得分 还需要把各项指标的具体内容展示给用户 如果在用户请求查询时候在对数据库中的表进行连接操作得到评价体系 再去 查询具体评价指标的平均得分情况 是一件非常降低效率的操作过程 所以如 果能够把这些信息都保存在一起 请求时候直接对一个关系表进行查询 可以 大大缩短表连接的过程 节省查询时间提高系统性能 所以 为了能够既保证 减少表连接提高系统性能 同时降低工作复杂度 提高生产率 在对平均分的 处理上 系统采用设计适当视图 再将视图存储在相关关系表中的解决方案 分项平均得分与总分平均得分的视图除了要有相关评价体系 方差外 它 和其他的统计结果关系模式类似 也都有参评对象标识 被评对象标识 二级 指标标识 平均得分 评价年份等 但在被评对象标识上 系统功能设计的时 候对被评对象的标识的存储上存在着一定的区分 比如说学生评价教师的时候 如果一名教师担任了两门课程的讲授任务 而这两门课程一位同学在一学期中 都需要学习 那么在评价教师的时候 就应该按照课程的不同 对同一位教师 进行两次评价 这样能够保证对一位教师评价的公正性和客观性 所以 在这 种情况下 存储的被评对象表识 就应该按照教师标识和课程标识的组合形式 表示 其他的诸如教师评价学生整体 教师评价课程等情况也需要按照标识组合 的形式或是存储被评对象名的形式体现在单项或是总分的数据表中 而正是因 为存在这种区分 我们在建立相关平均分视图的时候 需要把一般的情况放在 同一张视图中 而对于一些特殊的情况比如学生评价教师和教师评价课程的情 况 我们单独用两个视图表示 评价对象平均分数的统计结果视图的具体实现 见附录 而对于由视图所对应的关系模式的相关属性和视图中的相同 在这里 就不再赘述了 教育教学评价系统数据库的设计与实现 26 除了对统计结果进行相关的视图设计外 由于学生 课程 教师之间存在 着一定的关联 如果在用户提出请求后再进行相关的表关系查询也会是一件非 常降低性能的行为 为此 我们对学生对应的选修课程 授课教师 以及教师 所在学院的课程安排情况 分别建立两个视图 具体实现见附录 4 3 数据库物理实现数据库物理实现 数据库的物理实现时选用特定的数据库管理系统 在其提供的手段范围 内 根据已经设计出来的关系模式 将关系模式转变为存储在数据库系统中 的实际数据关系表 并根据系统实际的性能需求 利用数据库管理系统对系 统性能进行优化 以便有效的利用存储空间 本系统采用 MS SQLSERVER2000 作为数据库管理系统 根据上面设计的关 系模式 在数据库中建立如下数据关系表 表 4 1 存储学院信息的数据表 mycollege 列名说明数据类型主外键关系 collegeID 学院代号 Smallint 主键 collegeName 学院名称 Varchar 20 表 4 2 存储学生信息的数据表 mystudent 列名说明数据类型主外键关系 ID 学号 Char 7 主键 Password 登陆密码 Varchar 10 Name 学生姓名 Varchar 10 Department 系别名 Varchar 20 stuYear 入学时间 Char 4 conID 辅导员代号 Char 7 Post 职务 Varchar 10 Termtotal 学分积 Int 4 collegeID 学院代号 Smallint 表 4 3 存储教师信息的数据表 myteacher 列名说明数据类型主