《软件工程》精品课程教学网站的设计与实现论文

毕业设计(论文)说明书题 目： 软件工程精品课程教学网站 的设计与实现 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要软件工程精品课程教学网站的设计与实现摘 要：随着网络技术的发展和网络的普及，网络教学已经成为当前的一个教育热点。国家教育部根据当前的教育形式，适时提出了以建设“国家精品课程”为主要内容的“质量工程” ，以实现优质教学资源共享，提高高等学校教学质量和人才培养质量。根据教育部的精神，在这 3-5 年内各大高校共建设了 1000 多门精品课程。精品课程的建设很大程度上缓解了我国教育上的窘境。本次设计是围绕软件工程精品课程教学网站的设计与实现而展开的。 软件工程精品课程教学网站是一个典型的基于 WEB 的网络教学平台，系统以 ASP(Active Server Pages)作为开发工具，使用 SQL Server 2000 作为数据库。经过分析，用户安全性、文件传输、视频教学是该系统的难点。其中本系统的功能主要包括：教学内容管理、作业管理、网上答疑管理、考试管理、资料库管理、公告管理等，这些功能的设计实现使该网站功能完备，易使用，交互性强。软件工程精品课程教学网站为学生提供一个网上自学该课程的环境，为教师提供了一个友好的教学平台，为提高教学质量和教学效益提供一种有效的途径。同时也为国家精品课程的建设添了一份力。关键词：精品课程 文件传输 教学网站 基于 Web毕 业 设 计 （ 论 文 ） 外 文 摘 要Design and Implementation of Teaching Website of Choice Courses for Software Engineering Abstract: Along with the development of networks technology and the popularity of networks, online teaching has already been an educational hotpot. According to the present educational situation, the Ministry of Education, in time, put forward a quality project, which regards building of national choice courses as main content, to share the excellent teaching resources and to promote the teaching quality of colleges and the quality of talents cultivation. According to the spirits of the Ministry of Education, more than 1000 choice courses will be built in 3 or 5 years in colleges. Greatly, the building of choice courses alleviates the educational embarrassment of our country.This project designs and implements a choice courses teaching website of the subject of software engineering. The website is a typical online teaching platform based on the Web. It employs the ASP (Active Server Pages) as developing tool, while utilizing the SQL Server 2000 as database. After analysis, the security of users, transmission of files, video teaching are viewed as the difficulties of the system. And the system mainly includes such functions as management of teaching content, schoolwork management, online replying management, testing management, material management, and bulletins management and so on. The realization of such functions makes the very website a perfect, easy-to-use, high-interactive one.The choice courses teaching website of software engineering provides students with the conveniences of online self-learning, while the teachers with a friendly teaching platform. It is an effective way to boost the teaching quality and efficiency. Meanwhile, it makes great contribution to the building of national choice courses. Keywords: choice courses; transmission of files; teaching website; based on the Web目 录1 绪论 .11.1 问题定义及内容简介 .11.2 研究背景与研究意义 .11.2.1 本课题研究背景 .11.2.2 本课题研究意义 .31.3 课题调研与可行性分析 .31.3.1 课题调研 .31.3.2 可行性分析 .51.4 各章内容介绍 .62 系统需求分析 .82.1 系统的性能要求 .82.2 系统功能需求分析 .82.2.1 功能划分 .82.2.2 功能描述 .82.3 用例模型 .102.3.1 普通用户用例图 .102.3.2 学生用例图 .102.3.3 教师用例图 .112.4 活动图 .132.5 数据流图 .142.6 数据字典 .153 系统设计 .183.1 系统总体结构设计 .183.2 系统数据模型设计 .183.2.1 E-R 图 .183.2.2 关系模型 .203.2.3 数据库表的设计 .213.3 系统开发与运行环境的确定 .243.3.1 系统开发环境 .243.3.2 系统运行环境 .243.4 系统实现的若干关键技术 .253.4.1 UML 建模技术 .253.4.2 ActiveX 技术 .263.4.3 流技术 .264 系统内核设计 .275 用户管理 .285.1 用户注册 .285.2 用户登陆 .305.3 找回密码 .305.4 系统安全性 .326 网上课堂 .336.1 课件管理 .346.2 在线教学子模块 .347 作业模块 .367.1 作业上传 .367.2 作业批改 .388 答疑模块 .398.1 学生提问 .398.2 教师答疑 .408.3 在线聊天 .419 公告模块 .4210 测试模块 .4311 用户使用手册 .4411.1 系统功能简介，运行环境简介 .4411.1.1 系统功能简介 .4411.1.2 系统运行环境 .4411.2 系统安装手册 .4411.2.1 系统配置 .4411.2.2 实施方案 .4412 系统评价 .4512.1 系统主要特色 .4512.2 系统存在的不足与改进方案 .4512.3 毕业设计心得与收获 .45致 谢 .48参 考 文 献 .491 绪论近年来，随着计算机互联网络和网络多媒体应用技术的飞速发展，基于互联网络的远程教育站点和机构如雨后春笋般纷纷出现，学校以往一成不变的课堂教学方式也开始逐渐向网络教学模式进化。电子教案、多媒体教室的教学方式已经慢慢渗透到我们的教学工作中来，而课程建设还是作为教学工作的最基本要素，因此精品课程建设的好坏间接影响着教学质量。为了加强精品课程的建设，本课题设计一个软件工程精品课程的教学网站。1.1 问题定义及内容简介本课题建设基于 Web 的 软件工程课程教学平台，利用网络的方便、 省时、强交互性，协助教师教学、学生学习软件工程课程，促进教学资源共享，使整个教学过程的互动性大大加强。软件工程精品课程的教学网站采用 Browser/Server 模式进行架构，此软件模式简单、方便、使用者易于掌握，不受地理位置的限制，随时随地可以进行教学工作。在功能上教学平台为教师、学生及教学管理者提供以下几个功能： 针对“教”与“学”过程的要求，教学网站以“网上课件”作为教学模块来实现教与学的功能。 针对学生作业的过程，系统提供了在线作业的提交和批阅的功能。教师可以通过作业系统及时地了解学生掌握知识的情况，有利于针对性地开展教学工作。 针对一般网络教学（包括远程教学）往往缺乏真正的人与人交流及沟通的问题，教学平台专门设计了讨论与答疑功能，能够支持教师与教师、学生与学生、学生与教师之间的多模式交流（实时、非实时）形式，为教学双方在网络上直接进行教学与交流提供了一个通道。为方便用户快速获得教学信息，教学网站将提供一个公告版块。老师可以在公告上面直接发布作业信息，以及上课和上机的时间等教学信息。可以使学生提前作好对该课程的准备。该教学网站设置了学习资料库，可以很大程度上满足现阶段对该课程的学习，系统提供大量对于该门课程的学习资料。通过以上几大功能，教学网站将最大限度的利用计算机的方便性和强交互性来加强学生与老师的交流。使学生可以自己很容易的自学该课程，并且学习的时候对于不懂的地方，可以很容易的与老师进行交流，这样可以在交流中提高学生的能力，而老师也可以在任何时候给予学生以答复，也节省了老师的时间。这一切都是通过教学网站提供的功能来实现的。1.2 研究背景与研究意义1.2.1 本课题研究背景实施“高等学校教学质量和教学改革工程” ，是教育部为不断提高教学质量而推出的一项重大举措，同时也是教育部2003-2007 年教育振兴行动计划的重要组成部分。精品课程建设是“ 质量工程” 的重要内容之一，教育部计划用五年时间（2003-2007 年）建设1500 门国家级精品课程，利用现代化的教育信息技术手段将精品课程的相关内容上网并免费开放，以实现优质教学资源共享，提高人才培养质量。对此为了响应国家的号召开始了对软件工程精品课程的设计与实现的课题的研究，以满足国家对人才培养的需求。1.2.1.1 国际发展概况（1）突出了交互的重要性在国外无论是教师与学生，还是学生之间，交互是整个网络课程中必不可少的环节，不仅能使学习者通过和别人（教师、同学）的交流促进对知识的理解和运用，更在交流中实现情感和人格的完善，即使成年学习者也不例外。 虚拟学习环境的教育评价框架中的会话模型，把整个学习的流程都看作教师与学生的交互，从网上学习环境提供的各种交互工具的性能上给出评价信息。而在线学习的认证标准中虽然没有明确提出“交互”这一词语，但在教学中，每一子项实际都与交互密不可分，如果在网络课程中少了这一环节，那么动机的激发、知识的迁移等学习过程都难以实现。（2）重视学习环境的创设随着对各种学习观念的深入研究，国外的人们更加认识到，网络课程不是将教材的内容原封不动的搬到网上，而是要发挥网络的特点，为学生创设一个虚拟的学习环境。建构主义的学习理论强调要以学习者为中心，学习的发生是学习者与周围的环境交互的结果，在这个环境中，应该有促进学生学习的各种工具和资源。在传统的课程中，有教师、同学、课本、图书馆、实验室等各种各样的资源，而在网络中，如果忽视了对虚拟环境的设计，那么学生的学习就会变得乏味无趣，根本无法保证网络课程的学习效果。上述国内外的一些评价标准，并没有局限于课程的范围，而从环境的角度进行评价，实际上网络课程不应只是课程的内容，还要涉及课程的资源、活动、练习、作业，并且既有面向个人的，也有要求通过小组成员的共同努力而完成的协作学习任务，这在某种意义上已经具有环境的含义了。由鉴于此，国外的精品课程早已经提上了日程，并且有很多的课程网站已经投入到实际的应用中去了，开始为人民服务了。对以学习者为中心的网络教学，教学质量的高低决定于学生自主学习的能力。这是因为，在信息社会里，知识的数量已经大大地超越了人类记忆的极限，知识更新又是如此之快，人们不得不终生学习。已经掌握的知识会很快地过时，自己需要的知识，不仅可以通过听教师讲课，更可以跨跃时间和空间的限制，自己在浩瀚的知识海洋中寻找、挑选甚至挖掘。搜集、整理数据，提取出有用信息，学习新知识的能力，才是立足于高科技信息时代的根本。1.2.1.2 国内的现状和发展概况我国的网络教学起步较晚，是在 1994 年 CERNET（“中国教育和科研计算机网络”）建成后才开展的。在高等教育方面，国家教育部于 1998 年正式批准了清华、北邮、浙大、湖大为首批开发远程教学的试点学校；1999 年初，国务院发布面向二十一世纪振兴行动计划，其中明确提出：实施“现代远程教育工程”，形成开放式教育网络，构建终身学习体系；2000 年，国家教育部连续批准了人民大学等 26 所高校开展现代远程教育试点。这一系列举措，表明国家对 INTERNET 远程教育事业的重视， INTERNET 远程教育的发展必将成为未来教育的焦点。对于网络教学的开始，还没有精品课程这个概念。而随着网络教学的发展，精品课程开始被提上日程，国家现在特别重视精品课程的建设问题。针对我们教育的现状，现在通过精品课程的建设来解决我国在教育上的窘状，同时也解决网络教学中的一些教学网站的一些缺点。精品课程建设是创建世界高水平大学教学质量与教学改革工程的重要组成部分，在学校课程建设中起到龙头和示范的作用。精品课程的建设对于共享全国优质教学资源，扶持中西部教育发展具有重要意义，国家正在投入大力气来做这方面的工作，出台了很多的文件来让各大高校来执行这件事情。如教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知(教高20031 号)精神，为保证国家精品课程建设的顺利实施，特制定国家精品课程建设工作实施办法 。通过这些政策的出台，使我国精品课程建设有很大的发展。 虽然我国现在大力的支持精品课程的建设，但是客观的说我国的精品课程建设还是处于起始阶段，还缺乏一些理论指导，以及统一的调配问题，形成现在的全而不精的局面。我国的精品课程建设与国外相比还是有很大差距的。1.2.2 本课题研究意义从 1998 年到 2002 年，五年之内全国普通高校招生规模增长三倍多，从 108 万人增长到 340 万人，高等教育毛入学率达到 15%以上，2003 年，高等教育规模还在继续增长,本专科招生规模达到 380 万人，全国高等教育规模达到 1900 万人，高等教育毛入学率约17%。我国高等教育实现了历史性的跨越，使我国高等教育进入国际公认的大众化教育阶段。高等教育规模取得如此快速的发展，而且教育质量仍然不断提高，创造了世界教育发展史上的奇迹。但是，我国是发展中国家办大教育，而且是世界上最大规模的教育。人民群众不断增长的教育需求同教育供给特别是优质教育供给不足的矛盾，是现阶段教育发展面临的基本矛盾。教育投入严重不足，教育基础设施和教师队伍的水平都远远不能适应教育现代化的要求。要在高等教育规模持续增长的情况下，继续保持教育质量的不断提高，是我们面临的前所未有的严峻挑战。网络教学是缓解这种现状的一个方法，而精品课程为网络教学提供了一个很好的网络教材，使网络能够很好的教学。网上的资源通过教学网站来进行发布，有条件的学生可以通过学习教学网站的课件来学习，这样不用实时实地的进行学习，可以使学生可以更好的分配时间来学习。精品课程的建设极大缓解了我国教育力量不足的压力。1.3 课题调研与可行性分析1.3.1 课题调研1.3.1.1 网络课程教学的介绍对于网络教学目前还没有一个统一的、规范的、标准的限定，但可以这样理解，凡是依托计算机网络而进行的教学活动，就可以称之为网络教学。它可以有各种各样的方式如网上实时交互教学、网上实时广播、转播教学及通过网络课件进行的教学等。这里有两个要素：一是计算机网络；二是教学活动，显然教学活动是第一要素。这两个要素缺一不可，必须同时存在，否则就不能称之为网络教学。这样就可以很容易地把当前舆论中的网络教育、网上教学、远程教学、网络化教学、网络辅助教学、计算机辅助教学、网校等概念很容易地区分开来，以便于问题的讨论。然而，不同的人有着不同的看法： 按照表象的理解，网络课程就是通过互联网来实现课程的功能。金伯格等人对网络课程进行了划分。金伯格认为网络课程可以分为三代：第一代是通过网页给学习者提供教学材料和有关资料，以及与其他的有关教育网连接；第二代是除了在网上提供学习材料外，还要求学习者通过电子邮件、电子公告栏、网上练习和测量进行异步双向交流；第三代是除了第一代、第二代外，还要求通过网上交谈室、电话会议、视频会议进行同步双向交流。 与其说金伯格的划分是概括的不同时期的网络课程的概念，不如说他谈的是网络教育或现代远程教育的发展阶段。网络教育和网络课程有着紧密的联系，但它们是不同层面的事物。网络教育是指通过网络手段实现教育的全过程或主要过程，而网络课程只是这中间的一个部分或一个阶段。我国教育部高等教育司颁布的现代远程教育技术标准体系和项试用标准简介版 （以下简称“试用标准” ）中指出，网络课程是“通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和，它包括两个组成部分：按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境” 。这是我国教育工作者根据我国的实际多年实践的高度总结，也正在指导着我国网络课程开发的实践。网络课程首先的属性是“课程” ，它应该包含“课程”的一切特征，如：教育目标、教学内容、教学活动、教学评价等等。其次，它一定要体现“网络”的属性。网络课程是以互联网作为传播的媒介，通过计算机呈现。因此，计算机多媒体技术应该是网络课程的重要特征，常用的网络链接、导航、搜索乃至与网上注册和缴费等功能也应充分地体现，互联网海量的资源应该得以充分的利用，这样才可体现出网络课程的优势。再次，网络课程应该体现网络教学的特征。网络教学的特征是非面授教育，教与学的双方在时空上是分离的。因此，相应的教学理念、课程的教学设计也必须发生相应的变化。要站在学习者的角度，以学习者为中心来考虑一切问题。1.3.1.2 网络教学存在的问题（1）网络课程、网络课件、网络教材的混淆目前，关于网络课程与网络课件的界定显得模糊不清，有时被认为是同一个概念或同等的概念；更有人把网络课程理解成教学内容的简单罗列。网络课程中只有几个课件或几篇讲稿，需要指定参考教材。课件（Courseware ） ，指专门为进行教学活动而设计的计算机软件，包括用于控制和进行教育活动的程序、帮助开发维护程序的文档资料以及帮助教师和学习者使用程序学习的课本和练习册等。网络课件，就是应用于网络环境的课件。而网络课程是通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和。课程与课件的出发点不同，课件是从教学活动出发，课程是从社会需求出发，但他们的教育目标是一致的，都是使学习者的认知结构发生一定的改变，使他们学会认知、学会生存、学会做事和学会与人共事。课件把课程中所规定的教学内容、教学活动用软件的方式实现出来，但缺失了很多课程的内涵，如社会需求分析、课程规划等，而这些缺失在教学中不能显现出来，因此也造成了这两种概念的混淆，有些网校或网络学院就把某些章节、某些知识点的材料作为网络课程了。（2）课程体系大而全纵观我国的网络学院和网校，开设的课程非常齐全，但缺少规划，显得过于急功近利，高校网络学院的热门专业课程设置过多，中小学网校过多关注中考、高考学科课程，而少课外活动类课程，而且高质量的网络课程比较少。各个网校纷纷开设科学基础教育（如目前高校、中小学的课程体系中包括的课程） 、专业技术课程（如实用计算机类、会计类、电子商务类）等名目繁多的课程，而有些又缺乏充足的教学材料或教师资源。这种现象在中小学网校中尤其严重，罗列了几乎所有的中小学基础教育课程。（3）重教学内容呈现，轻学习环境设计建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助学习是获取知识的过程其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标分析，还要考虑有利于学习者建构意义的情境的创设问题，并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。在网络环境下的学习，要求必须更加自主地进行意义建构，因此情境的创设尤为重要，网络课程不是仅提供资料，而是影响学生使其成为自己的“教师”。而目前大部分网络课程仍强调 “教”，强调知识的传授，一进去就开始知识教学，而没有给予一定的情境导入。我们调研了很多网校及网络学院，发现大部分的课程都是文本教学材料或教师讲稿的简单呈现，在中小学网校里，有些课程内容比较空洞，没有根据教学目标对整个课程作统一的规划，网上只有一两节课的讲稿和试题库，没有给学习者设置模拟真实的学习情境，缺少一些让学习者去解决的现实问题，无法让学习者进行小组协作、角色扮演、讨论、问题解决学习。学习者在学习时，只能被动的接受教学内容或去讨论组发表自己的一些看法。归结到一点，就是没有充分体现学习者的主动性。（4）缺乏教学活动设计网络学习是由学习者一系列的学习活动组成的，并不是只有起点和终点，网络学习不仅要关心教育目标的设计、实现，更要关心实现的过程以及学习者在这个过程中获得的能力发展。在学习过程中，学生是主体，教师则是教学过程的组织者、指导者，对学生的意义建构过程起促进和帮助作用，其作用是不可忽视的。因此，教师在网络学习中的作用并不只是提供教学材料，教学活动的每一步都需要教师的精心组织和指导，如网络环境下学习情境的创设、学习策略的指导、交流和反馈等。因此，本文针对上述缺陷，着重在学习环境设计，和师生交互设计中来对做一些探索。1.3.2 可行性分析 从经济可行性和技术可行性这两个角度来对其可行性进行分析：1.3.2.1 经济可行性（1）开发本系统的投资软件工程精品课程的网站的开发、运行、维护费用包括： 购买和安装设备的费用：包括计算机硬件、系统软件、 机房、电源等，由于本系统各项设备现成，因此此项费用极少。 人员费用：系统开发人员、操作人员和维护人员的工资、培训费用等，由于本项目的特殊性该部分费用可节省。 消耗品费用：系统开发所用材料、系统正常运行所用消耗品，例如电费，打印纸、开发软件等开支。（2）系统运行后所带来的经济效益系统开发完毕后可以大大减轻教师的工作量，提高老师和学生的工作学习效率，节约了教学成本。同时因为本系统配置移植非常方便，适合其他院校对于软件工程的学习。对于我国的教育现状来说，网络学习是缓解学习资源紧缺的一种方法，而做这个精品课程的开发成本是很小的，可以很好的缓解我国的教育压力。由上分析可知，本系统开发成本低，它的投资主要是在软件平台的开发上，新系统的实施在不需要太大的资金投入基础上却可以带来极高的使用价值及经济价值，因此，从经济上考虑，本系统的开发是完全可行的。1.3.2.2 技术可行性软件工程精品课程的建设可以使用多种语言来实现，可以使用 JSP 等来实现，对于网页制作，ASP 可以是用纯文本的形式就可以完成编程操作，这个语言用起来比较方便，而且现在也有很多的人都用这门语言来做网站。重要的是自己本身对 ASP 比较熟悉，所以用 ASP 来做毕业设计。这门语言对于本次设计来说是可行的。现在有很多种数据库可以供大家选择使用，可以有 VFP，SQL ，ORACLE 等其他的数据库。VFP 它是一种小型的数据库，对于数据量存储有限，本网站用这个数据库就显的有点小了。而 ORACLE 则是大型数据库，它比较适合用于大型数据的存储，对于本次课程设计来说太大了，而且它较难使用，尤其是在配置的时候，比较麻烦，操作也很麻烦。所以我选用 SQL Server 2000。SQL Server 2000 数据库是一个中型数据库，它不仅使用方便，而且 SQL 语言是集定义语言 DDL，数据操纵语言 DML，数据控制语言 DCL 的功能于一体。它的语言风格统一，可以独立的完成数据库生命周期中的全部活动，这些为数据库开发提供了良好的环境。由上分析可知，本系统使用比较熟悉的 ASP 技术来开发应用程序，用 SQL Server 2000 来做后台数据库。这些在技术上是可行的。本节从经济及技术上对课题进行了分析，有上述可知， 软件工程精品课程的教学网站在经济上和技术上是可行的。1.4 各章内容介绍第一章是绪论,这一章主要是对本次毕业设计所开发的系统进行问题的定义,通过问题的定义明白需要做些什么,并且对开发内容简单的介绍了一下;同时本章还对课题的研究背景与研究意义进行分析,还进行了系统的可行性分析，简要介绍了论文的各章内容。第二章是系统需求分析。主要内容是系统的性能要求及功能需求分析，最后按面向对象的分析方式给出了系统的用例模型、活动图、数据流图以及数据字典。第三章是系统设计部分，本章主要针对系统进行总的体系结构的设计，这部分设计是从用例模型及活动图导出的；系统数据模型设计包括了核心的 E-R 图、关系模型和一些重要的数据表；最后确定了系统的开发和运行环境以及开发本系统所涉及的一些关键技术。第四章介绍的是系统的内核设计，包括 ASP 的工作原理、系统的三层结构、系统的模型结构的设计。第五章介绍的是注册模块，注册模块包括用户注册、用户登陆、找会密码密码这三个功能，及其用户的安全性。第六章介绍的是网上课堂模块，包括这个子模块所要实现的功能，设计中的关键技术要点。第七章介绍的是作业模块，包括这个子模块所要实现的功能，设计中关键技术要点。第八章介绍的答疑模块，包括这个子模块所要实现的功能，设计中关键技术要点。第九章介绍的是公告模块，包括这个子模块所要实现的功能，设计中涉及的技术要点。第十章介绍的是在线测试模块，包括这个子模块所要实现的功能，设计中涉及的技术要点。第十一章是用户使用手册，主要内容有系统功能简介、运行环境简介，系统安装步骤要点。第十二章是系统评介，主要内容有系统主要功能、特色/优点介绍，系统存在不足与改进方案以及毕业设计心得与收获。最后是结论，致谢以及参考资料。 2 系统需求分析根据第一章所定义的课题研究方向及目