基于安卓系统的教学管理系统学生客户端的设计与实现研究报告.docx
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基于安卓系统的教学管理系统学生客户端的设计与实现研究报告
基于安卓系统的教学管理系统—学生客户端的设计与实现研究报告
摘 要
高校中由于教学模式的原因l、师生之间交流的时间极为短暂l、而考勤l、作业以及学生反馈等问题占用了很多宝贵的教学时间l、往往会影响正常的教学计划和教学质量l、同样也会给学生的学习生活带来不必要的麻烦.简化教学工作l、提高学生学习效率已经成为高校中亟待解决的问题.
近些年移动互联网的不断壮大和移动平台的飞速发展为教学模式的改善提供了新的渠道和手段.利用移动平台中应用最广泛的安卓系统l、在手机和平板电脑上搭建的便捷高效教学管理系统学生客户端l、为学生提供查询各课程签到l、作业情况以及对教师教学内容进行反馈等功能l、优化了教学模式l、增加了教学时间l、也提高了学生的学习效率l、并通过搭建ASP网页学生客户端扩大了系统应用范围l、缓解了学生的经济压力l、极大改善了教学质量l、帮助学生更好地去完成学习任务.
关键词：
安卓；教学管理系统；学生客户端；ASP.NET
目 录
1 引言
随着科技的发展l、移动通讯平台在不断地发展中愈来愈加成熟l、预计2012年中国手机市场销量将达到3亿部l、全球销量更是会超过10亿部l、其中l、安卓系统在手机中的发展最为迅速.2012年1月20日l、谷歌报告显示l、通过谷歌服务器激活的Android设备用户总数已经超过2.5亿l、而Android在中国大陆的智能手机操作系统市场占有率达到了68.4%.安卓系统以其开放的平台l、众多、免费的应用l、华丽、新鲜的运行界面l、简单、亲切的用户体验而备受消费者的喜爱.
在高校中l、由于教师与学生之间往往只是在上课的时候才能见面l、师生之间的交流并不是十分活跃l、教师对于签到l、布置作业l、学生们对上课效果的反馈等等很多时候都不能及时解决和处理l、而学生对于自己的签到记录l、各个科目布置的作业题目和以及分数也往往不能明了l、自己在学习上的问题也不能及时地反映给老师l、影响正常的学习生活.基于Android系统的教学管理系统则是一款建立在安卓平台的软件l、致力于为广大师生工作与学习提供便利l、系统突破传统交流的时空限制l、实现师生之间的方便有效地交流.
基于Android系统的教学管理系统分为两个部分l、一部分为教师客户端l、为教师在对学生的签到l、作业的布置评分等处理以及查看学生的反馈提供方面上便利.另一部分为学生客户端l、学生可以通过此客户端查看自己签到状况l、查看作业题目评分l、以及进行反馈.由于考虑到学生可能不能每人都拥有一部安卓设备l、此系统将会提供网页客户端l、学生可以通过网页实现客户端内容.
本论文将对学生客户端l、包括安卓客户端与网页客户端的实现进行详细的阐述l、实现系统的C/S与B/S两个模式.
2 课题背景与可行性分析
2.1 课题背景
随着移动平台的成熟以及互联网的不断发展l、手机等移动设备已经极大地普及l、人们可以在随时随地用指尖去完成各种以往繁琐的事情.由于在高校中师生交流的不顺畅l、严重影响着教师的教学工作和学生的学习生活l、因此亟需一款软件去简化教师的工作l、实现教师与学生简单方便地交流.考虑到安卓系统的迅速发展和极高的普遍率l、以及其平台的开放性和友好的界面l、这款基于Android系统的教学管理系统便应运而生了.该系统可以很轻松的实现师生间良好的互动l、帮助教师完成签到l、布置作业l、打分以及查看学生反馈信息等功能l、提高工作效率简化工作内容的同时更好的完成教学任务l、帮助学生实现查看自己签到情况l、查看布置的作业和打分情况以及对教师进行反馈l、方便高效的完成学习任务.网页客户端可以弥补手机客户端的缺陷l、更好的实现系统功能l、帮助师生完成教学任务和学习任务.
2.2 可行性分析
近些年l、移动设备的高速发展l、使得手机等移动设备高速智能化l、移动网络通信正在以前所未有的惊人速度走入人们的生活、工作和学习中l、提高了工作学习的效率l、增加了获取信息的渠道l、突破了相互交流的时空界限.教学管理系统可以基于移动平台安卓系统进行开发l、帮助师生轻松解决教学中工作学习等问题.
可行性分析既不能以偏盖全l、也不能过于追求细节l、必须为决策提供有价值的证据.软件领域的可行性分析主要考虑四个因素：
技术可行性分析l、经济、社会效益分析l、法律可行性分析l、开发人员与进程可行性分析.
技术可行性分析：
安卓系统是基于Java编写的l、因此手机客户端采用Eclipse配上AndroidSDKl、完全可以实现系统功能l、开发人员都具有一定Java功底l、加之安卓平台开放性l、网上很轻松的可以查看到各种实现代码l、手机客户端在技术上是可行的.网页客户端用ASP.NET（C#）编写l、在VisualStudio2005环境下实现l、ASP.NET运用面向对象的编程思想进行Web开发l、并且是以编译方式执行l、具有较高的开发效率和运行性能.后台数据库软件选用微软公司的大型数据库服务器SQLServer2000.因此在技术上是可行的.
经济、社会效益分析：
主要进行成本-效益分析.从成本方面看l、本系统的实现l、计算机和网络硬件已经拥有l、由于安卓是个开放的平台l、Eclipse与AndroidSDK都是免费提供的l、网络客户端所用软件也都已经配备l、因此成本很低；从效益方面看l、本客户端主要是为广大师生提供便利l、暂时还不会带来任何经济收益l、不过经过完善后可以考虑作为产品在社会上推广l、加上安卓系统的广泛应用l、相信产品的盈利空间是很大的.
法律可行性分析：
从法律角度看l、Android是个开放的平台l、代码是开放的l、加上基于Android的教学管理系统主要为师生提供便利l、作为毕业设计l、并不以盈利为目的l、且是自主开发设计l、因此不会在社会上引起侵权或其它责任问题l、在法律上是可行的.
开发人员与进程可行性分析：
开发人员都有一定的Java开发功底l、并且学习能力较强以及指导老师的悉心教导完全可以胜任此次开发.由于此系统开发并不是以盈利为目的l、开发周期可以相对较长l、因此开发进程方面是可行的.
2.3 结论意见
经过几个不同角度的可行性分析l、可以确定该系统能够开发.
2.4 开发工具简介
2.4.1 Android及SDK介绍
SDK指是软件开发包l、被软件开发工程师用于为特定的软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件的开发工具的集合.因此l、AndroidSDk指的既是Android专属的软件开发工具包.
Android是Google公司推出的手机开发平台l、和iPhone相似l、Android使用了WebKit浏览器引擎l、具备触摸屏、高级图形显示和上网功能l、在手机上可以实现查看电子邮件、搜索网址和观看视频节目等功能l、较iPhone等其他手机更强调搜索功能l、界面更强大l、可以说是一种融入全部Web应用的单一平台.
Android手机系统最震撼人心之处在于其开放性和服务免费.Android是一个对第三方软件完全开放的平台l、开发者在为其开发程序时拥有更大的自由度l、突破了iPhone等只能添加为数不多的固定软件的枷锁l、使得应用的安装更加方便；同时与WindowsMobile、Symbian等厂商不同l、Android操作系统免费向开发人员提供l、这样可节省近三成成本.
2.4.2 Eclipse简介
Eclipse是一个著名的跨平台的自由集成开发环境软件.最初主要用来Java语言开发l、现在人们可以通过安装插件使其作为C++、Python、PHP等其他语言的开发工具.Eclipse的本身只是一个框架平台l、但是随着众多插件的产生l、使得Eclipse拥有很好的灵活性.许多软件开发商以Eclipse为框架开发自己的IDE.
虽然大多数用户更加乐于将Eclipse当作Java集成开发环境来使用l、但Eclipse的作用已经不仅限于此.Eclipse还是含有插件开发环境l、这个组件主允许希望扩展Eclipse的软件开发人员构建与Eclipse环境无缝集成的工具.由于Eclipse中的每样东西都是插件l、对于给Eclipse提供插件l、以及给用户提供一致和统一的集成开发环境而言l、所有工具开发人员都具有同等的发挥场所.
这种平等和一致性并不仅限于Java开发工具.尽管Eclipse是使用Java语言开发的l、但它的用途并不限于Java语言；例如l、支持诸如C/C++和COBOL等编程语言的插件已经可用l、或预计将会推出.Eclipse框架还可用来作为与软件开发无关的其他应用程序类型的基础l、比如内容管理系统.
本系统即通过Eclipsel、添加Android做插件l、匹配上AndroidSDK进行软件的开发.
2.4.3 ASP.NET简介
ASP.NET是.NET框架的一部分l、是一种建立动态Web应用程序的技术..NET框架（即.NETFramework）是支持生成、运行下一代应用程序和XMLWeb服务的内部Windows组件l、是VisualStudio.NET应用程序开发环境的核心.它定义了语言之间互操作的规则l、以及如何把应用程序编辑为可执行代码l、还负责管理任何VisualStudio.NET语言创建的应用程序的执行..NET是Microsoft面向XMLWeb服务的平台l、它使用一种统一的、个性化的方式将信息、设备和人员紧密地联系在一起.
ASP.NET可以使用任何兼容.net平台的语言进行开发l、具有较强的兼容性.由于ASP.NET是编译执行l、因而比解释执行的ASP等开发方式具有更高的效率l、而且在面向对象性、数据库连接、大型站点应用等方面都体现出较好的性能.此外l、ASP.NET还可以利用.NET平台架构的诸多优越性能l、如类型安全以及对XML、SOAP、WSDL等Internent标准的强大支持.
在ASP.NET页面中l、可以使用ASP.NET服务器端控件来建立常用的用户接口元素l、并对其进行编程；可以使用内建可重用组件和自定义组件快速建立WebForml、从而使代码大大简化.相对原有的Web技术而言l、ASP.NET提供的编程模型和结构有助于快速、高效地建立灵活、安全和稳定的应用程序.
ASP.NET提供了一个统一的Web开发模型l、其中包括开发人员生成企业级Web应用程序所需的各种服务.ASP.NET也提供了一种新的编程模型和结构l、可以生成伸缩性和稳定性更好的应用程序l、并提供更好的安全保护.当前l、ASP.NET2.0已逐渐被广泛使用.
本系统采用C#作为开发语言l、C#是.NET平台的通用开发工具l、它能够建造所有的.NET应用.其固有的特性决定了它是一种高效、安全、灵活的现代程序设计语言.C#与.NET平台的结合足以为毕业设计综合管理系统提供完整的解决方案.
2.4.4 SQLServer2000简介
随着社会信息化的不断发展l、人们面对的各种类型的数据信息正在呈现出爆炸式增长的态势l、因而对数据的安全存储和高效管理具有越发明显的重要性.存储和管理数据需要使用数据库管理系统l、不但需要后台数据库对数据的安全存储l、而且需要前台应用程序对数的方便高效管理.当前的数据库产品主要有Acessl、MySql等小型数据库l、以及SQLServerl、Oracle等大型数据库.鉴于毕业设计管理系统的数据量l、可以选择SQLServer数据库.
毕业设计管理系统不但要存储教师和学生的基本信息l、而且要实现一些重要流程和必要操作l、如课题的申请、审批和选择l、毕业设计时间表的安排、论文的评阅答辩以及在线答疑等.这些除了需要对基本数据进行存储外l、还需要开发专门的数据库系统来帮助对其进行管理.毕业设计综合管理系统需要实现数据库的建立和连接、系统界面的设计以及各个功能模块的设计和开发.该系统的开发过程主要包括需求分析、系统设计、数据库设计、编码设计、软件测试等.系统采用模块化开发方法l、每个模块各自实现相应的子功能l、最后进行集成l、共同实现系统的功能.
2.4.5 VisualStudio.NET2005简介
ASP.NET的开发环境有多种选择l、该系统的开发选择VisualStudio.NET2005.
VisualStudio.NET2005是一套完整的开发工具l、用于生成ASP.NETWeb应用程序、XMLWebServices、桌面应用程序和移动应用程序.该环境提供了常用控件l、直接拖动的开发方式提高了开发效率.而且可以创建自定义控件l、使程序具有更好的扩展性、可维护性以及重用性.此外l、VisualBasic.NET、VisualC++.NET、VisualC#.NET和VisualJ#.NET使用统一的集成开发环境l、该环境允许它们共享并创建混合语言解决方案；这些语言都利用.NETFramework的功能l、它提供了对简化ASP.NETWeb应用程序和XMLWebServices开发关键技术的访问.因此l、使用VisualStudio.NET2005作为开发环境进行高效开发乃是最佳选择.
3 需求分析
3.1 特性需求分析
一个好的教学管理系统应该具有一下特性：
（1）易操作和功能简单明确不令人误解.一个良好的教学管理系统应该功能明确l、没有二义性l、用户可以很明了的通过界面明白各项功能的实现方法l、而不是看到界面不知道各按钮的具体用途l、即操作简单l、界面友好.学生可以根据手机界面或网页界面很明白的进行对签到记录l、作业情况的查询l、并能够将自己的反馈及时提交给老师.
（2）软件功能流畅l、不拖沓.软件登陆l、连接网络不能让用户等待时间过长l、引起用户的烦躁.软件在运行不能发生崩溃l、卡顿等问题l、整个界面操作起来很流畅.
（3）系统应该容易维护以及更新.系统各个模块设计应该很明确l、核心代码处应有必要的注释l、使得今后的软件维护l、软件更新等操作应该能够顺利的进行.
3.2 功能需求分析
学生客户端教学管理系统应该能完成四种功能包括登录功能l、签到情况查询功能l、作业情况以及评分情况查询功能和向教师进行反馈功能l、并且能手机客户端形式与网页客户端两种形式实现上述功能l、保证系统的正常运行.系统用例图如图3-1.
图3-1 教学信息管理系统用例图
（1）登录功能进行学生身份的验证.手机客户端把学生学号密码通过网路传递给服务器,有服务器进行数据库查询l、如若学号和密码匹配l、则将学生信息和数据库内容传递到手机端l、不匹配则返回错误信息提示错误.网页客户端相似l、若学号密码匹配l、则进入系统l、不匹配则拒绝登录.系统用例图如图3-2.
图3-2 登录功能用例图
（2）签到情况查询功能可以提供给学生查询自己相应课程的签到情况l、学生可以选择查询的课程名称l、查看各个课程的考勤时间l、和相应自己的签到记录.用例图如3-3.
图3-3 签到功能用例图
（3）作业内容评分情况查询功能提供给学生查询每个课程作业的情况l、学生通过选择需要查询的课程l、查看此课程教师留下的作业的作业号l、日期和作业题目等内容l、并可以查询自己在此项作业中得到的分数.用例图如图3-4所示.
图3-4 作业功能用例图
（4）反馈功能则是学生向教师提出意见和建议的平台l、学生可以通过此平台l、选择想进行反馈的课程l、给课程老师留言l、查询修改和删除以往的反馈内容l、课程老师可以通过教师客户端查看学生留言.用例图如图3-5所示.
图3-5 反馈功能用例图
3.3 数据流图
数据流图描绘信息流和数据从输入移动到输出的过程中所经受的变换l、它反映系统必须完成的逻辑功能.从数据传递和加工的角度l、以图形的方式刻画数据流从输入到输出的移动变换过程.教学管理系统的运行同样离不开信息流和数据流移动变换l、数据流图的描绘可以帮助开发者更好地理清整个程序的运行过程和参数传递.
（1）学生登录功能主要是在服务器端进行的.学生用户在登录界面输入学号和密码l、手机客户端会通过网络将学号和密码传送给服务器l、服务器查询数据库l、验证学号和密码是否与学生表中记录相同l、如若两者和数据库中信息正确l、则将客户端需要的数据库文件和信息传递过去.登陆功能数据流图如图3-6.
图3-6 登陆功能数据流图
（2）手机客户端中学生签到功能通过查询下载的数据库文件实现.学生登陆成功后l、学号信息会记录在手机中l、查询数据库是可以被引用l、进入签到功能界面l、选择需要查看的课程l、选择完成后l、系统会将课程名称记录下来l、根据学号和课程名称信息查询此课程学生用户的签到情况.签到功能数据流图如图3-7.
图图3-7 签到功能数据流图
（3）在进入作业功能界面时l、学号信息会被记录下来l、学生选择查询的课程l、记录下课程名称l、根据学号与课程名称查询数据库l、显示出查询到的作业信息l、学生选择某一个作业l、通过学号信息查询自己的得分情况.作业功能数据流程如图3-8.
图3-8 作业功能数据流图
（4）同签到功能和作业功能相同l、进入反馈界面时l、学号l、姓名信息被记录l、学生选择反馈的课程l、记录下课程名称l、根据学号和课程名称查询数据库l、进入反馈界面后l、学生可以选择直接对课程进行添加反馈l、也可以修改和删除反馈信息l、完成相关操作后l、数据会上传数据库l、教师端通过查询数据库查看反馈信息.反馈功能数据流图如图3-9.
图3-9 作业功能数据流图
4 总体设计
总体设计即对有关系统全局问题的设计l、也就是设计系统总的处理方案l、又称系统概要设计.它包括：
硬件配置设计、系统模块结构设计、数据库设计、代码设计等内容.软件功能分解属于下列软件开发中的总体设计阶段.
4.1 硬件配置设计
（1）手机客户端：
Android系统要求：
Android2.3.3及其以上.
手机配置：
内存256M及其以上.
主频600HZ及其以上.
（2）网页客户端：
系统要求：
windowxpl、vista以及win7l、Linux等
硬件配置：
处理器：
奔腾4处理器及以上；
内存：
1G及其以上.
硬盘：
20G及其以上.
4.2 系统模块结构设计
教学管理系统学生客户端主要提供学生登陆l、查询签到情况l、查询作业情况l、反馈信息四项功能l、因此可以将系统分为四个模块:
登陆模块l、签到模块l、作业模块l、反馈模块.
图4-1 考勤系统结构图
系统的主要功能概述：
（1）登录模块包括验证信息功能和网络传递功能l、学生可以通过此模块输入学号密码l、通过网络将输入的学号和密码传递给服务器l、服务器通过搜索数据库验证密码和学号是否匹配l、若不匹配则传递提示错误信息给相应客户端l、若匹配则传递给手机客户端需要的数据库文件和学生信息l、网页客户端则直接进入功能界面.
（2）签到模块包括选择课程功能和查看签到信息功能.学生进入界面后可以选择需要查询的课程l、然后通过课程名称和学号查询数据库l、搜索出登陆学生和对应课程的签到信息l、显示在签到信息界面.
（3）作业模块包括查看作业内容功能和查看作业评分内容.学生进入作业查询界面后l、可以选择需要查询的课程l、在数据库中搜索对应课程的作业信息l、显示在作业情况界面l、点击单个作业情况l、可以查看作业题目的具体内容l、并查询数据库l、显示该作业的登录学生的个人得分情况.
（4）反馈模块包括添加反馈信息功能l、删除反馈信息功能和修改反馈信息功能.学生先选择需要反馈的课程l、然后进入反馈信息界面.在反馈信息可以进行添加l、修改和删除反馈信息功能l、添加修改删除完成后l、对数据库进行更改l、然后由网络发送信息使服务器也进行相应更改l、使客户端和数据库端信息实现同步.
4.3 数据库设计
4.3.1 数据库概念结构设计
实体-联系图l、即E-R图l、提供了表示实体型、属性和联系的方法l、用来描述现实世界的概念模型l、在数据库系统概论中属于概念设计阶段.E-R图的设计与建立l、可以帮助开发者更加合理的去制定数据库内容l、使得在开发过程中对数据库的各种操作（添加l、查询l、修改或删除）变得简单易行.
教学管理系统学生客户端的实体联系图的实体主要包括学生l、班级l、课程l、签到记录l、作业l、留言板和教师实体.其中l、班级和学生之间是一对多的关系；签到记录和学生之间是一对多的关系；教师与签到记录之间是一对多的关系；课程与教师之间是一对多的关系；教师与作业之间是一对多的关系；课程与作业之间是一对多的关系；学生与留言记录之间是一对多的关系；教师与留言记录之间是一对多的关系.由于每个课程都可以有很多学生选l、而每个学生可以选很多课程l、所以两者之间是多对多的关系；由于每个学生都要有评分l、因此作业与学生之间有对应关系l、而每个作业对应的是一个班级所有学生的l、而每个学生可以有很多作业l、因此作业和学生之间是多对多的关系.教学管理系统的实体联系图如图4-2所示.
图4-2 教学管理系统E-R图
部分实体图如下：
（1）学生实体图包括四个属性l、其中包括学号l、姓名l、密码以及班级号l、学号密码两个属性可以用来作为身份验证l、供登录模块使用l、班级号作为与班级实体对应l、学号与姓名实现与其他实体连接.学生实体图如图4-3.
图4-3 学生实体图
（2）课程实体图包括两个属性l、分别为课程名称与课程号.两个属性可以连接学生实体l、教师实体以及作业实体.课程实体如图4-4所示.
图4-4 课程实体图
（3）班级实体图包括两个属性l、分别为班级名称与班级号.两个属性可以连接学生实体.班级实体如图4-5所示.
图4-5 班级实体图
（4）作业实体图包括作业号l、课程号l、日期l、班级号以及作业题目五项属性.作业题目记录着作业的详细内容l、日期记录者作业的日期l、课程号和班级对应着哪个班哪个课程留的作业l、作业号联系着学生l、教师以及课程实体.作业实体图如图4-6.
图4-6 作业实体图
（5）留言记录实体图包括内容编号l、学生编号l、班级号l、日期l、课程号l、反馈内容六个属性.学生号l、班级号和课程号记录着哪个班级的哪个课程的哪个学生留下的反馈信息l、日期对应着反馈信息时间l、通过内容号找出某个留言信息.实体图如图4-7.
图4-7 留言记录实体图
（6）签到记录实体图包括学生编号l、班级名l、日期l、课程名l、到否五个属性.学生号l、班级名和课程名记录着哪个班级的哪个课程的哪个学生的签到信息l、日期对应着学生签到的时间l、到否记录该学生此次考勤是否签到.实体图如图4-8.
图4-8 签到记录实体图
（7）教师实体图包括教师号l、密码l、以及教师姓名三项属性.教师实体主要应用于教师客户端l、学生客户端不涉及到教师实体.实体图如图4-9.
图4-9 教师实体图
4.3.2 数据库的物理结构设计
根据以上的实体属性集可以建立相应的数据库表结构l、其中教学管理系统学生客户端主要用到的数据库表结构如下所示.
（1）学生表（student）包括学号l、姓名l、密码l、与班级号四个字段.教学管理系统学生客户端需要通过查询学生表验证学生信息l、查询登陆者是否属于学校人员l、并将学生信息的部分内容反馈给客户端.学生表如表4-1.
表4-1 学生表
字段名
描述
类型
长度
是否允许为空
是否主键
classid
学号
Varchar
10
否
是
studentname
姓名
Varchar
20
否
否
password
密码
Varchar
10
否
否
classid
班级号
Varchar
10
否
否
（2）班级表（class）包括
升级会员 