【毕业学位论文】（Word原稿）大学实验管理系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论 文 （专业学位） 大学实验管理系统的设计与实现 姓 名： 学 号： 所在院系： 学科门类 ： 学科专业 ： 指导教师： 二 一 三 年 五 月 A in s he 2012 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定 ，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 20 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导 师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 20 年 月 日 同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 现在的实验教学网络管理系统存在实验题目分发慢，文档交换不方便， 文件不易保存和管理， 师生交流困难等方面的问题。为了解决现有系统的这些问 题，特开发新的实验教学网络管理系统。 本系统 以实际应用为开发背景，运用软件工程原理和开发方法，采用当前网络开发主流技术，结合 层体系结构、 设计并开发了一个基于 B/先对开发系统进行了需求分析，得到系统功能需求、数据流图和数据字典。随后对系统进行了概要设计和详细设计，在 概要设计 中 主要 进行了 系统功能模块划分， 将系统划分为了 管理员控制模块、教师控制模块 和 学生控制模块三 大 模块 ， 其中管理员的权限 包括对新教师和新学生的注册，对新管理员的注册和对实验题目的审批；教 师的权限包括实验题目的申请，学生实验结果的查看， 添加实验成绩，控制实验上传步骤， 回答学生提问；学生权限包括选择实验题目，上传实验结果和向教 师提问。概要设计中 还进行了系统总体结构设计，系统数据结构设计，系统安全设计等。 详细设计主要包括系统数据库访问的实现，主要功能模块的具体实现，模块实现关键代码等。最后对系统进行了功能测试，并对测试结果进行了分析， 在总结、分析的基础上，指出了系统存在的不足及需要改进的地方，为 今后开发类似系统提供借鉴和帮助。 关键词 ： 实验教学管理系统 ， 三层结构 ， 0g I he as of of so to of as SP ， of of s in of of to of a of on of a to 0硕士学位论文 目录 录 第 1章 绪 论 . 1 文研究背景及意义 . 1 验管理系统的国内外发展与趋势 . 2 统特点与论文工作 . 3 统特点 . 3 文工作及结构安排 . 4 第 2章 系统相关技术 . 6 据库管理系统 005 . 6 005特点 . 7 005体系结构 . 7 行环境 . 7 . 7 . 8 向对象技术与系统建模 . 8 . 10 硬件需求 . 18 统流程分析 . 18 据字典 . 19 第 4章 系统总体设计 . 22 统功能设计 . 22 统总体结 构 . 22 统数据库设计 . 24 据库设计原则 . 24 念设计 . 25 辑设计 . 27 理设计 . 27 同济大学 硕士学位论文 目录 数据模型 . 29 . 30 户管理类图 . 30 验项目管理类图 . 31 第 5章 系统详细设计与实现 . 32 据库的连接 . 32 统登陆界面设计 . 33 陆界面的程序设计 . 34 统主界面设计 . 36 理员模块设计 . 36 加 /删除用户 . 37 验审批 . 42 统维护 . 44 师模块设计 . 44 验申报 . 44 验成绩评定 . 48 线答疑 . 49 生模块 . 51 验选择 . 51 验报告上传 . 53 线提问 . 55 验成绩查询 . 56 第 6章 系统测试 . 58 试环境 . 58 统功能测试 . 58 员管理功能测试 . 58 题功能测试 . 60 验结果批阅功能测试 . 61 线交流功能测试 . 62 总 结 . 63 参考文献 . 64 致 谢 . 66 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 .未定义书签。 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪 论 文研究 背景 及意义 目前 ， 随着计算机技术的不断成熟和发 展，网络逐步渗透到人 类 生活 中 的各个领域 。 在高 校的 教学 管理 过程 中 ，同样 有相当一部分 工作 依赖 于 网络。 例如：学生 选课、 分数查询、大学英语四、六 级报名 ；教师对 上机作业 进行布置与 评分、考试 成绩录入、 文献资料分发 等 众多 工作都 需要 通过学校的网站来完成 。网络给学生和老师都带来了极大的便利，老师和学生可以通过网 络非常方便的进行交流以及进行文档交换 。 这是发 展 和改进 高校 实验教学网络管理系统 （后简称为试验管理系统） 的背景 条件 。 同时 ， 实验教学是学校教学工作 中非常 重要 的 组成部分 ,它可以强化学生对基本理论 的 认识 ,使学生更深入的 了解科 学实验 的 主要过程与基本方法 ,可以 培养学生理论联系实际 的 学风以及严谨的科学态度和分析解决问题 的 能力 1。 实验教学是以科学实验为主要内容的教学活动 ,表现为计算机机房上机实验和实验室实验（本文主要针对依赖于计算机网络的机房上机实验）。其主要内容包括有实验任务布置、实验活动组织、实验结果反馈 及评价 等。 借助网络技术可以使得这一过程中的人为工作量大大降低，同时便于组织与管理。 实验教学的 要任务是让学生直观地观察和认识自然现象及其内在规律 ,验证或发现己知或未知的理论知识 ,培养学生创造性思维方式及运用所学知识解决实际问题的 能力 ,培养学生辩证唯物主义的世界观 2。 因此， 构建一个良好的开放式实验教学环境 条件 ,能够充分调动 学生的积极性发挥 学习潜能 ,有利于创新型人才的早期发现和快速成长 ,更 有利于学生的自主学习和人才的个性化发展 3。 近年来， 我国教育模式发生了深刻变化 ,提高实验教学质量成为培养学生的重要环节 。 各高等院校不断深化教育改革和推行全面素质教育 ,把实验教学改革当作高等院校教育改革的重要组成部分 。 为适应教育形式的发展和变化 ,各高校投入大量的人力 、 物力来改变实验教学现状 ,包括新建大批实验室 ,购置大量仪器设备 ,添加大批实验项目 ,并努力提高实验仪器设备使用率和学生实验课程比例 。实验课的事物性管理工作更加复杂 ,特别需要运用现代 、 科学 、 规范的管理手段来提高工作效率 4。 随着科技的进步和信息化程度的不断提高 ,传统实验教学体系和实验教学模式的弊端也越来越突出 ,严重制约了实验教学改革和实验室建设的发展 ,成为当前高校教学改革的一大难题 5。 如何优化资源配置 ,充分利用教学资源 ,有效处理成倍增长的管理信息 ,实现对实验教学资源信息 、 教学信息 、 管理信息等的管理和合理运用 ,努力完成实验教学任务 ,提高实验教学效果 ,成为我们急需解决的课题 6。 同济大学 硕士学位论文 大学实验管理系统的设计与实现 2 同时 ,以多媒体和国际互联网为代表的当代信息技术 ,正以惊人的速度改变着人们的生存方式和学习方式 ,并导致发达国家和地区的教育越来越走向网络化 、 虚拟化 、 国际化 、 个性化 7。 因特网 、 校园网在高校的迅速普及 、 管理信息系统的广泛应用 、 自动化管理的逐步形成等加快了高校教学管理现代化的进程 ,为教学管理带来了意想不到的效益和前所未有的改变 ,推动了学校建设和发展8。 因此 ,这又 为实验教学管理系统的研究和开发提供了工具和 技术条件 。 综上所述 ,实验教学管理不仅是保证实验教学顺利进行的必要环节 ,也是提高实验教学质量的重要途径 9。 提高实验教学质量和效率 ,从而提高学生的实践学习和工作能力 ,同时降低管理人员的负担以及提高教师的实验教学效率 ,设计并使用一套 针对实验教学的实验管理系统 将成为关键 。 验管理系统的 国内外 发展与趋势 从上世纪七十年代至今的四十多年中 ,人们 不断对实验教学管理系统的发展与改进做出努力 。 西方国家利用 新的计算机 、 网络 、 数据库等技术并综合运用现代科学 的多种知识与 研究成果来实现实验教学管理系统的开发和使用 ,具有系统化 、 功能化和管理化等特点的实验教学管理系统已经出现在 各高校 实验教学的管理工作 中 ,并且 在实验教学的管理 方面取得了 许多 进展 。 国 内 ,各高等院校校和一些研究机构也逐渐发现通过单纯的增加实验教学的经费投入 、 盲目的扩大实验室的项目建设以及简单的改善实验教学的硬件设施等措施并不能有效的解决实验教学的所有问题 ,而实验教学管理系统的水平从某种 角度 则直接影响到 实验教学的 质量 ,因此 实验教学管理系统的开发和使用对于实验教学质量的提高有着非常重 要的意义 。 我国起步较晚，自 九十年代以来 ,国内实验教学管理系统的开发工作 相继开展， 在这些实验教学管理系统中普遍都采用了 C/并充分结合了网络和数据库的前沿技术 ,奠定了我国实 验教学管理系统开发的基础 。 许多高等院校和研究机构如清华大学 、 北京大学 、 北京化工大学 、 中科院软件研究所等都对实验教学系统的开发进行了探索工作 ,推动了高校实验教学管理系统的发展 。 然而 ,随着计算机技术的长足发展和教学工作中的新要求的不断提出。早年开发的 实验教学管理系统或软件往往都存在一些 系统兼容性、功能完备性等 问题 。 通过系统的调查和研究 ,对目前实验教学管理系统或软件在使用过程中所遇到的问题进行了总结 ,具体如下 : (1)大多数实验教学管理系统或软件的功能不够齐全 ,或多或少的缺乏实验教学过程中的管理功能 ,不能全面管 理实验教学过程中所有事务 。 第 1 章 绪论 3 (2)一部分实验教学管理系统或软件基本能够覆盖实验教学过程中的各种事务 ,能够较全面的完成实验教学管理的工作 。 但是这些实验教学管理系统或软件只针对各自学校的实验教学管理模式 ,很难将其移植到其他学校 ,缺少普遍适应性 ,缺乏可移植性 。 (3)一些企业和公司也在试图完成实验教学管理系统的设计和开发 ,但商业软件产品的致命缺陷就是缺少对高校实验教学管理的深入研究 ,不能够准确和详细的了解学校实验教学管理过程中的各种需求 。 (4)一部分实验教学管理软件的用户群体比较少 ,往往都是由系统管理员等少数管 理者来使用和维护实验教学管理系统 。 而教师和学生两类广大群体并不能使用实验教学管理系统 ,其功能需求得不到满足 。 (5)专业教学实验大部分还是停留在传统的实验模式上 ,各种网络设施还没有得到有效的应用 ,实验室的内部资源信息缺乏有效的管理和对外发布 10。 为了解决上述存在的问题 ,充分运用现代信息技术 ,设计一套功能齐全 、 使用方便 、 数据高度共享的综合实验教学管理系统势在必行 。 统特点与论文工作 统特点 本次研究以 计算机实验教学为开发背景 ,针对开放性实验项目安排 的 一些困难 ， 如 ： 学生人数多 ,机房安 排难 ,教师布置实验难 ,实验结果评定难 ,受时间和空间限制等一系列问题 ,开发一个应用于开放性实验教学 的 管理系统 ,运用软件工程原理和开发方法 ,应用当前网络开发主流技术 ,结合 据库技术 ,设计并开发了一个基于 B/ 本系统具有 如 下 一些特点： （ 1） 实验教学资源统一 、 共享 。 （ 2） 实现实验项目预约机制 。 （ 3） 让实验项目不受时间和空间制约 。 （ 4） 机房课外时间安排合理 。 （ 5）构建 师生交流 的网络平台。 （ 6） 利于开展综合性 、 设计性实验 。 实验教学管理系统的分析和设计对满足实验教学管 理功能需求 ,提高实验教学现代化管理水平具有重要意义 。 实验教学管理系统充分尊重学生和教师的个性化需要 ,为学生和教师提供了优质的实验教学资源和完备的实验教学功能 ,提高了教师的工作效率和学生的学习效率 ,同时为系统管理人员提供了安全和稳定的系统管理工作环境 ,促进了实验教学模式改革与实现教学方式转变 ,提高了实验教学的质量和效益 。 同济大学 硕士学位论文 大学实验管理系统的设计与实现 4 文工作 及结构安排 本次研究 首先将对开发系统进行需求分析 ,得到系统功能需求 、 数据流图和数据字典 。 随后对系统进行了概要设计和详细设计 ,在概要设计中主要进行了系统功能模块划分 ,将系统 划分为了管理员控制模块 、 教师控制模块和学生控制模块三大模块 ,其中管理员的权限包括对教师和学生的管理 ,对新管理员管理和对实验任务的审批 ,机房管理 ； 教师的权限包括实验任务的申请 ,学生实验结果的批改 ,回答学生提问 ,实验结果评定 ； 学生权限包括选择进行实验预约 、 查看实验预约结果 、 实验任务 、 上传实验结果和向教师提问 。 详细设计主要包括系统数据库访问的实现 ,主要功能模块的具体实现 ,模块实现关键代码等 。 最后将对系统进行了功能测试 ,并对测试结果进行了分析 ,在总结 、 分析的基础上 ,指出了系统存在的不足及需要改进的地方 ,为今后开发 类似系统提供借鉴和帮助 。 论文主要分为 6章，各章节安排如下： 第 1章 绪论 绪论中主要阐述了论文的写作目的和意义、研究内容的国内外发展情况以及系统 开发背景 、系统特点等。 同时对论文中的问题进行了大致的说明 。 第 2章 系统 相关技术 介绍 了本 此论文研究中所用的 核心技术，论文使用 据库，并且使用现在主流的框架技术三层模式进行开发。使用三层模式可以简化程序开发的复杂性，从而提高开发的效率 。 第 3章 系统需求分析 系统的需求分析主要从系统的技术可行性和经 济 可行性进行分析，技术上主要采用 现在比较主流的 言的网络应用，结合使用比较广泛的 加增加了本系统的技术含量，再加上安全可靠的 务器，也提高了本系统的运行的安全性。本 系统所使用的数据库为 据库， 据库不仅数据存储量上大，在数据的安全性和一致性上也是其它数据库所无 法比拟的，这也是 据库成为现在主流数据库的根本原因。 从经济可行性分析，本系统所涉 及的范围比较广，使用范围比较大，适合高等院校的日常实验内容的管理，对高等院校工 作的管理起到非常重要的作用。是一款安全性高、适用范围广的系统。 第 4章 系统 概要 设计 本系统的基本功能包括，管理员信息维护，教 师信息维护，学生信息维护，实验申请，实验审批，学生实验成绩录入，学 生实验成绩在线查询，本系统将系第 1 章 绪论 5 统登录分为三个等级，这样有助于不同的角色 使用本系统，增强了不同角色对相应信息的管理。这样将角色分类，可以更好的 体现本系统的核心功能。对实验的管理更是严格管理，必须教师先申请实验内容 ，通过管理员的审批，最后 才能下发给学生。通过此过程的实施，可以使实验管 理工作更加严密，充分体现本系统的主要核心。 第 5章 系统实现 本 章是系统实现的主要 部分 ， 也是本论文的核心内容， 主要阐述的是系统的详细设计 和实现方法 。 具体内容为 系统的源码、系统的设计界面，以及系统相关衔接的流程图 等的描述 。 第 6章 系统测试 系统测试是系统的结尾工作，是检测系统能否 正常投入使用的最重要的一步。本系统中系统测试包括测试环境，系统的 功能测试。测试环境主要对系统适应各种环境的测试，主要就是不同的平台，不 同机器配置是否可以正常使用系统。系统的功能测 试就是利用一切可能出现的数据反复输入的方 式对系统主要的核心功能进行测试。 同济大学 硕士学位论文 大学实验管理系统的设计与实现 6 第 2 章 系统 相关技术 本次 实验 教学 管理系统的分析、设计和 实现过程中 使 用到了到 一些 相关的软件技术，在 这 一章对 涉及的这些技术做 简要介绍 与 探讨。 本系统所涉及的开发技术主要是指 应用 术 构建一个基于 B/S 架构 三层体系结构的 实验教学管理系统，三层体系结构主要包括控制层、数据层、显示层。其中控制层主要是 据层主要为数据库的连接层，显示层主要是 据库选择 005。对系统的分析和设计 则 采用 设计技术。 据库管理系统 005 目前 ， 关系型数据库 (取代了层状型和网状型数据库 ， 成为数据库管理系统的主流 。 现今国际上比较成熟的大型关系型数据库管理系统主要有 ： 。 一个关系数据库管理系统 。 它是 司 2005年推出的 可用于大型联 机 事务处理 、 数据仓 库 、 以及电子商务等 。 以直接安装到 P 上 ， 这是其它网络数据库系统所不具备的 。 因此 ， 无论是基于 P 企业级的应用 ， 还是基于桌面工作站的小型数据库应用程序 ， 能为用户提供完善的数据库支持 。 理两种类型的数据库 ： 系统数据库和用户数据库 。 系统数据库存储 门的用于管理自身和用户数据库的数据 ， 用户数据库用于存储用户数据 。 还会自动创建 于学习的数据库样本 。 在 数据库把所有的数据与数据库