基于Web的高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

錢鴿

（南陽理工學(xué)院軟件學(xué)院 河南南陽 473004）

基于Web的高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

錢鴿

（南陽理工學(xué)院軟件學(xué)院 河南南陽 473004）

近年來，隨著教學(xué)模式的改革和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，基于Web的教務(wù)管理信息系統(tǒng)（The Teaching Management Information System，簡稱TMIS）的開發(fā)已成為各高校重點(diǎn)關(guān)心的問題之一。本系統(tǒng)以南陽理工學(xué)院教育學(xué)院為背景，其組成有針對教師和學(xué)生用戶的客戶端子系統(tǒng)和針對教務(wù)管理員用戶的服務(wù)器端子系統(tǒng)。其中在選課管理中為了能夠使學(xué)生得到公平的選課結(jié)果，采用了系統(tǒng)隨機(jī)抽取的辦法；為了杜絕非法用戶對系統(tǒng)的訪問，在這兩個(gè)子系統(tǒng)中還實(shí)現(xiàn)了用戶的身份驗(yàn)證功能。

教務(wù)管理；系統(tǒng)隨機(jī)抽?。簧矸蒡?yàn)證

一、目的與意義

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮它越來越重要的作用。近幾年，隨著國內(nèi)教育體制的改革，高校招生不斷擴(kuò)大，學(xué)生人數(shù)迅速增長，傳統(tǒng)的手工管理方法已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)管理的要求。為了提高國內(nèi)各高校的教學(xué)管理水平、順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，提高網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在各高校管理中的普及成為了一條必經(jīng)之路。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)和教師進(jìn)行在線交流、通過網(wǎng)上選課系統(tǒng)進(jìn)行選課、教務(wù)管理員可以通過基于Web的課程管理系統(tǒng)對課程開設(shè)情況進(jìn)行管理等。

對任何一個(gè)高校來講，教務(wù)管理是學(xué)校日常管理工作的重心。由于目前國內(nèi)各高校學(xué)生人數(shù)逐年增加，學(xué)校教務(wù)管理工作人員要處理的數(shù)據(jù)信息量也就隨之逐年增大，這使得教務(wù)管理人員必須面對繁重的信息管理工作，致使其工作負(fù)荷過重，工作效率極低。如何提高教務(wù)管理人員的工作效率，減輕教務(wù)管理人員的工作量就成為各高校目前應(yīng)關(guān)注的重要問題之一。

本系統(tǒng)由有針對教師和學(xué)生用戶的客戶端子系統(tǒng)和針對教務(wù)管理員用戶的服務(wù)器端子系統(tǒng)。其中在選課管理中為了能夠使學(xué)生得到公平的選課結(jié)果，采用了系統(tǒng)隨機(jī)抽取的辦法；為了杜絕非法用戶對系統(tǒng)的訪問，在這兩個(gè)子系統(tǒng)中還實(shí)現(xiàn)了用戶的身份驗(yàn)證功能。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。教務(wù)管理系統(tǒng)的用戶主要有學(xué)生、教師、教務(wù)管理員。利用本系統(tǒng)，學(xué)生可以進(jìn)行信息的注冊與查詢，網(wǎng)上選課和網(wǎng)上評教等操作；教師可以進(jìn)行學(xué)生成績的錄入、信息的查詢（查詢評教結(jié)果、課表和考試安排）、個(gè)人信息的注冊與修改和對同行教師的網(wǎng)上評教；教務(wù)管理員可以進(jìn)行學(xué)籍、成績、選課、排課、考務(wù)和考評等方面的管理。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)TMIS功能結(jié)構(gòu)

2.系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。在目前的管理系統(tǒng)中系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要有兩種：C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)。B/S結(jié)構(gòu)是隨著Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用而新興的一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)從邏輯上共分為三層，它是在C/S結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展的，是將C/S結(jié)構(gòu)的前端分為提供用戶圖形服務(wù)界面的用戶表示層和進(jìn)行事物邏輯處理的業(yè)務(wù)邏輯層兩層，讓客戶機(jī)從數(shù)據(jù)計(jì)算和處理中解脫出來，從而減輕了客戶機(jī)的負(fù)擔(dān)，且B/S結(jié)構(gòu)在其客戶端只需要安裝標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器不需要安裝應(yīng)用程序，易于操作與維護(hù)升級。

根據(jù)以上兩種體系結(jié)構(gòu)的比較，結(jié)合教育學(xué)院的實(shí)際情況，系統(tǒng)TMIS采用了基于客戶端、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的移植性較好、系統(tǒng)維護(hù)開銷小的B/S模式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

三、關(guān)鍵技術(shù)

1.選課算法的選擇。選課算法基本上有先來先選取和系統(tǒng)隨機(jī)抽取兩種方法。

（1）先來先選取。這種算法是根據(jù)學(xué)生選課的時(shí)間順序來確定該學(xué)生是否被選上。學(xué)生只要在某門課程的選課人數(shù)還沒達(dá)到限選人數(shù)的情況下進(jìn)行選課，必然會入選；如果該門課程已經(jīng)選滿，除非有學(xué)生退選，否則任何學(xué)生都無法入選。這種選課算法得到的選課結(jié)果與選課學(xué)生的選課的時(shí)間有很大的關(guān)聯(lián)，誰先進(jìn)入系統(tǒng)就有最可能先選到自己滿意的課程。學(xué)生們?yōu)榱四軌蜻x到自己喜愛的熱門課程，往往會在開放選課系統(tǒng)之初蜂擁而上，竭盡所能提早選課，這樣勢必會引發(fā)突發(fā)高峰訪問量的問題，給系統(tǒng)增加負(fù)載，嚴(yán)重時(shí)有可能會造成系統(tǒng)崩潰。另外，還會因?qū)W生上課時(shí)間表的差異而使得部分學(xué)生丟掉選課優(yōu)先權(quán)，造成選課的不公平性。

（2）系統(tǒng)隨機(jī)抽取法。這種算法首先需要設(shè)定一個(gè)時(shí)間段，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，學(xué)生可以自由選擇自己喜歡的課程。但是這次的選擇并不能夠確保一定入選，因?yàn)樵趯W(xué)生的選課操作結(jié)束之后系統(tǒng)會通過平均分布概率算法對學(xué)生的選課信息進(jìn)行公平的處理，并公布入選結(jié)果，這個(gè)結(jié)果才是學(xué)生真正的選課結(jié)果，對于落選的學(xué)生則只能夠選擇其他課程或者等待第二輪選課。

系統(tǒng)隨機(jī)抽取法中的平均分布概率算法主要是根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率學(xué)的規(guī)律，動(dòng)態(tài)生成分布均勻的、能夠體現(xiàn)隨機(jī)特性的隨機(jī)數(shù)，并結(jié)合實(shí)際選課人數(shù)與限選人數(shù)來決定該課程的選課最終結(jié)果。具體操作過程如圖2所示。

圖2 平均分布概率算法

為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及學(xué)生選課的公平性，本系統(tǒng)采用了系統(tǒng)隨機(jī)抽取的方法對學(xué)生的選課信息進(jìn)行處理。與學(xué)生只要在規(guī)則的時(shí)間范圍之內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)上選課，無論早晚，都會有相同的入選幾率。

2.身份驗(yàn)證。教師和學(xué)生用戶都是對系統(tǒng)客戶端功能進(jìn)行操作，因而在設(shè)計(jì)時(shí)兩者進(jìn)入的登錄界面是一樣的。在進(jìn)行身份核對的同時(shí)需要將用戶名信息保存在Session對象的變量里，其目的是為在訪問其他頁面時(shí)進(jìn)行訪問控制，防止非法用戶在知道頁面的URL（Uniform Resource Locator，統(tǒng)一資源定位符）時(shí)，在沒有進(jìn)行身份驗(yàn)證的情況下直接在瀏覽器的地址欄里輸入要訪頁面的URL進(jìn)入訪問頁面。為了解決這一問題，需要在用戶打開頁面訪問時(shí)首先判斷Session["yhm"]==""是否成立，如果成立則為非法用戶，讓其轉(zhuǎn)入“登錄界面”即可。

對服務(wù)器端子系統(tǒng)來說訪問者越少越好，其目的主要是為了保障系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全性。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)時(shí)將教務(wù)管理員的系統(tǒng)登錄界面與教師和學(xué)生用戶的登錄界面進(jìn)行了區(qū)分，二者除了在界面上的區(qū)別之外，在進(jìn)行登錄時(shí)的身份驗(yàn)證時(shí)也稍有區(qū)別，因?yàn)榭蛻舳俗酉到y(tǒng)較為開放，對用戶訪問的IP地址并沒有多加限制，而服務(wù)器端子系統(tǒng)則不同，需要對用戶訪問的IP地址進(jìn)行限制，必須是符合學(xué)院IP地址范圍的用戶，才能進(jìn)入教務(wù)管理員登錄界面。教務(wù)管理員身份驗(yàn)證流程如圖3所示。

圖3 教務(wù)管理員身份驗(yàn)證流程

四、系統(tǒng)功能測試

任何一個(gè)系統(tǒng)都需要在實(shí)踐應(yīng)用的過程中，才能夠逐步成熟穩(wěn)定起來。為了確保系統(tǒng)的安全有效性，需要在實(shí)際應(yīng)用中不斷對系統(tǒng)進(jìn)行測試與完善。由于系統(tǒng)TMIS的功能龐大，因此僅對部分功能進(jìn)行了測試。

1.學(xué)生基本信息的注冊與修改。為了減少教務(wù)管理員的錄入工作量，每個(gè)學(xué)生在入學(xué)后用自己的學(xué)號作為用戶名登入系統(tǒng)TMIS進(jìn)行個(gè)人基本信息注冊，其中學(xué)號無需輸入，直接由登錄時(shí)登錄頁面里中Session對象的“yhm”變量值反饋，這樣可以防止學(xué)生在進(jìn)行學(xué)號信息的輸入時(shí)無意之中將學(xué)號輸錯(cuò)，造成以后的不便。界面如圖4所示。

圖4 學(xué)生電子學(xué)籍注冊界面

2.學(xué)生成績錄入。教師成績錄入界面中，主要包含：任課教師姓名、所授課程的課程名、所授班班級等信息，如圖5所示。成績錄入采用批量錄入，可以清晰地瀏覽學(xué)生的成績，發(fā)現(xiàn)其中的遺漏之處，當(dāng)成績錄入結(jié)束后可以點(diǎn)擊“保存”按鈕將成績進(jìn)行暫存，以便教師自審修改，或者點(diǎn)擊“提交”按鈕，直接提交教務(wù)科（提交后的成績教師不可再次修改）。

圖5 學(xué)生成績錄入

3.網(wǎng)上選課。學(xué)生在進(jìn)行網(wǎng)上選課時(shí)，可以根據(jù)系統(tǒng)提供的選課目錄中的鏈接進(jìn)行課程信息和教師信息的查詢。當(dāng)在目錄中選擇自己喜歡的課程時(shí)，在目錄下方會出現(xiàn)所選課程，若要將其從所選課程欄中刪除，只需點(diǎn)擊目錄中對應(yīng)課程的“移出”按鈕即可，課程選擇完畢后點(diǎn)擊“提交”按鈕，界面如圖6所示。

圖6 任選課預(yù)選界面

五、小結(jié)

本系統(tǒng)是針對高校教務(wù)管理工作的需求進(jìn)行的總體設(shè)計(jì)和開發(fā)，完成了基于Web方式的服務(wù)器端的用戶管理、教學(xué)計(jì)劃管理、教學(xué)資源管理、學(xué)籍管理、排課管理、選課管理、成績管理、評教管理、考評管理，客戶端的用戶個(gè)人信息注冊與修改、網(wǎng)上選課、成績錄入、個(gè)人信息查詢與網(wǎng)上評教以及用戶對系統(tǒng)TMIS進(jìn)行登錄訪問時(shí)的身份驗(yàn)證等功能。極大程度地保證了教務(wù)管理工作中涉及到的數(shù)據(jù)信息的安全性，方便了教學(xué)和教務(wù)管理，減少了教務(wù)管理人員的工作量，有效地提高了工作效率。

[1]陳彧.高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[D].電子科技大學(xué)，2007.

[2]劉林林.基于學(xué)年學(xué)分制下高校教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].山東大學(xué)，2008.

[3]章立民.用實(shí)例學(xué)ASP.NET：使用C#與ADO.NET[M].電子工業(yè)出版社，2004.

[4]王珊，薩師煊.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論（第四版）[M].高等教育出版社，2006.

錢鴿（1980-），女，河南南陽人，南陽理工學(xué)院軟件學(xué)院教師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。

2011-01-18