基于.Net平臺的學(xué)習(xí)賬本分布式系統(tǒng)的設(shè)計

楊少琦 侯開虎 謝鵬輝

摘 ?要： 在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及、教育行業(yè)蒸蒸日上的當(dāng)下，學(xué)生人數(shù)日漸增多，教學(xué)水平逐年下降;如何能夠提高教學(xué)水平和管理好學(xué)生信息是各個高?，F(xiàn)在普遍存在的問題。本文將通過對國內(nèi)學(xué)生數(shù)量基數(shù)大、教學(xué)水平一般的高校進(jìn)行調(diào)研，并進(jìn)行需求分析。結(jié)合高校的實(shí)際所需，對學(xué)習(xí)賬本信息管理系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，借助web程序開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了B/S模式的信息管理系統(tǒng)各個功能模塊。主要包括用戶管理、知識貨幣管理等模塊。該系統(tǒng)的建立可以提高高校的工作效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞： 高校教學(xué);知識貨幣;信息管理;系統(tǒng)設(shè)計B/S模式

中圖分類號： TP391. 41 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.08.020

本文著錄格式：楊少琦，侯開虎，謝鵬輝，等. 基于.Net平臺的學(xué)習(xí)賬本分布式系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 軟件，2019，40（8）：8488

【Abstract】： With the popularity of network technology and the booming education industry， the number of students ? is increasing and the teaching level is decreasing year by year. How to improve the teaching level and manage student information is a common problem in colleges and universities. This paper will conduct a survey on the number of domestic stu-dents with a large number of students and a general teaching level， and conduct a demand analysis. Combined with the actual needs of colleges and universities， the detailed management of the account book information management sys-tem was carried out， and the various functional modules of the B/S mode information management system were real-ized by means of web program development technology. It mainly includes modules such as user management and knowledge currency management. The establishment of the system can improve the efficiency of college students and the efficiency of students' learning.

【Key words】： College teaching; Knowledge currency; Information management; System design; B/S model

0 ?引言

近年來，隨著我國教育行業(yè)的不停開展，高校的不斷增多，受到高等教育的人才也越來越多，伴隨其出現(xiàn)的教育行業(yè)存在的問題也不斷冒出。例如很多高校的學(xué)生逃課、上課不聽講、考前臨時抱佛腳、考完就忘完的現(xiàn)象普遍存在，有些學(xué)生跟隨潮流盲目考證，有些學(xué)生甚至為了利益進(jìn)行學(xué)術(shù)造假。這些問題的存在主要是由于學(xué)生缺乏對學(xué)習(xí)的興趣、不重視學(xué)校教育，受到社會浮躁氣息所感染引起的自我欺騙、一無所成。這些問題在社會中造成了很大的影響，一方面來說影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)和成長，另一方面還有對教育行業(yè)在社會上的看法和態(tài)度[1]。

自智能手機(jī)流行以來，帶給人們生活很多便利，在商業(yè)、服務(wù)業(yè)等各行各業(yè)，也滲透了教育業(yè)，比方說，很多學(xué)習(xí)的APP可以讓同學(xué)們課下學(xué)習(xí)，跟老師、同學(xué)更方便溝通和聯(lián)系。但也給我們的生活帶來了很多壞的影響，比如很多學(xué)生在課堂上玩手機(jī)，影響了上課的效率，下課后沉迷于網(wǎng)絡(luò)游戲，對學(xué)習(xí)失去興趣。故本文提出的學(xué)習(xí)賬本原型系統(tǒng)的開發(fā)將基于.NET技術(shù)，利用分布式計算，針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程記錄，學(xué)術(shù)成果認(rèn)證，采用升級和知識貨幣的方式，將游戲方式和學(xué)習(xí)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，將成果認(rèn)證后轉(zhuǎn)化為可以評估學(xué)生能力的知識貨幣，一方面可以激勵學(xué)生，另一方面學(xué)生可以通過積累的知識貨幣購買書籍和學(xué)習(xí)課程，此外該系統(tǒng)還可以幫助高校對學(xué)生的教學(xué)信息進(jìn)行有效的管理，減少高校管理所需的人工成本，減輕高校工作人員的工作負(fù)擔(dān)，將精力集中在教學(xué)過程中，提高教學(xué)效率。綜上所訴，本系統(tǒng)的開發(fā)和研究是具有實(shí)際應(yīng)用價值的，為現(xiàn)在教育行業(yè)目前所需。

1 ?系統(tǒng)分析

1.1 ?系統(tǒng)可行性分析

（1）經(jīng)濟(jì)可行性分析

本系統(tǒng)是基于B/S模式下進(jìn)行設(shè)計開發(fā)的，只要通過簡單的配置就可以使用該系統(tǒng)，前期該系統(tǒng)主要是針對昆明理工大學(xué)進(jìn)行大眾設(shè)計，其可以滿足昆明理工大學(xué)學(xué)生的使用，后期將可以針對不同高校進(jìn)行定制，學(xué)生和老師可以通過APP進(jìn)行操作，學(xué)校則可以通過安裝后臺所需程序即可收集數(shù)據(jù)。開發(fā)此系統(tǒng)最主要的是在系統(tǒng)研發(fā)和開發(fā)過程，主要是人工成本，只要高校短期不重新建筑教學(xué)地址，系統(tǒng)就可以不做改變[2]。大幅度提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，另外該系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)帶來的效益是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其開發(fā)時投入的成本，所以在經(jīng)濟(jì)上是完全可行的。

（2）技術(shù)可行性分析

本系統(tǒng)采用Visual Studio 2017集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行開發(fā)，采用SQL server 2017數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲和查看，本文采用的是.NET Framework框架下的Smobiler開發(fā)平臺，使用的開發(fā)語言為C#。選擇以上的開發(fā)環(huán)境技術(shù)目前已經(jīng)十分成熟穩(wěn)定，并且一次性開發(fā)，可以同時在安卓（Android）和蘋果（IOS）兩個平臺運(yùn)行。所以在技術(shù)上結(jié)合以上條件是可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的開發(fā)的。

（3）操作可行性

本系統(tǒng)雖然是由高級語言程序開發(fā)完成的，但是對于高校的用戶來講，只是人和智能手機(jī)（或者電腦）進(jìn)行交互界面的簡單操作，即老師和學(xué)生只需通過手機(jī)APP對其界面進(jìn)行相關(guān)操作，后來數(shù)據(jù)管理人員只需對著電腦進(jìn)行操作，因此，該系統(tǒng)的設(shè)計只需考慮其操作界面的簡捷性、舒適性、規(guī)范性和可靠性即可，該系統(tǒng)對于學(xué)生而言，他們可以在APP打卡簽到獲得知識貨幣來激勵自己學(xué)習(xí)，校正態(tài)度并養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣;對于老師而言，操作簡捷，容易上手;對于高校系統(tǒng)管理工作人員來說，該系統(tǒng)操作簡單快捷，能夠提高工作效率。

1.2 ?功能需求分析

本系統(tǒng)的目的主要是實(shí)現(xiàn)通過手機(jī)APP對高校教學(xué)信息進(jìn)行系統(tǒng)的管理：教師通過APP對學(xué)生簽到信息，學(xué)習(xí)成績信息進(jìn)行管理，學(xué)生提供手機(jī)APP獲得知識貨幣并且可以購買感興趣的知識信息。使用本系統(tǒng)的系統(tǒng)角色主要包括學(xué)生（操作員）、老師（操作員）、高校數(shù)據(jù)庫管理員以及高校系統(tǒng)管理員四類角色[3]。各角色詳細(xì)信息如下：

（1）學(xué)生

學(xué)生即系統(tǒng)的二級用戶，是系統(tǒng)的主要使用者。其使用系統(tǒng)時主要是將自己的個人信息、學(xué)習(xí)過程、學(xué)術(shù)成果和學(xué)生互評的信息錄入系統(tǒng)。所以對于學(xué)生而言，其權(quán)限主要在于注冊，登陸，上課簽到，作業(yè)提交，同學(xué)匿名互評抽簽，同學(xué)互評分?jǐn)?shù)選擇，退出系統(tǒng)，維護(hù)自己的登陸密碼，查詢自己的知識貨幣，查看上課界面簽到情況，查看知識貨幣班級排名，專業(yè)排名即可。

（2）老師

老師分為兩種身份，一類是班主任，另一類為代課老師，在該系統(tǒng)中，老師是一級用戶，即是管理者也是使用者。其使用系統(tǒng)主要是將自己的個人信息、班級信息、課程信息、課堂簽到認(rèn)證、作業(yè)分?jǐn)?shù)、學(xué)科成績、學(xué)術(shù)成果認(rèn)證的信息錄入系統(tǒng)，老師需要在學(xué)生錄入信息后，對學(xué)生相關(guān)信息進(jìn)行審核，保證其信息的準(zhǔn)確和真實(shí)。所以對于老師而言，其權(quán)限主要在于注冊、登陸、創(chuàng)建班級、班級學(xué)生審核、查詢班級情況、創(chuàng)建課堂、上課簽到認(rèn)證、作業(yè)分?jǐn)?shù)錄入、學(xué)科成績錄入、學(xué)術(shù)成果認(rèn)證，退出系統(tǒng)，維護(hù)自己的登陸密碼，查詢本班學(xué)生知識貨幣排名，查看上課界面簽到情況即可。

（3）數(shù)據(jù)管理員

數(shù)據(jù)庫管理員主要工作是處理系統(tǒng)中所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息，該人員的設(shè)定應(yīng)有系統(tǒng)設(shè)置[4]。其主要的職責(zé)是復(fù)制審批新增老師的數(shù)據(jù)，確保老師的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，其次維護(hù)系統(tǒng)中已有老師、學(xué)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，通過相關(guān)的SQL語言設(shè)定相關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)并及時維護(hù)。所以對于數(shù)據(jù)管理員來說其權(quán)限應(yīng)該包括老師和學(xué)生的所有權(quán)限，除此以外還包括審批老師提交新增申請的權(quán)限、具有維護(hù)以及查看系統(tǒng)內(nèi)用戶對于信息進(jìn)行操作所生產(chǎn)的操作日制的權(quán)限。此外考慮系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)信息可能導(dǎo)出用于其他系統(tǒng)，所有數(shù)據(jù)管理員還具有導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)信息的權(quán)限。

（4）系統(tǒng)管理員

系統(tǒng)管理員主要工作是對使用APP的信息系統(tǒng)操作員（老師和學(xué)生）以及數(shù)據(jù)庫管理員這些用戶信息進(jìn)行增刪查改，數(shù)據(jù)庫管理員可以對用戶進(jìn)行授權(quán)，使其具備一些權(quán)限（例如數(shù)據(jù)訪問權(quán)限、數(shù)據(jù)刪除權(quán)限）[5]，但是數(shù)據(jù)庫管理員不能夠訪問系統(tǒng)中與業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。但是系統(tǒng)管理員具有維護(hù)系統(tǒng)中用戶信息及用戶權(quán)限的功能、查詢及維護(hù)系統(tǒng)中記錄所有用戶關(guān)鍵行為的系統(tǒng)日志。

1.3 ?非功能需求分析

對于系統(tǒng)的非功能性需求主要在于：

（1）安全性

本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫是常見的SQLserver2008軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和調(diào)取，該軟件搭建的數(shù)據(jù)庫穩(wěn)定、安全，并且可以通過系統(tǒng)中的賬戶認(rèn)證安全策略及系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)庫的賬戶認(rèn)證安全策略兩重認(rèn)證保證數(shù)據(jù)的安全性[6]。

（2）可靠性

本系統(tǒng)的權(quán)限支配所采用安全機(jī)制是三權(quán)分離，即將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)操作權(quán)限與系統(tǒng)管理權(quán)限分開，再將系統(tǒng)中的日志維護(hù)權(quán)限與前面兩個權(quán)限分離開來，三種權(quán)限相互牽制，擔(dān)保了系統(tǒng)的可靠性。

（3）實(shí)用性

本系統(tǒng)包含了對用戶信息自動編碼功能、對知識貨幣自動排名功能、簽到界面座位點(diǎn)亮功能、課堂定位功能、老師對學(xué)生信息的管理功能及對于知識貨幣的管理功能，大量中間的篩選和計算工作由系統(tǒng)進(jìn)行，節(jié)省了大量高校管理信息的人力成本與時間成本，同時激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還可以養(yǎng)成好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，以上分析可以說明構(gòu)建該系統(tǒng)實(shí)用性較強(qiáng)。

2 ?系統(tǒng)設(shè)計

2.1 ?系統(tǒng)總設(shè)計

通過第一章對實(shí)際需求和相關(guān)條件的整理分析，本系統(tǒng)將通過換份多個子模塊的設(shè)計方法，通過結(jié)構(gòu)化設(shè)計，由總到分，從上到下，層層分明，遵照高內(nèi)聚低耦合的基本原則，在設(shè)計過程中精益求精，使該系統(tǒng)具有信息隱秘，模塊獨(dú)立的特點(diǎn)。本文將建立系統(tǒng)的邏輯模型，通過采用數(shù)據(jù)流圖（DFD）和數(shù)字字典兩種工具。本系統(tǒng)是基于學(xué)校原有的學(xué)生信息管理平臺進(jìn)行開發(fā)的手機(jī)APP應(yīng)用，通過邏輯分析，本文將系統(tǒng)劃分為六個主要功能模塊包括：用戶管理、角色管理、課堂信息管理、成績信息管理、知識貨幣管理、日志管理。

Visual Studio 2017軟件是本系統(tǒng)采用的開發(fā)環(huán)境軟件，該環(huán)境具有可視化開發(fā)設(shè)計工具、多種類編程語言以及代碼編譯器等功能，可以進(jìn)行高效率的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)[7]。VS2017能夠生成更大的負(fù)載，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分布式收集和測試執(zhí)行，采用常見SQL2008中的B/S架構(gòu)、簡單易懂的C#語言在VS2017中的Smobiler進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，通過微軟系統(tǒng)的.NET作為平臺，采用ASP.NET技術(shù)進(jìn)行APP程序開發(fā)[8]。最后在微軟的IIS系統(tǒng)環(huán)境支持下，在應(yīng)用服務(wù)器上發(fā)布已經(jīng)開發(fā)完成的系統(tǒng)，通過蘋果ISO系統(tǒng)環(huán)境和安卓的Android系統(tǒng)的系統(tǒng)環(huán)境的支持，在應(yīng)用商城發(fā)布完成開發(fā)的APP，在APP中即可訪問系統(tǒng)[9]。

其中，該系統(tǒng)的三層式關(guān)系結(jié)果如圖1所示。

2.2 ?系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

本文論述的系統(tǒng)通過以上對需求的整理分析，將系統(tǒng)劃分為以下六個模塊，模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2.3 ?系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

（1）用戶管理模塊

用戶管理模塊包括用戶的新增管理、用戶個人信息管理及刪除用戶管理三個部分，這個模塊的主

要使用角色是系統(tǒng)管理員，主要涉及老師、學(xué)術(shù)信息檔案維護(hù)。通過在數(shù)據(jù)庫中建立相關(guān)的用戶信息表并進(jìn)行管理。用戶新增管理：該模塊的主要功能是對高校內(nèi)所有老師、學(xué)生用戶操作者的信息進(jìn)行維護(hù)，對于失效或過期的信息進(jìn)行及時刪除，確保這些操作用戶信息的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。刪除用戶：該模塊主要功能是刪除對于離職的老師和畢業(yè)5年以上的學(xué)生用戶信息，以保證其個人信息的安全性，防止其信息外泄。

（2）用戶角色管理

用戶權(quán)限管理：該模塊主要操作者為系統(tǒng)管理員，通過該模塊對教師、學(xué)生和數(shù)據(jù)庫管理員的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置分配。

（3）課堂信息管理模塊

課堂信息管理模塊主要式一個涉及教師和學(xué)生及教學(xué)工作相關(guān)部門的綜合模塊，面向?qū)W生上課的各個環(huán)節(jié)，主要利用GPS打卡定位的功能構(gòu)建。此模塊需要在數(shù)據(jù)庫中建立相關(guān)的課程表格，學(xué)生信息表格，通過代課教師添加新模塊，由管理員進(jìn)行審核，審核通過后學(xué)生可通過輸入課堂名稱加入課堂。具體數(shù)據(jù)流程圖如圖3所示。

（4）成績信息管理模塊

該模塊主要是幫助老師核算學(xué)生成績的綜合模塊，主要包括學(xué)生簽到獲得的平時分，老師通過APP及時反饋的平時成績，課后小作業(yè)分?jǐn)?shù)統(tǒng)計，期末成績統(tǒng)計，所有過程透明化，將評分系統(tǒng)盡可能公平化。

（5）知識貨幣管理模塊

該模塊主要是學(xué)生通過課堂簽到、課程學(xué)習(xí)成績轉(zhuǎn)換為知識貨幣，用知識貨幣購買學(xué)習(xí)資料的管理模塊。學(xué)生可以通過積攢的知識貨幣購買需要的線上學(xué)習(xí)課程，所需參考文獻(xiàn)（主要是放假期間需要查閱時，可及時獲?。?，所需圖書等相關(guān)的學(xué)習(xí)資料。通過在數(shù)據(jù)庫中建立知識貨幣的表格，通過SQL語句對表格進(jìn)行新增和刪除管理。

知識貨幣新增管理：此功能的設(shè)計讓學(xué)生能夠及時查看或者轉(zhuǎn)化知識貨幣，數(shù)據(jù)管理員可以對存在問題的知識貨幣轉(zhuǎn)化申請進(jìn)行修改并反饋，此處為防止數(shù)據(jù)管理員私自修改數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯誤，對數(shù)據(jù)管理員的權(quán)限進(jìn)行設(shè)置，只允許數(shù)據(jù)管理員對審批員通過的申請進(jìn)行修改。

知識貨幣刪除管理：該功能主要是學(xué)生用知識貨幣購買學(xué)習(xí)資料后，數(shù)據(jù)庫對對應(yīng)的知識貨幣進(jìn)行刪除的模塊。

（6）日志管理模塊

該模塊主要是系統(tǒng)管理員運(yùn)用該模塊得到系統(tǒng)中相關(guān)步驟的記錄，并保證這些記錄的安全性。在高校需要查明成績問題或其他問題的源頭時，可以提供真實(shí)準(zhǔn)確的記錄日志[10]。

日志查詢：此部分可以查詢到系統(tǒng)內(nèi)教師和學(xué)生在系統(tǒng)中的關(guān)鍵操作，如課堂簽到、新建課堂、學(xué)生成績登入，知識貨幣購買資料等操作。在此部分中，系統(tǒng)管理員作為學(xué)習(xí)賬本的管理人員，可以查看所有用戶的操作日志，而數(shù)據(jù)管理員只能查看數(shù)據(jù)管理員及操作員的操作日志。操作員沒有查看日志的權(quán)限。

日志維護(hù)：此部分主要用于對系統(tǒng)所記錄的日志進(jìn)行維護(hù)，刪除安全期以外的日志，防止日志占有大量系統(tǒng)資源。該功能屬于系統(tǒng)管理功能，只有系統(tǒng)管理員可以使用，其他角色都無權(quán)使用。

2.4 ?系統(tǒng)操作界面的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)最終操作界面是通過蘋果和安卓系統(tǒng)的手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)。主要根據(jù)系統(tǒng)的基本功能和特色功能進(jìn)行設(shè)計，界面采取從上往下滑動的方式，包含知識貨幣任務(wù)、課程簽到、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、課程成績、學(xué)術(shù)成果等基本功能和課外知識、課堂新聞等特色功能。APP主頁操作界面如圖5所示。

3 ?結(jié)語

學(xué)習(xí)賬本原型系統(tǒng)為高校學(xué)生教學(xué)的基礎(chǔ)信息管理平臺，針對現(xiàn)在高校普遍存在的一些教學(xué)的問題，例如：高校教師為激勵學(xué)生上課占用大量的上課時間點(diǎn)名，學(xué)生為應(yīng)付老師、應(yīng)付考試而作為學(xué)習(xí)目的，學(xué)生混日子、混文憑的想法普遍存在。該系統(tǒng)對學(xué)生而言可以起到激勵學(xué)習(xí)的作用，對于教師而言可以更方便的工作，是高校教學(xué)信息化必不

可少的基礎(chǔ)信息化平臺。本文首先通過各方面的調(diào)查分析，確定了系統(tǒng)的可行性，其次通過幾個主要模塊對系統(tǒng)進(jìn)行了簡單設(shè)計，該設(shè)計從高校角度來看，信息化集中管理，簡單便捷的操作可以進(jìn)一步提高高校的工作效率;從高校老師角度看，班主任可以輕松的管理班級，督促學(xué)生學(xué)習(xí)并養(yǎng)成良好的生活和學(xué)習(xí)習(xí)慣，教學(xué)老師可以節(jié)省上課點(diǎn)名的時間，減輕期末成績計算的工作量，提高教學(xué)水平;從學(xué)生角度來看，通過手機(jī)學(xué)習(xí)，方便快捷，可以激發(fā)學(xué)生競爭意識，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)、生活習(xí)慣，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率，提高學(xué)習(xí)成果，從而降低社會各界對高校教育的偏見程度[11]。

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