面向学分制的选课系统的设计与实现.doc

面向学分制的选课系统的设计与实现第28卷第3期2006年O5月武汉化工学院J.WuhanInst.Chem.TechVoI.28No.3May2006文章编号:10044736(2006)03005503面向学分制的选课系统的设计与实现陈金刚h.,陈建勋.,符海东.(1.武汉工程大学院教务处,湖北武汉,430074;2.武汉科技大学计算机科学与技术学院,湖北武汉,430081)摘要:实行学分制是我国高校教学管理改革中采取的一项重要措施,对提高教育质量及促进高等教育改革具有重要作用.本文从高校学分制的管理特点出发,分析了学分制管理模式下选课的本质,提出了适应学分制管理模式的网络选课系统的基本设计思想,并进一步阐述了选课系统的技术实现问题.关键词:选课系统学分制I校园网数据库中图分类号:TP311文献标识码:AO引言近年来,随着我国高等教育改革的不断深化,素质教育的全面推进,对人才培养质量的要求逐步提高,高校扩招政策出台,办学规模不断扩大,学年制已逐渐向学分制过渡,弹性学习制度广泛推行,使得教学资源日益紧张.提高资源的利用效率,已成为管理职能部门共同关注的焦点.面对这一挑战,各高校相继推出了学年学分制和完全学分制.在这一过程中,选课起到了关键性的作用,成为实行学年制和向学分制过渡的至关重要的环,选课系统的设计和开发引起人们广泛的关注和思考,传统基于集中式管理的选课已无力适应这些新的变化,建立网上选课系统势在必行.现在许多高校都开发出自己的选课系统,但在通用性,安全性,适应性等方面或多或少地存在一定的问题,所以开发出了面向学分制的网上选课系统,以此来加快学分制教学改革的步伐.1系统设计1.1设计目标利用现有的校园网络资源,设计并开发适用的网上选课系统,系统设计起着至关重要的作用引,其主要目标是:a.打破传统的学年制教学,实现弹性学制,充分体现以人为本的办学理念,推进教学改革的不断深入.b.利用最新的程序设计技术和网络技术,实现数据共享,实现教学信息处理的自动化,网络化和信息化.c.通过对网上选课的管理和监控,以及对选课数据的分析,提高决策水平.选课系统要求具备以下功能.(1)选课前的系统参数设定和数据准备等.(2)课程查询功能.(3)学生实时交互式选课,退课功能.(4)选课后的数据处理功能,包括筛选,课堂调整,关闭课堂等功能.(5)数据统计,分析及报表生成和打印.(6)系统运行监控功能.1.2系统体系结构针对选课系统需求,采用传统的c/s技术和B/S相结合的体系结构进行设计.一方面以B/S结构实现在多地域,任意时间段以不同身份来访问系统中的数据,运用ASP技术进行开发;另一方面以c/s结构实现数据的集中管理和过程控制,运用Delphi7开发.数据库服务器数据由教务处统一管理,管理员以网络终端方式通过应用服务器访问数据库服务器上的数据,学生和教师以IE,Netscape等Web浏览器访问应用服务器,如图1所示.1.3系统功能结构根据选课需求分析,可将整个系统分为两个部分:学生选课子系统和选课管理子系统.学生选课子系统主要完成学生的网上交互式选课,退选和补选,它是学生在Web浏览器上进行选课操作的主界面.选课管理子系统主要完成选课前的系统参数设定和数据准备,数据维护及学生选课后的数据处理,统计分析等工作,如图2所示.收稿日期:20050525作者简介陈金刚(1975一),男.湖北荆门人,工程师.硕士研究生.研究方向:软件工程-武汉化工学院第28卷客户机1客户机2客广1机3Web/BrowserWeb/Brow$crWeb/Brow$r图I选课系统体系结构Fig.1Thesystemandstructureofthecourseselectingsystem学生选课系统前台学生选课子系统学生身份识别后台选课管理于系统Il黄Illll盐llll蓁llIIIllIIIl1ll蓁Il圄2学生选课系统功能模块Fig.2Thefunctionandstructureofthecourseselectingsystem1.4数据库设计数据库设计是选课系统开发和实现的关键问题,直接影响到整个系统的性能.数据库设计以结构合理,功能完善,实时性好,冗余少和并发能力强为主要原则.选课系统中设计的数据表分为基础数据表和应用数据表.基础数据表由学生信息表,教师表,院系表,专业表,专业班级表,课程类别表,课程资源表,课程先行后续表组成,应用数据表由教学计划表,课表,选课结果表,备份表等组成,此外,还设计了控制表(学分控制表和约束条件表),对学生选课过程进行相应的制约和限制.2关键技术及解决方案2.1课程先行后续关系在大部分专业的学习计划中,都存在部分课程之间的相互联系.只有在学习并通过一些课程(先修课程)后才能进行另一些课程的学习.在学分制的教学管理模式下,学生自主选课,则可能出现先修课程没有学习的情况.一般情况下,教务部门在选课前都会在网上公布各专业的培养计划中所有课程的先行后续关关闭课蚩系和课程,选课学生可进行相关查询和选课模拟.这样,可以有效地解决因课程先行后续关系引起的冲突和退补选.当然,较为理想的情况是系统具有先修课程的判断功能,在学生选课时予以实时的提示,并根据学生的决定来确定是否选中该课程.解决的方法是建立课程先行后续库,对课程的先行后续关系进行判断和处理.学生在选课时,当已修课程中不存在欲选课程的先修课程或先修课程未修完全时能够及时进行提示.2.2冲突的处理选课系统中存在的冲突问题很多:如同一个老师在同一上课时间不能上两门课造成上课地点与上课时间的冲突;学生选课时在同一时间段内选择了多门课程,造成上课时间与课程的冲突;单双周课程安排的冲突等.这类冲突的处理要以判断准确,尽量缩短判断时间为原则.为便于对上课时间,地点的冲突判断,对上课时间和地点进行编码,然后根据编码进行冲突判断,具体方法如下.以长度为7的字符串表示上课时间教室.第1位:表示星期几(一周以7天计)第2位:表示上课节次(一天5个上课单元)第3期陈金刚等;面向学分制的选课系统的设计与实现第3位:表示单双周(不分单双周为0,单周为1,双周为2)第4至7位:表示上课教室.对于已选中的课程,先以一个具有特定格式的字符串存储其课程信息,如时间教室+课程编码+课程名称+教师+起止周次+选课季节.选课时,对欲选课程的上课时间与这一字符串进行特征对比,即可判断出是否有冲突,以及与哪些课程冲突,并在屏幕上进行相应提示,以便选课学生进行判断和处理.2.3系统的安全性系统的安全性是至关重要的,本系统主要从以下几个方面来保证系统的安全性:(1)采用C/S和B/S/DBMS相结合的体系结构,客户端并不直接和数据库服务器发生关系,把数据库服务器放在内网,服务器从物理上与外界隔开,从而保证了系统的安全性.(2)使用统一身份认证,用户授权等方式进行使用授权.(3)通过对IP进行限制或过滤,使用防火墙等手段阻断外来攻击.(4)采用冗余和转储机制进行数据备份.2.4公平算法目前,许多选课系统均采用先来先服务的处理方法(FCFS),这势必会造成抢先选课.为了解决这一问题,在设计中采用学生实时选课,管理部门进行批处理的方法来解决3.即:学生选课时对于有多个课程班的课程,可以有几个优先级不同的选择(即志愿),最多为3个志愿.在选课时,屏幕上及时显示该课程班最大可选人数及第一志愿已选人数,供学生在选课时参考.已选人数可以大于限定人数.任何情况下,同一志愿的学生选中的机会是均等的.选课结束后选课学生并不能立即拿到课程表,而是当全部选课结束后,在后台对3个志愿进行公平处理.为此,设计了一个公平算法,将各个志愿多余的人数筛选出去.算法的设计思想类似于高考录取的志愿处理.计算机进行处理时根据学生所选的3个志愿进行分级处理.首先满足第一志愿的要求,若第一志愿已选人数大于课堂限定人数,则采用平均分布概率算法4进行进一步处理,从第一志愿中筛选出多余的人数.若第一志愿的人数小于课堂限定人数,则全部被选中.处理过程如图3所示.当第一志愿遍历一遍后,再遍历第二志愿.第二志愿的处理方法是:当第一志愿人数已达最大限度,则不再处理第二志愿,否则,将第一志愿该课程不足的人数作为第二志愿的最大可选人数.处理方法同第一志愿,如图3所示,以此类推,进行第三志愿的处理.图3第一志愿处理流程Fig.3Theflowchartofdisposingthefirstwill由于该算法是在所有学生选课结束后才进行后台处理的,这样就避免了先来先服务的不足.当后台处理完毕之后,有可能会有少量的学生3个志愿都未选中,需要作一些人工干预等处理,最终产生学生课程表.这样处理的特点是落选机会少,分布均匀,选课结果与选课先后次序无关,克服以往先来先服务(FCFS)算法的弊病,在很大程度上保证了选课的相对公平性,有效地缓解了学生之间抢先选课的冲突.3结语本系统已经经过2次选课过程,选课效果良好.实际运行时可提供12001500人同时在线选课,稳定可靠.同时,提供给用户的操作界面友好,交互能力强,选课速度及准确性都达到预期的目标.实践证明:此系统是一套功能较强,使用方便可靠的选课系统,运用此系统,可以大大减轻教务管理人员的工作强度,极大地提高管理效率和管理水平.参考文献:1粱里宁,沈清.网上选课系统的设计与实现I-J-.暨南大学,2002,23(5):3942.1-23金汉均,王林平,刘建清,等.基于网络环境的计算机选课系统的设计与实现-j-.华中师范大学(自然科学版),1999,33(1):4650.1-33陈越,贡正仙.基于学分制的选课系统的设计和实现1-j-.苏州大学(自然科学版),2003,19(3):6265+1-4邓万友,孟雅杰,贾焕军,等.学分制下网络选课系统的构想与实现口.黑龙江高教研究,2OOl,99(1):9294.(下转第61页)第3期杨志方等:基于FPGA的多路高速数据采集系统的实现614结语整个系统的控制采用FPGA实现,具有其它元器件不可比拟的优点:(1)具有大量接口管脚和较强的带载能力;(2)具有灵活的编程方式(既支持HDI语言又支持逻辑图),特别适合大规模数字逻辑的开发;(3)器件集成度高,内部连线短,从而提高了信号完整性和抗干扰能力;(4)简单方便的编程环境,易学易用,从而大大提高工作效率,缩短研制周期,并且可以依据现场的具体情况,对FPGA的内部配置进行修改,调试.这种数据采集系统可适用于多种同步数据采集的应用场合,是一种比较理想的实时数据采集方案.参考文献:12E33潘松,黄继业.EDA技术实用教程M.北京;科学出版社,2002.刘卓夫,彭侠夫,李福义.FPGA在高速数据采集系统中的应用J.计算机工程,2003,10.陈宁,费元春.高速效据采集系统中的孔径抖动口.北京理工大学,2003,23(2):234237.MultichannelhighspeeddataacquisitionsystembasedonFPGAFANGZhi一,nng,WANGZecheng,TUTan.,TanHonghua.,CaoXinli(1.SchoolofEleclricalandInfomationEngineering,WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430074,China;2.QiangangMiddleSchool,ZaoyangCity,Zaoyang441204,China)Abstract:Withthedataacquisitionsystemintheelectricalenergyqualitymonitorapplication,thetextintroducesoneofkindmultichannelhighspeeddatagatheringsystembasedontheFPGA.Thispaperalsoproducesthehardwarefunctionalblockdiagram,carriesonthemodularanalysistothesystem,anddiscusstheinfluenceofthesynchronizationsamplingperformance.Thepracticalapplicationshows,thismethodcaneffectivelycompletethemultichannelsynchronizedhighspeeddataacquisitiontask.Keywords:FPGA;ADS8364;highspeeddataacquisition;multichannel本文编辑:陈晓苹(上接第57页)ThedesignandimplementationofthecourseselectingsystemorientedoncreditsystemCHENJingang,CHENJianxgR.,Haidong(1.EducationalAdministrationOffice,WuhanInstituteofTechnology,Wuhan430074,China;2.C