【毕业学位论文】（Word原稿）基于预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台的设计-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 姓 名： 伍林军 学 号： 0821170172 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： 杨寿堂 二 一二年五月 A in 2012 u 0821170172 on of 基于预习检测的开放式艺术类实 验辅助管理平台的设计 伍林军 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 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在 年解密后适用本授权书。 指导教师签名： 学位论文作者签名： 年 月 日 年 月 日 同济大学 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 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。 签名： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 由于艺术类学生在实际工作中对于实践性技能的需要，在艺术类课程的实际教学过程中，实践性性技能将会占据着教学过程中的重要的作用。因而，针对艺术类专业教学管理中实践性课程管理将是整个教学管理过程中的重要性环节，传统实验管理模式中的种种弊病也将会在一定的程度上极大地制约了艺术类专业教学活动的开展。 基于此 本文结合 本人所在高校的艺术类 专业的 办学特点和教学要求 ， 从作者自身的工作经验着手 ， 深入了解艺术类实验室 与实验室相关的各个职能部门，广泛进行了用户使用调查并查阅了大量国内外与实验室管理有关的文献资料 ,结合目前对于实验管理手段的 ,以开放性理念的主导下，通过对于系统的时间的读取，在限定的时间内进行选课系统的开放。通过系统读取预先制定好的教学计划，对学生所在学期的选课操作进行指导，并根据教学计划对于某门课程的选课操作设置条件基础。学生进行选课操作，并能够对于重修等选课操作进行条目标志。并可以根据实验条目的特点、学生的实验掌握情况以及教学运行特点 ，可以根据学生自己的需要选择相应的实验进行时间，并可以选择该时间所进行的实验条目，使实验课程更加灵活。 同时 根据远程教学所需要承载课程的需要，设置合适的视频内容，并以适合的网络流媒体技术，以点播的形式实现视频的远程播放。结合视频播放时间轴控制，和实时互动元素模拟教学课堂的教师的提问和回答过程 ,实现教师与学生之间的互动 ,并对学习过程中的错误进行统计和分析 ,方便查找学生学习上的不足 ,确定教学上的教学要点 , 再现教师课堂教学。 本系统在设计上，将学生教学视频与预习考核结合起来，通过视频课件考核学生的实际预习情况， 在学生进行开放性实验之前保障学生在开放性内容上的学习态度，提高学生具体的实验效果，也在实验教学的角度上更加适合于艺术类学生的实际教学特点，促进艺术类实践教学的发展。 关键词 ： 艺术类实践课程 ， 开放式实验 ， 实验预习检测 ， 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 ue to in in of of of an in of in of of be of of of of be in a on of s of of of of on to a of in a of of in of to to of is be to to to of to of to of to of of on of to II in of in of of to of in s on in in in of of It 济大学 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 录 第 1章 绪论 . 1 目背景 . 1 内外研究现状 . 2 统开发必要性 . 2 目主要内容 . 3 课操作 . 4 验预约操作 . 4 . 4 文章节安排 . 5 第 2章 技术实现手段分析 . 6 架 . 6 架 . 7 开发 优势 . 7 . 8 . 9 据库技术 . 10 术总结 . 11 第 3章 系统分析 . 13 求分析 . 13 行性分析 . 14 术可行性 . 14 济和社会的可行性 . 14 例分析 . 15 课操作 . 15 验预约模块 . 16 他功能 . 19 统架构分析 . 20 第 4章 系统设计 . 22 目设计目标 . 22 . 22 统登陆模块 . 22 同济大学 硕士学位 论文 基于 视频教学交互平台的设计 V 息提示模块 . 23 课操作 . 24 生实验项目选择 . 24 表的生成 . 24 验预约模块 . 25 习检验课件（教师模块） . 25 习检验课件（学生部分） . 25 统关键流程设计 . 26 验管理流程 . 26 生选课流程 . 27 生 预约流程 . 28 统数据分析 . 28 基础数据模块 . 29 息元素分析 . 29 . 30 据库实现 . 33 第 5章 系统功能实现 . 38 放性实验管理实现 . 38 验管理 . 38 生选课操作 . 41 生预约操作 . 45 助功能 . 47 内短信 . 47 绩输入 . 49 验预习检验软件的设计 . 51 统安全性设置 . 55 户角色控制 . 55 录验证 . 55 . 55 录权限设置 . 56 据库连接加密 . 57 第 6章 结论与展望 . 58 统优势 . 58 统存在的不足 . 58 同济大学 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 谢 . 60 参考文献 . 61 个人简历 在读期间发表的学术论 文与研究成果 . 63 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 随着社会的发展和高等教育理念的进步， 特别是对于艺术类高校来说， 为了更好的适应社会快速变化的需求，培养学生的个性和创造能力，提高学生的 实践动手能力 ，实验教学已经成为高校教学的重要组成部分。通过实验教学活动的开展， 提高学生的动手能力，培养学生的创新能力，拓展学生的知识面，加强学生的团队协作精神。 但由于制定教学计划的特殊性，特别是繁琐的统计、汇总给教务管理部门带来了很大的工作量。传统的制定教学计划数据是经多级手工 处理后上报教务管理部门的，因此容易出错。同时老师对课程的更改操作比较频繁，手工制定教学计划的方式使得教学管理部门无法及时掌握选课人数的变化和学生分布情况，难以进行动态调整，制定教学计划、数据统计、报表打印等工作无法实现一体化 1。 目背景 高校实验室是教学、科研的重要基地，是培养具有创新意识和实践能力的人才的课堂，是反映高校教学水平、科研水平和管理水平的重要标志。因此，实验室的建设、管理、设备的配置、实验内容的设置、实验室的教学与管理水平等都影响着学校的教学与科研水平 。高校实验室的主要任务：一是 要满足学生的实践需求，为学生提供更多的实践机会和更好的实践环境；二是要维护、管理好仪器设备，以保障实验教学任务的顺利完成 2。面对经济时代的到来，社会越来越需要具有创新能力的人才，对学生实践动手能力的要求越来越高；随着教学评估活动的开展，国家教委越来越 重视各高校的实验教学工作，各学校对实验教学的投入力度开始逐渐加大，教学仪器设备逐渐增加；随着高校的扩招，学生数量急剧增加，实验教学资源日益紧张；随着教育改革的深化，高校之间进行整合，学校规模扩大，教学实践环节增多，实验室分布比较分散，实验室的管理方式发生了根 本性的变化。因此，高校实验室管理工作的任务更加艰巨。如果上述问题得不到及时有效的解决，势必造成财力、物力、人力资源的极大浪费 3。 随着学分制改革以及学生选课系统的运行，传统的实验室管理方式已不能满足教学改革的要求。为适应新人才培养方案的实施，实现实验课程的全面改革，有计划地进行开放性实验是行之有效的教学手段，也是改变传统教学模式，提高实验教学质量，培养学生独立操作能力和创造性思维的必由之路。为提高实验教学水平，规范有序地做好实验室开放工作，迫切需要一套与上述现代教学管理相同济大学 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 2 适应的实验室管理系统，以实现开放 性实验室管理，运用信息技术和计算机管理技术，建立实验教学管理系统，在网上公布实验室开放的实验项目，实现网上预约选课的形式。 内外研究现状 目前，大多数高校都建立有自己的信息管理系统，而且同一学校内的不同部门也都建立了自己专用的信息管理系统，而且由于每个单位的情况不同，开发的信息管理系统所采用的工作环境、体系结构、编程语言、开发方法等也各不相同。由于学校管理工作的复杂性，各校乃至校内各部门开发的管理系统大都自成系，各自为政，并没有融入到整个高校管理信息系统中，形成了“信息孤岛”。现存的高校管理系统大 多存在一些不足。所以根据这些情况我们设计了这个开放实验平台 4。 国外 一阶段为 80年代，第二阶段为 90 年代中期，目前处于第三阶段，其技术特点如下：基于浏览器服务器的三层结构体系，硬件平台； 型机、按 作系统有 2000、 据库采用 能动态访问。如 998、 1999年成功地推出了 三层结构的商品化 凝结了信息技术的创新成果，代表了当前 方向。它的优点是客户机都使用了统一的浏览器 (业务逻辑共用性好，安全可靠、开放性好、信息共享性好。目前向着 已跳出了单独的实验室运行环境，打破了地区和时空界限，实现远程系统登录、访问、远程信息交换，与企业信息系统 (成，形成了企业级的全方位管理 5。 针对高等院校实验室的管理需求，北京大学、北京化工大学和北京航空航天大学等单位进行了一些研究开发工 作，在理论和实践上推动了高校实验室管理信息系统的发展。北京大学的高校校园网络环境下的仪器设备与实验室管理系统是在教育部高教司的指导下开发的，旨在辅助北大资产管理部对全校仪器设备和实验室的管理工作 6。系统以满足校系使用人员的需求为设计目标，实现了在校园网络环境下对各种大型仪器设备、一般仪器设备、低值仪器设备、仪器变动、仪器使用情况、实验室、实验项目、实验技术队伍等信息进行管理。但是该系统没有考虑仪器设备与实验项目之间的联系，因此不能满足实验室在开课能力和资源评估方面的需求 7。 统开发 必要性 第 1 章 绪论 3 实验室开放的过程主要包括开放性实验项目信息的公布、学生申请及实验资格审查、实验预约、实验排课、实验考勤、指导实验、实验结果评定及上报等一系列环节。就以往的开放管理工作方式而言，存在一些弊端 : （ 1） 实验室管理员和实验指导教师需要投入相当的精力去处理事务性的工作，如整理实验申请表、实验排课、实验考勤、实验室使用情况信息统计等，尤其随着实验室开放规模和开放范围的不断扩大，实验室的开放工作日显繁琐，工作量日益增加，这一状况甚至成为了阻碍实验室开放工作发展的绊脚石，急需出台解决方案。 （ 2） 实验室开放大都只面向本学 院甚至本专业学生，跨学院或跨专业学生无法及时获得开放性实验项目的相关信息，甚至无法参与自己感兴趣的实验项目，这对于学生的自由发展是不利的。 （ 3） 学校层面的领导无法及时获取各实验室开放情况的统计信息，使得其对实验室开放的指导工作有一定的滞后性。 （ 4） 实验成绩的保存存在保密性差的问题，从而降低了实验成绩的可信性。 （ 5） 考虑到实验过程中的人身安全和仪器设备可持续使用性，在学生参与实验之前，应对其实验技能进行鉴定，而此项工作是相当机械而繁琐的。如果将实验技能参数标准化，然后让计算机实时地进行学生实验技能的鉴定 ，那么此问题将在很大程度上得到解决 8。 特别是对于艺术类高校来说，目前 国家对文化事业的重视，艺术类人才的社会需求，使艺术生教育迎来了发展的机遇。素质教育的深入实施，越来越受到社会和家长的重视，客观上也促进了艺术教育的繁荣和发展。 由于艺术类学生在实际工作中对于实践性技能的需要，在艺术类课程的实际教学过程中，实践性性技能将会占据着教学过程中的重要的作用。因而，针对艺术类专业教学管理中实践性课程管理将是整个教学管理过程中的重要性环节，传统实验管理模式中的种种弊病也将会在一定的程度上极大地制约了艺术类专业教学活 动的开展。 目主要内容 因此，结合自己的学习状况设计了一个基于 C#技术的实验管理系统平台。这个平台结合了 B/S 运行模式和 C/S 运行模式各自的优点，面向本校相关实践性课程建立一个开放性实验管理平台，实现学生对于实验内容的开放式管理，提高学生实践性课程学习的自由度，同时，通过网络教学中的多样化、简单化、便捷化的特点，针对开放性实验教学以及开放性实验管理，以网络教学中的视频课件教学结合考核考核的模式设计，对于学生在实验开放前进行预习效果的检测，并同济大学 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 4 将考核结果作为学生能否进行开放性实验的依据，对于实验的开放 性管理提供一定的帮助。 课操作 以开放性理念的主导下，通过对于系统的时间的读取，在限定的时间内进行选课系统的开放。通过系统读取预先制定好的教学计划，对学生所在学期的选课操作进行指导，并根据教学计划对于某门课程的选课操作设置条件基础。学生进行选课操作，并能够对于重修等选课操作进行条目标志。根据初选的选课情况的统计，能够进行必要的二次开放选课。 根据课程的设置标志，将课程的实验条目设置为必选实验条目、限选实验条目和任选实验条目。必选实验条目是完成该课程所必须的实验条目，在完成选课的操作过程中就完成 了实验条目的选择；限选实验条目是将相应的实验条目分成若干个组，在实验条目的选择中每组选择一定数目的实验条目；任选实验条目是学生可以在一定数量的实验条目中进行选择，在选择的实验条目的总数上进行限制。以多种多样的实验条目选择模式，使实验课程更加灵活多样。 验预约操作 根据实验条目的特点、学生的实验掌握情况以及教学运行特点，可以根据学生自己的需要选择相应的实验进行时间，并可以选择该时间所进行的实验条目，使实验课程更加灵活。 对于固定单一实验条目的实验时间安排，学生在选择该实验时间的过程中已经确定选择 该实验条目，该类运营模式适合于必选、限选等需要教师讲解的课程类型。可选择实验条目的实验时间安排，学生在选择该实验时间的过程中可以选择完成事先所设置的对应于该时间的实验条目，此类运营模式适合于开放、任选等不需要教师讲解、相对比较灵活的课程类型。 验预习检测课件平台 根据远程教学所需要承载课程的需要，设置合适的视频内容，并以适合的网络流媒体技术，以点播的形式实现视频的远程播放。结合视频播放时间轴控制，和实时互动元素模拟教学课堂的教师的提问和回答过程 ,实现教师与学生之间的互动 ,并对学习过程中的错误进行 统计和分析 ,方便查找学生学习上的不足 ,确定教学上的教学要点 , 再现教师课堂教学。 第 1 章 绪论 5 文章节安排 针对上述问题，本文在软件工程理论的指导下，通过对于开放性实验管理平台以及实验预习效果检测平台程序开发，实现将实验预习效果检测与开放性实验管理相融合的过程，实现对于开放性实验的有效管理。本文确定的主要工作安排如下 : 第一部分，首先论述了当前在实验教学管理的主要研究背景，并对于国内外在试验管理上相关实现方案进行简要的阐述，在此基础上分析了本项目的选题意义和开发的必要性，并进一步介绍了项目实现的主要内容以及本论 文的主要结构。 第二部分，在第一章的基础上，结合所学的理论知识， 结合软件工程技术 基础，对于项目开发的过程中所需要应用的技术进行必要的阐述和分析 ， 并阐述了各项技术结合的优缺点， 为项目开发提供了一定的技术背景。 第 三 部分，在前面两章分析的基础上，根据实际的系统需要以及技术特点，对于系统进行详细的分析和方案的设计，包括需求分析、可行性分析、系统结构分析和技术分析等部分，通过这部分内容使系统设计更加合理。 第 四 部分，在对于系统进行详细分析的基础上，对于系统进行必要的设计，特别是针对系统的数据流程的设计以及数据关系的 设计，建立必要的数据模型进行相关数据操作的表征，并设计数据关系 ，并在 的基础上进一步的设计详细的数据表，建立完整的系统数据存储结构。 第 五 部分，在前面分析和设计的基础上，实现项目设计过程中所要求的各个功能，并在此基础上，对于在实现过程中的关键技术进行详细的分析，阐述关键功能的实现方法和手段，并对于系统的测试、调试等方面相关进行了一定的叙述。 第六部分，对于前面五个部分进行必要的总结，并分析了项目目前存在的问题和需要进一步改进的方法。第 2 章 技术实现手段分析 6 第 2 章 技术实现手段分析 通过对于目前的主流开发语言和开发技术的 研究，在平台的设计上确立一套完整的技术实现手段，在后台数据服务的框架选择上，采用与 统整合的 . 用其技术特点，实现高效的数据处理。在数据的存储和数据交互方面，依据数据处理的期望和数据量，在数据库的选择上选择 程序与数据库接口的技术选择上，采用当前比较高效的 理技术。在系统与用户的交互手段的技术实现上，采用基于 术的 S 类库，实现基于 无刷新实时互动的高效开发。 架 技术开发上 的主要服务平台。 通过基于 开发的软件，能够为用户带来丰富的用户体验。在依托于 实现的快速迅捷的企业级计算能力，对于相应的软件开发商提供了一种高效的 发工具。 术对于传统的软件技术开发框架具有革命性的革新， 其核心技术主要包括 9： 1）分布式计算 分布式计算式网络应用的核心，通过分布式计算可以实现基于网络的逻辑功能设计。 2） 一种标准数据交互格式，通过数据交互式基于网络的计算模式成为目前网络 应用的主要形式。 3）组件技术 以面向于对象和面向于组件的技术开发模式，使程序员从传统的 计模式中解放出来，提高了程序设计的效率。 4）即时编译技术。 通过基于主机硬件和软件环境的分析，是 架在应用程序运行的过程中同步进行代码优化，提高软件运行效率。 目前基于 架的核心组件主要包括以下几部分： 1） 用户认证系统的 户文件 应用存储 服务， 用户操作首选项管理以及众多的任务管理，相互作用构成互联网操作系统的构建。 同济大学 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 7 2） 业服务器、 .内的一系列构建和管理服务的工工具和结构。 3） 具有 对于智能化互联网设备实时启用功能的 备软件驱动程序。 4）丰富的 户 操作以及开发 体验 功能 1011。 架 重要的部分是 架 ( 仅仅是一组开发类库，同时可以作为一个 务以及应用程序建立、配置和运行的语言环境，是微软开发 用程序新的软件平台。在 架框架下，可以 实现以多种编程语言为目标，应用这些编程语言所创建的应用程序，可以更方便的建立网络应用服务 12。 用组件主要包括： 1）公共语言运行库 应用基础。 于代码执行采用的是代理模式，通过这一方式的设计，使基于 发的程序能够适应于 安全机制，实现对于内存管理、线程管理以及远程处理等核心服务；同时，通过强制类型的安全机制确保了基于 发程序的安全性和可靠性。这一以运行库为目标的代码管理机制的设计，提高了系统的运行效率，加强了系统的安全水平，也就成为了 基本设计原则。 2）类库。 类库是一系列面向于对象的可重用的具有一定共同性的类型集合，通过这一类型集合的设计，使程序开发人员在开发的过程中应用多种程序，包括可视化界面、 序，控制台程序，也包括基于 窗口程序或者 务程序。通过非托管组件承载， 将 载与进程中，并通过一定的手段启动代码托管执行程序，从而创建执行托管以及非托管的软件运行相关环境。 时还可以提供第三方的运行库的宿主应用开发环境，例如基于 为代码托管的服务器端环境开发应用等 13。 开发优势 架 在开发商 最大的优势在 于 其有助于缩 减少 产品开发时间，提高开发效率，通过框架以及组建的应用，在开发的过程中能够简化发布和管理，提高效率。具体 包括以下几个方面： : 第 2 章 技术实现手段分析 8 种编程语言环境的适应 性 。 架在设计上面向于多种语言开发环境，以多种编译器的形 式允许开发者以多种语言进行相应功能的程序设计，并且通过公共的数据结构为多种语言设计提供服务，多语言开发的模块紧密联系，使程序开发人员在开发过程中的应用技巧得以实际应用 15。 设计上采用组件化的开发模式，面向于开发人员提供了具有一定功能的服务组件，并且用户可以根据设计需要开发可重用的程序功能模块，这一设计可以使开发人员将精力更多的集中在应用开发逻辑处理上，避免了传统开发中将大量的时间花费在 码 开发商 。 核心 的设计方式 : 设计上采用 基于 列的集成标准 .，使用户在程序开发时只需简单的标注方法调用即可以为用户提供完整的 务，使软件转化为服务，为相应的开发提供更方便的服务 14。 在 计中引入了新的技术，这样可以使程序运行过程更加合理，比如 于内存管理，在用户放弃内存应用时可以自动释放内存中相关数据，这就避免了如 C， C+等程序在内存泄露方面的问题，同时还包括线程管理和进程管理等 功能。 此外， 具有 事功能，可以实现根据管理员的时间设定实现程序的定时执行功能。 过编辑技术以及缓存技术，大大的优化了传统 序，与传统的 术相比，在性能上获得了大大的提高，使程序运行的效率更好的满足用户的应用需要。 术概述 供对 开的数据源的一致性访问。数据共享用户应用程序可以使用 连接到这些数据源，并检索、操作和更新数据。 实上己成为构建 据应用程序的基础。它集合了所有允许数据处理的类，这些类表示具有典型数据库功能 (如索引、排序和视图 )的数据容器对象。尽管 据库应用程序的权威解决方案，但从总体设计上来看，它不像 样以数据库为中心，这是 16。 同济大学 硕士学位论文 预习检测的艺术类开放式实验辅助管理平台 的设计 9 两个核心组件组成 :据提供程序 (数据集 (前者实现数据操作和对数据的快速、只读访问 ;后者代表实际的数据。两者都可以与数据使用程序 (行通信。 的很多对象都是从 术中进化而来的，例如 是也有许多对象是全新的，如 。为了将数据访问和数据操作分离开来， 用了两种组件 : 1719。 象在 处于核心地位，它提供了一个与数据源无关的数据表示方式，可以表示、存储和管理来自远程或本地数据库、 件或数据流甚至应用程序的局部数据。一个 象包含了一个 集合属性，用来存放一个或多个 象。 象对应于关系数据库中的“表”的概念 18，用来容纳以行列形式组织起来的数据和主键、约束、关系等信息。 的另一个核心元素，它包含了象， 序员使用这些元素来实现对实际数据的操作。操作的结果，或者被直接处理， 或者被放到象中， 象用来实现和数据源的连接，是数据访问者和数据源之间的对话通道。 象包含了提交给实际数据库的信息，如一个查询并返回数据的命令、一个修改数据的命令、一个调用数据库存储过程的命令及其参数等。 当了 象和数据源之间的桥梁，它使用 象，在 象的连接辅助下访问数据源，将 象中的命令执行结果传递给 象，并将 象中的数据的改动回馈给数据源。 象隐藏了实际数据操作的细节，从而使 数据源无关成为现实。 供了一个