毕业设计（论文）基于Web的实验教学管理平台设计与实现.doc

分 类 号： 密级：普通学校代码：14042 学号：1202040104xxxxxxxxxx学院学 士 学 位 论 文 题目：基于Web的实验教学管理平台设计与实现 作者：xx指导教师： 专业技术职称：讲师 学科专业：计算机科学与技术 申请学位日期：2016年1月1日基于Web的实验室管理系统设计与实现摘 要基于Web的实验室管理系统是现代计算机技术和网络技术发展的结晶产物。旧式人工和单机版的实验室管理系统早已满足不了如今实验室管理的需求，所以引进网络版的实验室管理系统，让高校的实验室管理更加便捷。在进行开发本系统之前首先要完成实验室管理系统的需求分析，从不同角度阐述了实验室管理系统开发的可行性，确定实验室管理系统的一系列功能。随后进行系统设计，其包括系统功能模块划分、数据库概念设计和数据库逻辑设计，就主要功能进行了较为详细的程序流程设计。在系统初步完成后，进行系统测试。本系统的开发工具则是选用现在实践中最常用的JSP+Tomcat技术，数据库运用SQL server2005作为开发工具，在开发界面时，用Dreamweaver作为辅助工具完成开发。该系统通过调试与测试，其最终系统可以运行成功，并且系统功能符合用户需求。关键词：实验教学；信息；系统；用户；权限；管理The Design And Implementation Of Laboratory Management System Bases On Web ABSTRACTLaboratory management system on the Web that is the crystallization product of the modern computer technology and network technology development, the old artificial and stand-alone version of the laboratory management system has to meet not now the needs of laboratory management, so the introduction of the network version of the laboratory management system, make the university laboratory management more convenient.Before the development of this system, we must first complete the requirements analysis of the laboratory management system, elaborated the feasibility of the development of the laboratory management system from different angles, and determine a series of functions of the laboratory management system. Then carries on the system design, it includes the system function module division, the database concept design and the database logic design, has carried on the more detailed procedure design. After the initial completion of the system, the system test.The development tool of the system is the most commonly used in the practice of JSP+Tomcat technology, database using Server2005 SQL as a development tool, in the development of the interface, using Dreamweaver as an auxiliary tool to complete the development. The system through the debugging, testing, user needs function can be run successfully.Key Words: experiment teaching; information; system; user; authority; management目 录1绪论11.1课题的研究背景与意义11.2课题的发展现状11.2.1国内现状11.2.2国外现状21.3课题主要研究内容21.4小结22可行性研究与需求分析32.1系统可行性研究32.1.1经济可行性研究32.1.2技术可行性研究32.1.3操作可行性研究32.2需求分析32.2.1功能需求32.2.2性能需求42.3小结53 Web开发工具介绍53.1介绍My Eclipse发展和功能63.2 JSP 技术介绍63.3 Deamweaver简介73.4 SQL server 2005介绍与发展73.5小结84系统设计94.1功能设计94.1.1总体设计94.1.2详细设计104.2数据库设计144.2.1概念设计144.2.2逻辑设计164.3小结195系统的功能实现205.1登录页面205.2系统管理员页面215.3 教师信息页面245.4学生界面展示265.5系统管理员页面275.6教师信息增删改查页面295.7排课界面展示305.8个人资料管理页面315.9小结316系统测试326.1系统测试设计326.1.1用户登录界面测试326.1.2管理员相应功能测试326.1.3教师相应功能测试326.1.4学生相应功能测试326.2测试用例326.2.1用户登录页面326.2.2管理员功能测试336.2.3教师功能测试346.2.4学生功能测试356.3测试评估356.4小结357总结与展望367.1总结367.2展望367.3小结36致谢37参考文献381 绪 论1.1 课题的研究背景与意义 在计算机技术以及互联网技术还未普及之前，多年来各个学校的实验室管理系统对于实验室管理基本上都是靠手工进行，人力编写，一方面浪费时间，另一方面又容易出错，修改也是耗时耗力，便利度大大折损。随着学校招生量增大以及学校实验室设备的日益完善，旧的人工式实验室管理系统已经严重的阻碍了老师以及管理员的工作效率。随着信息技术的高速发展，现在大学的实验室设置越来越科学，对于学生实验能力要求也逐渐提高，基于Web的实验室管理系统在实验室管理应用中扮演了重要的角色，老师可以申请实验室，查询实验器材，查询自己的上课时间。只要有互联网和计算机的区域，学生可以随时查询自己的实验课程成绩，随时与老师进行沟通，老师可以通过实验室管理系统对学生的成绩进行更改以及保存。对于实验室管理员来说，基于Web的实验室管理系统是一大法宝，实验室管理人员可以对实验室的应用情况，申请情况第一时间与教师和学生进行交互，提早进行沟通，得以使实验课顺利进行。从上面分析的情况可以看出，各个高校都应该且有必要开发出一个基于Web的实验室管理系统，既提高老师与管理员的办公效率，避免了不必要的错误，也让管理员、老师之间进行无障碍交流，促使实验课的顺利进行。1.2 课题的发展现状1.2.1 国内现状 据统计，随着我国目前计算机的普及率上升到了一定规模，各行各业都以计算机的应用为主。它的内容对于学校实验室的管理者和老师、学生都至关重要。实验室管理系统应该向老师、学生以及管理人员和维护人员提供方便快捷的查询手段以及充足的信息。相较于之前的手动操作，非常容易出错并且不容易改动。现如今计算机对实验室信息进行管理，是手工管理无法做到的方便快捷。实验室管理系统具有的优点很多，比如成本低、查找方便且快捷、准备率高、存储量大。这些优点大大提高实验室管理员以及任课老师办公的效率，也是高校和世界管理技术的接轨。1.2.2 国外现状管理的概念一直贯穿在我们工作和学习中，上个世纪60年代，计算机技术发展迅猛，管理运用的工具很自然的被计算机技术担任，在国外，实验室管理系统出现在上个世纪，在60年代左右得到了迅猛的发展，从查询数据，记录数据，到智能人性化管理，实验室管理系统发展随着计算机技术的进步得到很大的提升。老师只要在有网络的地方都可以管理自己的信息，向管理员申请自己所需要的教学条件。学生可以第一时间与老师沟通和查询自己的成绩。国外各大高校的实验室管理系统发展非常的惊人，基于Web的实验室管理系统让实验室管理的效率大大提高。1.3 课题主要研究内容这个课题主要的研究内容是确定实验室管理系统的功能，以及如何去实现这些功能。例如管理员可以进行排课添加、排课管理、实验室添加、实验室管理、预约管理等操作。权限为老师的用户可以实现个人资料管理、预约教室等功能。权限为学生的用户可以实现实验课成绩查询等功能。本设计主要运用SQL Server与JSP技术，这两种技术的结合是动态网站开发最常运用的技术之一，因其具有跨平台，开发简便的特点，所以被广泛的运用于各种B/S结构的动态网站开发中。SQL Server数据库则是目前应用最广泛的数据库开发工具。根据以上的功能分析并且运用相关开发技术，建立完整的实验室管理系统，进行测试并分析结果。1.4 小结 本章为本文的开篇，总体大致介绍了本文的主要内容。2 可行性研究与需求分析2.1 系统可行性研究2.1.1 经济可行性研究校园内本身就具有Internet与信息化处理设备，因此不需要投入任何硬件上的开发与购买资金。系统开发人员的开发经验不需要经过培训，是自己在工作过程中积累的。开发费用对学校来说可以接受，因此，开发此系统在经济上具有可行性。2.1.2 技术可行性研究 由于校园内本身系统开发环境良好，硬件设施、软件设施配备相当齐全，实验室管理系统本质上是一个数据库管理查询系统，开发技术现在已经非常熟练，利用目前的条件就可以开发出适用于学校的实验室管理系统。 从上述分析可得出，从技术方面来看，实验室管理系统的开发是可行的。2.1.3 操作可行性研究实验室管理系统除了要求用户有上机环境之外，还需要用户有操作电脑的基础知识，除此之外，在系统的使用过程中，对用户的计算机技术没有专业要求，所以不用对用户进行培训。从以上分析可以看出，在用户使用方面，实验室开发系统的开发是可行的。2.2 需求分析2.2.1 功能需求通过调查和研究，以用户的权限作为系统功能的划分，本系统功能分为三个部分：管理员、教师、学生。（1）在管理员部分，管理员需要管理学生和任课老师的增删改，以便保证实验室管理系统内老师和学生的资料不被外界取得。除此之外，管理员还需对实验室的状况进行及时的更新。（2）作为用户的老师要从实验室管理系统中明确自己的课程排列，而且可以申请自己所需要的实验室及实验器材，除此之外老师可以随时记录学生成绩，了解学生的实验课成果，与学生进行及时的交流。（3）对于学生来说，可以查询自己的实验课成绩，除此之外，学生还可以随时查询自己实验课的教室、以及任课老师。登录，如图2.1、图2.2、图2.3所示。教师信息处 理信息处 理生成 用 户教师图2.1 登录功能数据流图学生信 息处 理信息处 理生成用 户学生图2.2 学生功能数据流图管理员信 息处 理生 成管 理页 面管理员图2.3 管理员功能数据流图用户查询信息，如图2.4所示。用户接 受查 询方 式信息处理用户 图2.4 用户查询信息数据流图 2.2.2 性能需求实验室是各大高校非常重要的组成之一，而实验室管理系统是对实验室进行常规管理的重要管理工具，它承载着学生实验课是否进行顺利的重要使命，下面来介绍实验室管理系统的具体性能需求。（1）安全性是每个系统必不可少的性能需求。由于实验室管理系统输入了大量的教师信息以及学生信息，并且用户不同的身份具有不同的权限，这对于系统的安全性要求较高，用户根据自己的权限浏览权限以内的网页，享用权限以内的服务是本系统的重中之重。（2）本系统应该具有时间特性。实验室管理系统响应时间应该在用户所能感觉和认知的能力范围，不宜太快，页面跳转也不宜过慢。不能让用户感觉到稍纵即逝，也不能让用户感觉系统反应过于冗长，页面跳转应该小于五秒。在实验室管理系统的时间性上能够使用户感觉到舒服。（3）实验管理系统的主要目的是对实验室的管理，主要的操作对象是管理员、老师和学生，对于这三类操作者来说，本系统都应具备易于操作的特点，管理系统会面临一系列维护问题，在功能的维护和升级方面，应该留有余地，让管理员和维修人员更加易于维护和管理。（4）由于实验室管理系统是各大高校实验室管理的命脉，如果该管理系统出现问题，实验课会面临崩溃，即耽误时间，又要耗费精力。为了让实验室管理系统更加稳固长久的为我们管理员、老师和学生服务，实验室管理系统应该具有较高的可靠性和稳定性，确保高校的实验课顺利进行。（5）随着计算机各个领域的飞速拓展，实验室管理系统也要与时俱进，所以该系统要具备一定的开放性，以便与其他系统进行数据交互，在开发该系统时与其他系统交互的接口应予以保留。（6）该实验室管理系统是针对目前所应用的功能，在技术飞速更新的今日，我们在开发系统时不得不给系统留有可扩展的空间，实验室管理系统的开发是根据高校目前的需求所设计的功能，所以该系统要具备扩展性，以备未来要添加功能的不时之需。2.3 小结 本章着重讲述了实验室管理系统在开发前的用户调查工作，对实验室管理系统的用户进行分析，从各方面分析了实验室管理系统开发可行性，为系统的开发打下前期基础。3 Web开发工具介绍“工欲善其事，必先利其器”，所以在本系统在开发之前必须要安装好开发工具并且配置环境，让开发工具能够顺利运行自己的程序。不管安装My Eclipse还是Tomcat，都必须要先配置JDK环境。3.1 介绍My Eclipse发展和功能My Eclipse，在Eclipse 基础上合并自己的插件开发而成的企业级集成开发环境，它的功能非常强大，是目前应用最为广泛的Java开发工具之一。主要用于Java、Java EE以及移动应用的开发。My Eclipse和很多其他开源软件一样，下载是过程非常简单，只需把下载包解压装到硬盘中即可，在运行My Eclipse之前必须确定JDK环境。My Eclipse 是一个可扩展开发平台。它具有开放的源代码并且基于Java展开工作。幸运的是，Eclipse 附带了一个标准的插件集，包括Java开发工具（Java Development Kit，JDK）。My Eclipse，是功能强大的企业级集成开发环境，其支持的产品十分广泛，尤其是对各种开源产品的支持相当不错。所以，在本次系统的开发过程中，My Eclipse作为开发工具的首选。 3.2 JSP技术介绍作为脚本语言的JSP技术是开发动态网页的主要工具，JSP网页对JAVA库单元的整个服务器端提供了一个接口为HTTP的应用程序。在网页HTML文件中加入Java程序片段和JSP标记，JSP网页就这样诞生。Web服务器在遇到访问JSP网页时，首先执行其中的程序片段，然后将执行结果以HTML格式返回给客户。所有程序操作都在服务器端执行，网络上传送给客户端的仅是得到的结果，对客户浏览器的要求最低。运用一种简单而快速的方法来创建显示动态生成内容的 Web 页面就是JavaServer Pages(JSP) 技术的优势。由业界处于领先地位的 Sun 公司制定了相关的 JSP 技术规范，该规范定义了如何在服务器和 JSP 页面间进行交互，还描述了页面的格式和语法。JSP 页面使用 XML 标签和 scriptlets，封装了生成页面内容的逻辑。它将各种格式的标签直接传递回响应页面。Java 系列技术的一部分是JSP。JSP 页面被编译成 servlets，并可能调用 JavaBeans 组件或 Enterprise JavaBeans 组件，以便在服务器端处理。因此，JSP 技术在构建可升级的基于 web 的应用程序时扮演了重要角色。JSP 页面并不局限于任何特定的平台或 web 服务器上。JSP 规范在业界有着广泛的适应性。3.3 Deamweaver简介Macromedia公司推出的一款"立竿见影"的网页编辑工具就是Deamweaver。与 Frontpage不同，Deamweaver采用的是Mac机浮动面版的设计风格，对于初学者来说可能会感到不适应。使用适应以后，用户就会发现Dreamweaver的优势，其直观性与高效性是Frontpage所无法比拟的。Dreamweaver主要还有以下优点。（1）不生成冗余代码，网页编辑器可视。 html代码和使用者操作可以相互转换。很多相同功能的编辑器都会生成很多的冗余代码，修改网页很不方便，网页的大小页被增加了。Dreamweaver则在使用时完全不生成冗余代码，避免了诸多麻烦。而且，通过设置，还可用Dreamweaver清除掉网页文件原有的冗余代码。（2）方便的代码编辑。Dreamweaver提供了html快速编辑器和自建的html编辑器，能方便自如的在可视化编辑状态和源代码编辑状态间切换。强大的动态页面支持。Dreamweaver的Behavior能在使用者不懂java script的情况下，往网页中加入丰富的动态效果。Dreamweaver还可精确的对层进行定位，再加上timeline功能，可生成动感十足的动态层效果。（3）优秀的网站管理功能。在定义的本地站点中，改变文件的名称、位置，Dreamweaver会自动更新相应的超级链接。Check in和Check out功能可协调多个使用者对远程站点的管理。（4）便于扩展。使用者可给Dreamweaver安装各种插件，使其功能更强大。使用者若有兴趣，还可自己给Dreamweaver制作插件，使Dreamweaver更适应个人的需求。3.4 SQL server 2005介绍与发展SQL server数据库是目前数据库开发过程中最常应用的数据库开发工具之一，最初是Microsoft 、Sybase和Ashton-Tate共同开发。1988年SQL server第一个OS/2版本诞生，1996年，由Microsoft公司研发升级的SQL server6.5正式上线。1998年有巨大变化的SQL server7.0横空出世，这一版本的数据库引擎和数据存储功能发生了前所未有的巨变，2000年9月SQL server2000诞生，时至今日，SQL server2000依然辅佐着数据库开发过程。SQL server7.0和SQL server2000的差距不大，是对SQL server7.0的增强。SQL server2000其中包括标准版、企业版、开发版和个人版. SQL server2005是在SQL server2000的基础上加强了功能，它页面友好，功能齐全，是本次系统开发数据库工具的不二选择。3.5 小结 本章对系统的开发工具进行介绍，对几种工具的发展历史进行分析，从而更加了解目前的应用版本。使进行系统的开发得心用手。4 系统设计4.1 功能设计4.1.1 总体设计在管理员部分，管理员需要管理学生和任课老师的增删改。作为用户之一的老师要从实验室管理系统中明确自己的课程排列，而且可以申请自己所需要的实验室。对于学生来说，可以查询自己的实验课成绩。实验室管理系统的系统功能模块图如图4.1、4.2、4.3、4.4所示。实验室管理系统管理员子系统学生子系统教师子系统图4.1 实验室管理系统的系统功能模块教 师 子 系 统个人资料管理实验室预约实验室成绩添加实验室成绩查看借用记录添加借用记录查看图4.2 教师子系统功能模块学生子系统个人资料管理排课查询成绩查询图4.3 学生子系统功能模块管理员子系统学生管理管理员管理设备管理教师添加教师管理学生添加班级管理课程添加课程管理排课查询排课添加实验室添加实验室管理设备耗材管理 图4.4 管理员子系统功能模块4.1.2 详细设计（1）管理员可以对班级、教师、学生、课程、排课、实验室等模块进行添加和管理。预约管理、实验室成绩管理、设备耗材添加、设备耗材管理、借用耗材记录查询以及数据备份等功能也可实现，管理员可以进行一系列操作，比如排课添加、排课管理、实验室添加、实验室管理、预约管理、实验室成绩管理、设备耗材添加、设备耗材管理、借用耗材记录查询以及数据备份等。管理员登录流程图如图4.5所示。 用户验证开始管理员验证是否成功 功进入管理员功能界面是否返回结束NYN Y图4.5 管理员登录流程图（2）实验室任课老师可以进行个人资料管理、预约教室、学生实验课成绩查询，设备借用等功能。作为用户的老师要从实验室管理系统中明确自己的课程排列，而且可以申请自己所需要的实验室，除此之外老师可以随时记录学生成绩，了解学生的实验课成果，与学生进行及时的交流。 任课老师可以提交给管理员自己需要的实验设备，实验设施，管理员依据老师给的实验室要求对实验室进行布置，老师可以通过留言的方式跟学生进行交流与沟通，把自己所带学生的成绩，以及自己的排课信息提交给管理员，由管理员发布。教师预约教室流程图如图4.6所示。YN开始教师功能页面预约教室进入预约界面完成教室预约是否退出结束教师登录是否登录成功N NY 图4.6 教师预约教室流程图（3）对于学生来说，实验室管理系统会发布学生的实验课成绩，学生可以查询到自己实验课的成绩，及时跟老师做出沟通，除此之外，学生还可以随时查询自己实验课的教室、以及任课老师。学生查看成绩流程图如图4.7所示。NY开始学生功能页面是否查看成绩输入学生信息查看成绩是否退出N结束学生登录是否登录成功NYY图4.7 学生查看成绩流程图4.2 数据库设计4.2.1 概念设计 对所采用数据进行说明，画出核心部分E-R图。实验管理系统E-R图 如图4.8所示。管理员教师成绩教室管理查询学生录入授课管理管理管理借用设备仪器选择课程mn1nnmnm m1nnmm1mnm教室图4.8 实验室管理系统E-R管理员用户名密码确认密码权限添加时间密码管理员E-R如图4.9所示。图4.9 管理员E-R图排课信息节数星期指导老师教室课程班级排课信息E-R如图4.10所示。图4.10 排课信息E-R图教室信息序号状态备注教室类型教室信息E-R如图4.11所示。图4.11 教室信息E-R图学生E-R图如图4.12所示。学生排课查询姓名个人信息管理学号添加时间所在班级图4.12 学生E-R图4.2.2 逻辑设计数据库表如下：alluserss表:所有用户信息如表4-1所示。 表4-1 用户信息表序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1IDint4自增编号10主键2usernamevarchar50自增编号2553pwdvarchar50是2554cxvarchar50是2555addtimedatetime8是23banjixinxis表:班级信息表如表4-2所示。表4-2 班级用户信息表序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1IDint4自增编号102banjivarchar50是255主键3bnzhurenvarchar50是2554renshuvarchar50是2555addtimedatetime8是23jiaoshixinxi表:教师信息表如表4-3所示。表4-3 教师信息表序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1IDint4自增编号102gonghaovarchar50是255主键续表4-3序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注3xingmingvarchar50是2554mimavarchar50是2555chushengnianyuevarchar50是2556shenfengzhengvarchar300是2557xingbievarchar50是2558zhichengvarchar50是2559zhaopianvarchar50是25510zhujiaokechengvarchar50是25511dianhuavarchar50是25512beizhuvarchar500是25513addtimedatetime8是23kechengxinxi表:课程信息表如表4-4所示。表4-4 课程信息表序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1IDint4自增编号10主键2kechenghaovarchar300是2553xueshivarchar50是2554xuefenvarchar50是2555leixingdatetime50是2556beizhuvarchar500是2557addtimedatetime8是23paikexinxi表:排课信息表如表4-5所示。表4-5 排课信息表序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1IDint4自增编号10主键2xingqivarchar50是2553jieshuvarchar50是2554banjivarchar50是2555kechengvarchar50是2556jiaoshivarchar50是2557zjiaoshivarchar50是2558addtimedatetime8是255suoyoujiaoshi表:所有教室表如表4-6所示。表4-6 所有教室信息表序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1IDint4自增编号10主键2jiaoshivarchar50是2553leixingvarchar50是2554zhuangtaivarchar50是2555beizhuvarchar500是2556addtimedatetime8是23xueshengxinxi表:学生信息表如表4-7所示。表4-7 学生信息表序号字段名称字段类型大小允许为空最大长度备注1IDint4自增编号102xuehaovarchar50是255主键3xingmingvarchar50是2554banjivarchar50是2555dianhuavarchar50是2556zhaopianvarchar50是2557shenfenzhengvarchar50是2558xingbievarchar300是2559jiatingzhuzhivarchar300是2554.3 小结 本章是本文的重中之重，主要分析了实验室管理系统的系统设计，实现系统的主要功能，用图表将系统功能作以展示。是系统代码编写的基础。 5 系统的功能实现5.1 登录页面登录界面，如图5.1所示。图5.1登录页面展示本模块是系统登录界面，实现的功能是检测合法用户，验证其用户名密码，以杜绝非法用户侵入系统。这个登录模块简洁又大方，是由密码两个文本框、一个登录按钮。一个用户名所组成的，但是实现的方法相对简洁的界面来说比较复杂，原因是系统要自动识别其权限的同时还要自动判断其输入的用户名及密码的正误。管理员登录跳转至管理员应用页面、学生跳转至学生应用页面，教师跳转至教师应用页面，这三级不能相互逾越权利，必须准确跳转其相应的界面。并且系统会及时记录各个用户的登录时间。以备系统遭到攻击时查询登录时间时使用。登录跳转后的页面如图5.2所示。如图5.2管理员页面展示实现本模块的主要代码如图5.3所示。图5.3管理员页面代码5.2 系统管理员页面管理员界面，如图5.4所示。图5.4 管理员页面 该模块主要是让超级管理员可以添加系统中的普通管理员来共同管理本系统。本模块仅限超级管理员一人使用。实现本模块的主要代码如图5.5，图5.6，图5.7所示。图5.5 管理员页面代码图5.6 管理员页面代码图5.7 管理员页面代码5.3 教师信息页面用户权限为教师的登陆页面显示如下，包括个人资料管理、实验室预约管理、教学管理、设备借用管理功能。如图5.8、5.9所示。图5.8 教师页面具体代码如图5.9、图5.10、图5.11、图5.12所示。图5.9教师页面代码图5.10教师页面代码图5.11教师页面代码图5.12教师页面代码5.4 学生界面展示 学生界面包括个人资料管理、排课查询、成绩查询功能，具体如图5.13所示。图5.13 学生页面具体实现代码如图5.14、图5.15、图5.16所示。图5.14 学生页面代码图5.15 学生页面代码图5.16 学生页面代码5.5 系统管理员页面 系统管理员界面，如图5.17所示。图5.17 系统管理员页面 该模块主要是让超级管理员可以添加系统中的普通管理员来共同管理本系统。实现本模块的主要代码如图5.18、图5.19所示。图5.1