碩士學位論文 （專業學位） 姓 名：衡 犖 學 號： 0821170276 高校學生自主選課系統的設計與實現 姓 名： 學 號： 所在院系： 軟件學院 職業類型： 工程碩士 專業領域： 軟件工程 指導教師： 副指導教師： 二 一三年九月 A in 2013 高校學生自主選課系統的設計與實現 同濟大學 衡 犖 同濟大學 學位論文版權使用授權書 本人完全了解同濟大學關于收集、保存、使用學位論文的規定，同意如下各項內容：按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版本；學校有權保存學位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數字化或其它手段保存論文；學校有權提供目錄檢索以及提供本學位論文全文或者部分的閱覽服務；學校有權按有關規定向國家有關部門或者機構送交論文的復印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學校可以適當復制論文的部分或全部內容用于學術活動。 學位論文作者簽名： 年 月 日 同濟大學學位論文原創性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本學位論文的研究成果不包含任何他人創作的、已公開發表或者沒有公開發表的作品的內容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體 ，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創性聲明的法律責任由本人承擔。 學位論文作者簽名： 年 月 日同濟大學 碩士學位論文 摘要 I 摘要 高校學生自主選課系統在教務管理中起著非常重要的作用，逐步取代了傳統的紙上選課方式。然而，一些辦學時間較晚、規模較小的學校還沒有現成的選課系統。因此，設計一套簡單實用的選課系統還是非常必要的。學生可以在網上進行選 修課程的自主選擇，即提高了學生選課準確性，又提高了教學管理人員的工作效率。 在研究國內外一些高校現行的選課系統應用的基礎上，本文設計并實現了一個高校學生自主選課系統。該系統采用 B/S 三層架構設計，具有更好的安全性和擴展性；該系統前臺用 現，后臺用 術實現，數據庫使用 008 實現。本文主要涉及以下內容： 第一，論述本文的研究背景、意義、及主要內容。 第二，詳細的介紹了系統設計使用的開發工具及平臺。 第三，論文闡述了選課系統的需求分析和可行性分析 。 第四，系統的設計主要包括數據庫設計、總體設計、各功能模塊設計以及系統的主要工作流程。 第五，介紹了系統的實現，包括模塊的描述、流程圖和系統頁面的實現。 第六，對系統選課系統部分功能進行了測試，包括單元測試和集成測試。 第七總結全文并指出系統的不足和改進方向。 關鍵詞： 選課系統，自主化， B/S 架構 a in t it is to a of on of On of at on of a / S S5 in in 008. is of B/S 濟大學 碩士學位論文 目錄 錄 第 1 章 緒論 . 1 發背景和意義 . 1 內外研究現狀 . 2 要研究內容 . 3 文結構 . 4 第 2 章 相關技術介紹 . 5 軟件工程 . 5 件工程的目標 . 5 件工程的過程 . 6 件工程的基本原則 . 6 件工程的基本原理 . 7 術 . 7 介 . 7 介 . 9 008 簡介 . 9 介 . 10 數據庫技術 . 11 言簡介 . 11 008 簡介 . 11 系統設計模式 . 12 、在讀期間發表的學術論文與研究成果 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 發背景和意義 隨著我國高等教育的改革和高等院校 的不斷擴招，帶來學分制的建立和學生數量上的增加。再加上學校每年都有很大的人員流動，如新生入學、老生畢業等。采用人工的管理模式存在著諸多的不方便和缺陷，如可維護性差，出 錯之后不易修改；不方便查詢學生的各種情況，工作效率極低。 在以往選課方式是以班級為單位的手工填表報送的選課方式，難以滿足需求，而且會出現不公平現象，耗時較長等缺點，并且難以對選課情況做出快速有效的統計，排出課程表，給教務人員的工作帶來很大壓力。 而且現在隨著 發展與網絡技術的不斷提高，國內高校普遍都搭建起了校園網，這為我們網絡化現代化教育管理提供了必備的基礎條件。無紙化的辦公理念下，信息自動化處理以及網絡式的信息交互方式已經被人民廣泛應用。讓計算機來管理學生信息是現在各個高校都在積極進行的工作 之一，也是高校管理工作的重要內容之一。在此背景下，為了保證教學質量，提高工作效率，建立一套合理科學的教學質量測評系統就顯得尤為必要與迫切 1。 自主選課系統是運用計算機、網絡、多媒體等現代技術手段，使得整個教務管理工作在合作、交互和有序的環境下實現信息共享和傳輸的信息管理系統。自主選課系統的目標是簡化教務工作人員的操作流程，提高教務管理工作的效率，通過將老師的教學和教務管理過程有機的結合起來，提高學生的綜合素質能力，實現對合格畢業生的培養，這是高校教育現代化信息管理工作的基礎和關鍵。 高校學生自主選課系統 無論對于學生還是老師來說都是實用。對學生來說將選課基礎變為個人，給予學生自主選擇的權利，能在開課前了解相關信息，避免選課盲目性；對于任課老師來說可以提早了解課程，熟悉學生情況，便于開展教學；對于學校來說與傳統選課方式相比更加節省資源，獲得教育信息更加便捷，保證高校正常教學秩序，促進選課科學化、信息化的重要模塊 2。 同濟大學 碩士學位論文 高校學生自主選課系統的設計與實現 內外研究現狀 管理信息系統 (人和計算機網絡集成，利用計算機的軟硬件資源、網絡通信設備以及其它辦公設備，進行信息的收集 、傳遞、加工、儲存和維護，能夠提供企業管理所需信息以支持企業的生產經營和決策的人機系統。 國外的教學科研軟件與國內相比開發的早而且比較成熟。 20 世紀 70年代，美國麻省理工學院最早提出了數字化校園的概念，截至上世紀末，西方發達國家的大部分名牌高校在政府的大力支持下就已經成功完成了對校務管理和教學管理的數字化改造 3。 早在七十年代末，美國就建成了 家科學基金網 )，其課題的申報及課題的進展情況匯報都在網上進行。其網上教學教務管理系統也十分完善，世界各地的學生可以坐在家里通過互聯網完成入學報 名、選課、考試、畢業論文、取得學位這一學習生活的全過程。目前，國際上已具規模的遠程教育學校就有數百所之多，網上教育正在各地發揮著巨大的作用，為世界各國培養出大批人才。所有這些都表明，基于 校園網的應用已深入到校園內的各個方面。在高等學校的教務管理工作中，課程表的編排是一項十分復雜、棘手的工作。在排課過程中，除了滿足大量的制約條件以外，還必須解決許多沖突與矛盾，例如：兩位教師不能同一時間在同一班級上課、一位教師不能在同一時間上兩門課等等。利用計算機輔助進行課表編排工作，既提高了排課工作的科學性 ，又可大大減輕管理人員的工作強度，提高工作效率，從而使學校教務管理現代化邁上了一個新臺階。 我國高校教務管理信息化建設始于 70 年代末，經歷了三個階段： 第一個階段：從 70 年代末至 1985 年期間，為啟蒙與試驗階段。主要形式是不同程度地應用某些數字化辦公設備，開始研究應用單項數據庫管理系統。如使用計算機安排課程表、統一調度教師、統計考試成績和評價教學質量等，均取得了顯著效果。隨著計算機技術的迅猛發展，教學管理最優化成為可能。 第二階段： 1986 年至 1992 年期間，為開創和見效期。在這個階段， 性能價 格比不斷提高，局域網技術日趨成熟。部分高校開始研制應用單機教務管理系統。 第 1 章 緒論 3 第三階段： 1993 年至今，集成開發階段。比發達國家晚了十幾年， 1997 年初步建成校園網的高校僅有 10 所。之后很多高校使用大型數據庫系統，創建綜合化的教務管理系統。它采用了 B/S 與 C/S 結構和 準的網絡技術，突破了使用范圍的局限性，提升了系統數據共享的能力。 1998 年左右， C/S 設計模式占據主導地位，系統一般對數據庫進行集中管理，實現了數據共享。 C/S 架構設計雖然對信息的安全控制能力較強，但其與操作系統緊密相關，各種操作主要工作集中在服務器端完成，需要針對操作系統進行不同版本的開發，如果需要進行軟件更新或升級，每個客戶端都需要進行相應的操作，軟件維護困難。隨著 快速發展， C/S 難以滿足網上選課、成績查詢、網上注冊等業務需求， B/S 設計模式成為了教務管理系統設計的主流。各大高校在系統設計時，均傾向采用 B/S 設計模式。 B/S 設計模式基于廣域網基礎之上，是對 C/S 模式的一種改進，能夠使管理系統基于校園網絡實現數據信息的集中管理，且由于其較高的平臺兼容性，客戶端無需重新安裝， 方便對客戶端軟件進行維護。當前基于 B/S 和 C/S 混合模式的設計方式也成為各信息系統建設的主要方案之一 4。 目前，國內高校也正在這方面大步邁進，高等教育管理理念和管理方法也因為包括高校學生自主選課系統在內的大學校院信息化管理而不斷獲得創新。 隨著我國近年高等教育的急速擴張，高校擴招的規模也已連續多年保持總量上升，如此大量的學生信息，要想將其管理好并充分服務于高校，充就必須采用智能化的信息手段，利用專業化的分析工具 5。高校學生自主選課系統即是在此為背景得以建設和發展的。 要研究內容 本課題來源于當今大學不斷擴招，在校大學生人數不斷增加，教務系統的數據不斷上漲，原有的方式不足以滿足的現狀。隨著信息技術的不斷發展，高校對信息的管理和利用具有了越來越高的要求，各類信息系統也因此充分彰顯其信息處理優勢。高校學生選課系統的建設正是國內高等學校進行學生選課信息管理和開發利用而進行的有益實踐。主要內容包括： 同濟大學 碩士學位論文 高校學生自主選課系統的設計與實現 4 4 1 介紹課題的來源、意義，闡述高校學生自主選課系統在國內外發展現狀和研究內容。 2 設計準備工作：分析相關的開發技術，并根據低成本、易學用、易擴展的原則選擇開發平臺及支持系 統； 3 系統設計與實現：從需求分析入手，進一步明確系統的建設目標。按照系統的建設進程分別進行系統體系結構的設計和功能結構的設計，并進行表結構、樹結構及類等詳細設計，最后實現系統的具體功能模塊。 4 對系統進行測試，驗證是否達到設計要求。 5 總結與展望。 文結構 本論文主要是圍繞高校自主選課系統的設計與實現進行論述的，全文共分為七章。各章的主要內容如下： 第一章，緒論主要介紹論文的研究背景、意義與國內外研究狀況。 第二章，主要對開發工具和平臺進行介紹，詳細介紹了 相關技術，對系統的虛擬執行環境和 務器也做了簡要概述。 第三章，主要對系統進行需求分析和可行性分析，概要的描述系統的總體功能，分析系統實現意義，詳細分析了該系統在經濟、技術和操作上的可行性。 第四章，主要介紹了系統的設計，包括數據庫設計、系統的總體設計和系統的功能模塊設計還有系統的主要工作流程。 第五章，主要介紹系統的實現，包括模塊的描述、流程圖和系統頁面的實現。 第六章，主要對系統進行了測試，包括單元測試和集成測試，單元測試主要從白盒測試和黑盒測試兩個方面進行的測試。 第七章，總結與展望。對全文進 行了總結，指出系統不足以及有待改進提高的地方。 第 2 章 相關技術介紹 5 第 2 章 相關技術介紹 軟件工程 軟件工程 (應用計算機科學、數學及管理科學等原理來研究和應用如何以系統性、規范化、可定量的過程化方式去開發和維護軟件，是一門研究用工程化方法將實踐證明正確的管理技術和當前可利用的最好技術結合起來的學科。軟件工程以提高軟件設計質量和降低開發成本為目的，涉及程序設計語言、數據庫、設計模式、軟件開發工具等方面 6。 件工程的目標 軟件工程目標是提 高軟件的質量和生產率，最終實現軟件的工業化生產。實 現利用更少成本、更快速度，開發出具有可修改性、有效性、可靠性、可理解性、 可維護性、可重用性、可適應性、可移植性、可追蹤性和可互操作性并且滿足用 戶需求的軟件產品。 (1)可修改性。容許在不增加原系統復雜性的前提下修改軟件。 (2)有效性。利用時 /空折衷概念，使設計軟件能最有效地利用計算機的時間 /空間資源。 (3)可靠性。能防止因需求分析、結構模式和程序設計等方面不完善造成軟件功能失效的能力，能挽回因操作不當造成軟件功能失效的能力。 (4)可理解性。有助于控制軟件系統的復雜性，支持軟件的維護、移植或重用。 (5)可維護性。軟件產品設計完成后，能夠對它進行修改，以便改正潛伏的錯誤，改進性能和其他屬性，使軟件產品適應環境的變化。 (6)可重用性。有助于提高軟件產品的質量和開發效率，降低軟件的開發和維護費用。 同濟大學 碩士學位論文 高校學生自主選課系統的設計與實現 5 6 (7)可適應性。軟件在不同環境的約束條件下，使用戶需求得到滿足的難易程度。 (8)可移植性。軟件從一個計算機系統或環境搬到另一個計算機系統或環境的難易程度。 (9)可追蹤性。根據軟件需求 對軟件設計、程序進行正向追蹤，或根據程序、軟件設計對軟件需求進行逆向追蹤的能力。 10)可操作性。多個軟件元素相互通信并協同完成任務的能力。 件工程的過程 軟件工程的過程是隨著開發技術的演化而不斷改變的，其是設計一個能滿足 項目需求和目標的軟件產品所需要的步驟，主要包括開發過程、運作過程、維護 過程，覆蓋了需求、設計、實現、確認以及維護等活動 6。 從早期的瀑布模型到后來的螺旋式模型，以及當前較為流行的敏捷開發方法，都展現了不同時期對軟件開發過程的不同認識及理解，但無論哪種開發 模式，都需進行詳細的問題分析和需求分析。問題分析獲取需求定義，需求分析生成功能規約。設計活動一般包括概要設計和詳細設計。概要設計建立整個軟件系統結構，詳細設計產生程序員可用的模塊說明。實現活動把設計結果轉換為可執行的程序代碼，確認活動貫穿于整個開發過程，實現完成后的確認。維護活動包括使用過程中的擴充、修改與完善。 件工程的基本原則 軟件工程的原則是指圍繞軟件的設計、管理等方面，在軟件開發過程中必須遵循的原則。系統在開發過程中要堅持統一性、可靠性、先進性、安全性、業務系統協同等基本原 則，總體來講，軟件工程主要包含選取適宜開發范型、采用合適的設計方法、提供高質量的工程支持、重視開發過程的管理四項基本原則。為了保證項目質量，從技術角度出發還必須遵循整體性原則、可靠性原則、可擴展性原則、實用性原則、可操作性原則、開放性和標準化原則、可管理性原則等。 第 2 章 相關技術介紹 7 件工程的基本原理 1983 年，美國著名軟件工程專家巴利 合眾多專家關于軟件工程準則或信條的意見，并結合美國天合公司 (年的開發軟件經驗，提出了軟件工程的七條基本原理。 (1)用分階段的生命 周期計劃嚴格管理； (2)堅持進行階段評審； (3)實行嚴格的產品控制； (4)采納現代程序設計技術； (5)結果應能清楚的審核； (6)開發小組的人員應少而精； (7)承認不斷改進軟件工程實踐的必要性。 這七條原理是相互獨立、缺一不可的最小集合，雖然不能用數學方法嚴格證 明其是一個完備集合，但是眾多專家的工程準則都可以用這七條原理任意組合蘊 含或派生。 術 介 架）是整個 臺的基礎結構。 括啟動代碼，給它賦予相應的權限，為它分配內存以存儲器數據，幫助釋放不再需要的內存和資源等）以外，還提供了一個非常復雜的類庫，以便在 執行大量的任務。對于這些任務，它承擔了雙重角色：管理代碼的執行和為代碼提供服務 7。 體系結構如圖 示： 同濟大學 碩士學位論文 高校學生自主選課系統的設計與實現 5 8 V B C + + C # P e r l P y t h o n . . P . N E T / W e b S e r v i c eU s e r I n t e r f a c O . N E T a n d X M LS y s t e m C l a s s L i b r a r yC o m m o n L a n g u a g e R u n t i m eM e s s a g eQ u c u l n M +E n t e r p r i s e S e r v i c e S W M 體系結構圖 從技術層面來講， 要包括兩個最基本的內核，即通用語言運行庫 本類庫，它們為 臺的實現提供底層技術支持 8。 通用語言運行庫是 基礎。它提供核心服務（如內存管理、線程管理和遠程處理），而且還強制實施嚴格的類型安全以及可確保安全性和可靠性的其它形式的代碼準確性。 本類庫是一個與公共語言運行緊密集成的、可重用的類型集合。該類庫是面向對象的，并為托管代 碼提供導出類型，使 9。此外，第三方組件可與 的類無縫集成。我們可以使用 本類庫開發多種應用程序，這些應用程序包括傳統的命令行或圖形用戶界面（ 用程序，也包括基于 提供的最新創新的應用程序（如 體和 7。 第 2 章 相關技術介紹 9 介 一種用于創建動態 用程序的技術。它是 可以采用大多數與 容的語言編寫 用程序，其中包括 C#、和 J#。 面（ 經過編譯，與使用腳本編寫語言相比，具有更好的性能 10。 許構建強大的基于窗體的面。構建這些頁面時，可以使用 務器控件創建常用的 素并對其進行編程以執行創建的任務。這些控件允許從可重用的內置或自定義組件快速構建 體，從而簡化頁面代碼。 特點有：可管理性、安全、增強的性能、靈活的輸出緩存、國際 化、移動設備支持、擴展性和可用性、跟蹤和調試、與 成、與現有 用程序的兼容性 11。 008 簡介 008 是對 005 一次及時、全面的升級，是目前最流行的 臺應用程序開發環境。它提供了高級開發工具、調試功能、數據庫功能和創新功能，幫助在各種平臺上快速創建當前最先進的應用程序 12。 008 是一套完整的開發工具集，包含了大量的功 能。它主要用于生成 用程序、 面應用程序和移動應用程序。 +、 #和 #全都是用相同的集成開發環境（ 利用此 以共享工具有助于創建混合語言解決方案，是程序可以使用不同的語言共同開發 10。另外，這些語言利用了 功能，通過此框架可以使用簡化 用程序和 發的關鍵技術。 008 為開發人員提供了所有相關的工具和框架支持，同時也支持建立于 礎上的 術，強化對于數據庫的支持以及微軟新的基于工作流（ 編程模型 13。 同濟大學 碩士學位論文 高校學生自主選課系統的設計與實現 10 介 由 司所開發的著名網站開發工具。它使用所見即得的接口，亦有 輯的功能。它限制有 統的版本。隨 購后， 開始計劃開發 本 本開始，使用了 排版引擎 作為 網頁 預覽 14。 當前最流行的網頁設計軟件。它與同為 司出品的 道，被譽為網頁制作三劍客。 其它同類