【毕业学位论文】（Word原稿）基于J2EE的实践教学管理系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 实践教学 管理系统的 设计与实现 姓 名： 赵淑君 学 号： 0921170362 所在院系：软件学院 职业类型：工程硕士 专业领域：软件工程 指导教师：尹长青 副指导教师： 郭东恩 二 一 三 年九月 A in 2013 0921170362 2基 于 实 践 教 学 管 理 系 统 的 设 计 与 实 现 赵 淑 君 同 济 大 学 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： 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： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘 要 随着地方高等院校办学规模的不断扩大，同时为了适应社会发展需要，地方高校将应用型人才培养作为学校的人才培养目标。实践教学已经成为高等院校教育体系中日益重要的环节，对培养学生的实践动手能力起着 重要作用，但实践教学环节过程管理仍然是教学工作中的薄弱环节。提高高校实践教学过程管理水平和质量对培养应用型本科人才起着至关重要的作用。 本 文 研究分析了设计开发实 践 教学管理系统的关键技术。 提出了基于 要使用 发工具 0g 实现 ， 前台页面通过 件进行布局设计，使用 系统界面更加人性化和美观，后台程序使用 保证了系统的高效稳定。 本文首先简 要的描述了系统的整体情况，对开发系统进行了需求分析，分析了系统的功能性需求和非功能性需求，并以用例图的形式进行了详细的描述。然后，对系统进行了总体设计，确定了开发平台 、系统体系结构，并介绍了系统数据库设计以及系统中管理员、教师和学生三个角色的的功能模块和详细描述 。 最后对本文开发和设计工作进行了总结和下一步系统扩展所需要做的工作。 关键词： 实践教学； B/S 模式； 济大学 硕士学位论文 目录 s of at in to of be as an of in to an is a in of a In of 2EE of 0 g to to SS to of is of as a s in of a of to of a is of by ;济大学 硕士学位论文 摘要 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪言 . 1 题的工程项目背景 . 1 践教学管理的现状 . 2 点及性质 . 3 究目的及主要内容 . 4 究目的 . 4 究内容 . 5 文结构 . 5 第 2 章 相关技术 . 7 术 . 7 . 7 . 7 2术概述 . 7 . 7 用服务器 . 8 术概述 . 9 据库技术简介 . 9 据库 . 9 言 . 10 层体系结构 . 11 章小结 . 11 第 3 章 系统需求分析 . 13 统需求分析 . 13 录模块 . 13 理员管理 . 14 师管理 . 15 同济大学 硕士学位论文 目录 生管理 . 16 统可行性分析 . 16 济可行性 . 16 作可行 性 . 17 统的性能 . 17 统的可扩充性 . 18 统用例分析 . 18 统总用例 . 18 号信息管理模块的用例分析 . 19 绩管理模块的用例分析 . 20 程信息管理模块的用例分析 . 21 本章小结 . 22 第 4 章 系统的总体设计 . 23 统架构设计 . 23 统模块设计 . 24 统角色设计 . 26 据库概念结构设计 . 26 据库表设计 . 28 本章小结 . 41 第 5 章 系统的实现 . 42 统全局配置文件 . 42 据库连接池 . 43 种角色的实现 . 44 理员角色 . 45 师角色 . 45 生角色 . 49 第六章 系统测试 . 51 统功能测试 . 51 6. 2 数据测试 . 52 能测试 . 53 第七章 总结与展望 . 54 同济大学 硕士学位论文 摘要 V 文总结 . 54 致谢 . 56 参考文献 . 57 第 1 章 绪言 1 第 1 章 绪言 题 背景 计算机技术和网络技术的飞速发展，信息化管理已经渗透到人们的学习、生活和工作中的各个环节，成为人们日常生活中必不可少的交流工具。顺应着社会经济和科学技术的迅速发展，高校的教学管理工作也在进行着不断的改革和创新。高校对人才的培养方向也是越来越重视科学有效的培养和提高学生的实际动手操作能力，以及实际创新能力。因而，实践教学工作在教学过程中就愈显的重要。 实践教学是高 校教学工作中的一个重要环节。随着高等教育由精英化逐渐向大众化方向的发展，近些年来，高校在校学生人数剧增，给高校的教学管理工作也带来了一个巨大的挑战，学校的实践教学资源也越发显的有限和不充分，目前现有的实训实验模式对适应高校未来发展和老师的教学工作具有一定的压力，对于传统实践教学的管理方法和工作效率已经远远不能满足高校教学管理的实际需求。随着高等教育教学改革的不断深入，对于高校的实践教学管理规范化、科学化、信息化、无纸化已经成为目前面临的重要课题。目前，很多高校在实践教学管理过程中都存在着一些问题。例如：传统 的教学模式是教师每次实验课开始时用 10钟的时间对实验的内容、原理、作业、课评等相关知识进行大致的讲解，然后学生进行实验记录的填写，完成实验报告，等下次上课的时候将实验报告交给教师，由教师进行批改和打分。这种传统的模式存在着一定的缺点，教师需要在有限的时间里布置实验任务，讲解实验内容等工作，占用了学生的实践动手时间，以及对学生答疑指导时间。并且，假如实验报告老师没有批改完毕没有及时的发到学生手中，学生就没有办法及时的来完成当节课的实验报告。 要解决以上问题，一方面需要提高实践教学的管理水平；另一方面要充 分利用现代科学技术，建立现代化的管理信息系统。近年来我国许多高校都建立了自己的校园网，为我们系统的开发奠定了基础。 基于现有的教学网络系统，开发一套实用性强、技术先进、操作方便的实践基于 实践教学管理系统设计与实现 2 教学管理系统，能够很好的解决以上问题，为学生和任课老师提供很多便利，明显的提高了实践教学的工作效率。同时实践教学管理系统也有利于各级领导及时、全面的了解实践教学情况。 践教学 管理的现状 国外的一些教学软件相对于国内来说，开发的比较早而且成熟。早在 70 年代末，美国就建成了国家科学基金网，它的一些课题方面的申报和课题的 进展情况都在网上进行的 1。其在网上教学实践管理系统也得到很好的完善，世界各地的学生都可以坐在家里通过互联网就可以完成一些操作。 目前，国际上具有规模的远程教学的学校已经有百所之多，网上教学也正在全国各地发挥了很大的作用，这也为世界各国培养出了大批的人才。这些表明了，基于 校园网己经深入到学校的各个方面。近些年来，我国的高职院校对实验教学的重要性也有了很高的提高，有些条件高的学校己经逐步增大了对实验教学方面的投入，对实验室的软件、硬件等方面也有了大的投入 2。同时，对教研室的模式改变和探 讨上也取得了一定的进展。总体上来说，实践教学在高职教育中的地位和作用己经取得了一定的重视，工作环境也从总体上得到了很大的改善。传统的教学模式是教师每次实验课开始时用 10理、作业、课评等相关知识进行大致的讲解，然后学生进行实验记录的填写，完成实验报告，等下次上课的时候将实验报告交给教师，由教师进行批改和打分。这种传统的模式也有一定的缺点，就是花费了的课堂时间，老师要在有限的课堂时间进行实验讲解、指导和答疑解惑的工作，这对于老师来时难度比较大，学生在有限的时间里接受起来也有一定的 困难。实验课一般来说，是 2教师来说，由于课堂时间有限，所以没有太多的时间再课堂上讲解实验课上的实验项目。对于学生来说，在有限的时间里要将实验原理和实验内容弄清楚，并且很有质量的完成实验的过程和记录工作，难度也是比较大的。同时，由于时间的限制，师生之间也缺乏必要的沟通、交流和探讨，这是传统实验教学模式中出现的一个问题，而且实验报告的批改和管理也不方便。一般的实验教学过程都要进行实验报告的填写，这就要求教师对实验报告进行认真的批改并且对报告成绩进行记录。在传统的实验教学模式下，这些工作都是进行手工 方式来完第 1 章 绪言 3 成度，如果参加实验的学生人数比较多的时候，不仅教学实验的工作量比较繁重、效率比较低，而且也容易出现错误。传统的实践教学管理方式己经不能很好的满足教学的要求，在一定的程度上也影响了教学效果，需要从教学管理的角度进行提高和改进，将当前先进的计算机技术和网络技术应用到实践教学管理中来，实现了一个网络化的实践教学管理的系统，对于提高实验教学的质量也是很必要的3。 针对传统的实践教学管理方式存在的问题，对实践教学管理系统的需求可以归纳为 : （ 1）可以促进了实践教学的网络化和无纸化。因为实践教学管理中需要处理的信息量和数据量很大，比如实验课程的内容、实验大纲、实验报告、学生信息、成绩信息等，可以通过网络进行数据采集和信息的传输，这样，不仅可以借阅大量的纸张，也可以使信息的交流更加便捷。 （ 2）利用计算机技术和网络技术，在一定程度上将实验室的工作人员从繁琐的手工劳动中解脱出来了，这不仅可以提高了实验教学的工作效率，而且也能借阅学生的时间。 （ 3）学生通过网络预先的获得了实验教学的有关信息，做好上课前的准备，这可以为师生之间提供了一个良好的交流的环境，改善了指导的答疑的效果，这样提高了实践教学的质量 。 统 的特点 该系统主要服务于 高校的实践教学 管理，本系统主要是为了 提高实践教学工作效率，并且实现无纸化 ，教师 可以提前将该课程的实验任务、实验内容、实验要求发布在网上，并且可以随时在网上查阅、批改实验报告。通过强大的查询功能，学生只要登陆系统就可以看到自己未完成的实验报告，并可以及时完成并提交。 用户 角色 是 管理员、 学生和教师。系统 具有友好的界面 ， 使用方便， 操作简单，只要用户懂得基本的计算机操作就可以 轻松 自如的使用本系统。 基于 实践教学管理系统设计与实现 4 题目标及内容 究目的 学生实践教学过程管理是每一所学校都必须面对的工作， 特别是近几年，随着高校办学规模的不断扩大，给学校的实践教学过程管理增加了许多工作量。实践教学是高等院校教育体系中非常重要的环节，对培养学生的实践动手能力起着重要作用，但目前绝大多数高校的实践教学过程都是学生提交纸质实验实训资料，这种方式存在许多的缺点，如：信息反映不全面，有些实验结果无法在纸质资料上描述清楚，另外随着学生的大量增加，老师们掌握学生实践过程的学习结果难度也将大大增加，这样的管理机制已经不能适应时代发展的需求，其管理方法将浪费许多人力和物力 4。随着科学技术的不断提高，计算机科学与技术的日渐成 熟，网络应用的普及，计算机软件已经进入人类社会生活得各个领域，并发挥着越来越重要的作用。传统的手工管理模式必然被以计算机为物理基础的信息管理方式所取代。 今天，计算机软件替代人工管理信息已经被应用于许多领域，计算机之所以如此流行的原因主要有以下几个方面 5： （ 1）计算机信息管理系统可以代替人工进行许多繁杂的劳动； （ 2）计算机信息管理系统可以节省许多资源； （ 3）计算机信息管理系统可以大大的提高人们的工作效率； （ 4）计算机信息管理系统可以使敏感文档更加安全。 作为计算机应用的一部分，使用计算机对高校实 践教学过程进行管理，有着人工管理所无法比拟的优点，如：检索迅速、查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长、成本低等。这些优点能够极大地提高高校实践教学过程管理的效率，也是学校面向科学化、正规化管理发展的必要条件，更是各个高校与世界接轨的重要条件。 因此，开发一套能够为学校提供一套安全稳定的实践教学过程综合管理系统，将是非常重要的，也是十分及时的。也借此机会掌握所学专业知识 。 第 1 章 绪言 5 题的主要内容 本课题研究的主要内容包括以下几个方面 : （ 1）设计了南阳理工学院软件学院实践教学过程综合管理系统。实 现了我院实验与课程设计管理系统的无纸化管理，方便学生提交实验和课程设计报告以及教师批阅实验和课程设计报告。 （ 2）设计实现了实践教学管理体系。针对高等院校教育的特色，考虑到我院的实际情况，建立以“实践教学项目规范系统”为基础和核心的“实践教学规范管理体系”。特别是建立与“项目规范”的实施配套，建立“教学检查与监督调控、过程统计、成绩考核”等过程管理系统。 （ 3）设计实现了实践教学管理系统的数据库。由于本实践教学管理系统所涉及到的数据较多，而且，对于数据安全、稳定要求很高，所以本实践教学管理系统使用 0g 建立数据库。 （ 4）按这一体系实施以计算机信息化管理为重要手段的规范教学与管理。本系统充分利用 应用程序的开发和设计上较为灵活和效率高的特点，采用 现了实践教学管理系统的主要功能。 （ 5）系统设计基本满足用户的要求，达到了预定的目标。该系统经过几学期的测试和使用并不断进行完善，己经取得了相当好的效果 。 章的组织 结构 本文是以软件学院实践教学综合管理系统为例，介绍了基于 式和三层架构的开发模型，并以 术为基础的管理系统的设计与实现的过程。本文 的组织结构如下： 第 1 章绪 言，主要介绍了课题的背景 ，意义和目的，以及实践教学管理系统的发展现状和本课题的研究方法 。 ； 第 2 章相关技术，主要介绍了系统在设计和开发过程中所涉及到的方法和技术 。 第 3 章系统的需求分析，主要是通过与我院多位教师的交流，从而获得实践教学综合管理管理系统的需求信息，并运用用例图将需求分析可视化，进而使系基于 实践教学管理系统设计与实现 6 统的拥有者，开发者以及测试人员对系统有一个直观上的认识 。 ； 第 4 章系统的设计，在本章中，我分析了系统的整体设计，设计了系统所具有角色和权限，同时设计出了系统的数据库 。 ； 第 5 章系统的实现 ，主要是设计实现了软件学院实践教学过程综合管理系统的架构实现，并对部分主要功能进行了简要的介绍 。 第 6章系统测试。对系统的测试方法和测试结果作了简单描述。 第 7章总结与展望，对本文进行了总结，该部分内容介绍了项目的应用、存在的问题，并对下一步的工作进行了展望。 第 2 章 相关技术 7 第 2 章 相关技术 术 司推出的新的一代面向对象程序设计语言，特别适合于一门各方面性能都很好 的编程语言，它的基本特点是简单、面向对象、分布式、解释的、健壮的、安全的、结构中立的、可移植的、性能很优异的、多线程的、动态的，特别适合在 一种跨平台，适合于分布式计算环境的面向对象编程语言。具体来说，它具有如下特性：简单性、面向对象、分布式、解释型、可靠、安全、平台无关、可移植、高性能、多线程、动态性等。 司针对 发人员的产品。自从 出以来 ， 经成为使用最广泛的 整个 括了 具和 2术概述 于框架技术，我们采用 整合，其实任何一种框架都可以完成我们的项目，但我们选择两种框架的组合是因为两种框架各有好处，我们利用它们的优点，来避免它们的缺点，充分利用 （ 1） 点 一个为开发基于模型（ 视图 (控制器(式的应用架构的开源框架 6，是利用 基于 实践教学管理系统设计与实现 8 建 于 充分满足应用开发的需求，简单易用，敏捷迅速。它使用服务层框架可以将 分离出来，而使用表现层框架则可以将 剩余的全分离 7，这部分 要负责显示相关信息，一般是通过标签库（ 现，不同框架有不同自己的标签库， 应用比较广泛的一种表现层框架。 （ 2） 将业务层与表示层分离：使用 术，网络开发人员可充分使用 设计页面显示部分（如字体颜色等），并使用 令或者 序片段来生成网页上的动态内容 8； 能够跨平台： 括现在非常流行的 统，应用非常广泛的 务器也提供了支持 组件的开发和使用很方便：如 +， 需要注册才能使用；而 发的 9，可以直接使用； 一次编译，处处运行：作为 括一次编译，处处运行。 用服务器 目前支持 应用服务器是较多的， 其中较为流行的一个 志的编辑选为 2001 年度最具创新的 见其在业界的地位。 用程序的部署很简单，你只需将你的 到 录下， 自动检测到这个文件，并将其解压。通常第一次 运用浏览器访问 为 件，然后编译。编译以后，访问将会很快。 具有传统的 务器的功能：处理 面。但是与 的处理静态 能力就不如 们可以将 理静态 章 相关技术 9 是一个很好的工具，不仅仅因为其免费，功能强大，更因为其开放性，越来越受到人们的重视。 术概述 用来描述的一组技术，其核心词是异步 (能使用户更快更自然的浏览网页。以前用户浏览网页时间过长，服务器的“思考时间”与用户的动作同步，增加了用户的等待时间。而 考时间”与用户的动作异步，减少用户的等待时间。借助于 用 向服务器发出异步请求，以执行更新或查询数据库。当请求返回时，就可以使用 相应 地更新用户界面，而不是刷新整个页面。在这一过程中，用户甚至不知道浏览器正在与服务器通信， （ 1）减轻服务器的负担。 需取数据”，可以最大程度的减少冗余请求和响应对服务器造成的负担。 （ 2）无刷新更新页面，减少用户的等待时间。 （ 3）减轻服务器和网络的负担。 （ 4）可以调用外部数据。 （ 5）不需要下载插件或者小程序。 （ 6）进一步促进页面呈现和数据的分离。 据库技术简介 据库 据库系 统是美国 骨文）提供的以分布式数据库为核心的一组软件产品，是目前最流行的客户 /服务器 ( B/10。比如 为一个通用的数据库系基于 实践教学管理系统设计与实现 10 统，它具有完整的数据管理功能；作为一个关系数据库，它是一个完备关系的产品；作为分布式数据库它实现了分布式处理功能。 言 使全部用户，包括应用程 序员、的优点如下： （ 1）非过程化语言 为它一次处理一个记录，对数据提供自动导航。 不对单个记录进行操作，可操作记录集 11。所有 句接受集合作为输入，返回集合作为输出。 集合特性允许一条 句的输入。 种特性使用户更易集中精力于要得到的结果。所有 是 它决定对指定数据存取的最快速 度的手段。查询优化器知道存在什么索引，使用在哪儿合适，而用户从不需要知道表是否有索引，表有什么类型的索引。 （ 2）统一的语言 用于所有用户的 动模型，包括系统管理员、数据库管理员、应用程序员、决策支持系统人员及许多其它类型的终端用户 12。基本的 高级的命令在几天内便可掌握。 括： 查询数据在表中插入、修改和删除记录，建立、修改和删除数据对象，控制对数据和数据对象的存取，保证数据库一致性和完整性。以前的数据库管理系统为上述各类操作提供 单独的语言，而 （ 3） 由于所有主要的关系数据库管理系统都支持 言，用户可将使用 到另一个。所有用 写的程序都是可以移植的。 大多数其它关系型数据库 )用做查询语言的语言 13。它是可以移植的，并且容易学习使用。但是所有 句都必须由数据库服务器独立地执行。这就意味着客户端应用必须把每条查询发送到数据库服务器，等待它处理这第 2 章 相关技术 11 个查询，接收结果，做一些运算，然后给服务器发送另 外一条查询。所有这些东西都会产生进程间通讯，并且如果客户端在另外一台机器上甚至还会导致网络开销。如果使用了 么可以把一块运算和一系列查询在数据库服务器里面组成一个块，这样就拥有了过程语言的力量并且简化 而节约了大量的时间，因为用不着付出客户端 /服务器通讯的过热 14。通过使用用可以获得可观的性能提升。 层体系结构 在软件体系架构的设计中，分层结构是最常见的，也是最重要的一种结构。微软推荐的分层式结构一般分为三层，即：数据层，业务逻辑层和表示层 15。其中数据层，也称为持久层，其