高校交互式教学信息系统的开发与实现

第一章绪论

1.1课程背景与意义
目前，这种适合教学使用的交互平台极其少见，许多院校由于资金、人力、技术、认知度等原因，根本没打算发展这种远程教育技术。但是随着教育越来越广泛化，建立这样的教育系统又逐渐变成了一种趋势和必须解决的矛屑。特别是对于石家庄科技工程职业学院这样的教学覆盖面较大、教学内容广泛、教学方式多样的大学来说，构建一个适合交互式课堂教学模式的教学平台就成为了当务之急。
该平台以交互式教学为背景，不断提高学生学习的主动性、趣味性，充分调动学生获取新知识、新技术的潜能，大力培养学生的创新意识;同时建立学习模块，不断增强教师自身素质，不断谋求专业上的发展，提高教育教学水平。从}fn达到提高老师与学生之间的一个互动性效果。

1.2国内外研究现状
计算机辅助教学(CAD至今已有30多年的发展历史。CAI课件由单一的文本形式发展成了多媒体形式，由单机环境向分布式发展，目前已进入多媒体网络化交互式，国内在该行业经历了二个阶段:
第一阶段:1980-1996。北京大学等一些重点大学率先使用计算机进行辅助管理，作为操作系统平台下，使用过程中的语言(如汇编语言，Fox)部分简单的程序和小型数据库系统，制定招生管理，学籍管理，成绩管理等单一的学术事务管理功能。这些业务管理系统基本上是单一操作，数据一致性，数据不能共享。
第二阶段:1996至1997期。在1997，国务院学位委员会办公室的赞助下，正式成立了“国家研究生教育和计算机管理研究合作的“集团推出的“硕士研究生管理信息数据库规范”。这一时期的一些高校研究生管理信息系统主要窗口，窗口操作系统平台上，用很小的数据库系统，借助内部局域网，实现几个功能模块的集成和数据共享，教学管理信息系统的用户界面非常友好，操作非常简单，然后扩散到各级各类学校，但这一阶段的信息交换是有限的内部，系统和数据的安全性不高，不能支持网络访问和查询数据，缺乏一个统一的规划思路研究生培训。
第二阶段:1997年至今的集成发展阶段。伴随性价比更高的微机系统相继问世，网络技术口新月异，Internet的迅速普及，尤其是1997年底CERNET开通以来，高校校园网建设取得明显进展，网络技术趋于成熟，既懂管理又懂计算机应用技术的人才队伍开始形成，高校教育管理信息系统的建设开始有重点地逐步向综合化、集成化过渡。此阶段的教学管理信息系统主要是以Windows Server, Linux或Unix作为操作系统平台，使用的是中型或大型数据库系统(如Microsoft SQL,Oracle等)进行开发的，网络通讯协议以TC P/IP为主，教学管理信息系统的稳定性和安全性得到了很大的提高，同时信息的交换不仅仅局限于学校内部的校园网，还可以在广域网上进行，从而诞生了基于WEB的管理信息系统。这一代系统的结构可以使更多的用户方便地接入，结构更为合理，功能更为全面，信息交换更为安全和便捷。
总的来说，高校现有的教学系统是面向职能部门开发综合教务管理系统，这样的系统已经建立了校园网，建立专门数据库服务器，网络服务器，在此基础上发展了一批多职能部门系统，如广东工业大学、华南师范大学合作开发的教育管理系统继续。这种类型的管理体制和教育部的发展为普通教育行政管理系统都有类似的特征:数据存储的浓度，操作相对分散。但由于全口制学生及继续教育类学生的教学方法，教学计划，有一个班的时间和方式当然是不同的，所以全口制学生开发的教务管理系统不被用于继续教育类学生的管理，也因为学校继续教育学分制的一些使用一些学校，使用一年，有的是对应的，也有夜大有明显的不同，所以继续教育教学管理制度尚未普遍，学校根据本校实际必须适合发展学校教育继续教学管理系统。
就主流的教务管理信息系统产品Ifn言，除了产品名称不同外，主要的功能模块都很相似。从设计结构上看，大部分教学管理系统采用了比较适于网络方式并易于升级维护的B/S结构方式，也有一部分校园管理软件还维持着C/S的结构。此外，也有一部分软件支持B/S } C/S及多种结构，或在B/S内含其它结构。整体来说，教学管理系统正在经历着从C/S向B/S结构转变的重大变革。
在国外，随着信息化的发展，交互式系统已经在80年代初就走入了校园的各个角落。2006年美国、英国、墨西哥、加拿大、荷兰、法国、意大利等国政府或教育部门已经有针对互动电子白板的预算案和技术白皮书。2007年台湾泰国、澳大利亚、马来西亚也出台了相应举措。高校交互式教学信息系统和产品在全球逐渐受到越来越多的青睐。2009年_5月，美国更是推出了具有代表性的Mimio美国高校交互式教学信息系统、Mimio互动方案以及Mimio Studio软件等软件系统，该套系统用实例说话提高学生的学习兴趣，很容易使课堂生动起来，将任何白板变为互动式白板，使用Mimio板书记录工具可以记录下任何文字和绘画;增加无线模块，可实现更自由的教学以及可以带给使用者最大的活动空间等。国外研究已相当成熟，已成体系，并有多部专著出现。
教育是民族进步的动力，西方发达国家在交互式教育系统的研究和普及上比我国提前了10年，我国的教育家从现在来看并没有真正地意识到这种教育现状对我国教育发展带来的诸多不利因素。

1.3本文主要工作
本课程结合当前石家庄科技工程职业学院教学管理系统发展的现状，在软件工程基本思想的指导下，对石家庄科技工程职业学院教学管理系统进行了详细的需求分析，从系统设计的功能性需求、非功能性需求出发，采用SSH C Struts + Spring+ SSH)开发架构基于B/S结构完成了高校交互式教学信息系统设计。同时，结合各种用例图的形式对系统进行详细分析，在此基础上完成了高校交互式教学信息系统模块设计、数据库设计、安全设计模型设计。最后，通过从系统实现和测试的角度，展现了高校交互式教学信息系统特性和应用效果。并注重研究了以下几个方面的内容:
1、多线程并发处理研究:系统实现过程中，主要面向石家庄科技工程职业学院全校学生，因此系统并发处理是重点研究的内容之一。在并发处理方面，抛开性能和灵活性不管，如果传统Java同步机制能够实现的话，它还是更优雅的，但是加锁和解锁永远是矛屑体，因为不匹配的{}会产生编译错误。同时已经有相当多的科研力量，投入到降低传统同步机制在单线程情况下最小化同步开销的研发工作中，使得现在的JVM执行同步块时，如果是单线程情况，效率非常高。不过作为代价，多线程情况下却要比合理想像到的性能更低。本文着重研究系统同步算法和并发处理算法。
2、接口定义良好的连接组件模型。接口与中立的方式定义，实现独立的编程语言，操作系统和硬件(如移动电话和电脑互动)，如格式界面。这使得在构建应用服务可以使用统一的和一般的方式相互作用;索玛服务平台独立的自我描述文件。网络服务描述语言(WS DL，网络服务描述语言)是用来描述服务的标准语言。索玛与新闻服务的通信，这一消息通常使用扩展定义(也叫架构定义)。消费者和供应商或消费者和服务之间的沟通更为常见，不知道在环境中的提供者。服务之间的通信，也可被视为企业内部处理关键业务文件。在内部，索玛的服务通过播放目录(目录列表)作用注册(登记)维修。在注册表中应用程序(注册表)寻找和呼叫服务。统一描述，定义和集成(统一，统一描述，定义和集成，)是标准的服务注册。不同类型的操作系统和应用程序，系统软件和应用基础结构 (应用基础设施)是交织在一起的，这是企业的现状。一些现存的应用程序被用来处理当前的业务流程(业务流程)，所以从开始建立一个新的基础环境是不可能的。企业应该能够变化的业务，并迅速作出反应，利用现有的应用和应用基础结构(应用基础设施)的投资来解决新的业务需求，为客户，业务伙伴和供应商提供新的互动渠道，并提出了一个可以支持业务(业务)框架。索玛的松散祸合的特点，该系统可以按照模块化的方式来添加新服务或更新现有服务，为解决新的业务需要，提供的选择可以提供服务，透过不同的渠道，可以把企业现有的或现有的应用作为服务，从}fn保护现有的基础设施投资。
3、数据库优化算法研究:为了有效地支持学生和教师以及教学资源信息的保存，高校交互式教学信息系统建立数据仓库，然}fn随着时间的推移，数据仓库在具体应用中普遍存在着查询效率低下，用户需求得不到很好满足等问题，这就需要数据仓库进行及时的调整和优化，以解决这一矛屑。抽取优化是数据仓库优化技术的重要组成，这里以数据仓库抽取优化为研究对象，通过分析系统运行口志和收集用户需求变化，提出数据仓库聚集优化的最优路径算法Route_Optimize和抽取的物化选择算法Select_Optimize，并以此为基础获得一个切实可行的动态抽取优化实施方案DAOA (Dynamic Aggregation Optimization Approach)，可用于时原抽取抽取进行有效的动态调整，以提高数据仓库的运行效率，更好地满足用户的需求，最终延长数据仓库的生命周期.该方案经实验和具体应用证明其可行性及良好的效果。

1.4本文的章节安排
为了完成本课程的指标，按照指标分为六章:
第一章绪论。本章主要介绍了本课程的背景及意义。阐述了该领域的国内外研究现状，提出了本人的主要工作。
第二章关键技术。介绍了本系统所需要的技术，包括ssh架构技术、spring框架技术、数据库技术和Java技术技术。
第二章高校交互式教学信息系统的需求分析。重点介绍了本论文的功能分析、动态行为模型和角色分析。
第四章高校交互式教学信息系统的设计。主要是数据流设计、详细功能设计及数据库设计。
第五章高校交互式教学信息系统的实现与测试。本章从实现的角度阐述了高校交互式教学信息系统实现结果和最终效果展示，并通过测试证明了高校交互式教学信息系统的可用性等。
　第六章对论文的总结和展望。

第二章 关键技术.................15-23
2.1 SSH 架构.......................15-17
2.1.1 SSH 架构技术............................15-16
2.1.2 表示层框架 Struts...................16-17
2.2 数据库技术.......................17-20
2.2.1 存储信息的方式...................18-19
2.2.2 SQL Server 简介.................19-20
2.3 B/S 结构.....................20-21
2.4 JAVA 编程..................................21-22
2.5 本章小结...................................22-23
第三章 高校交互式教........................23-37
3.1 交互式教学信息.......................23
3.2 交互式教学信息系.........................23-25
3.3 交互式教学信息..............................25-27
3.3.1 用户角色............................25-27
3.3.2 系统功能分析....................................27
3.4 交互式教学信息.........................27-36
3.4.1 资料管理模.............................28-29
3.4.2 作业模块操作.........................29-31
3.4.3 课程排考操作...............................31
3.4.4 学籍管理模..................31-32
3.4.5 考试模块操作...................32
3.4.6 互动评价操作.................32-33
3.4.7 成绩管理操作..............................33-36
3.5 本章总结...............................36-37
第四章 高校交互式教学..........................37-54
4.1 高校交互式教学信...................37-38
4.2 成绩管理流程设................38-39
4.3 角色设计.................................39-40
4.4 交互式教学信息.........................计40-47
4.4.1 资料管理模块......................41-42
4.4.2 作业模块......................42-43
4.4.3 考试管理...............................43
4.4.4 学籍管理模块操作............................43-44
4.4.5 考试模块操作.............................44
4.4.6 互动评价.........................44
4.4.7 成绩管理操作................................44-47
4.5 交互式教学信息...............................47-48
4.6 交互式教学信息系.....................48-53
4.6.1 用户身份信......................49
4.6.2 课程信息实体....................49
4.6.3 考试信息实体..........................49-50
4.6.4 互动评价信............50
4.6.5 数据表设计..........................50-53
4.7 本章总结...............................53-54
第五章 高校交互式教学...............................试54-73
.........................................................................　　

结论
本文是在软件工程的指导下，设计和实现了高校交互式教学信息系统。并在此基础上研究如下几个方面的内容。
1）软件工程思想在平台设计过程中的指导作用和重要意义;
2）介绍了高校交互式教学信息系统的开发目的与意义，从系统应用角度出发，分析了当今交互式教学管理系统在国内外研究现状;
3)从开发技术的角度，阐述了.TAVA技术等基于应用服务的开发理念;
4)按照软件工程的基本思想，从需求分析入手进行功能分析和角色划分。之后，进行概要设计，包括数据库设计、系统功能模块设计等。最后，进行了系统实现和测试，主要包括系统的主要模块，如、用户管理模块、资料管理模块、课程排考、成绩管理等。经过仔细的测试，发现了很多问题，及时进行了调试和纠错，达到了系统设计的需求。
高校交互式教学信息系统达到了五个目标:
1)为每个老师设置独立的个人页面;
2)实现师生之间即时交流平台;
3)为用户创建友好的界面和简易的操作性;
4)当学生无法参加课程时，可以通过下载录音获取教学内容;
　5)学生可以查看老师本学期的所有课程。

参考文献
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