李然+馬燕峰+胡永強(qiáng)

摘要：本文設(shè)計(jì)了一種基于三層架構(gòu)體系的電力專業(yè)潮流上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)管理系統(tǒng)。本文主要闡述了系統(tǒng)的三層架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)及各主要模塊的功能設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用PHP語(yǔ)言、Appserv平臺(tái)作為Web網(wǎng)站的開發(fā)工具，結(jié)合MySQL后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)及相關(guān)輔助工具完成開發(fā)工作。該系統(tǒng)發(fā)揮計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的作用，與傳統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)管理相比，具有靈活性、及時(shí)性以及方便性等特點(diǎn)。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果證明了其可行性和實(shí)用性，使得整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)都可以順利高效的進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：上機(jī)實(shí)踐；三層架構(gòu)；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）30-0271-03

一、引言

隨著素質(zhì)教育的快速推廣，教學(xué)過程中的實(shí)踐環(huán)節(jié)也越發(fā)重要。越來越多的大學(xué)不約而同地選擇了不斷增加實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)安排及提高對(duì)學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核要求。由于專業(yè)上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)參與的學(xué)生人數(shù)眾多且大多為分散進(jìn)行，在一定程度上使得教師的工作量越來越大，對(duì)于學(xué)生上機(jī)過程的管理和能力考核也較為困難。而計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，為教師在網(wǎng)絡(luò)上管理學(xué)生上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)提供了必要的條件。針對(duì)相對(duì)分散進(jìn)行的上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)，要加強(qiáng)對(duì)這一環(huán)節(jié)的過程管理，讓學(xué)生在上機(jī)過程中可以真正地得到鍛煉，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生的互動(dòng)。同時(shí)，教師可以在過程最后，綜合考查學(xué)生的能力，提高教師的考核效率，尤其是要統(tǒng)一不同教師的考查標(biāo)準(zhǔn)。因此，學(xué)生專業(yè)上機(jī)實(shí)踐管理系統(tǒng)的開發(fā)具有重要的意義。

本文設(shè)計(jì)開發(fā)的上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)管理系統(tǒng)運(yùn)行于Windows 7操作系統(tǒng)，運(yùn)用Appserv平臺(tái)作為Web網(wǎng)站的開發(fā)工具，PHP為主要的程序設(shè)計(jì)開發(fā)語(yǔ)言[1，2]，MySQL作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)支持[3]，采用三層架構(gòu)技術(shù)進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)[4，5]。本系統(tǒng)界面簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，功能較全，可以在一定程度上減輕管理員和教師的工作量，提高效率，優(yōu)化資源。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式

應(yīng)用系統(tǒng)由顯示邏輯部分（表示層）、事務(wù)處理邏輯部分（功能層）和數(shù)據(jù)處理邏輯部分（數(shù)據(jù)層）。[6]表示層的功用是實(shí)現(xiàn)與用庫(kù)的交互三部分組成；功能層進(jìn)行具體的運(yùn)算和數(shù)據(jù)的處理；數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、修改、更新等任務(wù)。Browser/Server三層結(jié)構(gòu)體系[7]（即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)）把數(shù)據(jù)處理邏輯和數(shù)據(jù)庫(kù)放在服務(wù)器端，分解為應(yīng)用服務(wù)器（Web服務(wù)器）和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，顯示邏輯部分放在客戶端。三層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是將應(yīng)用系統(tǒng)的程序代碼、數(shù)據(jù)及支撐軟件全部集中在服務(wù)器端?？蛻舳瞬槐丶虞d更多的系統(tǒng)支撐軟件及應(yīng)用程序，僅通過瀏覽器就可以訪問數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。

本系統(tǒng)采用B/S模式實(shí)現(xiàn)專業(yè)上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)管理系統(tǒng)的開發(fā)[8]。在B/S模式中，服務(wù)器端由Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及中間件（Middle ware）組成?？蛻舳诉\(yùn)行瀏覽器軟件，瀏覽器以超文本形式向Web服務(wù)器提出訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的要求，Web服務(wù)器接受客戶端請(qǐng)求后將這個(gè)請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為SQL語(yǔ)法，并提交給數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，服務(wù)器得到請(qǐng)求后，驗(yàn)證其合法性，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的結(jié)果返回給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器再一次將得到的所有結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變成HTML文檔形式，轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端瀏覽器并以Web頁(yè)面形式顯示出來。

三、系統(tǒng)基本功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由兩大部分和三個(gè)主要功能模塊組成。兩大部分為前臺(tái)用戶使用部分和后臺(tái)管理部分，三大模塊分別為教師子系統(tǒng)、學(xué)生子系統(tǒng)和管理員子系統(tǒng)三個(gè)功能主模塊，每個(gè)主模塊下面又包含有相應(yīng)的子模塊。學(xué)生是該系統(tǒng)的主要服務(wù)對(duì)象，學(xué)生在進(jìn)入系統(tǒng)后可根據(jù)實(shí)踐環(huán)節(jié)的進(jìn)度使用相應(yīng)的功能，幫助自己更高效地完成上機(jī)實(shí)踐任務(wù)。教師主要是進(jìn)行與學(xué)生信息、實(shí)踐教學(xué)和考試相關(guān)內(nèi)容的管理。管理員則可以對(duì)系統(tǒng)的全部信息進(jìn)行維護(hù)和管理。

（一）登陸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)分為前臺(tái)和后臺(tái)兩部分。當(dāng)用戶登錄時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶的身份權(quán)限來確定是進(jìn)入前臺(tái)還是后臺(tái)，進(jìn)入后用戶將能進(jìn)行與其身份權(quán)限一致的操作。用戶通過“注冊(cè)模塊”注冊(cè)后，擁有自己的用戶ID和密碼，通過“登陸頁(yè)面”進(jìn)行用戶名和密碼的驗(yàn)證后就可以進(jìn)入系統(tǒng)。系統(tǒng)中一共涉及到三類用戶，包括管理員、教師和學(xué)生，每類用戶的訪問權(quán)限不同，不同身份將進(jìn)入不同的功能界面，行使不同的權(quán)力，從而保證本系統(tǒng)使用者和網(wǎng)站的安全性。

（二）學(xué)生子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

學(xué)生登陸系統(tǒng)后，進(jìn)入到學(xué)生首頁(yè)，學(xué)生首頁(yè)主要是提供學(xué)生權(quán)限所具有的操作鏈接，方便學(xué)生使用相應(yīng)的功能。主要包括三個(gè)部分：個(gè)人信息、平時(shí)教學(xué)和考試。

個(gè)人信息，用于顯示學(xué)生用戶的基本信息，并可以對(duì)其中一些信息進(jìn)行修改與更新。

平時(shí)教學(xué)，有四個(gè)模塊構(gòu)成：“上機(jī)題目模塊”用于學(xué)生隨時(shí)查詢自己的上機(jī)實(shí)踐題目，彌補(bǔ)學(xué)生可能丟失上機(jī)題目而沒有備份的問題。“上機(jī)通知模塊”用于管理系統(tǒng)內(nèi)的通知內(nèi)容，管理員和教師使用發(fā)送通知子模塊及時(shí)發(fā)送最新實(shí)踐環(huán)節(jié)信息。學(xué)生用戶只使用到查看通知子模塊?！俺绦蚰K”提供學(xué)生和教師使用的入口，提供多種潮流計(jì)算方法、故障計(jì)算方法，通用性好，可以使學(xué)生對(duì)比自己所編程序的正確性，找出其中的不足進(jìn)行修改，也方便教師查看學(xué)生所編程序的正確性。“作業(yè)提交模塊”方便學(xué)生平時(shí)提交作業(yè)，供指導(dǎo)教師查看。

考試部分由兩個(gè)模塊構(gòu)成：“上機(jī)考試模塊”用于學(xué)生最終實(shí)踐環(huán)節(jié)的考試，同時(shí)也方便教師通過數(shù)據(jù)分析實(shí)踐環(huán)節(jié)的效果[9]?！安榭闯煽?jī)模塊”用于學(xué)生查看自己實(shí)踐環(huán)節(jié)中平時(shí)作業(yè)得分和最終考試得分。

專業(yè)上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)參與的學(xué)生最多可達(dá)幾百名，傳統(tǒng)形式的實(shí)踐環(huán)節(jié)組織形式勞動(dòng)量較大并且重復(fù)勞動(dòng)。學(xué)生通過本系統(tǒng)登陸后，就可通過上機(jī)通知模塊查詢到實(shí)踐環(huán)節(jié)相關(guān)的通知，或一些上機(jī)過程需要注意的事項(xiàng)、常出現(xiàn)的問題等；點(diǎn)擊上機(jī)題目模塊直接獲取自己的題目；在編程過程中隨時(shí)和教師交流，并通過系統(tǒng)直接提交最終程序；最后參加無紙化的考試。學(xué)生采用本系統(tǒng)，既提高了學(xué)習(xí)效率，也節(jié)省了人力和資源成本。

（三）教師子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

教師登陸系統(tǒng)后，進(jìn)入到教師首頁(yè)，教師首頁(yè)主要是提供教師權(quán)限所具有的操作鏈接。主要也包括三個(gè)部分：個(gè)人信息、平時(shí)教學(xué)和考試。

個(gè)人信息，這部分的功能與學(xué)生系統(tǒng)中的相應(yīng)部分相同。

平時(shí)教學(xué)，有四個(gè)模塊構(gòu)成：“上機(jī)通知”和“程序模塊”得功能同學(xué)生子系統(tǒng)。教師登陸后，使用“學(xué)生信息模塊”方便、及時(shí)查看自己所指導(dǎo)學(xué)生的信息，使用“作業(yè)批閱模塊”查看學(xué)生所分配的上機(jī)題目、學(xué)生提交的作業(yè)，并完成教師評(píng)分輸入并保存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表中。

考試部分由三個(gè)模塊構(gòu)成：教師通過“考試題庫(kù)模塊”可以對(duì)最終考試題庫(kù)更新、修改、刪除等操作。“教師閱卷模塊”由兩個(gè)子模塊構(gòu)成，自動(dòng)閱卷子模塊能自動(dòng)幫助教師完成單選、多選、判斷等試題的自動(dòng)閱卷；教師手動(dòng)閱卷子模塊用于對(duì)試卷的客觀題進(jìn)行教師親自閱卷，最終系統(tǒng)得到總成績(jī)。在實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)束時(shí)，教師通過“成績(jī)生成模塊”可以自動(dòng)生成其所指導(dǎo)學(xué)生的最終成績(jī)單，并自動(dòng)保存為Excel格式。

教師在教師子系統(tǒng)中，可以查看學(xué)生的信息，對(duì)所指導(dǎo)的學(xué)生情況有一定的了解；可以發(fā)布和管理實(shí)踐環(huán)節(jié)相關(guān)信息，并可以保證所有學(xué)生均可盡快知曉。在上機(jī)過程中，隨時(shí)掌握學(xué)生的進(jìn)度，并進(jìn)行答疑和指導(dǎo)；最后依據(jù)題庫(kù)和學(xué)生學(xué)習(xí)情況出題進(jìn)行無紙化考試和閱卷，并可根據(jù)最終成績(jī)的數(shù)據(jù)分析了解整個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)的效果，以供往后教學(xué)過程的改進(jìn)和提高。教師采用本系統(tǒng)，大大減少了教師工作量，提高了教師的工作效率，并有效地降低了上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)的成本。

（四）管理員子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在管理員子系統(tǒng)中管理員可以對(duì)系統(tǒng)的全部信息進(jìn)行維護(hù)。如對(duì)用戶的增刪、對(duì)用戶信息的管理、對(duì)上機(jī)題目的更新、分配上機(jī)題目、分配指導(dǎo)教師。具體模塊包括“管理員用戶信息管理模塊”、“上機(jī)題目更新模塊”、“分配指導(dǎo)教師模塊”、“分配上機(jī)試題模塊”等。在管理員子系統(tǒng)中，管理員通過上機(jī)通知模塊查看、管理本系統(tǒng)內(nèi)所有的通知信息。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，借助phpMyAdmin這個(gè)基于Web的數(shù)據(jù)庫(kù)管理應(yīng)用程序，我們對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作基本上可以實(shí)現(xiàn)完全可視化。phpMyAdmin中所做的任何操作都會(huì)被自動(dòng)轉(zhuǎn)化為SQL語(yǔ)言來與MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行交互，在完成每個(gè)操作時(shí)，都可以在頁(yè)面上看到相應(yīng)的SQL語(yǔ)句。

本系統(tǒng)借助Dreamweaver CS6，利用其自帶的MySQL連接功能可以實(shí)現(xiàn)不必編寫任何代碼成功連接數(shù)據(jù)庫(kù)[10，11]。完成MySQL連接的創(chuàng)建后，在“文件”面板中可以看到Dreamweaver自動(dòng)在站點(diǎn)根目錄中創(chuàng)建了Connections文件夾，在該文件夾里面有一個(gè)與創(chuàng)建的MySQL連接的名稱相同的文件。之后，無論網(wǎng)站有多少的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)需要連接數(shù)據(jù)庫(kù)，僅僅需要在代碼開頭加載該文件即可，不用進(jìn)行重新連接數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了“一次連接，到處運(yùn)行”。

該系統(tǒng)大多數(shù)網(wǎng)頁(yè)都需要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，從系統(tǒng)安全性方面出發(fā)，不希望用戶不登陸而是直接輸入網(wǎng)頁(yè)地址進(jìn)行訪問。利用Session可實(shí)現(xiàn)這種需求，具體方法是：在用戶輸入的用戶名和密碼通過后，用Session變量存儲(chǔ)用戶特征信息（如用戶名、身份），這個(gè)Session變量就相當(dāng)于“門票”，如果這些特征值為空，表示沒有經(jīng)過合法認(rèn)證，而是通過直接輸入網(wǎng)頁(yè)的網(wǎng)址進(jìn)入，就拒絕其訪問并返回登陸界面。如果當(dāng)時(shí)有若干個(gè)用戶訪問網(wǎng)站，則網(wǎng)站會(huì)為每個(gè)用戶建立一個(gè)獨(dú)立的Session對(duì)象，每個(gè)用戶都無法訪問其他用戶的Session信息，同時(shí)Session信息在用戶退出系統(tǒng)時(shí)將被注銷，失去“門票”意義。

五、系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)及測(cè)試效果

根據(jù)上述設(shè)計(jì)功能需求，開發(fā)完成了上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)管理系統(tǒng)，現(xiàn)選取部分界面列出并簡(jiǎn)要說明。

圖1為注冊(cè)界面，用戶按照要求填寫注冊(cè)信息后就可以提交注冊(cè)，提交后系統(tǒng)會(huì)首先查看該用戶名是否已被注冊(cè)，判定該用戶注冊(cè)成功或失敗。圖2為學(xué)生首頁(yè)，主要是提供學(xué)生權(quán)限所具有的操作鏈接。當(dāng)學(xué)生點(diǎn)擊鏈接進(jìn)入相應(yīng)的界面后，總有返回鏈接回到首頁(yè)。圖3為管理員上機(jī)通知頁(yè)面，管理員對(duì)上機(jī)通知具有最高的管理權(quán)限，可以查看所有通知內(nèi)容、刪除和發(fā)布通知。

本文對(duì)該系統(tǒng)還進(jìn)行了相關(guān)功能的測(cè)試[12]，主要通過相關(guān)技術(shù)手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的各種錯(cuò)誤或不足，從而進(jìn)行修改和更正，使系統(tǒng)正常運(yùn)行并且更加合理、完善。具體測(cè)試過程包括了測(cè)試用戶能夠正確登陸、非法用戶是否能登陸、注冊(cè)頁(yè)面的注冊(cè)功能、系統(tǒng)各項(xiàng)功能是否正常：系統(tǒng)在不同瀏覽器下的兼容問題等。通過采用不同的測(cè)試方法和測(cè)試用例，成功發(fā)現(xiàn)并解決了很多系統(tǒng)潛在的錯(cuò)誤，為系統(tǒng)的實(shí)際推廣與應(yīng)用掃清了障礙。

六、結(jié)論

上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)管理系統(tǒng)充分發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)的作用，方便教師及時(shí)、全面、了解學(xué)生上機(jī)實(shí)踐過程，省去了傳統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)管理過程中工作量大、效率低、反饋周期長(zhǎng)、反饋能力弱以及多教師評(píng)判成績(jī)主觀性較強(qiáng)的缺陷，減少了印制實(shí)踐題目、試題等造成的紙張資源浪費(fèi)，并且具有靈活性、及時(shí)性以及方便性等特點(diǎn)。

經(jīng)過測(cè)試后，本系統(tǒng)能夠在Windows 7及Windows XP系統(tǒng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能的正常運(yùn)行，能夠保證上機(jī)實(shí)踐環(huán)節(jié)前臺(tái)的正常使用以及管理員和教師對(duì)后臺(tái)各個(gè)管理模塊的管理工作，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)開發(fā)的主要功能，并且效果良好、穩(wěn)定。

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