【毕业学位论文】（Word原稿）课程内容管理系统的研究与实现-软件工程

职业型硕士博士（打印时删除） 硕士学位论文 （专业学位） 课程内容管理系统的研究与实现 姓 名： 学 号： 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： 副指导教师： 二一二年十二月 A in 2012 课 程内容管理系统的研究与实现 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 信息技术的发展已经在很大程度上改变了人 才培养模式，因此积极推动各学校在教学活动中广泛采用信息技术，不断推荐教学资源的共建和共享，实现教学和管理的网络化和数字化，对提高教学质量无疑有着举足轻重的作用。 2007 年伊始教育部财政部发布了“教育部关于进一步深化教学改革全面提高教学质量的若干意见教高（ 2007） 2 号”，其中第 19 条明确指出“把信息技术作为提高教学质量的重要手段”。 促进教学资源的流动与共享，是信息技术对教学的辅助作用所表现的重要方面之一。在现行的教学活动中，教学资源的共享主要依赖传统媒介进行（书籍杂志，面对面交流等），许多优秀的教学资源 无法以一种适应信息化时代的方式与速度整合到一起，另一个方面，部分教学资源的公开上传与免费下载也不利于知识产权的保护，伤害原创者的积极性，这些都造成时间与智力资源的浪费。针对上述问题，本项目试图创建一个公共的教学资源平台，通过有偿分享的方式，鼓励教师上传和共享，以便单位（学校、各级教育机关）和个人（教师）选择适合的教学资源。 本文对课程内容管理系统进行了详细的分析及设计，包括 用及相关配置。参照国外的相关应用，结果国内的实际情况，本文设计并实现了一个切实可用的课程内容管理 系统平台，主要功能包括单位用户与个人用户的组织和管理；不同级别用户的图书馆维护；公共资源（课程内容资源）的上传、存储、下载；公共资源的分类编目、搜索、评价、更新与维护；支付相关的订单管理、在线支付等。为了丰富平台功能与增强平台服务，还增加了打折优惠、奖励等功能。 在技术上，充分考虑到本项目的需求，并对比了各类建站系统的优缺点，选定 本系统的开发平台。在系统设计过程中，还充分考虑了在线购买教学资源的安全保障，即数据的保密性和安全性 ，确保了系统的安全可靠运行。 最后，对课程内容管理系统在实际应用方面进行了总结和展望，并提出了在云端实施本系统的下一阶段目标。 关键词： 软件开发周期、教育信息化、 发、共享平台、 I T to of of T in by of is by 007, it be to of of is of in is to On of by P of we to a of so as to of to o 1 as a of of We a of to on a of we PT 济大学 硕士学位论文 目录 录 第 1章 引言 . 1 1 1 概述 . 1 1 2 国内外的研究现状 . 2 1 3 论文主要研究内容 . 3 1 4 论文组织结构 . 4 第 2章 系统开发技术及工具 . 5 2 1 系统主要开发工具 . 5 2 1 1 发工具 . 5 2 1 2 . 6 2 2 . 7 2 3 数据库平台的选择 . 8 2 4 运行和安装环境 . 10 第 3章 系统需求分析 . 11 3 1 用户提出需求 . 11 3 1 1系统管理员主要功能 . 11 3 1 2 单位用户的主要功能 . 13 3 1 3 个人用户的主要功能 . 14 3 2 可行性研究 . 15 3 3 需求分析 . 16 3 3 1系统管理员功能需求分析 . 16 3 3 2 单位用户功能需求分析 . 17 3 3 3 个人用户平台使用需求分析 . 18 3 4 非功能需求 . 19 3 5 运行环境需求 . 20 3 5 1 软件环境 . 20 3 5 2 硬件环境 . 20 第 4章 系统功能模块设计 . 21 4 1 用户管 理模块 . 21 4 2 内容管理模块 . 21 4 2 1 根据课程分类资源 . 22 4 2 2 根据年级分类资源 . 22 4 2 3 根据讲师分类资源 . 23 4 2 4 根据资源类型分类资源 . 23 4 2 5 根据价格分类查看资源 . 23 4 2 6 搜索资源 . 24 同济大学 硕士学位论文 目录 3 购物车模块 . 24 4 4 管理员模块 . 25 4 4 1 个人用户管理 . 25 4 4 2 单位课程内容管理 . 25 4 4 3 单位账户维护 . 26 4 4 4 单位课程资源查 找 . 26 4 5 其他功能模块 . 26 4 5 1 支付功能 . 26 4 5 2 打折功能 . 26 4 5 3 奖励功能 . 27 4 6 系统数据库设计 . 27 4 6 1 数据库的选择 . 27 4 6 2 数据库的设计规范 . 27 4 6 3 系统表结构 . 28 第 5章 系统功能模块实现 . 32 5 1 搭建开 发环境 . 32 5 1 1 境搭建 . 32 5 1 2 安装 . 35 5 2 登陆模块功能实现 . 35 5 2 1 登陆模块安全性控制 . 36 5 2 2 登陆模块代码实现 . 37 5 3 购物车功能的实现 . 41 5 3 1 添加教学资源至购物车 . 41 5 3 2 查看购物车 . 42 5 3 3 从购物车中移去教学资源 . 43 5 3 4 修改商品购买数量 . 44 5 3 5 清空购物车 . 44 5 3 6 收银台结账 . 45 5 4 其他模块功能实现 . 45 5 4 1 组管理模块功能实现 . 46 5 4 2 角色模块功能实现 . 47 5 4 3 管理员模块功能实现 . 52 第 6章 系统功能模块测试 . 54 6 1 确定系统测试方法 . 54 6 2 注册模块功能测试 . 55 6 3 登陆模块功能测试 . 55 6 4 资源功能模块测试 . 56 6 4 1 单位用户资源功能测试 . 56 同济大学 硕士学位论文 目录 V 6 4 2 个人用户资源功能测试 . 57 6 5 购物车功能的测试 . 58 6 5 1 添加教学资源至购物车功能测试 . 58 6 5 2 查看购物车功能测试 . 60 6 5 3 从购物车移除教学资源功能测试 . 60 6 5 4 修改教学资源购买数量功能测试 . 61 第 7章 结论和展望 . 62 7 1 结论 . 62 7 2 进一步工作方向 . 63 致谢 .考文献 . 65 附录 A 个人论文发表情况 . 错误 !未定义书签。 个 人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 . 错误 !未定义书签。 第 1章 引言 1 第 1章 引言 1 1 概述 教学活动是一种传递信息的过程，信息技术的发展已经在很大程度上改变了教学活动的方式，因此积极推动各学校在教学活动中广泛采用信息技术，不断推荐教学资源的共建和共享，实现教学和管理的网络化和数字化，对提高教学质量无疑有着举足轻重的作用。 信息技术的发展已经在很大程度上改变了人才培养模式，因此积极推动各学校在教学活动中广泛采用信息技术，不断推荐教学资源的共建和共享，实现教学和管理的网 络化和数字化，对提高教学质量无疑有着举足轻重的作用。 2007 年伊始教育部财政部发布了“教育部关于进一步深化教学改革全面提高教学质量的若干意见教高（ 2007） 2 号”，其中第 19 条明确指出“把信息技术作为提高教学质量的重要手段”。 促进教学资源的流动与共享，是信息技术对教学的辅助作用所表现的重要方面之一。由于我国的各级教育机构，尤其是中小学系统，处于统一标准的教学体系下，教学内容与大纲标准较为统一，有相当大部分的教学内容在不同的教育机构中同时使用，使得不同教学机构亦会对很大一部分教学资源有着相同的兴趣或者关注 点，又比如高校中的一些公共课程，可能在全国高校中它的内容都一样，重点也都大同小异。通过某种形式的共享整合这些教学资源，既能在很大程度上减少一些重复性而又无意义的教学资源制作的工作，也可以让教师在更好的基础上准备教学，且有更多的时间和精力专注教学中其他更多的有意义的事情，提高教学质量与教学效率。 在标准化大纲的同时，教学也必须满足多样化，区域化的要求，建设符合本地区特色的，具有丰富内涵和外延的教学内容，并且通过共享不同机构教师所创造出来的教学内容，还可以极大地丰富教师教学内容资源库，给彼此带来很好的借鉴。 2007 年秋，天津市开始在全市范围内实施高中新课程实验改革，针对新课程改革提出的国家、地方、学校三级课程体系，天津市教委于 2007 年 8 月公布了天津市普通高中学校课程建设指导意见 (试行 )，以指导各学校的校本课程建设工作。校本课程也称学校课程，是学校在实施国家课程的前提下，通过对本校学生的需求进行科学评估，充分利用当地社区和学校的课程资源而开发的、多样性的、可供学生选择的课程，它是对国家和地方课程的重要补充，消除国家课程和地方课程过于统一、过于宽泛、过于系统的不足和缺陷。对于这种充分满足第 1章 引言 2 学生个性发展的需求，体 现学校办学的独特性的教学资源，整合共享对于增进各个教学机构的沟通和交流，互相学习共同提高也有着极其重要的现实意义。 在现行的教学活动中，教学资源的共享主要依赖传统媒介进行（书籍杂志，面对面交流等），许多优秀的教学资源无法以一种适应信息化时代的方式与速度整合到一起，另一个方面，部分教学资源的公开上传与免费下载也不利于知识产权的保护，伤害原创者的积极性，这些都造成时间与智力资源的浪费。 课程管理系统的研究与实现也就是在这种背景下应运而生，利用先进的信息技术实现教学和管理的网络化，无纸化。通过对一些共性资源的整合 和共享，减少重复而又无意义的工作，提高教学效率；通过有偿分享的方式，鼓励教师上传和共享，以便单位（学校、各级教育机关）和个人（教师）选择适合的教学资源，推荐和奖励优秀资源，鼓励教师通过创造高质量的教材创造版权收入；并且，通过对特色资源的共享，增进不同教育机构间的交流和相互学习，进而从整体上提高教学质量。 1 2 国内外的研究现状 在国外，借助信息技术来进行课程内容的分享以及教学过程的的管理有丰富的研究。 在课程内容与师生互动管理方面，有成立于 1997 年的美国 司建立的 台。此平台与 2003 年通过 司与北京赛尔网络公司成立合资企业（ 称赛尔毕博）而进入中国，推出了汉化的、针对中国用户需求的 台。 教师和学生提供了一个虚拟学习环境，使教师可以有效地管理课程、制作课程内容、生成作业和加强协作等，学生可以自主学习。教师可以在 台上开设课程，学生可以自主选择要学习的课程并在该平台上进行学习。师生们可以根据教与学的需要围绕课程内容进行辅导答疑和交流讨论，加强了师生间的 互动，从而形成一个很好的学习环境。 一款商品软件，需要购买，并按使用人数和年度付费。注意，这里的收费是平台所收取的维护使用费，而不是创造和上传资料的教师所收取的版权费用。 在面向教学过程的管理方面， 澳大利亚 教师 于建构主义教育理论而开发 了 课程管理系统 个词是 即模块化 面向对象 的动态学习环境的缩写。 一个免费的开放源代码的 软件 ， 包含 一个用来建设基于 课程和网站的 软件包 。 台依据 社会建构主义 的教学思想，第 1章 引言 3 即教育者（老师）和学习者（学生）都是平等的主体，在教学活动中，他们相互协作，并根据自己已有的经验共 同建构知识。目前在各国已广泛应用 。 在有偿共享、鼓励原创方面，最近新发起的网站 起了很多关注。 一位纽约市的教师 建，也是世界上第一个教育工作者进行销售和购买教学资源的市场，教师可以在这个网站上买卖教案，演示文稿，教科书等教学资源。其次是 We 其“知识超市”的版块中也推出了教学讲义和在线教程的买卖。通过建立专业的，有偿共享教学内容的平台，可以很好地提高教师教学的积极性，以促进更多更好的原创教学内容 的产生。 1 3 论文主要研究内容 以上软件具有各自的特色，且非常专业和强大，但是并没有全方位地适应于国内的教学与管理的流程。首先，我们教学平台的内容并不是离散的，自下而上的集合，而是可以通过统一的教学大纲与教学计划进行统一的课程内容体系，这使得我们的内容和组织方式更加专业，一旦登入我们系统的用户，定位好自己的教学体系以及教学过程中的位置，系统即可推送相关内容，使得教师无需通过海量的搜索，即可获得精确的匹配。其次，国内教师并不习惯付费购买课件，但是机构是有权限和预算购买教学内容的。所以我们希望购买的过程由学 校的管理员进行，并将所购内容在本校范围内共享，因此必须支持多重用户角色，以及用户分组的概念。再次由于教学内容往往比较大，在数据的交换和存储上，我们需要设计适应此特点的技术架构。同时，我们希望能借助一些新的网络加速技术，使得在国内普遍带宽有限的情况下能够流畅的使用体验。 因此，参考国内外先进软件的特点，并结合国内的实际需求，我们以天津汉沽中学为试点，设计和开发了本套课程内容管理系统，其要点包括： 1. 依据现行的教育体系，建立“ 概念，映射到各级教育机关（区教育局、学校、教研组等）； 2. 支持用户的不同角色 ，在系统中完成不同的功能。 3. 支持教师上传自主开发的课件，并支持平台用户付费使用。 4. 支持个人用户够买教材，也支持单位管理员购买并分配给本单位用户使用。 5. 在局域网中使用 术增强课程资料上传下载的流畅性。 笔者将会在本论文中按照软件工程的流程详细说明系统分析、设计和开发的过程。 第 1章 引言 4 1 4 论文组织结构 针对以上研究内容，论文分为五大章节，每个章节内容如下： 第 1 章：引言。主要说明了论文的研究背景、研究内容和方向等。 第 2 章：系统开发技术及工具。主要描述了课程内容管理系统的架构和研发过程中所涉及的技术、开发工具、 开发平台以及相关的理论依据等。 第 3 章：系统需求分析。按照本系统的用例分角色，分模块说明课程内容管理流程，阐述系统需求，充分使用用例图说明系统的实现要求和目的。 第 4 章：系统功能模块设计。依据本系统所设计的模块与流程，分析设计出可以完成用户管理，内容管理，购物车、管理员管理及数据设计。 第 5 章：系统功能模块实现。挑选具有代表性的关键代码和后台过程，描述主要功能模块的实现方法。 第 6 章：系统模块测试。选择典型功能界面，测试程序的运行情况和执行结果。 第 7 章：结论和展望。第 2章 系统开发技术及工具 5 第 2章 系统开发技术及工具 本章主要介绍“课 程内容管理系统的研究与实现”的系统架构和研发过程中所用到的软件工具、系统平台以及相应的数据库后台等技术条件。 本软件构架在 合）之上。 基于开源技术的软件的常用安装平台，它是开源软件 组合。因为这些开源软件都可以很方便的随时获得并免费获得，并且，在过去的几年里，这些组件的兼容性不断完善，在一起的应用情形变得非常普遍。 本文使用 言并利用 实现对于数据库的包装与分离。 本文选 用免费的 据库，并利用 来实现对异构内容的存储与交换。 在以单位为单元购买和构建的课程库中，本文使用 术来实现局域网中课程内容的高速共享。 2 1 系统主要开发工具 2 1 1 发工具 一组常用来搭建 动态网站 或者服务器的 开源软件 , 由其组成的 网站架构是目前国际流行的 架，该框架包括： 作系统， 络服务器， 据库， 程语言，所有组成产品均是开源软件，是国际上成熟的架构框架，很多流行的商业应用都是采取这个架构，和 2构相比， 有源丰富、轻量、快速开发等特点， 由于开源，与 及 构相比， 有通用、跨平台、高性能、 低价格的优势，因此 为中小型 企业搭建网站的 理想 平台。经典 站架构分析 如表 示。 表 典 站架构分析 2章 系统开发技术及工具 6 作系统有很多个不同的发行版，如 ，每一个发行版都有自己的特色，比如 稳定， 易用， 作者希望本系统能够持续提供给用户稳定的服务，因此决定采用 作系统。 务器层，本文采用 合的方案。被广泛使用的 源、稳定、模块丰富 的 优势 ， 但 量有些 臃肿，内存和 能上有损耗 ，效率不如一些 轻量级的 务器 。 典型轻量高效的 反向代理 服务器，具有 稳定性、功能集 丰富 、示例配置文件和低系统资源的消耗 的特点， 对于静态文件的响应能力来说远高于 务器。但是 不支持 动态语言。因此本文选择使用 为 务器，用以承担 负载 ; 并 采用 负载非 求。 为了提高系统的效率和响应速度，本文采用 速器 来为 加速， 一个自由开放源码 速器，优化和动态内容缓存，提高了性能 本的缓存性能，使得 本在编译的 状态下，对服务器的开销几乎完全消除。它还有对脚本起优化作用，以加快其执行效率。 开源的数据库中， 性能、稳定性和功能上是首选，可以达到百万级别的数据存储 。在本文的系统建设的初期，由于预算并不宽裕，本文选择 将 务器放在一起， 等到 访问量达到一定规模后， 再考虑重新架设独立的服务器，专门用以运行 据库，同时保持 以此提高系统的容量。 总的来说， 相比之前流行的 站架构 ， 有成本低廉、部署灵活、快速开发、安全稳定等特点， 并且可以支持大容量，可扩展的负载。根据本文的项目需求， 采用 构是一个不错的方案。 2 1 2 第 2章 系统开发技术及工具 7 展与应用库 缩写，也是 用的功能齐全的数据库抽象层之一，可以将 它 看作 是一个 其目标是试图定义一种标准，用以帮助开发者编写可移植、可重用的代码。它包含了页面呈现、数据库访问、文件操作等功能。 优点 ： 1. 照一定的分类来管理 用代码库， 开发者 的 码可以组织到其中适当的目录中，其他的人可以方便地检索并分享到 其 成果。 2. 仅仅是一个代码仓库，它同时也是一个标准，使用这个标准来书写的 码，将会增强程序的可读性，复用性，减少出错的几率 。 3. 过提供 两 个类 来 搭建了一个框架，实现了诸如析构函数，错误捕获功能， 开发者通 过继承 即 可使用这些功能。 在本项目的程序清单中，可以看出我们重用了一些 代码来实现一些具有相似属性的类，比如各种表单。 2 2 术 根据统一的教 学大纲，系统会自动将教学资料分类整理成课程内容库。可是当用户单位积累了包括文档和视频等格式的大量课件资料的时候，我们需要考虑如何建设更加畅通的渠道，使得这些资料库更加有效地被单位所属的个人用户获取和使用。 考虑到单位用户之间通过局域网互联，本文实施 术来进行单位内的课程资料上传下载。 用种子服务器）的简称，可以统计用户的上传和下载量，计算用户的分享率 ， 可以简单将它理解为 升级版，在拥有 有功能的同时，需要达到一定的分享率才能不被删除帐号。 实也是 载的一种，但有两个明显的改进：一是私密的小范围下载，二是进行流量统计，根据上载量决定 用户 的权限。其通过禁用 要求地选择并控制用户数量，这样，在有限的范围内，下载的用户基本上都可以达到自己的宽带上限， 载还通过 积分 等方式的约束机制将 载的理念现实化，真正让用户做到下载的过程中努力上传。 大的优点是下载速度快。其速度和资源的优势是通过强制要求社区中的使用者遵循以下规则而获得的： 1. 用户 必须拥有对 用户 所下载文件的合法的 权限 。 从而避免了社区外的用户来分享资源； 2. 本系统 仅允许 有限的 客户端软件 ，包括： 第 2章 系统开发技术及工具 8 雷等。 3. 制定一定的上传规则，并强制执行。 基于 术，并根据本系统的特征对规则加以修改，可以有效地利用带宽，带来更为流畅的用户体验。 2 3 数据库平台的选择 由于系统的架构特征，本文调用 来连接数据库， 使用统一的编程接口为访问各种数据库系统提供了标准化的方法。由于 地库函数对特定数据库使用特定的应用程序接 口（ 所以编写能支持多种数据库的应用程序比较困难。 应用，使得 以支持多种关系数据库，如数据库的选择中，我们考虑了 十几种。 是微软的 能能运行在 台，体积比较庞大，占用许多系统资源，但使用很方便，支持命令和图形化管理，主要结合 言开发 。 个开源的数据库 运行在多种平台，如 体积很是专为 据库设计的，特点是响应速度特别快，主要面向中小企业，对于海量数据库就显得力不从心了，它是真正的多用户多任务的数据库系统， 它 占用系统资源很少但功能很强大，可以作为 大型 数据库系统使用，其标准版是免费的。 的就是 言结合开发。 目前 世界 上最丰富的 数据类型 的支持，其中有些数据类型可以说连商业数据库都不具备，比如 型和几何类型等；其次，全功能的自由软件数据库，很长时间以来， 唯一支持 事务 、 子查询 、多版本并行控制系统、 数据完整性 检查等特性的唯一的一种自由软件的 数据库管理系统 。 确还欠缺一些比较高端的 数据库管理系统 需要的特性，比如 数据库集群 ，更优良的管理工具和更加自动化的系统优化功能等提高数据库性能的机制等。 1. 能在所有主流平台上运行（包括 完全支持所有的工业标准 。 2. 采用完全开放策略。可以使客户选择最适合的解决方案。对开发商全力支持。 第 2章 系统开发技术及工具 9 3. 获得最高认证级别的 准安全认证 。 4. 性能最高，保持开放平台下的 世界记录。 5. 多层次网络计算，支持多种工业标准，可以用 网络客户连接 。 6. 较复杂，同时提供 命令行，在 T 和 操作相 同。 7. 长时间的开发经验，完全向下兼容。得到广泛的应用。完全没有风险 1. 能在所有主流平台上运行（包括）。最适于海量数据。 企业级的应用最为广泛，在全球的 500 家最大的企业中 ,几乎 85%以上用 据库服务器 。 2. 具有很好的并行性。 数据库管理扩充到了并行的、多节点的环境。数据库分区是数据库的一部分，包含自己的数据、 索引、配置文件、和事务日志。数据库分区有时被称为节点或数据库节点 。 3. 性能最高，保持开放平台下的 世界记录 。 4. 性能较高适用于数据仓库和在线事物处理。 5. 跨平台，多层结构，支持 客户 。 6. 操作简单，同时提供 命令行，在 操作相 同。 7. 在巨型企业得到广泛的应用，向下兼容性好。风险小 本文项目初期只是在天津市部分中学内试点使用，规模小，容量和并发度不高，由于 源、体积小、速度快，并且容易和第三方代码融合等特点，本文采用 据库 作为本项目的平台。 一个开放源码的小型关联式数据库管理 系统 ，开发者为 瑞典B 公司。目前 广泛地 应用 在 的中小型网站中。由于其 体积 小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，许多中小型网站为了降低网站总体拥有成本而选择了 为网站 数据库 。 如上一节所述， 与其他的大型 数据库 例如 相比，然 规模小、功能有限等，对于 本系统初期的开发， 供的功能已经绰绰有余，而且由于 开放源码 软件，因此可以大大降低总体拥有成本。 本项目中用到的 系统 特性 包括： 1. 源代码 可移植性 ； 2. 支持 包括各版本 S 等多种 操作系统 ； 3. 为 包括 内的 多种 编程语言 提供了 4. 支持 多线程 ，充分利用 源 。 第 2