【毕业学位论文】（Word原稿）《电工电子技术基础》教学网络平台的开发-软件工程

中图分类号： 学校代码： 10055 密级： 公开 专 业 硕 士 学 位 论 文 电工电子技术基础教学网络平台的开发 文作者 指导教师 教授 申请学位 软件工程 培养 单位 软件学院 答辩委员会主席 评 阅 人 南开大学研究生院 二一三年十月 南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在著作权法规定范围内的学位论文使用权，即： (1)学位获得者必须按规 定提交学位论文 (包括纸质印刷本及电子版 )，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文，并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库； (2)为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务； (3)根据教育部有关规定，南开大学向教育部指定单位提交公开的学位论文； (4)学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和 中国学术期刊 (光盘 )电子出版社提交规定范围的 学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库，通过其 相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站： 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩；提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字： 20 年 月 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目 电工电子技术基础 教学 网络平台的开发 姓名 学号 答辩日期 年 月 日 论文类别 博士 学历硕士 硕士专业学位 高校教师 同等学力硕士 院 / 系 / 所 软件学院 专业 软件工程 联系电话 通信地址 (邮编 )： 备注： 是否批准为非公开论文 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写 (一式两份 )签字后交校图书馆，非公开学位论文须附 南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 非公开学位论文标 注说明 (本页表中填写内容须打印 ) 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本说明为空白。 论文题目 申请密级 限制 ( 2年 ) 秘密 ( 10 年 ) 机密 ( 20 年 ) 保密期限 20 年 月 日至 20 年 月 日 审批表编号 批准日期 20 年 月 日 南开大学学位评定委员会办公室盖章 (有效 ) 注： 限制 2年 (可少于 2年 );秘 密 10年 (可少于 10 年 );机密 20年 (可少于 20年 ) 摘要 摘 要 由于科技的不断发展，教育手段也在不断更新着它的新模式，因此，各类学校正在逐渐开始建立属于自己学校特色的 教学 网络平台供学生学习。课堂教学 模式的 改革 ，能够 满足学生自学的要求， 教学网络 平台的设计和开发都 无疑将成为我们现代教师所必须 掌握的， 建立 教学 网络学习平台的目的 就是如何 调动 学生自学 的积极性 ，如何吸引学生 的学习兴趣 ，如何保证学生能够 通过不同的学习方式 获得他们需要的知识。 本文根据电工电子技术基础的课程特点，研究 此 教学 网络平台开发的意义以及 应达到的 要求 和 目标 ，详细介绍了运用 电工电子技术基础课程的交互式网络教学平台 进行开发 ，完成 登录 模块、学生注册、教师审核、教师查看学生信息、教学资源上传，课堂管理 等功能模块的分析、设计与实现过程。首先介绍了 教学网络平台建设的相关技术，并基于用户需求分析和教学设计需要完成 系统功能模块的设计，最后实现了 教学 网络 平台 的基本功 能。 本系统为学生提供了一个良好的自主学习环境，也为学生提供了一套完整的网络版教材，使学生能够按照自己的时间、进度进行学习，有较大的灵 活性。该系统同时也给教师带来了方便。教师可以很方便地进行学生管理的相关操作，有效地提高了教学质量。 关键字 ： 电工电子技术基础课程，网络教学平台， s to so of to of to of or to of of is to to to to on as as of to be in SP of on to of s a So of is to be to of 录 录 第一章 绪论 . 1 第一节 研究的背景 . 1 第二节 国内外研究现状 . 2 国外网络教学现状 . 2 国内网络教学现状 . 2 第三节 问题的 提出 . 3 第四节 本文的研究内容 . 4 第五节 本文的组织结构 . 4 第二章 系统开发的相关技术 . 6 第一节 网络平台建设要完成的任务 . 6 第二节 支持网络平台建设的相关技术 . 7 交互式动态网页实现技术简介 . 7 技术的选取 . 10 数据库 . 10 关键问题及技术 . 11 第三节 本章小结 . 14 第三章 系统需求分析 . 15 第一节 功能需求 . 15 电工电子技术基础教学网络平台基本组成部分 . 17 需求描述与用例分析 . 18 第二节 性能需求 . 22 第三节 可行性分析 . 23 第四节 系统开发运行环境 . 23 软件环境 . 23 目录 硬件环境 . 23 第五节 本章小结 . 24 第四章 系统的设计 . 25 第一节 系统设计原则 . 25 第二节 系统总体架构与设计规范 . 26 系统总体架构 . 26 设计规范 . 27 第三节 系统的功能模块设计 . 27 课程管理模块 . 28 教师管理模块 . 29 综合管理模块 . 29 学生管理模块 . 31 考试管理模块 . 31 游戏管理模块 . 32 数据管理模块 . 33 公共信息模块 . 33 第四节 系统的数据库设计 . 34 系统 . 35 数据表结构设计 . 36 第五节 本章小结 . 40 第五章 系统开发的实现 . 41 第一节 用户登录功能的实现 . 41 第二节 学生注册功能的实现 . 44 第三节 教师审核功能的实现 . 46 第四节 学生管理功能的实现 . 47 第五节 教学管理功能的实现 . 48 第六节 管理员管理功能的实现 . 49 第七节 知识类别管理功能的实现 . 56 目录 V 第八节 本章小结 . 56 第六章 总结与展望 . 57 第一节 总结 . 57 第二节 展望 . 57 参考文献 . 59 致谢 . 61 个人简历 . 62 第 一 章 绪论 1 第一章 绪论 第一节 研究的背景 目前，在现代化技术教育的今天，计算机早已成为了教学中必不可少的教学工具，网络教学也早已不是什么新名词。但是 开发 一 款能够非常实用又非常适合 这 类高职、中职学校适用的网络教学平台， 是非常重要和具有实用价值的事情 。 自中职校、高职校整合到一起以后，职业技术教育慢慢进入了更规范、更现代化的教育管理模式，在以往只是图书馆的模式下，改为了图文信息中心，这种模式的改变意味着从纸媒介向电子信息媒介进行转变。在教学中也有了很大的变革，目前，学校正在为建立教学资源库而搜集各门学科的资料。教学资源库包括每个教学阶段的教材、教学课件、教学图纸、教学视频、教学仿真等。建立的此网络平台正是将 网络的 这种 可以 双向交换特点的技术平台 和多媒体技术在创建真 实情景方面的独特优势 相结合 ， 这种学习方式比 传统 媒介 更有 独特的优势，更适合 学生 进行自主学习。 社会的 不断 发展 与 信息技术的 不断 普及 ，有 越来越多的学生将会选择利用 网络 来学习，同时也是适应现在这个学习型社会的必然要求。 网络学习平台的设计和开发 不仅有利于 课堂教学 模式的 改革还可以 满足学生自学的要求 ， 这些问题都应该成为 我们 现代教师所 必须思考的问题， 这样 网络学习平台 才能够达到它 如何 调动 学生 的 自学 能力 ，如何吸引学生学习兴趣 ，如何保证学生 获得需要的 知识。 建立网络教学平台即为教学的辅助 系统，以计算机技术为依托的现代化 教学管理 系统 。研究该系统的目的就是要达到： 问卷调查中了解学生对此网络教学平台的需求，通过需求分析完成系统的设计和建立。构建网络的平台能够使学生在完成相应的课堂教育后，可以通过计算机的网络平台在课余时间对教师课上所讲的知识进行回顾和复习，同时还可以提出新问题与教师进行互动交流。 第 一 章 绪论 2 以使学生在课余时间方便进入，能够下载所需要的教学文件，视频，课件。可以在线进行仿真。 第 二 节 国内外研究现状 国外网络教学现状 欧美网络教育现状：美国有些 高校已开设了基于 远程学习课程，如斯坦福大学与康柏和微软计算机公司共同合作开设了电气工程硕士学位的网络教育课程。此外有许多公司或教育基金会还对网络教学提供了许多经费资助。 目前国外的 教育网站又可分为两类：学生教育站点和网络资源库。国外的网络资源库，尤其是美国的网络资源库已初具规模。这类站点一般由大公司单独创作或由几所学校及各级教育部联合创建，是学校教育和远程教育的有利补充，提供多种学习资源、大量的教育信息、教学软件、课外娱乐、升学信息及就业信息等，同时，因为内容的丰富和多样，一般都 有很好的搜索和导航机制，如：由美国 司制作的家庭教育 （ 。由于 网络化教学 与传统课程相比， 背景材料更加丰富、翔实，同时 网络教育克服了时间和空间的限制，能够满足人们随时补充知识的愿望 ， 人们可以在自己的工作场所、家中 或者 任何闲暇之时想获得知识， 随时 可以 通过网络学习万里之外的某一大学所讲授的某一门网络课程，还可以通过 到教师发来的教材和辅导材料，也可以与其他同学通过论坛相互交流，参与讨论。 欧洲学校工程（ 与欧洲各国及其地区网保持亲密合作，通过此中心，用户能更好的利用网上的及各国的资源。 国内网络教学现状 我国正在推进教育信息 数字 化的步伐，教育部在 2000 年 10 月，做出了建设校园网工程的决定。而且我们也越来越多的在各种媒体上，听到了数字化校园这个概念。清 华大学，浙江大学，湖南大学，北京邮电和电信试点现代远程教育大学等， 到目前为止，全国有 67 个机构，高等院校建立了网络教育学院。第 一 章 绪论 3 随着网络教育的试点实施的实践，几乎所有的网络课程教学内容高度重视“解释”，“演示”环节，不同机构在不同 学科的发展潜能。如流媒体视频、文本、画等，更多使用虚拟现实技术，在可能的范围内，当然知识讲全，讲精，讲系统，按印刷教科书的章节的顺序组织教学内容。 目前，正是建设数字化校园的大力发展时期，对于我校工科类的学校像数控加工、磨具、动画、电气等课程如果用网络化的教学模式去教学，无疑大大提高了教学的效果，同时更能够使教学资源不断充实也利于一些重要的教学资料得到有效额保存。 第 三 节 问题的提出 电工电子技术基础是自动化工程专业课程中的一门核心课程，是自动化专业和通用电子、应用电子专业的专业必修课。本 课程的特点是实用性强，传统的课堂教学对于学生而言缺乏直观性。网络教学的特点是：无限的时间和空间，协作，个性化的，改变了传统教学只以“教”为主的乏味，更加强调以学生“学习”为中心的主动教学理论，同时有网络教学平台的辅助更增加了学生学习知识的趣味性。 课程质量不仅取决于有质量的教学内容，教学内容的表现形式，也要看具体实施的教学方法和教学策略的合理使用，电工电子技术基础在线课程需要结合教育学，心理学，计算机科学和本门课程的学科知识面，此网络课程的开发重点是要放在课程设计和教学策略的研究上，教材不应该花太多的时 间。而课程，教材，教学方法，教学评估是必不可少的，因此这四点是完成网络教学平台设计需要反映的四大要素。 课程：在此网络教学平台中，录制了大量的教学视频，课程可以反复观看。 教材：由于本专业有相应的校本教材可以使用，因此，在此网络教学平台中有部分电子版教材。 教学方法：综合应用讲授法、演示法、实验法等在此网络教学平台中，丰富得再现网络教学的优势。 教学评估：在此网络教学平台中，可以对学生的作业进行在线打分。 第 一 章 绪论 4 第四节 本文的研究内容 根据电工电子技术基础的课程内容和特点的分析，研究其网络教学平台开发的意义 以及应达到的目标和要求； 本文详细介绍了运用 其它开发工具与 据库管理软件 对 电工电子技 术基础课程的 教学 网络平台 进行开发 ，完成 课程管理 、 综合管理 、 考试管理 、 数据管理 、 公共信息等模块设计。以确定平台所需各功能模块。例如各章节基本知识内容， 教学资源 ，资源下载，习题指导，以及在线交流、答疑解惑、考试、互动等的要求。 网络教学平台的系统结构设计：网络教学平台的体系结构指的是教学平台开发是采用的软硬件技术架构体系，包括开发时采用的软硬件技术架构体系，包括开发平台的技术，文件组织，服务 配置，运行环境，系统接口等。 系统功能模块的设计：系统功能模块设计是教学平台结构的主体，主要基于用户需求分析和教学设计。网络支持平台是建立在通用的 门为基于双向多媒体的 网络 教学而提供全面服务的软件体系。这里模块拟包含网络教学管理子系统，网络教学子系统（包括网上多媒体授课、网上答疑、网上作业、考试、交流工具等等），教学资源管理模块。 教学 网络平台用户界面设计：网络教学平台用户界面指的是教学平台呈现给用户的 组织 结构和表现形式，友好的 交互界面设计 是 教学 网络平台软件 开 发的重要组成部分。 教学 网络平台软件的界面设计应摆脱传统网页交互模式的束缚、充分 解析 学习者的心理特征，满足学习者的个性化学习交互要求。用户界面设计的主要内容包括以下几个方面： 显示页面设计 ,研究用户界面的显示形式和风格； 菜单系统设计 ,研究如何组织系统模块； 导航系统设计 ,研究围绕用户需求的信息采集和导航； 帮助系统设计 ,研究在线帮助和提示； 异常处理 ,研究系统的易错和出错 并 提示帮助，等等。 第五节 本文的组织结构 论文主要介绍电工电子技术基础这门课程的网络教学平台的操作系统开发的分析过程、 设计思想和功能实现，并详细阐述了系统中关键技术的实现。 第 一 章 绪论 5 第一章简述系统的开发背景，系统特点 和系统开发的意义。同时简要介绍了本文的组织形式。 第二章概述课程中包括的理论基础以及系统开发中的相关技术和一些简要的设计思想，面向对象分析设计技术等。 第三章使用面向对象的分析设计思想进行系统需求分析，对系统的类图，用例图，活动图 ,状态转换图等几个方面进行详细的分析与设计。 第四章详细描述系统总体设计思路，系统功能设计，数据库设计。 第五章 主要介绍网站系统中各个主要功能模块是如何实现 的 。 第六章主要介绍了个人设计这个 系统时的心得和总结。包括个人总结，系统总结。 第二章 系统开发的相关技术 6 第二章 系统开发 的相关技术 在提出系统开发议题后，必须明确系统开发过程中所需要的理论基础支持和相关的技术支撑。 电工与电子技术基础 这门课是技术学院电气系专业的基础课程，是一门 研究电工技术 、 电子技术的理论和应用的技术基础课。 电工与电子技术发展很快，需要及时更新新的知识，如果通过纸介是很难满足要求的。 明确了 电工与电子技术基础 在开发时所需的理论基础后，还需要清楚这门课与其他课程又有自己独特的地方，既然是一门技术性很强的课程，仿真必不可少，实验视频必不 可少，因此保证仿真的准确性、直观性，视频的清晰度等就应该有相应的技术来保证。 第一节 网络平台建设要完成的任务 结合以上电工电子技术基础课程的特点，本网络平台正是要构建一个电工电子技术基础课程教学的 学生提供一个良好的学习环境，这是我们设计建立网站的目标。 建立网站最重要的就是能根据 登录 者的身份 (管理员、任课教师、校内课程学习者学生 )提供不同的服务。提供此课程相关信息，使学生在学习前便能了解所学课程的大体内容、性质。实现网络教学、平时作业和其他有关学习资源的上、下载功能。建立习题库，供 学习者自测练习。建立在线答疑及在线讨论，为教师与学生提供互动交流。建立实验仿真使学生增强学习兴趣，加强对知识的理解。建立视频播放功能，使学生能够亲临教师的课堂和教师所录制的真实实验内容。 在教学的起始阶段，教学目标是已经被确定的。在学生通过网络查询资料的过程中，教师根据学生的自学情况提出讨论题。学生进入“论坛”发表看法，以达到意义的建构。学生发表自己的观点的同时，必须运用相关知识，进行合理组织，并能够可以接受其他同学和教师的咨询。此时的教师成了学生学习的促进者、组织者，需要及时处理学生讨论中出现的问题，适时 进行调控。 第二章 系统开发的相关技术 7 网络课程 教学平台使学生能够触网即通，为学生开放了更多主动、自由学习的空间。通过学生使用教学平台学习，学生已从单纯的受教育者变成了学习的主宰者。学生可以通过资源共享来查询老师提供的参考资料，可以通过网上答疑来延续教室的讨论，可以通过网络来提交作业和参与测试。充分体现了目前我们所推行的“以学生为主体，以教师为主导”的教育理念。而且网络教育教学有如下优势： (1) 真正实现教与学的零距离 1) 教师学生与教学资源之间：零距离 (任何位置，打破了国家、学校的限制 )、零等待 (任何时间 )、实现资源共享。 2) 教师与学生之间：零距离 (任何位置，打破了国家、学校的限制 )、零等待 (任何时间，同步与异步交互 )、零隔阂 (虚拟世界消除隔阂 )。 (2) 形式多样的交互 1) 师生与资源的交互性：网页的交互性 (超媒体与超文本链接，搜索引擎，动态网页等 )、交互媒体 (音频与视频、 动画 演示 等 )。 2) 教师、专家与学生之间的交互：同步 (实时通信： 、异步 (查与评估等 )。 (3) 丰富的数字多媒体与虚拟现实 1) 丰富的数字多媒体：图像 、音频、视频、动画、流式媒体。 2) 虚拟现实 (包括与模拟现实的结合 )：由数字多媒体实现。 网络学习环境 如图 第二节 支持网络平台建设的相关技术 交互式动态网页实现技术简介 现在网络技术越来越多，那么提供实现系统功能的工具也越来越多，主要的技术有 且它们各有特点。下面简要介绍一下这些技术： 1 用网关接口，是外部程序和 第二章 系统开发的相关技术 8 图 络学习环境图示 用来写 用萃取与报告语言，文字分析报告语言），它具有强大的字符串处理能力，特别适合于分割处理客户端提交的表单数据的字符串，用它来写后缀为 是 数据库接口技术。标准界面 可以 连接到各种不同的 2 动态服务页。 本 )的编写方式 十分相像 ，它 可以直接运行 且完全不需要重新编译成可执行文件 ， 此外， 件，允许用户通过客户端浏览器访问各种数据库。 象、 基本对象外，另外可以 允许用户插入 然， 系统开发的相关技术 9 用的 些组件包括广告轮的重要组成部分，文件访问组件文件的连接部件以 及数据库访问组件，大大扩展和再利用组零部件的 序编制也比 序安全及保密性也远比 安全而言，有些危险。 程序员可以编写和修改 需要进行编译连接，从而提高了工作效率的编程速度。此外， 以这种方式极大地扩展的 吁通过 象，布式计算，大大提高了执行效率 。但是， 有一个缺陷：它基本上是局限于微软的操作系统平台之上。 1 3 文本预处理器， 因此， 不同的是类 释的优势，线性的服务。 ，最大的优势是 论是 同的平台下开发的 以很容易地得到一个平台来开发一个 于在另一个平台。 释执行器，不支持分布式对象的调用，因此也没有分布式计算。遇到非常大的请求突发请求，将很难对付他们。 存在开发和调试工具如 程序员可以只运行一个 比 误更难以消除 。 2 4 将纯 且是基于 码转换和网络应用的安全性等诸多问题。 程序。 么同的第一次访问。 和 系统开发的相关技术 10 支持用 者 样本功能的扩展，并通过调用多个分布式对象实现分布式处理。 合跨平台的 低了对客户端的要求。 3 技术的选取 本上都是把脚本语句嵌入到 果要说它们各自主要的优点，那就是： 用方便； 行成本低； 换方便。 要熟悉 言，有点 学习掌握 而且技术简单。 于 以，比 微要难点，要真正的将 不是短时间能很好的做到的。 针对现阶段网页大部分在 用 通 过以上对比以及对系统要求的分析，为了降低系统开发难度，我们采用基于 数据库 本系统的后台数据库采用 基于服务器端的中型的数据库，后台开发 比较 灵活 ，可扩展性等方面 也比较 强大。 4 特点 ： （ 1） 使用 发人员通过使用相似的语言，例如微软的 #能够创 立数据库对象。 （ 2） 第二章 系统开发的相关技术 11 扩展标记语言是用结构化的方法存储数据的纯文本格式。通过一个文本读取程序，如 字板”， 任何可以处理纯文本的设备都可以使用存储在 （ 3） 通告服务 通告服务使得业务可以建立丰富的 向任何设备 ， 通知应用软件 ，提供 及时的和 个人化的信息，在 这些技术包括分析服务 ， （ 4） 使用 可以 为网络服务中心应用软件提供一个新型的数据存取功能。并且 开发人员将能够在数据库层开发 作一个超文本传输 协议。 5 关键问题及技术 缩写，意为“动态服务器页面”。 是一种简单，方便 且非常实用 的编程工具。 可以与数据库和其它程序进行交互， 用于各种动态网站 。 受到大家的重视与使用的原因 ，主要在于 它 所产生的执行结果都是标准的 并且 这些程序是在网络服务端中执行，使用一般的浏览器（如 可以正确地获得 执行 ” 结果，并且将 行的结果 可以 直接在浏览器中 “ 浏览 ” 。 6 设计理念与特色 服务器端脚本编写 的 环境，可以用来创建和运行 也可以 用来创建和运行 动态网页。利用 以向网页中添加交互式内容（如在线表单），也可以创建使用 与 以下特点： （ 1）利用 以实现突破静态网页的一些功能限制，实现动态网页技术。 （ 2） 于修改和测试。 第二章 系统开发的相关技术 12 （ 3）服务器上的 将结果以 此使用各种浏览器都可以正常浏览 （ 4） 访问数据库，发送电子邮件，或访问文件系统。 （ 5）由于服务器的 样用户就看不出 原来的 防止被盗的 （ 6） 便连接。 7 作原理 图 处理流程图 如图 浏览器向 务器请求调用 启动了 本代码的运行结果重新结合该 后 8 言 本语言 。立与 户将很快能够掌握访问数据库的 第二章 系统开发的相关技术 13 B 语言的简 化版， 与 关系也非常密切。 这种语言被广泛生产的网页及 序中使用，而且还作为一个可执行程序，可以直接使用。非常方便，调试简单的 9 本宿主调用一个 用于在 作系统，例如，它可以使用 其是使用 然，它也可以使用其他的程序和操作系统本身 以在 范围内运行。 作 系统可以自动辨认和执行 *了到 件格式。 件完全是基于文本的， 它 们 只能通过几个对话窗口与用户进行通信。 式的文件，可以将程序代码编辑像 程序码可以任意混合。 件实际上是加有 件是一种在线帮助，用户可以使用专门的编辑程序将 序编辑为 005 数据库系统 005 在早期版本的基础上扩展了功能，可靠性更高，易用性更好。 005 是大规模联机事务处理（ 主要有如下一些特点：增强的数据引擎 、增 强的数据复制服务 、 增强的通知服务 、 增强的集成服务 、增强的分析服务 、 增强的报表服务 、 新增 术 、 改进的开发工具 、 增强的数据访问接口 。 005 是一种典型的具有客户机 /服务器体系结构的关系数据库管理系 统，即中央服务器用来