摘 要：討論了Web環(huán)境下上機(jī)作業(yè)管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。
關(guān)鍵詞：上機(jī)作業(yè)管理系統(tǒng); 數(shù)據(jù)庫(kù); 數(shù)據(jù)完整性

　　上機(jī)類作業(yè)是計(jì)算機(jī)教育中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，其顯著特征是將實(shí)踐知識(shí)與理論知識(shí)有機(jī)地聯(lián)系在一起，并借助于一定的實(shí)驗(yàn)手段來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力和工程觀念。傳統(tǒng)的上機(jī)課程一般需要教師在課堂上完成安排實(shí)驗(yàn)任務(wù)、評(píng)閱文件、收集和批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告等工作，無(wú)法在課余時(shí)間控制學(xué)生上機(jī)作業(yè)的完成質(zhì)量，這種情況已經(jīng)越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的需求。在國(guó)內(nèi)，從計(jì)算機(jī)類上機(jī)課程作業(yè)管理系統(tǒng)的管理情況來(lái)看，在現(xiàn)代化教育技術(shù)模式下，使用計(jì)算機(jī)提交作業(yè)已相當(dāng)普及。但能夠合理使用硬件資源、有條理地管理好學(xué)生作業(yè)信息的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)卻少之又少。
　　本文闡述了運(yùn)用ASP.NET技術(shù)構(gòu)建一個(gè)計(jì)算機(jī)類作業(yè)管理系統(tǒng)的過(guò)程，描述了B/S模式的概念及特點(diǎn)、ASP.NET的優(yōu)越性及對(duì)作業(yè)管理系統(tǒng)的分析，該系統(tǒng)主要完成了作業(yè)的上傳、教師對(duì)作業(yè)的批改，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，操作簡(jiǎn)單。
1  系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
　　B/S結(jié)構(gòu)，即Browser/Server(瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，是隨著Internet技術(shù)的興起、對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過(guò)WWW瀏覽器實(shí)現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)。B/S結(jié)構(gòu)主要是利用了不斷成熟的WWW瀏覽器技術(shù)，結(jié)合瀏覽器的多種Script語(yǔ)言(VBScript、JavaScript)和ActiveX技術(shù)，用通用瀏覽器實(shí)現(xiàn)了原來(lái)需要復(fù)雜專用軟件才能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大功能，節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本，是一種全新的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)[4]。
　　B/S結(jié)構(gòu)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建立企業(yè)內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)或利用Internet虛擬專網(wǎng)(VPN)。前者的特點(diǎn)是安全、快捷、準(zhǔn)確，后者則具有節(jié)省投資、跨地域廣的優(yōu)點(diǎn)，需視企業(yè)規(guī)模和地理分布確定采用哪種方式。企業(yè)內(nèi)部通過(guò)防火墻接入Internet，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)的功能需求
2.1 用戶的登錄功能設(shè)計(jì)
　　登錄功能要求3種用戶能在同一界面登錄，學(xué)生、老師、管理員以用戶名與密碼進(jìn)行登錄。如果用戶名錯(cuò)誤或不存在、密碼錯(cuò)誤，應(yīng)當(dāng)給予提示。
2.2 學(xué)生子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
　　本子系統(tǒng)面向的用戶為學(xué)生用戶，主要有3個(gè)功能：
　　(1)上傳作業(yè)
　　要求先找到上傳的對(duì)象（老師），然后瀏覽本地計(jì)算機(jī)目錄，找到要提交的文件，并提交到對(duì)應(yīng)的老師目錄下，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄該作業(yè)提交的信息，完成提交過(guò)程，返回成功信息。
　　(2)管理作業(yè)
　　要求學(xué)生用戶能查詢所有作業(yè)的成績(jī)，并按科目類別排列顯示；可以對(duì)作業(yè)進(jìn)行查看、刪除。
　　(3)修改個(gè)人信息
　　要求輸入密碼時(shí)，密碼以隱藏模式顯示；輸入新密碼時(shí)，要對(duì)密碼進(jìn)行二次檢驗(yàn)和長(zhǎng)度檢驗(yàn)；修改成功后提示成功?？尚薷某~戶以外的所有信息。
2.3 老師子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
　　本子系統(tǒng)面向的用戶為老師，主要有3個(gè)功能:
　　(1)修改個(gè)人資料
　　要求輸入密碼時(shí)，密碼以隱藏模式顯示；輸入新密碼時(shí)，要對(duì)密碼進(jìn)行二次檢驗(yàn)和長(zhǎng)度檢驗(yàn)；修改成功后提示成功。可修改除賬戶以外的所有信息。
　　(2)發(fā)布公告
　　要求可以發(fā)布新的公告，并可以對(duì)公告進(jìn)行管理。
　　(3)作業(yè)管理
　　要求可以發(fā)布作業(yè)、設(shè)定作業(yè)提交期限，并可以管理其發(fā)布的公告、按作業(yè)的題目查詢要批改的作業(yè)、對(duì)作業(yè)進(jìn)行批改與管理。
2.4 管理員子系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)面向管理員用戶，主要有3個(gè)功能需求：
　　(1)修改密碼
　　修改管理員密碼，要求賬戶不能修改。
　　(2)角色管理
　　增加老師，正確錄入老師信息（姓名、密碼等），錄入值不能為空。管理教師，刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中所有該老師關(guān)聯(lián)信息。認(rèn)證管理學(xué)生，對(duì)學(xué)生信息進(jìn)行認(rèn)證，否則學(xué)生即使注冊(cè)也無(wú)法登錄；對(duì)學(xué)生信息進(jìn)行刪除。
　　(3)課程管理
　　根據(jù)老師的姓名，對(duì)課程進(jìn)行增加和刪除管理。
3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)   
　　概念模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象和概括，它真實(shí)、充分地反映了現(xiàn)實(shí)世界中的事物和事物之間的聯(lián)系，它獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)模型和特定的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。描述概念模型的有力工具是E-R 圖,本系統(tǒng)的E-R圖如圖2所示。

　　 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)好的E-R圖轉(zhuǎn)換為與所選用的DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相符合的邏輯結(jié)構(gòu)。E-R圖向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)化要解決的問(wèn)題是：如何將實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系模式以及確定這些關(guān)系模式的屬性和碼。系統(tǒng)的全局E-R圖轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模型為：
　　教師(教師名、角色名稱、密碼、系別、性別、職稱、任教班級(jí)數(shù)、通訊地址)
　　班級(jí)(班級(jí)名、系別、人數(shù))
　　任課(課程名稱、教師名、班級(jí)名)
　　作業(yè)(作業(yè)名、作業(yè)序號(hào)、作業(yè)內(nèi)容、作業(yè)人數(shù))
　　作業(yè)分配(作業(yè)名、班級(jí)名、作業(yè)類型、機(jī)構(gòu)數(shù)量、作業(yè)期限)
　　學(xué)生(學(xué)生名、班級(jí)名、學(xué)號(hào)、角色名稱、密碼、通訊地址)
　　作業(yè)權(quán)限(學(xué)生名、作業(yè)名、學(xué)號(hào)、作業(yè)類型)
　　角色(角色名稱、人員名稱、系別、通訊地址)
　　圖文檔(文檔名稱、作業(yè)名、學(xué)生名、班級(jí)名、作業(yè)文件類型、完成狀態(tài)、評(píng)價(jià)狀態(tài)、評(píng)價(jià)內(nèi)容)
　　機(jī)構(gòu)(機(jī)構(gòu)名、作業(yè)名、班級(jí)名、學(xué)生名)
　　教師注冊(cè)表(系別、教師名集合、職稱)
　　學(xué)生注冊(cè)表(班級(jí)名、學(xué)生名集合)
　　本系統(tǒng)的DBMS采用的是MS SQL Server 2000。
4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)
4.1 ASP.NET技術(shù)
　　ASP.NET完全基于模塊與組件，具有更好的可擴(kuò)展性與可定制性，同時(shí)也提供給Web開(kāi)發(fā)人員更好的靈活性，有效縮短了Web應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)周期。ASP.NET與Windows 2000 Server/Advanced Server的完美組合，為中小型乃至企業(yè)級(jí)的Web商業(yè)模型提供了一個(gè)更為穩(wěn)定、高效、安全的運(yùn)行環(huán)境。  
　　ASP.NET是ASP的最新版本，建立于公共語(yǔ)言運(yùn)行環(huán)境基礎(chǔ)上，具有強(qiáng)大的語(yǔ)言支持(例如 C＃ 、VB.NET)、更高的執(zhí)行效率和開(kāi)發(fā)效率等優(yōu)點(diǎn)。
　　在ASP.NET中，使用ADO.NET連接數(shù)據(jù)庫(kù)，ADO．NET使用XML實(shí)現(xiàn)程序和網(wǎng)頁(yè)之間的數(shù)據(jù)交換。用XML格式的數(shù)據(jù)集傳送信息，使得開(kāi)發(fā)者能夠輕易地把處理數(shù)據(jù)的部分和用戶界面的部分分別放在不同的服務(wù)器上。因此，它能夠極大地提高性能以及增強(qiáng)支持多用戶系統(tǒng)的可維護(hù)性。
4.2 數(shù)據(jù)完整性的維護(hù)技術(shù)
　　數(shù)據(jù)完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和一致性，它有2方面的含義：(1)數(shù)據(jù)取值的正確性，即字段列值必須符合數(shù)據(jù)的取值范圍、類型和精度的規(guī)定；(2)相關(guān)數(shù)據(jù)的一致性，即相關(guān)表的聯(lián)系字段的列值匹配。
　　在SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)施數(shù)據(jù)完整性維護(hù)的方法主要有以下3種，其策略為：
　　(1)對(duì)于通過(guò)窗口操作輸入的數(shù)據(jù)，一般采用前端應(yīng)用程序來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性。這樣，一方面可把非法數(shù)據(jù)在提交到數(shù)據(jù)庫(kù)之前就拒之門外，另一方面可讓用戶及時(shí)得到操作反饋信息，使系統(tǒng)更加友好。
　　(2)數(shù)據(jù)一致性的維護(hù)，適合于由后端數(shù)據(jù)庫(kù)的觸發(fā)器或表定義的約束來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣可降低前端應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)量，提高應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可維護(hù)性。
　　(3)對(duì)于數(shù)據(jù)完整性和安全性要求較高的系統(tǒng)，則需要采用多層保護(hù)屏障來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性和安全性。如在前端應(yīng)用系統(tǒng)程序檢查輸入數(shù)據(jù)的有效性，同時(shí)在后端數(shù)據(jù)庫(kù)建立表約束、規(guī)則、缺省和觸發(fā)器等措施進(jìn)行數(shù)據(jù)完整性約束，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。
　　本系統(tǒng)主要采用了后端數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)措施。后端數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器保護(hù)又可分為定義create table完整性約束保護(hù)和定義規(guī)則、缺省、索引和觸發(fā)器保護(hù)。其定義為： 
　　(1)定義create table完整性約束
　　該方法是在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)表的命令語(yǔ)句中，加入字段的數(shù)據(jù)完整性約束語(yǔ)句來(lái)實(shí)施數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)。例如在建表語(yǔ)句中可加入非空(not null)約束、缺省(default)約束、唯一碼(unique)約束、主鍵碼(primary key)約束等。它的主要特點(diǎn)是定義簡(jiǎn)單、安全可靠、維護(hù)方便。在創(chuàng)建本系統(tǒng)的物理模型時(shí)，就采用了這些完整性約束。
　　(2)定義規(guī)則、缺省、索引和觸發(fā)器
　　在數(shù)據(jù)庫(kù)表的創(chuàng)建命令語(yǔ)句中定義約束的方法，雖然具有簡(jiǎn)單、方便、安全等特點(diǎn)，但它只對(duì)特定的表有效，不能應(yīng)用到其他表，并且只能使用alter table命令進(jìn)行修改或刪除，缺乏一定的靈活性。在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建與表相對(duì)獨(dú)立的規(guī)則、索引和觸發(fā)器對(duì)象，也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)完整性保護(hù)，而且能實(shí)施更復(fù)雜、更完善的數(shù)據(jù)完整性約束。它的主要特點(diǎn)是功能強(qiáng)、效率高、維護(hù)方便。
　　類似于表定義中的參照完整性約束，觸發(fā)器可用來(lái)保證相關(guān)數(shù)據(jù)的一致性。它還能完成一些表定義的參照完整性約束不能完成的任務(wù):(1)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)表中的更新進(jìn)行級(jí)聯(lián);(2)通過(guò)引用其他列或數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的限制;(3)執(zhí)行“若……則……”分析。例如，若當(dāng)刪除教師表的主鍵碼行時(shí)，也要求刪除任課表(teach)的外鍵碼相關(guān)行。
5 系統(tǒng)運(yùn)行示例
　　本節(jié)給出了系統(tǒng)運(yùn)行的界面，管理員和教師借助于頁(yè)面就可以對(duì)作業(yè)信息進(jìn)行管理。圖3～圖6分別為學(xué)生上傳作業(yè)界面、教師發(fā)布作業(yè)界面、作業(yè)批改界面和管理員管理課程信息界面。

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