基于Web的學生上機實驗管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

孟廣學，郭 紅，趙竟雄

(華北科技學院計算機學院，北京東燕郊 101601)

0 引言

目前，我校學生主要的上機形式是學生按照課表的安排，刷卡進入機房自由找座位，學生按照實驗指導書的要求或登錄老師建立的FTP服務器下載實驗要求和內容，完成后老師現(xiàn)場檢查或提交到FTP服務器上，由于學生多，老師不可能在有限的時間內都能檢查到;還有的同學上課晚來早走，來到后偷著打游戲、購物、瀏覽網頁、看視頻等，下課時拷貝同學的作業(yè)上交，不來的同學找同學代交作業(yè)，無法記錄學生上機的過程，對作業(yè)的評定和學生的出勤情況的考核真實性帶來了一定的偏差，為了杜絕此類現(xiàn)象的發(fā)生，開發(fā)了學生上機實驗管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠準確記錄同學的上機時間和下機時間、所登錄的機器的IP地址，限定在一定時間段，一臺機器只能上傳一份作業(yè)，為了按時提交作業(yè)，學生必須在有限時間內集中精力完成作業(yè)，同時對以前的作業(yè)情況同學們都可以進行查看;教師沒有必要再進行人工點名考勤，由系統(tǒng)自動進行統(tǒng)計完成，建立一套科學、合理的上機管理系統(tǒng)有助于減少教師在教學管理方面的精力，以更好的指導學生的上機，促進學院對學生上機課紀律和上機任務完成情況進行規(guī)范化管理的發(fā)展。隨著計算機網絡的飛速發(fā)展，基于網絡化的系統(tǒng)開發(fā)和應用在高校教學中占有越來越重要的地位，因此將網站的優(yōu)勢引入到上機課管理系統(tǒng)中，更能適應高等教育改革和發(fā)展的需求。

1 系統(tǒng)體系結構設計

1.1 學生上機實驗管理系統(tǒng)的體系結構

系統(tǒng)面向校園網，其體系結構采用B/S計算模式，即利用現(xiàn)有的Web技術，將應用程序放在Web服務器上，應用程序做成Web主頁的形式，客戶端統(tǒng)一用Web瀏覽器來訪問Web服務器并運行其程序。其服務器端基于Windows XP以上版本，安裝SQL Server 2008、Tomcat5.0以上版本。客戶端安裝有IE6以上版本瀏覽器。

1.2 系統(tǒng)采用的開發(fā)技術

本系統(tǒng)開發(fā)基于J2EE+SQL Server2008開發(fā)平臺，采用 Struts2+Hibernate3+Spring3+Ajax+Jsp+jQuery+XML技術。

Struts2框架本身大致可以分為3個部分(如圖1所示):核心控制器FilterDispatcher、業(yè)務控制器Action和用戶實現(xiàn)的業(yè)務邏輯組件。核心控制器FilterDispatcher是Struts2框架的基礎，包含了框架內部的控制流程和處理機制。業(yè)務控制器Action和業(yè)務邏輯組件是需要自己實現(xiàn)的。在開發(fā)Action和業(yè)務邏輯組件的同時，還需要編寫相關的配置文件，供核心控制器FilterDispatcher來使用。Struts2的工作流程如下:服務器啟動時加載web.xml文件，客戶端瀏覽器發(fā)出HTTP請求時，根據(jù) web.xml配置，該請求被 FilterDispatcher接收，根據(jù)struts.xml

圖1 系統(tǒng)工作運行處理流程圖

配置，找到需要調用的Action類和方法，并通過依賴注入方式，將值注入給Aciton，接著Action調用業(yè)務邏輯組件處理業(yè)務邏輯，Action執(zhí)行完畢，根據(jù)struts.xml中的配置找到對應的返回結果result，并跳轉到相應頁面，最后返回HTTP響應到客戶端瀏覽器。

1.3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計

圖2 系統(tǒng)的E－R圖

根據(jù)以上核心E－R圖及轉換原則可得本系統(tǒng)的16個關系數(shù)據(jù)表如下:

(1)系部信息表depts

字段名 數(shù)據(jù)類型 是否可空主鍵/外鍵 說明dno varchar(16) 否 主鍵 系編號dname varchar(32)否 系名稱

外鍵 說明suno varchar(16) 否 主鍵 專業(yè)編號suname varchar(32) 否 專業(yè)名稱shortsunam evarchar(32) 是 專業(yè)簡稱sudnovarchar(16)字段名 數(shù)據(jù)類型 是否可空主鍵/否 外鍵 所在系編號

(2)專業(yè)信息表subject統(tǒng)、教師子系統(tǒng)和管理員子系統(tǒng)。系統(tǒng)具體實現(xiàn)功能如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)各項功能圖

以下只給出表名稱，表結構略

(3)班級信息表classes

(4)管理員信息表admin

(5)教師信息表teacher

(6)學生信息表student

(7)課程信息表course

(8)授課tc

(9)實驗室信息表experplace

(10)實驗課安排experinfo

(11)實驗記錄表experrecord

(12)教學日歷對照表teachcal

(13)時間節(jié)次轉換表timetrans

(14)總評成績表score

(15)公告信息表indexnews

(16)調課申請表apply

1.4 系統(tǒng)的特點

根據(jù)對學生上機實驗管理系統(tǒng)的研究和設計，采用相關的Internet技術產品，進行系統(tǒng)的開發(fā)建設，該系統(tǒng)具有如下特點:

(1)系統(tǒng)基于B/S計算模式，面向Internet數(shù)據(jù)庫，符合校園網環(huán)境下管理軟件的技術架構;

(2)無須開發(fā)客戶端軟件，維護、升級方便;

(3)可跨平臺操作，且任何一臺機器，只要裝有Web瀏覽器軟件，均可作為客戶機訪問系統(tǒng);

(4)系統(tǒng)具有良好的開放性和可擴充性;

(5)學生通過使用該系統(tǒng)，上機有簽到、下機有考勤，內容目的明確，作業(yè)情況清楚，有效地提高了學生上機的積極性，杜絕了拷貝或代交作業(yè)的發(fā)生。

(6)教師通過該系統(tǒng)，教師上課只管進行答疑、解惑，其余的任務由系統(tǒng)進行記錄和統(tǒng)計，提高了教學效率。

2 系統(tǒng)的總體功能設計

本系統(tǒng)以三種用戶登錄，分別對應學生子系

2.1 學生子系統(tǒng)

在學生子系統(tǒng)中，簽到和上傳作業(yè)是核心模塊。學生提交用戶名、密碼驗證通過后，進一步驗證當前時間是否有上機實驗安排，若有則校驗當前機器IP是否合法及是否有其他用戶已經登錄該系統(tǒng)。當通過所有驗證后則登錄到學生用戶操作界面進行簽到，保存此次上機記錄，完成實驗作業(yè)后可以選擇相應的課程并提交，保存下機相關信息，系統(tǒng)自動生成此次實驗的出勤成績。若當前沒有上機實驗安排則驗證身份成功后直接登錄到學生用戶操作界面。

在學生用戶操作界面中，可查看本學期的實驗課安排情況及每次實驗的實驗內容和要求，還可查看個人的歷史上機實驗記錄詳情及以前的作業(yè)成績。學生還可以通過個人信息維護，對自己的登錄密碼進行修改操作。

2.2 教師子系統(tǒng)

在教師子系統(tǒng)中，學生出勤信息和作業(yè)成績登記是核心模塊。教師提交用戶名、密碼驗證通過后，進入到教師用戶操作界面。在教師用戶操作界面，可查看本學期個人的授課信息和上機實驗安排情況，并為每次實驗課添加實驗內容和要求，可查看指定時間的空閑機房，還可以填寫申請調課并查看受理結果。在查看學生出勤方面，既可以按某一上機實驗安排查看，也可按指定學生查看，同時進行作業(yè)的批改和成績的等級。教師通過設定出勤成績與作業(yè)成績的比例，來計算學生的總評成績并導出為Excel文件。教師還可以通過個人信息維護，對自己的登錄密碼進行修改操作?？墒褂玫墓δ苣K全部保存在數(shù)據(jù)庫中。登錄模塊的流程圖如圖4。

圖4 系統(tǒng)登錄流程圖

2.3 管理員子系統(tǒng)

在管理員子系統(tǒng)中，管理員提交用戶名、密碼驗證通過后，進入到管理員用戶操作界面。在管理員用戶操作界面，可對系部、專業(yè)、班級、教師、學生、課程、實驗室等教學基本信息采用Excel工作表的形式進行導入，可以對本學期所有授課信息、上機實驗進行安排、編輯并發(fā)布網站首頁公告信息，維護教學日歷信息。管理員還可以通過個人信息維護，對自己的登錄密碼進行修改操作。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

用戶登錄模塊主要是檢查用戶是否有使用本系統(tǒng)的權限，依據(jù)登錄用戶的權限生成不同的菜單，本系統(tǒng)的用戶的全部信息包括用戶名、密碼

3.1 以管理員身份登錄系統(tǒng)運行效果圖(圖5)

查看、導入導出系部專業(yè)信息、班級學生信息、教師課程信息、授課安排信息、上機安排信息、機房基本信息、公告通知等。

圖5 上機安排效果圖

3.2 以教師身份登錄系統(tǒng)運行效果圖(圖6)

教師可以查看上課信息、申請調課、查看學生出勤情況、批改學生作業(yè)、登記學生上機成績、統(tǒng)計學生總評成績等。

3.3 以學生身份登錄系統(tǒng)運行效果圖(圖7)

學生可以查看上機作業(yè)安排、查看上機成績、上傳作業(yè)等。

圖6 教師登錄后效果圖

圖7 學生登錄后效果圖

4 結束語

通過本項目的實施，可使與計算機上機教學相關的課程實現(xiàn)電子化管理，促進了上機實踐教學程序的簡化性，極大的提高上機實踐環(huán)節(jié)的教學質量，對學生上機的整個過程進行了監(jiān)督和約束，充分調動了同學上課的積極性，有效的提高了上機實踐教學環(huán)節(jié)的教學質量。

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