远程辅修学生自学系统的分析与设计.docx
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远程辅修学生自学系统的分析与设计
远程辅修学生自学系统的分析与设计
摘要
随着科学的进步，社会的发展，利用网络进行远程教学已是教育界的一个趋势。
随着网络教育的正规化，越来越多的人倾向于通过网络进行教育，如何充分发挥网络在教学领域的作用，成为一个重要而迫切的问题。
本论文详细介绍了远程辅修学生自学系统的开发过程，包括设计过程、关键技术以及其成果。
在开发过程中严格遵守软件工程的思想，按照需求分析、数据库设计、概要设计、详细设计、编码、改进和性能优化的步骤进行开发。
该系统主要完成以下功能：
教师维护教学课件，具体包括课件的在线设计与维护；学生选择课程自学，并对学生自学进度进行跟踪；学生笔记功能，学生在学习过程中可以做笔记，学生可以自己查询自己所作的笔记，教师可以查询所有学生所作的笔记；教师清除某门课程的所有学生笔记功能等。
本系统不仅仅是在手段上搭起一个有助于提高教学质量、促进学生认知能力的技术平台，也希望以此为基础，作一个教学探索，引导师生从传统的教学观念上进行转变。
关键词：
互连网；ASP.NET；自学；WEB
Abstract
AnalysisandDesignofRemoteStudentSelf-studySystem
Withtheadvancementofscienceandthedevelopmentofsociety,theapplicationofinternethasbecomeatrendineducationfield.Alsowiththestandardizationoftheonlineeducation,moreandmorepeoplehavetendedtobeeducatedviainternet,howtobringtheroleofthenetworkintofullplayinthefieldofteachinghasbecomeanimportantandurgentproblem.
ThisthesisintroducedthedevelopmentprocessoftheAnalysisandDesignofRemoteStudentSelf-studySystemindetail,includingthedesignprocess,thekeytechniqueanditsresults.Obeythethoughtofthesoftwareengineeringstrictlyduringtheperiodofdevelopment,accordingtotheneedanalysis,databasedesign,essentialsdesign,detaileddesign,code,improvementandtheoptimizationofthefunctiontocarryonadevelopment.Thissystemismainlytocompletethefollowingfunctions:
Maintenanceofteacher’steachingcourseware,includingtheonlinedesignandmaintenanceofthecourseware;Studentswhochooseself-studycoursesandself-studystudentprogresstracking;Studentnotesfunction,studentscantakenotesinthelearningprocessandsearchtheirnotes,teacherscanfindallthestudent’snotes;Thefunctionthatteachercanclearacertaincourseofallstudent’snotes.
Thissystemnotonlyisthetechniqueterracewhichtakestocontributetoraisingteachingqualityandpromotesthestudentcognitionability,butalsohopestotakethisasfoundation,makingateachinginvestigate,leadstheteachersandthestudentscarryonachangefromthetraditionalteachingidea.
Keywords：
Internet;ASP.NET;Self-study;WEB
1．绪论
随着计算机和信息技术的发展，知识更新日益加快，已有的知识传播途径已经满足不了这种需求，迫切需要一种全新的知识传播方式，计算机网络技术的不断成熟和进步，使得基于计算机网络技术的远程教育成为可能。
由此，计算机辅助教学正在进入一个新的阶段，即网络教学，是学习方法上的一次具有跨时代意义的革命。
1．1问题定义及内容简介
目前远程教学平台的开发热点主要是集中于网上教学管理系统和教学支持系统的开发，对教学过程提供全面、基础的支持，如学生注册、教学传递、教学追踪等。
在此基础上，进一步发展必然是提供对课程开发以及教学过程较深层次的支持。
传统的基于客户机/服务器（Client/Server,C/S）的应用程序，除了安装服务程序外还必须为每台客户机安装客户端应用程序，一旦程序升级或修改，每台客户机的程序都必须重新安装升级，工作量极大，不利于维护。
随着计算机业的发展和Internet日益成熟，采用浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）的应用程序日渐成熟，基于浏览器客户端的应用程序比传统的基于C/S的应用程序有几个优势，包括几乎没有限制的客户端访问和极其简化的应用程序部署和管理，即使更新一个应用程序，管理人员只需要更改一个基于服务器的程序，而不是成千上万的安装在客户端的应用程序。
大大简化了维护的工作量，也无需开发客户端的应用程序，节约了程序的开发成本，客户端只用连上了全球互联网就可以在全球各地使用程序。
1．2课题调研与可行性分析
1．2．1课题调研
随着信息时代的到来，人类知识更新的周期越来越短，如何使得教学和培训能够满足不同地点和不同学习时间人们的需要，传统的面对面教学方式已经力不从心。
在这种情况下，现代远程教学应运而生，它的优点在于使得学生在时间和地点不同的情况下能与教师进行交互并完成学习任务。
计算机辅助教学（ComputerAssistedInstruction,CAI）与Internet技术的有机结合，使得基于网络的现代远程教育成为现代教育的发展趋势。
基于WEB的教学，就是用万维网作为教学媒体传送教学内容，在网上实施教学、管理教学并进行网上测试和网上交流。
WEB作为教学载体，其优势不仅在于它是很好的内容载体，可以随时随地地访问，还在于它提供了很多交流渠道，可以促进师生之间、学生之间的充分讨论，这对于提高教学质量，促进学生高级认知能力的开发是十分重要的。
而本课题旨在研究远程辅修学生自学系统的分析与设计。
本系统的设计基于实名制管理系统，采用MicrosoftASP.NET[7]平台进行开发，数据库[1]使用MicrosoftSQLServer。
具体完成以下功能：
1.教师维护教学课件，具体包括课件的在线设计与维护；
2.学生选择课程自学，并对学生自学进度进行跟踪；
3.学生笔记功能，学生在学习过程中可以做笔记，学生可以自己查询自己所作的笔记，教师可以查询所有学生所作的笔记；
4.教师清除某门课程的所有学生笔记功能等。
1．2．2可行性分析
1.技术可行性
本系统需要一台WEB服务器，配置要求与客户量成正比，对于一个学校内使用，一台普通的服务器即可，当前的主流服务器完全可以满足要求。
对于客户端，只需要客户端装有浏览器即可，对机器本身没有太高的要求，一般当前学校或个人电脑完全可满足要求。
对于软件技术要求，现在基于B/S架构的程序设计语言已非常成熟，从早期的CGI，到现在的ASP、JSP、PHP的百花齐放，再到微软刚推出不久ASP.NET，为基于B/S程序设计提供了强大的技术支持。
使用其中任何一门语言开发都可以满足要求。
ASP.NET是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一台WEB服务器来建立强大的WEB应用程序。
ASP.NET提供许多比现在的WEB开发模式更为强大的优势。
WEB服务器软件也很多，其中任意一个都可以胜任，数据库可以使用SQLServer2000[2]。
2.经济可行性
企事业单位可利用现有的服务器，装上WEB服务器软件，即可成为一台WEB服务器，客户只要连上Internet利用自己的机器即可使用系统，而机器的配置就算不是很高也完全可以应付，这对企事业单位不构成经济的负担，系统成本主要集中在系统软件的开发上，当系统投入运行后可以为企事业单位节约大量的人力、物力。
所带来的效益远远大于系统软件的开发成本。
在经济上完全可行。
1．3论文各章内容介绍
本论文围绕整个系统的设计、开发展开，从一开始的调研到以后的程序设计，在本论文中都进行了详细的描述。
本论文第一章为绪论，介绍了该系统的问题定义及内容简介，研究背景与研究意义，课题调研与可行性分析。
论文的第二章进行了详细的系统需求分析，介绍了系统功能需求分析，数据流图分析，数据字典以及系统业务流重组与改进。
论文的第三章是系统的设计部分，详细介绍了系统总体结构设计，系统数据模型设计，系统开发与运行环境。
论文的第四章为详细设计，在详细设计中主要介绍了各子模块功能、界面设计，详细设计以及在系统开发过程中遇到主要问题及解决方案。
论文的第五章为结论与存在问题,包括系统特色/优点介绍，系统存在不足与改进方案。
论文的最后为：
致谢及参考文献。
2．需求分析
需求分析[5]简单地说就是分析用户的需求。
需求分析是整个系统设计的起点，需求分析的结果是否准确地反映了用户的实际要求，将直接影响到后面各个阶段的设计，并影响到设计结果是否合理和实用。
需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象（组织、部门、企业等），充分了解原系统（手工系统或计算机系统）工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。
调查的重点是“数据”和“处理”，通过调查、收集与分析，获得用户对数据库的如下要求：
1.信息要求
指用户需要从数据库中获得信息的内容和性质。
由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。
2.处理要求
指用户要完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。
3.安全性与完整性要求
确定用户的最终需求是一件很困难的事，这是因为一方面用户缺少计算机知识，开始时无法确定计算机究竟能为自己做什么，不能做什么，因此往往不能准确地表达自己的需求，所提出的需求往往不断地变化。
另一方面，设计人员缺少用户的专业知识，不易理解用户的真正需求，甚至误解用户的需求。
因此，设计人员必须不断深入地与用户交流，才能逐步确定用户的实际需求。
在许多互联网发达的国家，比如美国，其国内的许多著名大学开始进行网络教学，并取得了巨大的成功，在国内，虽然目前也由一些大学开始网络教育的招生，但是，无论是规模还是其他的都要比美国落后一截。
由于国内网络的一些限制，使得我国的网上教育的开展也受到了限制，但是，如果建立了宽带网，网上学习者就可利用高速网方便的学习，并能和老师进行实时的交互学习，这使得大家可以达到面对面教学的完整效果。
2．1系统功能需求分析
本系统的设计基于实名制管理系统，具体完成以下功能：
1.教师维护教学课件，具体包括课件的在线设计与维护；
2.学生选择课程自学，并对学生自学进度进行跟踪；
3.学生笔记功能，学生在学习过程中可以做笔记，学生可以自己查询自己所作的笔记，教师可以查询所有学生所作的笔记；
4.教师清除某门课程的所有学生笔记功能等。
2．2数据流图分析
数据流图描绘系统的逻辑模型，图中没有任何具体的物理元素，只是描绘信息在系统中流动和处理的情况。
因为数据流图是逻辑系统的图形表示，即使不是专业的计算机技术人员也容易理解，所以是极好的通信工具。
结构化数据流程分析[6]采用分层的数据流程图（DataFlowDiagram，简称DFD）实现。
数据流程分析的目的是要发数据流通中的问题。
数据流程分析把数据在组织内部的流动情况抽象地独立出来，舍去了具体组织机构、信息载体、处理工作、物资、材料等，仅从数据流动过程中考察实际业务的数据处理模式。
数据流图是结构化分析（StructuredAnalysis,SA）方法中用于表示系统逻辑模型的一种工具。
它以图形的方式描述数据在系统中流动和处理的过程，由于它只反映系统必须完成的逻辑功能，所以它是一种功能模型。
数据流图有四种基本图形符号：
“→”表示数据流；“○”表示加工；“=”表示数据存储；“”表示数据的源点或终点。
DFD的画法一般遵循“由外向里”的原则，即先确定系统的边界或范围，再考虑系统的内部，先画加工的输入和输出，再画加工的内部。
即：
1.识别系统的输入和输出；
2.从输入端至输出端画数据流和加工，并同时加上文件；
3.加工的分解“由外向里”进行分解；
4.数据流的命名，名字要确切，能反映整体；
5.各种符号布置要合理，分布均匀，尽量避免交叉线；
6.先考虑稳定态，后考虑瞬间态。
如系统启动后在正常工作状态，稍后再考虑系统的启动和终止状态。
通过对系统的需求分析，系统的基本功能已经大体确定，下面介绍本系统5个主要的数据流图，它们分别是顶层数据流图、0层数据流图、1层（a）数据流图、1层（b）数据流图和1层（c）数据流图。
顶层数据流图确定了系统的边界，描述了系统的总体功能需求，学生、系统、老师三者的相互联系可以从顶层数据流图中充分体现出来。
学生通过系统选择课程进行自学，做笔记和查询所做的笔记，系统对学生自学进度进行跟踪；老师可以通过系统进行教学课件维护，还可以查询和清除所有学生的笔记。
顶层数据流图如图2－1所示。
图2－1顶层数据流图
图2－20层数据流图
0层数据流图是对顶层数据流图的细化，该图更清晰详尽地把0层数据流图要表达的东西体现了出来，功能结构更加明确，使人一目了然。
0层数据流图主要把顶层数据流图中的“学生自学”加工细分为6个主要的加工，它们都有各自功能，各个功能之间相互联系，构成了整个系统的主要功能。
0层数据流图如图2－2所示。
1层（a）数据流图是对0层数据流图中的“自学进度跟踪”加工项的进一步细化，系统接收到自学进度信息，从自学进度记录数据库中调出信息数据反馈给学生；学生在学习的过程中，系统会根据学生点击的章节而更新自学进度情况并且保存在自学进度记录数据库中。
1层（a）数据流图如图2－3所示。
图2－31层（a）数据流图
1层（b）数据流图是对0层数据流图中的“笔记管理跟踪”加工项的进一步细化，系统接收到笔记信息，从笔记记录数据库中调出笔记信息数据反馈给学生和老师；学生通过系统修改笔记内容并且保存在笔记记录数据库中，老师通过系统删除笔记并且保存在笔记记录数据库中。
1层（b）数据流图如图2－4所示。
图2－41层（b）数据流图
1层（c）数据流图是对0层数据流图中的“课件维护”加工项的进一步细化，老师通过系统可以进行新增课程、添加章节、插入章节、修改章节和删除章节的操作，并且把维护后的信息保存在课件库中。
1层（c）数据流图如图2－5所示。
图2－51层（c）数据流图
2．3数据字典
数据字典[5]是对在数据流图中每一个命名的图形元素均给予定义，其内容有图形元素的名字、别名或编号、分类、描述、定义、位置等，是系统分析阶段的重要文档，它清楚地定义与详细地解释了数据流程图上不能详细表达的内容，同时它也是同用户沟通的工具。
数据字典是为了数据流图中的每个数据流、文件、加工，以及组成数据流或文件的数据项做出说明，其中对每个加工的描述称为“小说明”，也可称为“加工逻辑说明”。
数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。
任何字典最主要的用途都是供人查阅对不了解的条目的解释，数据字典的作用也正是在软件分析和设计的过程中给人提供关于数据的描述信息。
数据流图和数据字典共同构成系统的逻辑模型，没有数据字典数，数据流图就不严格；反之，没有数据流，数据字典也难于发挥作用。
只有数据流图和对数据流图中每个元素的精确定义放在一起，才能共同构成系统的规格说明。
数据字典最重要的用途是作为分析阶段的工具。
在数据字典中建立的一组严密一致的定义有助于改进分析员和用户之间的通信，因此将消除许多可能的误解。
对数据的这一系列严密一致的定义，也有助于改进在不同的开发人员或不同的开发小组之间的通信。
如果要求所有开发人员都根据公共的数据字典描述数据和设计模块，则能避免许多麻烦的接口问题。
数据字典中包含的每个数据元素的控制信息是很有价值的。
因为列出了使用一个给定的数据元素的所有程序（或模块），所以很容易估计改变一个数据将产生的影响，并且能对所有受影响的程序或模块做出相应的改变。
下面是本系统的详细数据字典。
表2－1数据存储条目描述表
数据存储名称
数据组成
说明
自学进度记录数据库
自学进度记录数据库＝学生ID＋课程名称＋章节名称
记录了最后一次所学习的课程章节的名称
笔记记录数据库
笔记记录数据库＝学生ID＋笔记内容
记录了学生在自学过程中所做的笔记内容
课件库
课件库＝课程名称＋章节名称＋章节内容
存储了课件的内容
数据存储的条目[3]主要描述了数据存储的结构，以及相关的数据流、处理逻辑等。
上表主要描述了自学进度记录数据库、笔记记录数据库和课件库这三个主要数据库的数据组成以及对其功能的说明。
表2－2自学进度信息数据表
字段名
属性名
数据类型与长度
说明
STUDENT_ID
学生ID
Integer（4）
学生用户的唯一标识
COURSE_ID
课程ID
Integer（4）
课程的唯一标识
CHAPTER_ID
章ID
Integer（4）
章的唯一标识
SECTION_ID
节ID
Integer（4）
节的唯一标识
自学进度信息数据表主要记录了自学进度的详细信息，它保存到了根节点，因此自学进度可以跟踪查询到根节点中去，而其中学生ID是该表中的主键，因为每个学生有各自不同的自学进度信息。
由于学生的自学进度会随着学生自学而不断变化，所以该表中的信息也会跟着不断的产生变化。
表2－3笔记信息数据表
字段名
属性名
数据类型与长度
说明
STUDENT_ID
学生ID
Integer（4）
学生用户的唯一标识
NOTE_ID
笔记ID
Integer（4）
笔记的唯一标识
NOTE
笔记内容
Char（500）
具体笔记内容
笔记信息数据表主要记录了学生笔记的详细信息，每个学生都可以有自己的笔记，可以保存多份笔记。
所以学生ID是该表中的主键。
表2－4课件信息数据表
字段名
属性名
数据类型与长度
说明
COURSE_ID
课程ID
Integer（4）
课程的唯一标识
CHAPTER_ID
章ID
Integer（4）
章的唯一标识
SECTION_ID
节ID
Integer（4）
节的唯一标识
CHAPTER
章节内容
Char（8000）
具体章节内容
课件信息数据表主要记录了课件的详细信息，该数据库与远程辅修实名制用户管理系统的课件库相联系，因为其中保存了大量的重要数据，所以是几个表中最为重要的一个，课件库中的信息会随课件的维护而不断变化更新，其中课程ID是该表中的主键，不同的课程有着不同的章节内容。
3．系统设计
系统设计工作应该自顶向下地进行。
首先设计总体结构，然后再逐层深入，直至进行每一个模块的设计。
总体设计主要是指在系统分析的基础上，对整个系统的划分、机器设备（包括软、硬设备）的配置、数据的存贮规律以及整个系统实现规划等方面进行合理的安排。
3．1系统的总体结构设计
经过对本系统的分析,为完善本系统的功能主要添加了以下几个功能模块：
学生选课模块、学生学习模块、自学进度模块、笔记管理模块和教师课件维护模块。
其中，笔记管理模块又细分为两个至模块，分别是学生笔记管理模块和教师笔记管理模块。
各个模块都有其自身的功能，其中生选课模块、学生学习模块、自学进度模块、自学进度模块和笔记管理模块为学生主模块，而笔记管理模块和教师课件维护模块为教师主模块。
教师课件维护模块又细分了4个小模块，分别为新增章节、修改章节、删除章节和插入章节。
模块与模块之间紧密联系。
其具体的功能模块图如图3－1所示。
图3－1学生自学系统功能模块图
表3－1各功能模块说明表
模块名称
功能说明
学生选课模块
学生根据自己要求选取所要学习的课程
学生学习模块
学生可以观看所选取的课程的内容进行学习
自学进度模块
记录了学生最后一次所学习的课程的章节，以便学生可以跟踪学习进度，学习进度随学生学习情况而更新
笔记管理模块
学生在学习过程中可以做笔记，对笔记进行修改删除，教师可以观看学生所做的笔记，并且可以删除笔记
教师课件维护
教师可以新增课程内容，对课程进行修改、删除等维护工作
3．2系统的开发与环境配置
3．2．1系统开发方法
ASP、PHP、JSP、ASP.NET这是当前比较流行的四种WEB网站编程语言。
ASP[8]全名ActiveServerPages，是一个WEB服务器端的开发环境,利用它可以产生和执行动态的，互动的，高性能的WEB服务应用程序。
ASP采用脚本语言VBScript/JavaScript）作为自己的开发语言。
PHP是一种跨平台的服务器端的嵌入式脚本语言。
它大量地借用C、Java和Perl语言的语法,并耦合PHP自己的特性，使WEB开发者能够快速地写出动态产生页面。
它支持目前绝大多数数据库，而且你可以不受限制地获得源码，甚至可以从中加进你自己需要的特色。
JSP（JavaServerPage）是Sun公司推出的新一代网站开发语言，Sun公司借助自己在Java上的不凡造诣，将Java从Java应用程序和JavaApplet之外，又有新的硕果，就是JSP。
JSP可以在Serverlet和JavaBean的支持下，完成功能强大的站点程序。
ASP.NET是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一台WEB服务器来建立强大的WEB应用程序。
ASP.NET提供许多比现在的WEB开发模式强大的优势。
三者都提供在HTML代码中混合某种程序代码，由语言引擎解释执行程序代码的能力。
在ASP、PHP、JSP环境下，HTML代码主要负责描述信息的显示样式，而程序代码则用来描述处理逻辑。
普通的HTML页面只依赖于WEB服务器，而ASP、PHP、JSP页面需要附加的语言引擎分析和执行程序代码。
程序代码的执行结果被重新嵌入到HTML代码中，然后一起发送给浏览器。
ASP、PHP、JSP三者都是面向WEB服务器的技术，客户
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