劉昔

摘要：通過對(duì)培英職校選課系統(tǒng)的研究，在培英學(xué)校的校園網(wǎng)絡(luò)軟硬件系統(tǒng)下，使學(xué)生公平選課和學(xué)校管理工作中存在的各種問題得到了解決，使學(xué)校的教務(wù)管理工作的效率得到了提高，工作質(zhì)量有了改善。開發(fā)出一個(gè)公平、公正、方便、易用的選課系統(tǒng)，方便了學(xué)生和學(xué)校教務(wù)管理人員，促進(jìn)學(xué)分制建設(shè)。另外，對(duì)B/S結(jié)構(gòu)下的抽簽算法的選課系統(tǒng)的研究，結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為這方面的研究起到積極的推動(dòng)作用，軟件的實(shí)現(xiàn)也讓我校學(xué)生選課工作的管理水平得到了提高，使我校學(xué)分制的選課制度更加完善

關(guān)鍵詞：選課系統(tǒng)；MVC；J2EE/JSP；B/S模式

中圖分類號(hào)：F49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672—3198（2014）16—0172—03

1緒論

1.1研究背景與意義

鑒于選課制的特點(diǎn)和要求，本課題將以學(xué)分制的基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)，根據(jù)廣東培英職業(yè)技術(shù)學(xué)校的實(shí)際需要，結(jié)合廣東培英職業(yè)技術(shù)學(xué)校的具體實(shí)際情況，在充分調(diào)查論證和取得用戶需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套在培英職校的學(xué)分制管理體制下基于J2EE技術(shù)的選課管理系統(tǒng)。不僅需要滿足培英職校的特殊情況，即滿足學(xué)校中專班、大專班、培訓(xùn)班的需要，又能適應(yīng)學(xué)分制管理本身具備的各種特點(diǎn)，還要能夠在我校選課制度的實(shí)施過程中出現(xiàn)的各種各樣的問題時(shí)，提供各種幫助和依據(jù)，用比較靈活的技術(shù)手段予以解決。而且該系統(tǒng)要能夠與我校校園網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的其他系統(tǒng)模式相融合，使教務(wù)管理部門對(duì)學(xué)分制下的各種情況能夠迅速地利用系統(tǒng)解決，令我校學(xué)分制的選課實(shí)施與管理能夠更加科學(xué)和規(guī)范，促進(jìn)我校學(xué)分制改革，提高教務(wù)管理工作的效率。

1.2國內(nèi)外研究概況

縱觀國內(nèi)外各類院校的選課制度實(shí)施情況，目前對(duì)選課制主要的做法有以下的三種：

（l）第一種是學(xué)校課程分為選修課和必修課，而學(xué)生可以根據(jù)自己的需求和興趣自由選擇選該專業(yè)選修課，教學(xué)班與行政班基本保持一致。

（2）第二種是對(duì)于選修課部分仍由教務(wù)處統(tǒng)一排課，但也允許學(xué)生自由選擇課程，包括提前修讀的或分層次必修課和各種選修課，也就是學(xué)生不能隨意選擇老師，而對(duì)于行政班基本不變。

（3）第三種是可以說是全面選課制，即是學(xué)生不僅自由選擇課程還能選擇老師，行政班和教學(xué)班是沒有明顯的界限的，打破了行政班和教學(xué)班的區(qū)別。

1.3論文的主要研究?jī)?nèi)容

本課題主要研究基于J2EE框架的網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，文章的組織和結(jié)構(gòu)具體安排如下：

第一章為緒論，主要講述了課題研究的背景，課題的國內(nèi)外研究概況以及論文的主要研究?jī)?nèi)容。

第二章重點(diǎn)介紹了選課的系統(tǒng)需求分析。

第三章介紹具有抽簽算法的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

第四章詳細(xì)說明了選課系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。介紹系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果，說明整個(gè)系統(tǒng)的功能分布

第五章介紹了系統(tǒng)的測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。

第六章對(duì)課題進(jìn)行總結(jié)和歸納，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了展望。

2系統(tǒng)需求分析

2.1我校選課系統(tǒng)需求

時(shí)代不斷發(fā)展，教育事業(yè)也在不斷進(jìn)步。跟隨教育改革的步伐，為了全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)性、創(chuàng)造性，我國很多中專學(xué)校和職業(yè)技術(shù)學(xué)校都開始試行選課制度，學(xué)生可以按照自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，自主選擇學(xué)習(xí)的課程，學(xué)生的主動(dòng)性得到很大的提高，知識(shí)結(jié)構(gòu)的自主權(quán)增大，選課范圍也逐漸擴(kuò)大。所以，培英職業(yè)技術(shù)學(xué)校為了更好地與教學(xué)改革相適應(yīng)，必須設(shè)計(jì)開發(fā)出適應(yīng)我校實(shí)際情況的學(xué)分制管理模式的選課系統(tǒng)，而且結(jié)合校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使之完全網(wǎng)絡(luò)化。根據(jù)廣東省培英職業(yè)技術(shù)學(xué)校學(xué)分制開展的當(dāng)前現(xiàn)實(shí)環(huán)境，選課制按照必修課程和選修課程來分類，選修課程包括公共選修課和專業(yè)選修課；必修課程包括了公共必修課和專業(yè)必修課。按科目劃分，每學(xué)期初對(duì)各個(gè)科目的課程進(jìn)行安排，并按照學(xué)生殘疾類型（肢殘、聾、盲、健全）、班級(jí)類型（中專班、大專班、培訓(xùn)班）、年級(jí)和專業(yè)進(jìn)行排課，按照專業(yè)教研組制定的教學(xué)計(jì)劃來編排這個(gè)學(xué)期的課程。

2.2選課業(yè)務(wù)流程

系統(tǒng)選課系統(tǒng)的流程圖如1所示。

2.3選課系統(tǒng)需求模型

學(xué)生選課流程如下：

（1）學(xué)生賬戶選課流程。

①事件開始進(jìn)入準(zhǔn)備階段；

②利用瀏覽器打開系統(tǒng)選課頁面；

③鍵入學(xué)號(hào)和密碼后進(jìn)入系統(tǒng)；

④如密碼輸入錯(cuò)誤，重返登錄界面；密碼正確，完成登錄過程；

⑤系統(tǒng)顯示出學(xué)生操作主頁面；

⑥第一次使用1234登錄，登錄后會(huì)系統(tǒng)給出提示，要求用戶進(jìn)行修改密碼操作；

⑦點(diǎn)擊“選課操作”進(jìn)入選課頁面；

⑧根據(jù)學(xué)生情況頁面列出當(dāng)前可選課程；

⑨點(diǎn)選課程后并點(diǎn)擊提交完成選課；

⑩系統(tǒng)檢測(cè)出所選課程是否有矛盾，一旦出現(xiàn)與規(guī)定不符合的或時(shí)間有錯(cuò)誤的選課操作，系統(tǒng)反饋沖突信息，要求重新進(jìn)行選課操作；

（2）補(bǔ)選階段事件流程。

當(dāng)正常選課時(shí)間結(jié)束后，將開始進(jìn)行選，因故沒有選課或出現(xiàn)沖突沒處理的同學(xué)利用這個(gè)階段進(jìn)行選課操作。經(jīng)管理員同意的帳號(hào)，在這個(gè)時(shí)間段允許進(jìn)行選課操作。

（3）教師查詢學(xué)生選課情況事件流程。

老師在系統(tǒng)教師管理頁面可以查詢所任課程的選課詳情，系統(tǒng)頁面會(huì)顯示出對(duì)應(yīng)教師所任教課程里面的具體信息，包括該門課程名稱、課程報(bào)名人數(shù)、報(bào)名學(xué)生姓名、學(xué)生所在班級(jí)等，教師可以從系統(tǒng)中得到一份自己所授課程學(xué)生的名冊(cè)，并且能夠按照要求根據(jù)日期或班級(jí)統(tǒng)計(jì)和打印出花名冊(cè)。

（4）管理員添加課程事件流程。

①流程開始，用瀏覽器打開主頁面并點(diǎn)擊管理登錄；

②系統(tǒng)進(jìn)行安全性檢查；

③管理員登陸要鍵入正確帳號(hào)名和8字符以上安全密碼；

④密碼或帳號(hào)出錯(cuò)，返回管理登陸；連續(xù)3次出錯(cuò)，系統(tǒng)退出，流程結(jié)束；密碼正確進(jìn)入下一步；

⑤系統(tǒng)顯示課程管理頁面；

⑥點(diǎn)擊課程管理里面的“添加”按鈕；

⑦課程添加的操作要求鍵入完整的課程名稱和課程詳情等信息；

⑧點(diǎn)擊確認(rèn)添加；

⑨如果課程名稱有重復(fù)，系統(tǒng)反饋出錯(cuò)誤提示，并返回添加操作頁面；正確操作系統(tǒng)反饋操作成功信息進(jìn)行下一步；

⑩系統(tǒng)將課程信息儲(chǔ)存至數(shù)據(jù)庫。

2.4系統(tǒng)采用隨機(jī)抽簽算法

抽簽算法的流程是：系統(tǒng)自動(dòng)為該課程報(bào)名學(xué)生用一個(gè)報(bào)名人數(shù)范圍內(nèi)的唯一隨機(jī)數(shù)編號(hào)，如果被分配的隨機(jī)數(shù)小于規(guī)定人數(shù)數(shù)值，則該學(xué)生中簽，系統(tǒng)會(huì)反饋選課成功信息給該學(xué)生，并將該生選課信息保存到數(shù)據(jù)庫，反之則未被選中，學(xué)生從該課程中淘汰，隨即編號(hào)標(biāo)志設(shè)置為0，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出通知讓該生重新進(jìn)行選課。

系統(tǒng)抽簽選課的過程采用平均分布概率算法對(duì)超過規(guī)定人數(shù)的選課的結(jié)果做計(jì)算，利用計(jì)算機(jī)真隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生法，產(chǎn)生分布平均的隨機(jī)數(shù)賦予變量，然后按照管理員設(shè)定的課程規(guī)定人數(shù)來抽取相應(yīng)數(shù)量的學(xué)生。這種系統(tǒng)隨機(jī)抽簽的計(jì)算只有在課程報(bào)名人數(shù)過多，超過課程規(guī)定人數(shù)是才發(fā)生。

3選課系統(tǒng)設(shè)計(jì)

選課系統(tǒng)要根據(jù)上一節(jié)系統(tǒng)需求分析的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，將其轉(zhuǎn)化為軟件表示的過程，同時(shí)為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供可靠的依據(jù)。

3.1系統(tǒng)總體架構(gòu)

一般來說，我校對(duì)該系統(tǒng)操作上，既要求系統(tǒng)既要求做任何提交動(dòng)作時(shí)系統(tǒng)的主操作頁面不能隨意轉(zhuǎn)變，又要能對(duì)從數(shù)據(jù)庫讀出的內(nèi)容進(jìn)行排版，調(diào)整到適合不同顯示分辨率下瀏覽器能正常瀏覽，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于以上特殊需求，決定采用Model2 MVC應(yīng)用程序構(gòu)架進(jìn)行開發(fā)。此系統(tǒng)架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)將模型、視圖與控制器的分離，即實(shí)現(xiàn)表現(xiàn)和內(nèi)容的真正分離。

系統(tǒng)一旦檢測(cè)到了數(shù)據(jù)變化，控制器會(huì)向前臺(tái)發(fā)送消息，提示前臺(tái)要進(jìn)行更新。這實(shí)際上是一種模型的變化-傳播機(jī)制。

3.2選課系統(tǒng)功能劃分

根據(jù)我校所開展選課制模式下的實(shí)際要求，功能要滿足學(xué)生用戶、教師用戶和管理員用戶三塊。因此，根據(jù)三種用戶說進(jìn)行操作的不同，選課系統(tǒng)劃分為三個(gè)功能部分。

3.3選課系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的任務(wù)是針對(duì)我校目前選課制度下的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，來構(gòu)造適合的數(shù)據(jù)庫模式，建立數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，使之能有效地收集、存儲(chǔ)、操作和管理數(shù)據(jù)，滿足用戶各種需求。一般來說，只有經(jīng)過周密和全面的考慮進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，才有可能開發(fā)出優(yōu)秀的信息系統(tǒng)。

3.4安全性設(shè)計(jì)

為了保護(hù)學(xué)生個(gè)人隱私以及保障教務(wù)管理，在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)我們要從多個(gè)脆弱環(huán)節(jié)進(jìn)行安全性設(shè)計(jì)。包括服務(wù)器的病毒木馬防護(hù)，后臺(tái)賬戶密碼加密和驗(yàn)證方式都要符合較高的安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

4系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

完成了設(shè)計(jì)工作后，要進(jìn)入選課系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)階段。本章將對(duì)選課系統(tǒng)：學(xué)生選課、教師查詢、管理員管理、抽簽算法等幾個(gè)主要模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行講述。

4.1系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境

開發(fā)本系統(tǒng)的硬件環(huán)境要求：Intel Pentium4以上處理器、512M以上內(nèi)存，支持標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)卡。

軟件環(huán)境：為了保障JSP的運(yùn)行，需要安裝Tomeat服務(wù)器支持?；赪indows server 2008操作系統(tǒng)，客戶端軟件需要IE6.0及以上的瀏覽器版本。

4.2學(xué)生選課系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在上一章中，介紹了各主要功能的分析和設(shè)計(jì)，系統(tǒng)主要分為三個(gè)子系統(tǒng)，分別為：學(xué)生子系統(tǒng)和教師課程管理子系統(tǒng)和選課管理子系統(tǒng)。其中還包含抽簽算法模塊，由于篇幅有限，代碼部分省略，下面介紹這三個(gè)子系統(tǒng)和抽簽算法模塊的實(shí)現(xiàn)。

4.2.1學(xué)生子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

學(xué)生子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生登陸進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后允許學(xué)生進(jìn)入選課頁面，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和安排進(jìn)行選課的操作，最后保存選課的結(jié)果。同時(shí)，學(xué)生也可以查詢自己的選課的成績(jī)。

4.2.2教師課程管理子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

教師課程管理子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是教師登陸系統(tǒng)后，對(duì)教師所教授的課程進(jìn)行管理，可查詢班級(jí)、課程、學(xué)生人數(shù)等，還可以進(jìn)行成績(jī)錄入操作以及對(duì)選課成績(jī)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)等。

4.2.3選課管理子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

包括數(shù)據(jù)庫模塊和選課編輯模塊兩部分。數(shù)據(jù)庫模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)記錄的維護(hù)以及通知的發(fā)布、各種課程表、統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成等。選課編輯模塊為管理員提供課程增、刪、改的功能，并可以對(duì)教師和學(xué)生賬戶進(jìn)行管理。

4.2.4選課抽簽算法的實(shí)現(xiàn)

選課分為預(yù)選和抽簽兩個(gè)過程。預(yù)選階段一般為學(xué)期前的一段自由選課時(shí)間段，此時(shí)間段內(nèi)學(xué)生可根據(jù)個(gè)人愛好和學(xué)分需求進(jìn)行預(yù)選，預(yù)選期學(xué)生必須要對(duì)課程選擇該課程為第幾選擇的一項(xiàng)作為優(yōu)先級(jí)順序。預(yù)選時(shí)間段過后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入正式選課階段，開始對(duì)課程報(bào)名情況進(jìn)行計(jì)算，通過比對(duì)報(bào)課的優(yōu)先級(jí)抽選，并在同優(yōu)先級(jí)報(bào)課人數(shù)超過最高人數(shù)時(shí)發(fā)生抽簽，控制該門課程人數(shù)。

4.3選課過程及應(yīng)用情況

根據(jù)以上設(shè)計(jì)原則所開發(fā)的選課系統(tǒng)于2008年7月份在廣東培英職業(yè)技術(shù)學(xué)校開始運(yùn)行，到目前為止，已經(jīng)運(yùn)行幾個(gè)學(xué)期，順利完成了兩個(gè)學(xué)期的選課工作。尤為可貴的是，本系統(tǒng)利用抽簽算法選課技術(shù)解決了選課系統(tǒng)普遍存在的性能問題，在選課時(shí)間集中，選課人數(shù)眾多的情況下，高效的完成了大規(guī)模并發(fā)選課。更進(jìn)一步的證實(shí)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和可行性。在實(shí)際運(yùn)行過程中，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)存在的一些問題，并對(duì)這些問題作了分析和改進(jìn)。

5系統(tǒng)的測(cè)試

選課系統(tǒng)中，一個(gè)選課流程主要是包括打開網(wǎng)站，登錄系統(tǒng)，選擇校區(qū)，各類課程，如果需要退課則在選課后進(jìn)行退課操作等一系列操作。

因此，我們采用拉長(zhǎng)事務(wù)流水線，取消模擬思考時(shí)間的辦法，設(shè)計(jì)了包含多個(gè)具體事務(wù)的選課測(cè)試流程。

6總結(jié)與展望

本文主要探討培英職校網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下開發(fā)針對(duì)性強(qiáng)的有助于培英職校學(xué)分選課制開展的一套網(wǎng)上選課系統(tǒng)，這套選課系統(tǒng)基于J2EE架構(gòu)，結(jié)合了抽簽算法，很好地實(shí)現(xiàn)了選課中的公平公正，使選課工作高效靈活。我校學(xué)生分為中專班、大專班和培訓(xùn)班，因條件不同他們無法隨時(shí)上網(wǎng)選課，過去只能按照先來先得進(jìn)行選課，這樣會(huì)導(dǎo)致選課的不公平，也會(huì)造成課程人數(shù)分布不平均，出現(xiàn)某門課程“爆滿”或某門課程無人問津。采用抽簽算法的選課系統(tǒng)開始應(yīng)用后，一方面減輕了管理員的調(diào)度安排工作，只需要讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)登陸系統(tǒng)頁面進(jìn)行選課，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)報(bào)選人數(shù)過多的課程進(jìn)行抽簽篩選，沒中簽的學(xué)生可以及時(shí)接到通知改報(bào)其他課程，使課程人數(shù)分配平均；另一方面，這種算法下的選課系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)檫t選而造成學(xué)生無法報(bào)選自己想要修的課程，以抽簽的形式來盡量照顧到全部學(xué)生的公平選課。

培英職校的學(xué)分制建設(shè)剛剛開展不久，對(duì)于這方面的工作需要一套靈活多變的系統(tǒng)才能真正適應(yīng)我校的特殊環(huán)境。這套選課系統(tǒng)利用MVC模式下的struts框架來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用功能，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔清晰，可隨時(shí)增加功能，代碼可復(fù)用性高，系統(tǒng)移植難度不大，服務(wù)器容易配置，操作界面簡(jiǎn)單易學(xué)，為培英職校的教務(wù)管理工作提供了一個(gè)很好的工具。而在將來，系統(tǒng)能夠緊跟學(xué)校教育制度不斷發(fā)展的步伐，在原來的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，開發(fā)出更完善更豐富的功能。

目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，大多數(shù)學(xué)生都能利用手機(jī)上網(wǎng)，如果我們的選課系統(tǒng)能夠在WAP平臺(tái)上進(jìn)行連接，允許學(xué)生利用聯(lián)網(wǎng)手機(jī)對(duì)進(jìn)行選課操作，并依靠手機(jī)接收完整的課程通知單，那會(huì)為學(xué)生帶來非常大的便利。這都將會(huì)是我們下一步要努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

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