（生物医学工程专业论文）科学教育中基于个体的儿童学习数据库的设计与实现.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t i n2 0 0 1 ，t h ec h i n e s em i n i s t r yo fe d u c a t i o n ( m o e ) a n dc h i n a sa s s o c i a t i o nf o rs c i e n c e a n dt e c h n o l o g y ( c a s t ) i n i t i a t e dj o i n t l ya ni m p o r t a n te d u c a t i o nr e f o r mp r o j e c t 一“l e a r n i n g b yd o i n g ( l b d ) ”t h e “l b d ”p r o j e c tc o n d u c t st h ei n q u i r y b a s e ds c i e n c ee d u c a t i o na m o n g k i n d e r g a r t e n e r sa n dp r i m a r ys c h o o lp u p i l si nv a r i o u sa r e a so f c h i n a s i n c e2 0 0 1 ，t h e ”l b d p r o j e c ti nc h i n ah a sa c h i e v e dg r e a ts u c c e s sa n db e c o m et h ev a n g u a r d o fc h i n a se d u c a t i o n r e f o r mp r o j e c t b yf a r , m o r et h a n2 , 0 0 0k i n d e r g a r t e n sa n dp r i m a r ys c h o o l s ，f o rat o t a lo f n e a r l y2 0m i l l i o nk i d sa r ep a r t i c i p a t i n gi nt h i ss c i e n c ee d u c a t i o np r o j e c t t h e ”l b d ”p r o j e c tp r o v i d e sau n i q u ep l a t f o r mw h i c hf a c i l i t a t e st h er e s e a r c h e so n c h i n e s ec h i l d r e n sd e v e l o p m e n ta n dl e a r n i n g b yu s i n gm o d e r ni n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yt os e t u pd a t a b a s ef o r i n d i v i d u a ll e a r n i n gp a t h w a y i ns c i e n c ee d u c a t i o na n dm a n a g et h ed a t as e t s w h i c ha r er e l e v a n tt oc h i l d r e n sd e v e l o p m e n t ，i ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c ei nc h i l dd e v e l o p m e n t a n ds c i e n c ee d u c a t i o nr e s e a r c h e s t h ed a t a b a s es y s t e mf o rc h i l dd e v e l o p m e n ti ns c i e n c ee d u c a t i o nh a sb e e ns e tu pu s i n g m i c r o s o f ts q ls e r v e r 2 0 0 0a n da s p ，i n c l u d i n gt h ed a t a b a s ea n dd a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m t h ed a t a b a s ei n c l u d e sf i v ep a r t s ：u s e r s ，m o d u l e s ，t r a i n i n ga n di n t e r v i e w s ，e x p e r i m e n t s ，a n d t e a c h i n g d a t am a n a g e m e n ts y s t e mi n c l u d e sm a n ys u b s y s t e m s ，i nw h i c hf o u r t ys t o r a g e t a b l e s h a v eb e e nc r e a t e d t h es u b s y s t e m sh e l pu p d a t e ，q u e r y , m o d i f y , s t o r ea n dm a i n t a i nd a t a t h es t r e n g t ho ft h i sp r a c t i c ei s1 ) t h eu t i l i t yo ft h et e c h n o l o g yo fg i st ol a b e ls c h o o l so n t h ed i g i t a lm a p ，w h i c hn o to n l yv i s u a l l ys h o w st h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o no ft h es c h o o l s ， s u c ha sl o c a t i o n sa n dt h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t ，b u ta l s of a c i l i t a t e st h es t u d yo fr e g i o n a l d i f f e r e n c e si ni n d i v i d u a ld e v e l o p m e n t ；2 ) t h eu t i l i t yo ft h et i m e l i n et e c h n o l o g yt os e tu pt h e t i m e l i n ef o re a c hc h i l d c h i l d r e nc a nm a r ki m p o r t a n te v e n t so nt h et i m e l i n e i naw o r d ，t h ew h o l ed a t a b a s es y s t e mc a nb eu s e df o rm a n a g i n g ，m o d i f y i n g , d e l e t i n ga n d a d d i n gd a t a ，a n da l s op r o v i d e sm a n yk i n d so fs e a r c h i n gf u n c t i o n s t h ea d m i n i s t r a t o r sc a n c o n v e n i e n t l ym a n a g et h ed a t ai nt h ed a t a b a s ea n dt h er e s e a r c h e r sc a n s e l e c tt h ed a t at h e y w a n te a s i l y k e y w o r d s ：s o ls e r v e r a s p s c i e n c ee d u c a t i o nw e b g i st i m e l i n e i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位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。尽我所知，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 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 翮f 。以 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 期： f 。s 纠乡 第一章绪论 1 1 课题背景 第一章绪论帚一早三百下匕 关于“做中学”活动，如果从思想渊源米说，可以追溯到2 0t 日= 纪初。当时，针对脱离儿童生活 经验、纯知识灌输的美国传统教育，著名实用土义教育家杜威提出了以儿童为中心、做中学的教学 方法。而到上世纪八十年代，美国诺贝尔物理奖获得者l e o nl e d e r m a n 根据总结出的教育思想和方 法，提出了“动手做”( h a n d s o n ) 的学习模式，它旨在使儿童以科学的方法学习知识，强调学习方 法、思维方法、学习态度的培养。1 9 9 6 年，法国在诺贝尔物理奖获得者g e o r g e sc h a r p a k d e 的倡导 下，引入了美国h a n d s - o n 的项目，命名为“l a m a p ”( 其含义是“动手和面团吧”) ，也是动手做的 意思【1 1 。 为了应对知识型社会的挑战，科学教育成为了教育领域的重点。科学教育不仅仅关系到民族科 学素质的问题，而且关系到特定文化背景卜人们的思考方式和生活方式。2 0 0 1 年，在中国教育部和 中国科学技术协会的共同倡导f ，开始了一项重人的科学教育改革项目一一“做中学”( l e a r n i n gb y d o i n g ) 【l 】。“做中学”作为一项教学改革实践，它强调在科学活动中引导幼儿提问，提问是幼儿“做 中学”活动的第一步，要体验科学探究、科学发现的过程就应该学会提出问题【引，探究性学习的核 心是“问题的提出”，幼儿自主探索的探究性学习易于激发其提出自己的问题，通过情境的探索，不 断产生新问题，已解决的问题又成为提出新问题的情境p j 。 在国内，“做中学”科学教育实验项目在幼儿吲和小学中实施探究式科学教育；在国际上，“做 中学”科学教育实验项目和国际科学理事会、国际科学院联盟、联合国教科文组织等国际组织开展 了广泛的合作。与此同时，东南大学建立了学习科学研究中心( 儿童发展和学习科学教育部重点实 验室) ，为“做中学”科学教育实验项目提供研究水平上的支持。通过七年的不懈努力，“做中学” 项目在中国取得了巨大的成功，已经成为了中国教育改革的先锋项目。 在国际上，国际心智、脑与教育学会( i m b e ) 积极地在开展学术活动，相应的会刊已经问世。 2 0 0 6 年1 2 月在纽约召开的丁作会议上，已经商定了要在第一批学校中建立实验窒，由科学家、教 育家、教师、学生和家长共同进行研究。研究计划在哈佛大学教育学院的推动下，正在r o s s 学校实 施。 在国内，中国教育部最近决定将“做中学”科学教育实验项目的经验在全国进行推广，并且已 经开始进行科学课程国家标准的修订工作。随着“做中学”科学教育实验项目在全国的进一步深入， 相关的评估t 作迫在眉睫。如何评估科学教育的质量? 如何为个体学习者的终身学习设计合适的方 法? 个体的早期科学教育经验将会对后期行为产生什么样的影响? 如何将信息技术应用于社会科学 研究领域( 如教育) 等科学问题等急需得剑研究和解决。 “做中学”科学教育实验项目为我们研究中国儿童的发展和学习提供了独一无二的实验平台， 运用现代信息技术和生物医学丁程手段，建立儿童发展和学习的数据库，将会为我们提供中国儿童 发展和学习的第一手数据。对这些科学问题的研究，既包含了量的研究方法，又包含了质的研究方 法：既采用了纵向研究方法，义采用了横断研究方法。既研究认知的过程，也研究情感的作用；更 重要的是使用了一种发展的、注意个体差别的、谨慎的工作方式，形成了有特色的基于实证的研究 方法和路线。在儿童发展和学习数据库平台上，可以研究中国儿童科学概念、探究能力和相关社会 情绪能力的发展；可以评估科学教育教育的质量；可以研究个体早期接受科学教育的经验对后期行 为产生的影响；可以探索如何将现代信息技术应用于社会科学领域的研究。这样既为中国科学教育 提供了第一手的研究资料，也将为相关教育政策的制定提供决策依据。 1 2 课题研究内容 本文的研究是将收集整理参与“做中学”科学教育实践项目的学生的各种数据，利用互联网技 1 东南人学硕_ l i 学位论文 术和多媒体数据库技术，构建中国儿童发展和学习数据库。以此数据库为平台，开展中国儿童科学 概念、探究能力和相关社会情绪能力发展的评估t 作，并在此基础上进一步对科学教育的质量进行 评估。研究数字地图技术，开发基于个体学习过程的图形化人机交互界面，在此基础上研究个体儿 童的学习过程并进行初步建模。在儿童发展和学习数据库平台的支持下，对中国儿童的科学概念、 探究能力和相关情绪能力发展进行跟踪研究，评估个体早期接受的科学教育经验对后期行为产生的 影响；同时开展与国内外其它研究机构的合作，对中国儿童的学习进行帮助，为中国的教育改革提 供实证支持和决策依据。 目前全国已有超过1 , 0 0 0 所的幼儿尉和小学参与“做中学”科学教育实验项目。东南大学学习 科学研究中心和江苏汉博教育培训中心受教育部基础教育司的委托，对现有科学课程国家标准进行 修订。该数据库项目收集的有关儿童发展和学习的数据，将为国家标准的制定和科学教育改革提供 实证支持和决策依据。 在研究的整个过程中，本人先后查阅了涉及科学教育、软件上程、数据库技术、网络应用、管 理信息系统等方面的书籍和文章，广泛学习了计算机应用技术。在探究式科学教育理论的指导下， 借助对于校嗣科学教育的考察和对培训访谈以及实验的分析，完成了对系统的需求的分析；通过对 这些需求的进一步挖掘抽象化，完成了系统的设计；最后，在软件上程理论和计算机技术的支持下， 对系统的实施做了有益的探索。本文设计开发的科学教育中基于个体的儿童学习数据库系统利用网 络数据库技术，完成了对“做中学”科学教育中所涉及的多种资源的整合。 在本文的研究过程中，软件工程理论和现有大量的商用软件对系统的分析、设计和开发工作起 到了重要的启示作用。软件工程提供了分析、设计和开发的准则和方法，使开发能在正确的道路上 前进。 1 3 本文工作 本文共分五章。从宏观上对“做中学”科学教育的认识入手，研究了科学教育中所涉及的各种 数据，并遵循从分析到设计，再到最终实现的思路。其中各章的主要内容如下： 第一章为绪论。介绍了选题的背景与研究的意义、课题所研究的内容，以及全文的框架脉络。 第二章为系统开发环境与技术。介绍本文所涉及领域以及与研究内容相关的技术，主要包括系 统开发所用的硬件平台，软件平台如a s p ，j a v a s c r i p t ，v b s c r i p t ，x m l 语言等。 第三章为系统的分析与设计。阐述了本文对系统的需求分析，同时根据系统设计的一般理论， 对系统各个子系统分别进行了设计，包括网络设计，用户设计，数据库设计等。 第四章为系统的开发与实现。将系统最终落到实处，以及阐述了系统中用剑的关键技术，并展 示了部分实际运行的界面。 第五章为结束语。展示了本文的工作成果，强调了系统的开发还需要进一步完善和发展，最终 形成完善的能够为“做中学”科学教育实验项目的发展提供支持的数据库系统。 1 4 本章小节 本章首先简要介绍了本课题的研究背景，并根据“做中学”在中国的发展状况，提出了运用现 代信息技术为“做中学”科学教育实验项目建设儿童发展和学习的数据库。最后，简要介绍了本文 的主要的研究内容和文章结构。 2 第一二章系统开发环境j 技术 2 1 系统开发环境 2 1 1 硬件环境 处理器： 内存： 硬盘： 光驱： 网卡： 显告： 第二章系统开发环境与技术 p e n t i u m4c p u3 0 ( j h z 5 1 2 m b 8 0 g b 需要从光盘上安装操作系统和其他软件 i s a 或p c i 接口均可 s v g a 显示适配器 2 2 2 软件环境 操作系统：m i c r o s o f tx pp r o f e s s i o n a l i n t e m e t 信息服务器：i i s5 1 数据库：m i c r o s o f ts q l2 0 0 0 网页开发：m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r8 f r o n t p a g e 2 0 0 3 图像处理：a d o b ep h o t o s h o pc s 2 编程技术：a s p ，v b s c r i p t ，a j a x ( j a v a s c r i p t ，x m l ) 2 2 系统开发工具 2 2 1s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库 s o l s e r v e r 是一个功能强大的关系型数据库管理系统，它可以帮助各种规模的企业来管理数 据。由于微软的人力改进，它具有很多新颖和有创造性的特点。s q l s e r v e r 具有一套系统而完整的 安全保护机制用来保障数据的安全性和完整性。s q l s e r v e r 2 0 0 0 同w i l l d o w sn t 、i i s 等完美集成， 为w e b 方式的数据处理提供了理想的数据库平刽4 。7 1 。 s q ls e r v e r 2 0 0 0 的优点和它具有的安全性、可靠性、可灵活伸缩等特性，使它可以有效的用于 开发动态站点。 现在广泛使用的s q l s e r v e r 2 0 0 0 提供了一下的功能： 与w i n d o w sn t 线程、任务调度、性能检测器和事件浏览器集成。通过使用w i n d o w sn t 的安 全帐号登录到s q l s e r v e r 服务器上，确保了s o l s e r v e r 服务器的安全。 提供了有效的数据库复制机制，减少了数据库服务器发生故障的风险，并且能够将及时、准确 的信息传送给需要数据的用户。 内部数据库采用并行结构，大人提高了系统的性能。 提供了图形化的企业管理器，可以对多个服务器上的远程数据库进行数据复制管理、服务器管 理、故障诊断和调整。 支持o l e 分布式管理对象库。 在每个数据库中，可以创建多达2 0 万个数据表。 一个s q l 查询中允许包含多达1 6 个表的字段。 每个数据表可以定义多达2 5 0 个字段。 3 东南人学硕f ：学位论文 每个数据表中记录的行数没有限制，它只受服务器硬盘空间的限制。 2 2 2d r e a m w e a v e r m x8 网页制作 d r e a m w e a v e r 是m a c r o m e d i a 公司推出的网页制作软件，它采用图形编辑界面并能够自动生成 h t m l 代码。在d r e a m w e a v e r 中，用户可以同时编辑、修改图形和h t m l 代码。 d r e a m w e a v e r 具有版面设计功能，使网页设计者能够很容易地设计复杂地页面。用户可以直接 在页面上绘制表格、旋转单元格，以及在改变页面大小时，指定如何相应地改变布局。d r e a m w e a v e r 具有强大的代码编辑能力，可编辑非h t m l 代码，并且具有文本编辑器和j a v a s c r i p t 编辑器，使用 户可以更方便地编辑代码并能立刻调试j a v a s c r i p t 程序i 8 j 。 2 2 3a d o b ep h o t o s h o pc s 2 图像处理 比较流行的图像编辑软件，功能很强大，在本资源管理系统中，主要用米做开发过程中的图像 和图片处理。 2 2 4i i s5 1w w w 服务 i i s ( i n t e m e t 信息服务) 是微软公司的一种集成了多种i n t e m e t 服务( w w w 服务、f i p 服务等) 的服务器软件，它与w i n d o w s n t 2 0 0 0 x p 紧密地集成在一起，提供全方位的i n t e r n e t 和i n t r a n e t 服 务，其安全机制也以n t f s 安全机制为基础，因此可以利用i i s 构建安全的w e b 站点。 2 3 数据库开发原理 2 3 1 数据库技术 数据库技术作为数据管理技术，是计算机软件领域的一个重要分支，产生于6 0 年代末。现已形 成相当规模的理论体系和实用技术。优秀的数据库设计是应用成功的基石。万万丈高楼平地起，数 据库设计如同高楼的基石，是开发高品质应用的前提【引。 数据的体系结构分成三级：内部级( i n t e r n a l ) ，概念级( c o n c e p t u a l ) 和外部级( e x t e r n a l ) 。这个三 级结构有时也称为“三级模式结构”。 外部级：最接近用户，是单个用户所能看到的数据特性。单个用户使用的数据视图的描述称为“外 模式”。 概念级：涉及到所有用户的数据定义、是全局的数据视图。全局视图的描述称为“概念模式”。 内部级：最接近于物理存储设备，涉及到实际数据存储的结构物理存储数据视图的描述称为“内 模式”。 数据库的三级模式结构是数据的三个抽象级别。它把数据的具体组织留给数据库管理系统去做， 用户只要抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储，这样就减轻了用户使用系统 的负担。 数据库管理系统( d b m s ) 是指数据库系统中管理数据的软件系统。d b m s 是数据库系统的核 心组成部分。对数据库的一切操作，包括定义、查询、更新及各种控制，都是通过d b m s 进行的。 在不同的计算机系统中，由于缺乏统一的标准，即使同种数据模型的d b m s ，它们在用户接口、 系统功能方面也常常是不相同的。 用户对数据库进行操作，是由d b m s 把操作从应用程序带到外部级、概念级、再导向内部级， 进而操作存储器中的数据。d b m s 的主要目标，是使数据作为一种可管理的资源处理。 d b m s 的主要功能为： 1 数据库定义功能：d b m s 提供数据定义语言( d d l ) 定义数据库的三级结构，包括外模式、 概念模式、内模式及其相互之间的映象，定义数据的完整性、安全控制等约束。因此，在d b m s 中 4 第一二章系统开发环境与技术 应包括d d l 的编译程序。 2 数据库的操纵功能：d b m s 提供数据操纵语言( d m l ) 实现对数据库中数据的操作。基本的 数据操作分成两类四种： 检索( 查询) 更新( 插入、删除、修改) 3 数据库的保护功能：数据库中的数据是信息社会的战略资源，对数据的保护是至关重要的人 事。d b m s 对数据库的保护主要通过四个方面实现： 数据库的恢复：在数据库被破坏或数据不正确时，系统有能力把数据库恢复到正确的状态。 数据库的并发控制：d b m s 的并发控制子系统能防止错误发生，正确处理好多用户、多任务环 境下的并发操作。 数据库的完整性控制：保证数据库中数据及语义的正确性和有效性，防i 卜任何对数据造成错误 的操作。 数据库的安全性控制：防止未经授权的用户蓄谋或无意地存取数据库中的数据，以免数据的泄 露、更改或破坏。 数据库的存储管理：把各种d m l 语句转换成低层的文件系统命令，起到数据的存储、检索和 更新的作用。 数据库的维护功能：它有许多实用程序提供给数据库管理员： 数据装载程序 备份程序 文件重组织程序 性能监控程序 数据字典：数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典( d d ) 。对数据库的操作都 要通过访问d d 才能实现，通常d d 中还存放数据库运行时的统计信息。 2 3 2 关系型数据库 关系模型的基本概念 用二维表格结构表示实体集，外键表示实体间联系的数据模型称为关系模型。 1 二维表格 下表是一张学生登记表，这是二维表格： 学号姓名年龄 性别 0 0 0 1 z h a n g 1 2 男 0 0 0 2l i1 3 女 0 0 0 3l i u1 2 男 0 0 0 4 w a n g 1 2 女 2 键( k e y ) 键由一个或儿个属性组成，在实际使用中，有下列几种键： a 超键( s u p e rk e y ) ：在关系中能惟一标识元组的属性集称为关系模式的超键。 b 候选键( c a n d i d a t ek e y ) ：不含有多余属性的超键称为候选键。也就是在候选键中，若要再删除 属性，就不是键了。 c 主键：( p r i m a r yk e y ) ：用户选作元组标识的一个侯选键称为主键。一般，如不加说明，则键是 指主键。 3 关系的定义和性质 我们可以用集合的观点定义关系。关系是一个元数为埘k = 1 ) 的元组的集合。 把关系看成是一个集合，集合中的元素是元组，每个元组的属性个数应相同。在关系模型中， 5 东南人学硕 ：学位论文 对关系作了下列规范性限制： a 关系中每一个属性值都是不可分解的。 b 关系中允许出现相同的元组( 没有重复元组) 。 c 由于关系是一个集合，因此不考虑元组间的顺序，即没有行序。 d 元组中，属性在理论上也是无序的，但在使用时按习惯考虑列的顺序。 数据库的设计理论 关系数据库的设计理论主要包括三个方面的内容：数据依赖、范式，模式设计方法。其中数据 依赖起着核心的作用。 1 函数依赖( f u n c t i o n a ld e p e n d e n c y ，f d ) 的定义 设r ( u ) 是一个关系模式，u 是r 的属性集合，x 和y 是u 的子集。对于r 御) 的任何一个可能 的关系r ，如果r 中不存在两个元组，它们在x 上的属性值相同，而在y 上的属性值不同，则称“y 函数依赖丁x ”，记作x _ y 。如果x _ y ，并且对于x 的任一真子集x ，都有y 不函数依赖于x ， 则称“y 完全函数依赖于x ，记作xf y 。若x - y ，但y 不完全函数依赖于x ，则称“y 部分函 数依赖于x ”，记作xp y 。如果x y ，y - z ，且y 求x ，x 不函数依赖于y ，则称“z 传递函 数依赖于x ”。 2 范式 在对表的形式进行了规范化定义后，数据结构还有五种规范化定义，定名为规范化模式，称为 范式。在这五种范式中，一般只用前三种，对于常用系统就足够了。而且这五种范式是“向上兼容” 的，即满足第五范式的数据结构自动满足一、二、三、四范式，满足第四范式的数据结构自动满足 第一、二、三范式，依此类推。 第一范式( f i r s tn o r m a lf o r m ，简称1 s tn n 就是指在同一表中没有重复项出现，如果有则应将重复 项去掉。这个去掉重复项的过程就称之为规范化处理。在本文所讨论的开发方法里，1 s tn f 实际上 是没有什么意义的。因为我们按规范化建立的指标体系和表的过程都自动保证了所有表都满足1 s t n f 。 第二范式( s e c o n dn o r m a lf o r m ，简称2 n dn f ) 是指每个表必须有一个( 而且仅一个) 数据元素为主 关键字( p r i m a r yk e y ) ，其它数据元素与主关键字一一对应。通常我们称这种关系为函数依赖( f u n c t i o n a l d e p e n d e n c e ) 关系。即表中其它数据元素都依赖于主关键字，或称该数据元素唯一地被主关键字所标 识。 第三范式( t h i r dn o r m a lf o r m ，简称3 r dn n 就是指表中的所有数据元素不但要能够唯一地被主关 键字所标识，而且它们之间还必须相互独立，不存在其它的函数关系。也就是说对于一个满足了2 n d n f 的数据结构来说，表中有可能存在某些数据元素依赖于其它非关键宇数据元素的现象，必须加 以消除。 为防i i = 数据库出现更新异常、插入异常、删除异常、数据冗余太大等现象，关系型数据库要尽 量按照关系规范化要求进行数据库设计【1 0 1 。 3 模式设计方法 一个好的模式设计方法应符合下列三条原则： a 表达性：涉及到两个数据库模式的等价性问题，即数据等价和依赖等价，分别用无损联接和 保持函数依赖来衡量。 b 分离性：是指属性间的“独立关系”应该用不同的关系模式表达。独立联系是我们所考虑的 “基本信息单位”。实际上分离就是清除存储异常和数据冗余现象。如果能达到这个目的，就分离。 分离的基准就是一系列范式，分离与依赖等价有时是不可兼容的。 c 最小冗余性：要求在分解后的数据库能表达原来数据库的所有信息这个前提下实现。目的就 是节省存储空间，提高对关系的操作效率，清除不必要的冗余。但要注意，在实际使用中，并不一 定要达到最小冗余。因为有时带点冗余对丁查询处理是有好处的。 关系模式的方法基本上可以分为分解与合成两人类。分解型算法要求输入一个初始模式集和依 赖集，而结果满足数据等价要求。对于合成型算法只要求输入初始依赖集，结果满足依赖等要求。 6 第- 二章系统开发环境j 技术 但它们依据的基本思想是共同的，即独立的联系独立表示。 2 3 3s q l 语言介绍 s q l ( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ) 即“结构式查询语言”。s q l 虽然名为查询语言，但实际上 具有定义、查询、更新和控制等多种功能。由于它使用方便、功能丰富、语言简单易学，很快得到 应片j 和推广。从2 0 世纪7 0 年代木起，在推出的关系数据库系统产品o r a c l e 、s q 加s 、d b 2 、 s y b a s e 上实现了s q l 语言。很快，s q l 语言被整个计算机界认可。1 9 8 7 年6 月，国际标准化组 织( i s o ) 采纳为国际标准。随后，i s o 对标准进行了大量的修改和扩充。在1 9 9 2 年推出了新的标 准一s q l 2 。s q l 的标准化t = 作还在继续，新的标准已被命名为s q l 3 ，将包括许多新的数据库概念， 正在不断征求意见和进行修改f l l j 。 这里将简单介绍基于s q l 2 的语言使用概貌： s q l 主要分成四个部分： 1 数据定义：这一部分也称为“s q ld d l ，用于定义s q l 模式、基本表、视图和索引。 2 数据操纵：这一部分也称为“s q ld m u 。它分为数据查询和数据更新两类。其中数据更新 又分成插入、删除、和修改三种操作。 3 数据控制：这一部分包括对基本表和视图的授权，完整性规则的描述，事务控制等内容。 4 嵌入式s o l 的使用规定：这一部分内容涉及到s q l 语句嵌入在宿主语言程序中使用的规则。 s e u ! c t 语句的语法： s e l e c t目标表的列名或列表达式序列 f r o m 基本表和( 或) 视图序列 。 【w h e r e 行条件表达式】 f g r o u pb y 列名序列 【h a v i n g 组条件表达式】 【o r d e rb y 列名 a s c i d e s c 】句法9 1 1 表示该成分可有，也可无。 整个语句的执行过程如下： a 读取f r o m 子句中基本表、视图的数据，执行笛卡尔积操作。 b 读取满足w h e r e 子句中给出的条件表达式的元组。 c 按g r o u p 子句中指定列的值分组，同时提取满足h a v i n g 子句中组条件表达式的那些组。 d 按s e l e c t 子句中给出的列名或列表达式求值输出。 e o r d e r 子句对输出的目标表进行排序，按附加说明a s c 升序排列，或按d e s c 降序排列。 s e l e c t 语句中，w h e r e 子句称为“行条件子句”，g r o u p 子句称为“分组子句”，h a v i n g 子 旬称为“组条件子句”，o r d e r 子旬称为“排序子旬”。 s q l 的数据更新包括数据插入、删除和修改等三种操作 1 数据插入 元组值的插入 i n s e r ti n t o 基本表名( 列名表) v a i u e s ( 元组值) 或者i n s e r tl n t o 基本表名( 列名表) ( t a b l e ( 元组值) ， ( 元组值) ， 、 1 前一种格式只能插入一个元组，后一种格式可以插入多个元组。 2 数据删除 s q l 的删除操作是指从基本表删除元组，其语法如下： d e l e t ef r o m基本表名 7 东南人学硕i ：学位论文 【w h e r e 条件表达式1 其语义是从基本表中删除满足条件表达式的元组。 3 数据修改 当需要修改基本表中元组的某些列值时，可以用u p d a t e 语句实现，其句法如下： u p d a t e 基本表名 s e t 列名= 值表达式【，列名= 值表达式】 【w h e r e 条件表达式1 其语义是：修改基本表中满足条件表达式的那些元组中的列值，需修改的列值在s e t 子句中指 出【l 引。 2 4 页面设计技术 2 4 1h t m l 语言 超文本语言h t m l ( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ) 是当前创建w 曲页面最流行地语言。h t m l 语 言的流行是因为一个h t m l 文件不管在任何操作系统的任何浏览器上得到的结果应该是相同的。 h t m l 语言是一种处理文字的语言，它包含的指令( 标记) 可以插入到未定格式的文件里，用来控制 浏览器显示的网页或者打印时的外观【1 3 j 。 2 4 2v b s c r i p t 脚本语言 m i c r o s o f tv i s u a lb a s i cs c r i p t i n g 版是v i s u a lb a s i c 程序语言家族中最新的一个成员，它将a c t i v e s c r i p t i n g 带入更多不同的环境中，包括m i c r o s o f ti n t e r a c te x p l o r e r 的w e b 客户端指令码和m i c r o s o f t i n t e r a c ti n f o r m a t i o ns e r v e r 的网络信息服务。 v b s c r i p t 是a s p 的缺省语言，它既可以作为客户端编程语言，也可以作为服务器端编程语言。 用v b s c r i p t 作为服务端编程语言的好处时v b s c r i p t 不受浏览器的限制。v b s c r i p t 脚本在服务器端 执行。w e b 浏览器收到的只是标准的h t m l 文件。 v b s c r i p t 以对象为基础，对象基础语言不仅支持对象的属性以及成员函数，而且可以用来编写 动作并反映出和对象相关的事件。 v b s c r i p t 藉由a c t i v e x 和主应片j 程序沟通。通过a c t i v e x 控件提供了与用户的灵活交互操作。 而且，通过对控件的合理划分，可以加速下载的过程【1 4 】【1 5 】。在使用a c t i v e x 、浏览器和其它的主应 用程序时，不需要依照每一种s c r i p t i n g 组件做特别的整合。a c t i v e x 启用一个主应用程序来编译程 序，取得并呼叫进入点，进而管理可供程序设计师使用的命名空间。透过a c t i v e xs c r i p t i n g ，程序 语言经销商可建立指令码执行时的标准程序语言。m i c r o s o f t 将会针对v b s c r i p t 提供执行阶段的支 持。m i c r o s o f t 利用多样性的因特网群组工具来定义a c t i v e x 标准，使撰写s c r i p t i n g 引擎可以互相交 流。a c t i v e x 可以使用于i n t e r a c te x p l o r e r 。 2 4 3j a v a s c r i p t 脚本语言 j a v a s c r i p t 是一种基于对象( o b j e c t ) 和事件驱动( e v e n td r i v e n ) 并具有安全性能的脚本语言。使用 它的目的是与h t m l 超文本标记语言、j a v a 脚本语言( j a v a 小程序) 一起实现在一个w e b 页面中 链接多个对象，与w e b 客户交互作用。从而可以开发客户端的应用程序等。它是通过嵌入或调入在 标准的h t m l 语言中实现的。它的出现弥补了h t m l 语言的缺陷，它是j a v a 与h t m l 折衷的选择， 具有以下几个基本特点： 1 是一种脚本编写语言 j a v a s c r i p t 是一种脚本语言，它采用小程序段的方式实现编程。像其它脚本语言一样，j a v a s c r i p t 同样已是一种解释性语言，它提供了一个容易的开发过程。它的基本结构形式与c 、c + + 、v b 、d e l p h i 8 第一二蕈系统开发环境1 j 技术 十分类似。但它不像这些语言一样，需要先编译，而是在程序运行过程中被逐行地解释。它与h t m l 标识结合在一起，从而方便用户的使用操作。 2 基丁对象的语言。 j a v a s c r i p t 是一种基丁二对象的语言，同时以可以看作一种面向对象的。这意味着它能运用自己已 经创建的对象。冈此，许多功能可以来自丁脚本环境中对象的方法与脚本的相互作用。 3 简单性 j a v a s c r i p t 的简单性主要体现在：首先它是一种基于j a v a 基本语句和控制流之上的简单而紧凑 的设计，从而对于学习j a v a 是一种非常好的过渡。其次它的变量类型是采用弱类型，并未使用严格 的数据类型。 4 安全性 j a v a s c r i p t 是一种安全性语言，它不允许访问本地的硬盘，并不能将数据存入到服务器上，不允 许对网络文档进行修改和删除，只能通过浏览器实现信息浏览或动态交互。从而有效地防止数据的 丢失。 5 动态性 j a v a s c r i p t 是动态的，它可以直接对用户或客户输入做出响应，无须经过w 曲服务程序。它对 用户的反映响应，是采用以事件驱动的方式进行的。所谓事件驱动，就是指在主页( h o m ep a g e ) 中执 行了某种操作所产生的动作，就称为“事件”( e v e n t ) 。比如按下鼠标、移动窗口、选择菜单等都可以 视为事件。当事件发生后，可能会引起相应的事件响应。 6 跨平台性 j a v a s c r i p t 是依赖于浏览器本身，与操作环境无关，只要能运行浏览器的计算机，并支持 j a v a s c r i p t 的浏览器就可正确执行。实际上j a v a s c r i p t 最杰出之处在于可以用很小的程序做人量的事。 无须有高性能的电脑，软件仅需一个文字处理软件及一个浏览器，无须w e b 服务器通道，通过自 己的电脑即可完成所有的事情。 综合所述j a v a s c r i p t 是一种新的描述语言，它可以被嵌入到h t m l 的文件之中。j a v a s c r i p t 语 言可以做到同应使用者的需求事件( 如：f o r m 的输入) ，而不用任何的网路米回传输资料，所以当 一位使用者输入一项资料时，它不用经过传给服务器端( s e r v e r ) 处理，再传回来的过程，而直接可 以被客户端( c l i e n t ) 的应用程序所处理【1 6 1 。 2 4 4x m l 语言 x m l 代表扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) ，是由w o r l dw i d ew 曲c o n s o r t i u m ( w 3 c ) 的x m l 工作组定义的。这个工作组是这样描述该语言的： “扩展标记语言( x m l ) 是s g m l 的子集，其目标是允许普通的s g m l 在w e b 上以目前h t m l 的方式被服务、接收和处理。x m l 被设计成易于实现，且可在s g m l 和h t m l 之间互相操作。”【1 7 l x m l 具有自描述性、可扩展性、数据与描述分离、与平台无关性的特点。它的应用范围从早先 的w e b 信息描述，发展到后来数据交换的开放标准，乃至目前的服务集成和服务交互的开放技术。 x m l 已经成为开放环境下描述数据信息的标准技术。在w e b 服务的时代，全部的规范、技术都是 以x m l 为底层核心和构架基础的。对于w e b 服务而言，无论是w e b 服务的调用、w e b 服务的描述 还是w 曲服务的发现，都使用x m l 作为信息描述和交换的标准手段【1 8 】【1 9 j 。x m l 成为w 曲服务的 基石。 2 4 5a j a x 技术 a j a x ( a s y n c h r o n o u sj a v a s c r i p ta n dx m l ) 其实是多种技术的综合，包括j a v a s c r i p t 、x h t m l 和c s s 、d o m 、x m l 和x s t l 、x m l h t t p r e q u e s t 2 0 1 。 使用x h t m l 和c