【毕业学位论文】（Word原稿）基于SOA的高校协同辅助教学系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 高校协同辅助教 学系统 的设计与实现 姓 名：朱建国 学 号： 1121170297 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：张惠娟 王冬青 副指导教师： 王 颖 二 一四年一 月 A in 2014 1121170297 he of 基于朱建国 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 随着计算机网络的发展，国内高校的网络教学蓬勃发展起来，各种教学平台相继涌现。由于高校教学规模的扩大，高校与高校之间的竞争力增强，传统的教学系统缺乏统一的标准、统一的数据库和统一的办公教学平台。 传统的教学系统功能独立，很少与办公系统结合，具有紧耦合性、异构性和代码冗余性的局限，限制了教学系统数据的共享和不同模块间的互操作。然而， 构思想的提出为教学平台的建设提供了先进的架构模型。目前，高校已经达到了信息化广泛应用的阶段，高校的信息化办公、管理及网络教学需要良好的网络支撑平台。 本文通过大量搜集资料，了解国内外网络办公系统与教学系统发展状况，结合单位需求，对教学系统进行需求分析 ,基于 架构思想，使得教学系统与办公系统有机结合，实现了教学与办公的协同操作和数据共享。 基于 高校办公协 同教学系统的开发，采用了 架构思想，通过将办公、管理和教学等各个业务组件分成基本的 务模块的形式，突出基于 构的协同操作、跨平台和代码复用性的优势，从而使传统的教学系统与办公、管理有机结合起来，实现了不同系统业务流程的集成和信息共享，为进一步研究基于 高校辅助教学系统提供了可行的方案和理论基础。 最后，对论文的研究得出了结论，并对论文的进一步工作提出了展望。 关键词 ： 校，协同办公，辅助教学 ， I of s to of of is of of is on of OA is of At of of a of of of of on to on OA of of OA of eb OA so in to a of OA on 目录 录 第 1 章 绪论 . 1 究背景 . 1 究意义 . 2 公教学有机结合 . 2 据共享与协同操作 . 2 升教学质量 . 2 究现状 . 2 究目标及内容 . 3 文组织结构 . 4 第 2 章 相关技术 . 5 向服务的体系结构 . 5 念 . 5 构的组成元素 . 7 用 优点 . 8 发技术 . 9 术 . 9 相关技术 . 9 术 . 9 平台技术和跨数据技术 . 10 发工具 . 10 第 3 章 系统需求分析 . 12 体建设目标 . 12 户角色分析 . 12 层用例分析 . 13 能需求分析 . 13 助教学功能需求 . 13 同办公功能需求 . 14 源发布功能需求 . 14 统管理功能需求 . 15 据需求分析 . 15 助教学数据需求 . 15 同办公数据需求 . 15 源发布数据需求 . 16 统管理数据需求 . 16 同济大学硕士学位论文 目录 统性能需求 . 16 全可靠性需求 . 17 第 4 章 系统设计 . 18 统整体设计 . 18 统设计原则 . 18 统开发和运行环境 . 18 统可靠性设计 . 19 统可靠性评估 . 19 统可靠性模型 . 20 统可靠性设计 . 20 统功能设计 . 21 能总体结构 . 21 层数据流设计 . 21 师授课功能设计 . 22 源发布功能设计 . 23 生学习功能设计 . 24 同办公功能设计 . 24 人事务功能设计 . 25 统管理功能设计 . 25 据库逻辑设计 . 26 据建模技术 . 26 间逻辑设计 . 27 性逻辑设计 . 27 础功能相关数据逻辑设计 . 28 助教学相关数据逻辑设计 . 29 同办公相关数据逻辑设计 . 30 人事务相关数据逻辑设计 . 32 据库物理设计 . 32 第 5 章 系统实现 . 34 要功能实现 . 34 助教学模块实现 . 34 同办公模块实现 . 38 源发布模块实现 . 41 统管理模块实现 . 43 键技术实现 . 44 层实现 . 44 平台技术实现 . 45 数据库技术实现 . 45 同济大学硕士学位论文 目录 V 印及数据输出实现 . 48 第 6 章 系统测试与实施 . 50 试原则与方法 . 50 试原则 . 50 试方法 . 50 统测试 . 51 元测试 . 51 成测试 . 52 他测试 . 53 统实施维护 . 54 统成果 . 55 第 7 章 结论与展望 . 56 论 . 56 望 . 56 致谢 . 57 参考文献 . 58 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 . 59 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 本章首先介绍了课题的研究背景和研究意义，然后对国内外的相关研究情况进行文献综述，最后介绍了本文的研究目标、研究内容和论文组织结构。 究背景 自国家大力发展高等教育以来，高等院校的在校生 规模持续增加， 2010 年，各种形式的高等教育在 校生 总规模达到 3105 万人 1。目前对高等院校的总体办学能力、科研水平和教学管理水平要求越来越高。其中，高等院校各自建立的网络办公平台和网络教学平台在其内部管理效率和办学水平上发挥了积极的作用。高等院信息化建设是一个长期的工程，然而，高等院校的各个系统的开发商不同、数据标准不一、技术架构不统一，让现阶段高等院校的信息化迟步不前 1。目前，高等院校在应用各个系统过程中经常会遇到各种各样的难题。例如：无法融和的业务越来越多、系统资源不能实现实时共享，各个部门之间 不能进行协同合作，分散的系统功能在整合过程中有很大的难度，这些问题将大大降低高等院校的办公和教学的效率。因此， 急需建立一个能够整合业务、共享数据、 符合统一标准 的 集办公与教学于一体的协同辅助教学系统平台 ，从而减少系统资源的内耗，提高办公 效率和教学效果 ，增强 高等院校的 竞争力。 另外，随着数字化技术、网络技术和多媒体技术的发展，高校信息化建设不断深入，人们对网络教学平台的使用也有了新的需求。 针对以上 高等院校办公和教学中 的存在问题，重新分析高校 网络教学平台 的迫切需求已十分必要。本 课题 就是从 高等院校目前网络教学平台的 基本 情况出发，依据马斯洛需求层次理论，调研分析适应现阶段的 网络教学平台 的需求构成，并提出基于 高校协同辅助教学系统 的构建方案，在充分利用原有业务系统的基础上， 实现办公与教学的有机整合。其中，面向服务架构（ 实现对系统的重用与封装，由原来的面向对象的系统结构，实现了基于构件的系统架构，由同构服务转入异构服务，同时，提供了规范的服务标准，使得系统结构的重用性增强，更好地适应了高校信息化的发展 2。 基于先进的系统架构方法实现资源共享和数 据交互是高校辅助教学系统的发展趋势，其中，面向服务架构是当前公认的软件工程方法。在统一的规范标准下，基于 粒度的的特性，能够实现资源的动态集成，具有灵活性和弹性的高校协同教学系统是高校信息化发展的需要 1。 同济大学硕士学位论文 基于 高校协同辅助教学系统的设计与实现 2 究意义 实施基于 高校协同辅助教学系统的设计与实现，它有如下理论和现实的意义： 公教学有机结合 软件开发经历了由汇编语言、面向过程、面向对象、面向用例和面向服务的发展过程，基于 高校协同辅助教学系统，将可以为用户提供收发公文、在线教学、实时指导等服 务，有机地将办公与教学系统整合起来，使得办公系统与教学系统成为一个有机整体，提高了高校的办公效率，对高校的教学也提供了快捷的获取公文或其他共享数据的渠道，使得办公与教学相辅相成，提高了高校教学系统的信息共享和数据协同操作，对高校的网络教学具有很大的辅助作用。 据共享与协同操作 高校协同辅助教学系统采用了目前先进的系统架构结构，避免了传统系统结构复杂、代码冗余、紧耦合和开放性差的缺点，基于 署思想的高校协同教学系统具有服务模块之间相互独立，系统架构符合规定的标准，可以实现由同构服务向异构服务的转化，办 公的各个本门之间以及办公与教学系统之间可以共享同一个数据库，同一个标准、同一个平台，实现了教学资源的动态集成，使得教学管理工作与教学之间不再是一个个独立的“信息孤岛” 2，它们之间可以进行数据共享和协同操作，大大简化了信息传输的途径，大大提高了高校教学系统的开放性与协同性。 升教学质量 网络教学作为一种新的教学手段，是传统面授的重要补充，充分利用了最新的计算机技术、网络技术、多媒体技术等，能够解决教学过程中学生课上埋头抄板书、自学资源匮乏、课后交流不便等问题，使教学能够跨越时间、空间的限制，具有极大的灵 活性和交互性，网络教学使教学材料的展示越来越灵活、形象、生动，逐渐成为支持教师指导下学生自主式学习方式的最有力工具。 究现状 随着网络技术和多媒体技术的不断发展，网络辅助教学受到越来越多国内外高等院校的青睐。例如：英国开放大学是实现网络教学的典范。国外比较流行的网络辅助教学第 1 章 绪论 3 有 5。在我国，随着高等院校办学规模的扩大，科研、管理及教学负荷的增加，对于网络教学支撑平台的软件开发技术要求越来越高。 软件开发从汇编语言、过程式语言、面向 对象、面向组件发展到面向服务，每一步都体现了不断抽象、不断面向业务实际的发展趋势 3。面向服务的架构（ 1996 年提出，其基本思想是以服务为核心，将企业的 源整合成可操作的、基于标准的服务看，使其能注重新组合和应用 7。由于 散耦合、复用性强、灵活度高， 国内外得到了稳健的发展。国内外的一些企业将 计思想成功应用到电信、金融、教育等行业， 系统架构方法应用于高校教学系统、教务管理系统等，在统一标准、统一数据库、统一开发平台、统一门户的指导 下，构建全局数据共享、数据集中、业务协同的高校教学系统。目前国内外重点大学都有了 构的应用。 然而，目前基于 高校教学系统，其理论与实践都不够丰富，我国高校教学系统仍然存在一些问题，例如：高校教学系统的建设还处于初级阶段，教学系统的使用还不够灵活，教学系统的数据共享和协同操作还不够优化，教学系统与 乏有效的整合。所以，及时探讨面向服务的协同辅助教学系统，对推进我国基于 高校教学系统发展具有重要意义。 随着网络带宽和网速的全面提升，基于 高校协同辅助教学系统是教学系统发展的趋势。 教学系统的发展方向是基于 和 术的虚拟真实教学系统环境等更加人性化的教学系统环境。 究目标及内容 基于 高校协同辅助教学系统的设计与实现课题研究的目的是充分利用校园网的软硬件资源，应用 开放式技术和面向服务的系统架构思想，以经济的投入，建立校园网上的办公教学支撑平台，为学生在网上提供一种多功能、交互、开放和易用的教学环境，方便资源共享，实施个性化办公和提高教学质量，进而实现高素质人才培养的目的。 围绕这个目标，应用平台的开发设计坚持内容与技术相结合，以内容为主的主体性要求 ，利用当今先进技术，同时考虑未来技术发展的前瞻性要求，并使系统能适应于多种软硬件环境。 该研究项目首先讨论了网上教学平台的目标和范围，并根据高校教育教学管理的特点和要求，提供完整的网上教学系统流程，论述了采用 层结构开发基于 高校协同辅助教学系统的设计思想和实现方法，然后从使用人员的角度为切入点，把系统划分成学生、教师和管理员等模块，通过对模块功能的分析、设计和实现同济大学硕士学位论文 基于 高校协同辅助教学系统的设计与实现 4 等步骤，创建的基于 协同辅助教学系统平台，以 浏览方式，通过校园网实现教学、办公信息发布、师生网上 交流等功能，具有快捷高效、实时性强、安全可靠等特点，适合高等院校使用。 文组织结构 论文针对基于 协同辅助教学系统建设及相关技术展开研究，并最终实现了一个面向高等职业教育院校的协同辅助教学系统。论文的主要研究内容包括： 1）国内外办公系统与网络教学系统发展现状研究； 2）基于 协同辅助教学系统相关技术研究：包括 相关技术、 术、跨平台技术和跨数据技术； 3）结合所在单位，对协同辅助教学系统进行了需求分析； 4）基于 协同辅助教学系统体系结构设计及 数据库设计研究。 论文围绕基于 协同辅助教学系统的设计和实现展开讨论，一共分为六章， 主要内容包括： 1）第一章绪论部分首先指明了论文研究的目的和意义，然后分析了协同辅助教学系统在国内外的发展现状； 2）第二章介绍系统建设相关的关键技术，主要包括： 术、跨平台技术和跨数据技术； 3）第三章详细描述系统的需求。首先给出了系统的总体建设目标，然后对系统功能进行了详细分析，接着描述了系统的数据需求，最后提出了服务器及系统性能需求； 4）第四章着眼 于系统的设计。首先给出了系统的总体架构设计，接着描述了系统的各功能模块设计，最后讨论了数据库设计； 5）第五章描述系统的实现和测试工作。重点阐述了数据库连接模块、辅助教学模块、协同办公模块和系统管理模块的实现，并分析了部分核心代码。最后对系统测试进行了描述，提出了本系统的测试原则及测试方法，并详细给出了部分测试用例及测试结论； 6）论文最后一章为总结和展望。 第 2 章 相关技术 5 第 2 章 相关技术 本章介绍在设计和实现后台管理子系统中应用到的相关技术，并进行了详细的介绍和描述。 向服务的体系结构 软件开发历史上， 20 世纪 80 年代出现的是面向对象技术，它具有封装性、多态性和继承性的特点，随着软件技术的不断进步和业务需求的不断提高，面向对象的多态性实现的代价越来越高，封装性的粒度过于详细，在实现大的系统方面，类的数量太多，造成了软件编程的困难 2。 20 世纪 90 年代， 言的发展为 兴起提供了条件，这时出现了基于组件的技术，它的典型特征是接口化、动态加载和元数据，但这种技术仍然在技术不断进步中出现了一些局限性。在实现接口化和动态加载时，若想使用旧系统，在加载时、彼此之间 交换 数据时没有应有的规范。然而，面向服务的系统架构是 网络环境下基于业务集成的一种软件系统架构，它具有统一标准、松耦合性、复用性、可跨平台及源码开放性等特点 7。面向服务的 构模型，通过 务提供良好的接口，具有良好的封装性、高度的集成性和标准的协议规范性 18。 念 英文 “缩写，目前业界仍然对 有一个统一的、被广泛接受的定义。对于 理解基本上分为两类 :一类认为 一种架构风格，另一类认为 包含运行环境、编程模型、架构风格和相关方法论在内的一整套新 的分布式系统构造方法和环境，涵盖服务的整个周期，包括建模 整合 运行 11。一般情况下，我们认为面向服务的体系结构 一种架构模型，它是技术架构的顶层，业务架构的底层。 业务抽象为独立的业务组件，利用 如 各个业务组件通过定义良好的结构进行联系和调用，接口采用不依赖实现服务的编程语言、操作平台和硬件平台的中立的方式来定义，采用统一、标准的方式（如 通信，其中立的特征被称为服务的松耦合， 以对松耦合的粗粒度应用进行分布式部署 11。 1996 年由 出，受限于当时的技术条件， 义为：面向服务的体系结构 一种 C/S 软件的设计方式，其中包括客户端和服务端两个层次的应用。但 一般的 C/S 结构不同，它采用标准的接口（如 实现松耦合特性 12。 同济大学硕士学位论文 基于 高校协同辅助教学系统的设计与实现 6 过网络可以对松耦合、粗粒度的应用组件进行分布式部署，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。 是一种技术手段，它是一种构建分布式系统的方法 7。 构可以帮助企业提供可重用性、灵活性和开放性的服务， 个业务模块是独立的单元，接口采用标准定义，与模块相互中立，使得企业可以按需调整模块功能，减少了企业的支出，同时企业能挖掘新的业务，使得企业发展更具有竞争力。 目前， 一种先进的可利用的思想和架构，利用 架构思想，可以组织系统的基础结构，提供丰富的业务功能 19。同时， 一种基于计算机技术、软件技术、网络技术、部署和管理离散服务的模型。图 2 出的 能模型，其中包括服务提供