基于Web的实践教学 管理信息系统的设计与实现.doc
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1、基于Web的实践教学管理信息系统的设计与实现李山覃波(116)信息管理与信息系统2003-1经济管理学院毕业设计(论文)诚信声明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。就我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果,也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。如在文中涉及抄袭或剽窃行为,本人愿承担由此而造成的一切后果及责任。本人签名_ 导师签名_年 月 日摘 要传统的实践教学管理不仅效率低,时效性差,而且造成大量的重复性工作。针对如何利用Web技术来解决高校实践教学管理中存在的实
2、际问题,本人设计并实现了基于ASP.NET 2.0,SQL Server技术的实践教学管理信息系统。重点介绍实践教学管理中的课内实验教学管理信息子系统的设计与实现,其中包括了系统总体架构的设计、系统需求分析,设计和实现的整体过程,同时详细阐述了为解决审核流程而设计的基于图论的工作流引擎。在开发过程中还引入了面向服务架构体系(SOA)的概念,也实践了利用Web Service实现校园各个独立系统之间的信息共享与互联互通。关键字:实践教学;信息化;工作流;SOA;信息共享ABSTRACTThe traditional practice teaching management is not only
3、 inefficient, poor timeliness, but also causes a lot of repetitive work. To solve the practical problems in practice teaching management with Web technology, the Practice Teaching Management System is designed and implemented based on ASP.NET 2.0, SQL Server technology. This paper focuses on the des
4、ign and implementation of Course Experiment Management Sub-system which includes the overall system architecture designing, system requirements analysis, system design and implementation of the whole developing process. At the same time, this paper elaborates the design of workflow engine based on g
5、raph theory to resolve approval process. In the development process, Service-Oriented Architecture (SOA) concept is also practiced by using Web Service to implement the information sharing and interoperability between the independent information systems.Key words: Practice Teaching; Informationizati
6、on; Work Flow; SOA; Information Sharing目录引言11系统开发的背景分析11.1课题来源11.2理论及事实依据分析11.2.1国内外高校实践教学信息化现状分析11.2.2实践教学信息化的发展趋势21.2.3实践教学信息化在我校的实际应用价值21.3研究内容及需要解决的问题21.3.1研究内容21.3.2需要解决的难点21.4技术实现分析31.4.1SOA架构体系介绍31.4.2Web Service技术介绍41.4.3系统分析工具介绍41.4.4系统开发工具介绍52系统分析62.1系统总体需求62.1.1系统中的角色62.1.2系统功能概述62.2课内实验教
7、学管理业务分析82.3课内实验教学管理业务流程重组82.4需求功能点82.5系统用例分析102.5.1实验教学大纲管理用例分析102.5.2实验设备管理用例分析112.5.3实验室管理用例分析132.5.4实验预约管理用例分析142.5.5活动图表述183系统设计203.1系统总体设计203.1.1总体功能结构设计203.1.2总体系统架构设计213.2数据库设计223.2.1概念结构设计233.2.2逻辑结构设计233.2.3物理结构设计253.2.4数据库表说明253.3系统框架设计253.4系统设计-用例实现273.5系统界面设计293.6系统测试324系统开发难点突破324.1Web
8、Service实现数据共享与整合324.2基于图论的工作流引擎设计以适应多变的业务流程335总结与展望355.1总结355.2展望35谢辞36参考文献37附录A38附录B43引言随着教育产业化进程的逐步推进,各高校纷纷扩招,扩招带来的问题就是教学资源短缺,跟不上快速增长的需要,如何让有限的教学资源发挥它最大的作用成了亟待思考的问题。实践教学管理是高校教育环节中极为重要的一个环节,是提高学生综合素质的重要途径,所以实践教学管理的质量直接影响到教学的质量。在我校实践教学管理主要包括课内实验教学管理、毕业论文(设计)管理、课程设计管理、实习管理。教务处实践教学科要管理好近1千名教职工和2万名学生的实
9、践教学工作并保证教学质量,的确是一项艰巨的管理任务。目前我校实践教学管理还没有实现信息化,在这样的情况下实施实践教学管理信息化是提高实践教学管理效率和管理成效的最可行也最迫切的解决方案。实践教学信息系统的成功开发将给我校实践教学管理带来质的变化。学生和教师可以通过系统安排和完成实践教学任务;管理者可以通过系统了解全校的实践教学运行情况,时时监控和及时调整实践教学安排,了解实验设备运行情况,购置必须的实验设备保证实践教学顺利进行。然而在开发实践教学管理信息系统之前课题组必须思考,在近几年我校建设了一批校园信息系统,如:学生注册系统、教务管理系统、科研管理系统、精品课程管理系统、校园网络课堂等,极
10、大地推动了教育信息化工作进程。但从大多数的工程实践看,还停留在一种单纯的信息共享模式上,并且在构建信息化平台的时候受到现有的数据交换技术的限制,没有打破“信息化壁垒”的格局,所有的系统都自成体系,各个系统之间没有实现信息共享,都形成了一个个信息孤岛,从而造成信息的不一致、大量冗余和重复建设的现象存在,不利于教育信息化工作的总体部署和规划。本文主要以理论联系实践的方法来探讨如何构建新一代面向服务架构体系的校园信息化平台,以实践教学管理信息系统的实际开发项目为实践平台来探索新一代校园信息化平台建设的可行性,与此同时将详细介绍实践教学管理信息系统中的课内实验教学管理子系统整个分析与开发过程。1 系统
11、开发的背景分析1.1 课题来源本课题是指导教师受教务处委托进行的实践教学管理信息系统的实际项目开发。本系统基于Visual Studio 2005和SQL Server 2000数据库平台开发,用于提高我校实践教学管理综合水平,实现实践教学管理信息化。1.2 理论及事实依据分析1.2.1 国内外高校实践教学信息化现状分析在学术界和工程界,都已经提出了下一代的信息共享模式,即面向服务的架构(Service-Oriented Architecture,SOA)模型,这将会促使新一代的信息系统的诞生,从而影响到现有各方面的信息化工作,并在一些领域中开始工程应用。而在教育信息化领域同样需要运用该架构体
12、系,解决目前存在的一些问题。目前在实践教学环节中,实践教学信息化目前在我国各高校尚处于起步阶段,相对于高校内其他管理工作中信息化的日益成熟,该环节在全国各高校都存在着不同程度的信息化的空白点。该教学环节的信息化程度处于这样的应用水平,主要是因为实践教学环节中管理工作的独特性,处理数据的依赖性等因素。实践教学管理是整个校园的管理的重要环节,其信息化程度的高低影响着高校校园信息的全面化程度,因此,实践教学管理环节的信息化建设亟待加强。如何利用现有教务系统的数据开发出数据同步的实践教学管理信息系统也正是需研究和解决的问题。1.2.2 实践教学信息化的发展趋势随着网络技术的日益成熟,校园信息化已成为全
13、国各高校的建设目标。而校园信息化的深度和广度,也逐渐成为衡量一个高校管理水平高低的标准,相对于学生注册系统、教务管理系统、科研管理系统、精品课程管理系统等这些在全国多数高校相对成熟的系统来说,实践教学环节中信息技术的利用还处在较低的水平,而实践教学的信息化管理是整个校园信息化的重要环节,实践教学环节的信息化程度高低将影响整个校园内信息的共享、和其他管理系统数据的交互,校园信息化发展的必然趋势将推进实践教学环节的信息化建设。1.2.3 实践教学信息化在我校的实际应用价值纵观我校现有的管理信息系统,它们在提高管理工作效率、简化管理过程等方面起到了积极作用。相比之下,管理工作量大、管理过程复杂的实践
14、教学环节却没有建立相应的信息系统。为了填补该教学环节上的信息化空白点,使该环节信息技术的利用水平跟上理论课程教学、教务管理系统的应用水平,进一步改善教学环境,共享其他系统中的数据,实践教学信息化的应用价值日益显现出来。1.3 研究内容及需要解决的问题1.3.1 研究内容本课题主要研究目前国际上正在兴起的新一代信息系统架构体系,即面向服务的架构体系(Service-Oriented Architecture,SOA),并将该体系用于构建下一代“互连互通”的、整体、灵活的教育信息化平台上,以解决在教育信息化建设中存在的“信息孤岛”、重复建设等问题。在研究问题的同时,开发出实践教学管理中的课内实验、
15、教学大纲管理、实验室管理、设备管理几个实践教学管理模块。1.3.2 需要解决的难点在整个系统的开发过程中有几个难点需要重点解决和突破,主要表现在以下几个方面:(1) 如何实现数据共享与整合实践教学管理信息系统的开发必须利用现有教务系统的教务信息、人事部门的人事信息、物资管理部门的设备信息,如何做到共享这些部门的信息,实现信息的时时级联更新是首要需要解决的问题。最原始的解决方案就是需要什么部门的数据就到什么部门去拷贝什么数据到本系统的数据库里,这种做法虽然能实现系统的整体功能,但不能实现各个部门系统之间的互联互通,无法实现各个部门之间的信息共享和时时更新。实践教学管理信息系统的开发是站在全校信息
16、化的高度来开发,为近一步实现校园真正的信息化做准备工作。(2) 如何适应多变的业务工作流程实践教学管理信息系统是一个管理信息系统(MIS),管理的工作中会涉及到许多的审核问题,审核流程的多变性给系统的开发工作带来了一个挑战。可以按照现有的审核流程来编写固定模式的代码来实现审核功能,但这样存在一个问题,如果审核的流程发生变化那么关于审核的数据库和程序代码将要重新设计和编写,这样将加大系统的维护工作量,并且系统的适应性降低。如何设计一个能够适应这种多变的审核流程的应用程序,在审核流程改变的情况下,只需要做少量的配置工作就能适应这种变化,从而满足多变的业务需求是在设计该系统的时候需要考虑和实现的重要
17、问题。1.4 技术实现分析1.4.1 SOA架构体系介绍SOA即Service-Oriented Architecture,就是面向服务的架构。META组织将SOA定义为:“一种以通用为目的、可扩展、具有联合协作性的架构,所有流程都被定义为服务,服务通过基于类封装的服务接口委托给服务提供者,服务接口根据可扩展标识符、格式和协议单独描述”。SOA提供了一种构建信息系统的标准和方法,并通过建立起合并、可重用的服务体系来减少IT业务冗余并加快项目开发的进程,使得开发部门效率更高、开发周期更短、项目分发更快。SOA是一种架构模式,它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口联系
18、起来。接口是采用中立的方式进行定义的,它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言,这使得构建在系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。SOA架构结构层次如图所示。连接层复合应用层软件开发服务管理安全服务编排层门户结构客户机门户组件过程服务数据服务复合服务数据库消息应用Web服务图 11 SOA架构层次1.4.2 Web Service技术介绍Web Service是一种基于标准的应用集成方式,它可以将运行在Intranet/Internet 分布式服务器上的应用集成在一起,使地理上分布在不同区域的计算机和设备协同工作,为用户提供各种各样的服务。利用 Web Service,企业能够
19、迅速地通过互联网向全球用户提供服务,在广泛的范围内寻找可能的合作伙伴。Web Service是基于Web Service提供者、请求者和代理3个角色以及发布、发现和绑定3个动作构建的。下面是Web Service的体系结构:发布绑定寻找服务代理服务请求者服务提供者图 12 Web Service基本体系架构1.4.3 系统分析工具介绍(1) UML分析工具VISIOUML是一种编制系统蓝图的标准化语言,可以实现大型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型,以及建立各种所需的文档,它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。开发过程中课题组采用了Microsoft Visi
20、o 2003来完成系统的建模过程,主要出于以下几个原因: Visio 2003是一款比较优秀的绘图软件,它将强大的功能和易用性结合在一起,可广泛应用于电子、机械、通信、建筑、软件设计和企业管理等众多领域。 Visio2003没有如同Rational Rose的默认软件开发过程模板,对于小型团队的开发过程能更加灵活加以定制。 能更好地绘制打印基于图形的文档,在软件分析过程中能很好地建立业务模型、数据流程图、时序图等,而不受设计元素的强行限制。(2) 数据库分析工具ERWIN构建一个高效稳定、安全可靠的管理信息系统离不开一个健壮性好、稳定性高的数据库的支持,所以在构建实践教学管理信息系统的后台数据
21、库时课题组采用的数据库设计与建模工具是ERWin。使用ERWin作为数据库建模和设计工具主要是: ERWin是专业的数据库设计工具,它为设计、生成、维护高水平的数据库应用程序提供了高效的工作环境。 ERwin不仅是数据库设计工具,而且还是一个功能强大的数据库开发工具,能够为所有主流的数据库自动生成数据表和存储过程以及触发器代码。 ERWin有很好的比较技术,在允许迭代开发的过程中,把模型与数据库同步,把数据库与领先的开发环境集成在一起,加速以数据为中心的应用开发。1.4.4 系统开发工具介绍(1) 开发工具Microsoft Visual Studio 2005当今存在的WEB开发平台主流产品
22、就是SUN公司的JAVA和微软的.NET,M是微软在2000年提出的新概念,其全称为“M下一代互联网软件和服务战略”。它是一个用于构建、运行和体验下一代分布式应用程序的平台,以 XML 为基础,WEB 服务为核心,并辅以其他技术实现。提供了一套公共运行库,制定了一套公共语言规范,并且.NET 提供了大量的服务,包括垃圾自动清理 ,面向对象的多线程,基于程序集的部署,异常处理,特性编程,远程处理,安全性等,使开发人员可以自由选择开发语言快速架构任何应用。Visual Studio .NET 为.NET 框架编程提供了一个迅速集成开发应用程序的工具。用于生成 ASP Web 应用程序、XML We
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