基于校园网的开放式实验教学管理系统的设计和开发

摘要

本课题所构建的开放式实验教学管理系统是数字化校园中不可缺失的一部分，依据校园数据共享原则，从校园网共享数据库中获取实验室相关的基础数据，并向校园网推送各类开放式实验的排课数据、实验考勤记录、学生成绩、实验教师工作量、实验耗材成本、实时实验情况等信息，以便校内其他系统加以利用，例如高校教务系统、人事系统等，可真正实现校园网数据共享。同时，本文还结合客户端系统，采用刷卡控制终端与门禁动态控制相结合的架构设计，形成完整的开放式实验室信息化管理系统。
　　论文基于统一软件过程(RUP)和统一建模语言(UML)的要求对系统做了详细的设计，给出了开放式实验教学模块静态用例图和动态时序图。在数据库详细设计中分析利用实体类关联图，实现到关系数据库的映射过程，并根据数据库开发原则设计系统所需数据表。
　　基于Web应用开发平台J2EE，本文设计构建了开放式实验教学管理系统服务器端应用。应用大致分为三层:表现层、逻辑层和数据层。其中逻辑层主要分为基础服务和核心服务，负责数据及逻辑业务处理，将数据层提供的数据进行整合处理，对用户提交的业务信息进行响应。
　　基于.NET平台设计并实现了刷卡控制终端系统客户端应用。实现与数据库服务器端的数据传输。通过控制集控器以实现对仪器设备的电源控制。在与门禁系统集成开发时，采用刷卡信息同步更新至门禁，并对门禁保存数据实时清理的方式，解决门禁系统动态更新数据的问题。
　　本论文中还针对开放式实验室排课算法进行理论分析，通过对开放式实验室排课实际情况与特点的分析，最终选择了基于约束满足的排课算法作为开放式实验初步排课的解决方案。另外，为了优化数据同步性能，本论文利用rowversion类型字段自动记录数据库改变的特性，设计实现对应的数据库同步方案。
　　最后，搭建了开放式实验室管理系统服务器端与客户端系统运行环境。通过初步测试，验证了系统的功能及性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1．系统研发背景及意义

1．2．国内外研究现状

1．3．本文的研究内容及主要解决的问题

1．3．1．研究内容

1．3．2．主要待解决的问题

1．4．本文的组织结构

第2章 系统相关技术综述

2．1．基于Web的开发技术

2．1．1．Web应用开发平台J2EE

2．1．2．JSP技术介绍及特点

2．1．3．．NET平台简介

2．2．UML面向对象技术

第3章 系统分析及总体设计

3．1．可行性研究

3．2．需求获取模式

3．3．开放式实验室业务需求分析

3．3．1．系统功能需求

3．3．2．功能需求描述

3．3．3．系统性能需求

3．4．系统总体设计

3．4．1．系统架构设计

3．4．2．系统的功能结构设计

第4章 详细设计及关键技术研究

4．1．系统详细设计概述

4．2．数据库详细设计

4．2．1．数据库的选择

4．2．2．数据库设计原则

4．2．3．数据库用例详细设计

4．3．实验教学管理模块详细设计

4．3．1．模块功能介绍

4．3．2．用例设计

4．3．3．模块类图

4．3．4．时序图

4．4．客户端模块详细设计

4．4．1．刷卡终端详细设计

4．4．2．门禁系统解决方案说明

4．4．3．集中控制器详细设计

4．5．关键技术研究

4．5．1．门禁动态权限设计及实现

4．5．2．排课算法技术的分析

4．5．3．针对数据同步的性能优化方案

第5章 功能实现与测试

5．1．系统开发及运行环境

5．2．系统的总体实现

5．2．1．接入校园网的实现

5．2．2．用户角色管理实现

5．2．3．教学日历管理实现

5．2．4．预习及作业管理实现

5．3．开放实验排课功能实现

5．4．开放实验预约功能实现

5．5．刷卡控制系统功能实现

5．6．系统测试

5．6．1．测试方法

5．6．2．测试环境

5．6．3．测试结果描述

第6章 总结和展望

6．1．总结

6．2．展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的文章