【正文】 過程，完成基礎(chǔ)課程維護(hù)、學(xué)生管理、排課管理等核心功能模塊，實(shí)現(xiàn)一套完整的學(xué)生管理系統(tǒng)。 Java EE。對(duì)學(xué)校管理部門來說，這不僅增加了工作量，也增加了工作難度。 課題研究背景和意義在高等教育普及化和大范圍擴(kuò)招形勢(shì)下，學(xué)生數(shù)量變得龐大，教務(wù)管理日趨繁雜，學(xué)生管理工作變得極其繁瑣。傳統(tǒng)的以手工方式為主的信息管理方式已經(jīng)不再有效，不僅工作量大、事務(wù)瑣碎，且可能耗費(fèi)很多的財(cái)力人力卻達(dá)不到較好的效果，難以提高管理水平[2]。傳統(tǒng)的學(xué)生工作管理也面臨著變革，數(shù)字化學(xué)生管理是一個(gè)很重要的方向[3]。一個(gè)良好的信息化學(xué)生管理系統(tǒng)能夠方便教師、學(xué)生、教務(wù)處的工作，順利的完成教學(xué)過程，促進(jìn)教師學(xué)生的溝通，保證教學(xué)工作的順利進(jìn)行，減輕教務(wù)處工作人員的負(fù)擔(dān)，為提升學(xué)校的競(jìng)爭(zhēng)力提供了保證，為學(xué)校信息化建設(shè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。低水平重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重由于校園網(wǎng)仍缺少重要的信息傳遞和工作流程環(huán)節(jié)，部門之間仍無法實(shí)現(xiàn)信息共享和集成，從而難以實(shí)現(xiàn)各部門之間高效率協(xié)作[6]。系統(tǒng)能夠及時(shí)提供數(shù)據(jù)和部門間合作的服務(wù)意識(shí)，提高工作效率效果，提高管理水平，有助于順利實(shí)現(xiàn)高教管理現(xiàn)代化的宏偉目標(biāo)[7]。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)普及以及校園網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)的完善，促進(jìn)了與學(xué)生管理密切相關(guān)的管理信息系統(tǒng)的發(fā)展[8]。浙江師范大學(xué)教學(xué)管理信息系統(tǒng)以院校為單位，為學(xué)校教學(xué)管理部門提供教學(xué)數(shù)據(jù)管理維護(hù)、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；福建農(nóng)業(yè)大學(xué)的教學(xué)管理系采用C/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成教學(xué)管理管理。“數(shù)字化校園”這一概念由麻省理工學(xué)院提出，經(jīng)多年努力，該學(xué)院擁有了成熟的數(shù)字化校園系統(tǒng)。系統(tǒng)開發(fā)方法分為生命周期法、原型法、面向?qū)ο笙到y(tǒng)法，系統(tǒng)運(yùn)行模式有B/S、C/S、兩者結(jié)合，基于B/S模式的信息管理系統(tǒng)，已成為主流的發(fā)展方向。每個(gè)方面都構(gòu)成了教學(xué)管理中的重要環(huán)節(jié)，是保證整個(gè)教學(xué)順利進(jìn)行的前提。該問題是NP難問題，在有效時(shí)間內(nèi)難以發(fā)現(xiàn)最優(yōu)解。與學(xué)生管理相關(guān)的各類管理信息系統(tǒng)的發(fā)展，為高校學(xué)生管理工作的規(guī)范化，推動(dòng)了制度和過程的改革。而學(xué)生管理工作是這些管理系統(tǒng)的一個(gè)綜合題，包括學(xué)生基本信息、選課及成績情況、黨組織情況、獲獎(jiǎng)情況、違紀(jì)情況、學(xué)生助貸、繳費(fèi)情況和貧困情況等幾十項(xiàng)，涉及到學(xué)校各部門和各管理信息系統(tǒng)。3．各部門管理信息系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，具有重復(fù)工作量。大多數(shù)學(xué)生管理系統(tǒng)的功能僅包含公告成績等信息發(fā)布和學(xué)生基本信息的增刪改查，缺少了信息的智能化處理，比如各個(gè)系統(tǒng)的信息自動(dòng)集成，對(duì)各種信息進(jìn)行綜合刷選、統(tǒng)計(jì)、分析及生成報(bào)表。（2）在傳統(tǒng)優(yōu)先級(jí)回溯算法基礎(chǔ)上，提出基于優(yōu)先級(jí)回溯的排課算法；該算法融入了實(shí)際院校的優(yōu)先級(jí)選課因素，有效地提升了排課算法在實(shí)際中的應(yīng)用，解決了資源沖突問題。 論文組織第一章為緒論。介紹了軟件開發(fā)過程和系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，最后介紹了UML建模工具。首先描述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，最后給出了系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)。課題的研究工作進(jìn)行全面總結(jié)，指明下一步的研究內(nèi)容和方向。信息管理系統(tǒng)一般包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)組成，C/S信息系統(tǒng)依據(jù)作用劃分為3個(gè)部分：客戶端，有客戶電腦組成。中間連接件，主要是可以連接兩部分的軟硬件。在該模式下，數(shù)據(jù)存放于服務(wù)器上，應(yīng)用程序運(yùn)行在客戶機(jī)上，而且服務(wù)器和客戶端的軟件可以置于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)。C/S架構(gòu)能夠較好把任務(wù)進(jìn)行分配，減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸帶數(shù)據(jù)。C/S架構(gòu)對(duì)配置的要求在不斷增加，軟件升級(jí)就可能要求配置的升級(jí)，增加了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。一旦選定了開發(fā)的工具和平臺(tái)，難以進(jìn)行更改。三層C/S結(jié)構(gòu)示意圖如圖22所示。只要網(wǎng)絡(luò)能夠訪問和支持和協(xié)議等，就能夠通過網(wǎng)絡(luò)訪問各種資源和進(jìn)行各種操作。B/S架構(gòu)的示意圖如圖23所示。2．Http是一種無狀態(tài)的連接，每一次的通信都需要進(jìn)行登錄認(rèn)證。用戶權(quán)限信息在應(yīng)用程序段配置，不能有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直接驗(yàn)證，效率一定程度上降低了。B/S適合較大訪問的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，利于資源共享，對(duì)于數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限設(shè)置較為嚴(yán)格，經(jīng)過硬件防火墻的處理，安全性較高。(2)操作簡(jiǎn)單。 RUP開發(fā)過程RUP(Rational Unified Process，Rational統(tǒng)一過程)是一個(gè)先進(jìn)的通用軟件開發(fā)過程框架，遵循它的開發(fā)方法可以在進(jìn)度和成本的范圍內(nèi)開發(fā)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品?！UP中有核心過程工作流6個(gè)和核心支持工作流3個(gè)。（3）分析和設(shè)計(jì)工作流將需求轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并開發(fā)一個(gè)健壯的且設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)環(huán)境相匹配結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其性能。（7）配置和變更管理工作流用來描述在項(xiàng)目中控制各個(gè)項(xiàng)目成員的輸出。Java EE核心是一組技術(shù)規(guī)范與指南，其中所包含的各類組件、服務(wù)架構(gòu)及技術(shù)層次，均有共同的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)格，讓各種依循Java EE架構(gòu)的不同平臺(tái)之間，存在良好的兼容性，解決過去企業(yè)后端使用的信息產(chǎn)品彼此之間無法兼容，企業(yè)內(nèi)部或外部難以互通的窘境。Struts作為Apache軟件基金會(huì)贊助的開源項(xiàng)目之一，實(shí)現(xiàn)了基于Java EE應(yīng)用的三層設(shè)計(jì)模式(MVC)的應(yīng)用框架，基于Sun Java EE平臺(tái)的MVC框架的實(shí)現(xiàn)主要靠Servlet及SP技術(shù)[21]。就其本身而言，它只是一個(gè)框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。Eclipse 框架可用來作為與軟件開發(fā)無關(guān)的其他應(yīng)用程序類型的基礎(chǔ)，比如內(nèi)容管理系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫技術(shù)屬于一種使用計(jì)算機(jī)來輔助管理數(shù)據(jù)的方法[24]，它是信息系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。常見的數(shù)據(jù)庫有SQL Server、MySQL、ORACLE、DB2等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有些高校在校師生高達(dá)幾萬人，存在大量的數(shù)據(jù)資源需要處理和存儲(chǔ)。Oracle數(shù)據(jù)具有出色的可移植性，其應(yīng)用平臺(tái)性能良好，開發(fā)平臺(tái)安全穩(wěn)定，是電子商務(wù)等安全性要求較高系統(tǒng)的首選。標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML能夠完整實(shí)現(xiàn)OOA的面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模型的完美表達(dá)。由于系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中ER的固定化，不能適應(yīng)學(xué)生管理信息系統(tǒng)的發(fā)展，難以進(jìn)行業(yè)務(wù)重組?？梢暬９ぞ咛峁┝舜a和報(bào)表生成器，動(dòng)態(tài)完整的支持了UML。用例圖該類圖站在使用者的角度進(jìn)行考慮描述系統(tǒng)的功能，并且在描述功能的時(shí)候，指出了各功能使用者是怎么樣的操作者，說明各功能所對(duì)應(yīng)的對(duì)象身份；靜態(tài)圖包括類圖、對(duì)象圖和包圖三部分內(nèi)容；交互圖是對(duì)象間的相互的交互關(guān)系正是交互圖所描述的內(nèi)容?！耙蕾嚒敝改Ｐ徒ㄖK間的語義聯(lián)系，其中一個(gè)獨(dú)立事物發(fā)生改變將影響另一個(gè)的語義。例如：接口和實(shí)現(xiàn)該接口功能的組件、類間的聯(lián)系就是實(shí)現(xiàn)聯(lián)系。ROSE在開發(fā)過程中的各種語義、模塊、對(duì)象以及流程，狀態(tài)等描述比較好，能夠從各個(gè)方面和角度來分析和設(shè)計(jì)，使軟件的開發(fā)藍(lán)圖更清晰，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加明朗，對(duì)系統(tǒng)的代碼框架生成有很好的支持。 Enterprise Architect（EA）是一個(gè)全功能的、基于UML的visual CASE工具，主要用于設(shè)計(jì)、編寫、構(gòu)建并管理以目標(biāo)為導(dǎo)向的軟件系統(tǒng)[34]。這樣的排課過程完全沒有考慮到各種現(xiàn)實(shí)情況下的排課需求，可能出現(xiàn)將公共必修課安排在晚上教學(xué)或者將每周4課時(shí)或 4 課時(shí)以上課程安排在連續(xù)多天教學(xué)的情況，這些安排都是會(huì)嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量的，也都是應(yīng)該在排課算法中避免發(fā)生了。與其他優(yōu)化方法相比，遺傳算法的特點(diǎn)是：1)群體搜索，易于并行化處理；2)不是盲目窮舉，而是啟發(fā)式搜索；3)適應(yīng)度函數(shù)不受連續(xù)、可微等條件的約束，適用范圍很廣。之后，很多人紛紛基于Gotlieb的模型進(jìn)行簡(jiǎn)化或補(bǔ)充，做了很多實(shí)際的工作，但是解決課表問題的算法仍然是困難的。90年代印度專家運(yùn)用拉格朗日松弛法和二次分配法進(jìn)行求解，在一定程度上獲得了成功。 小結(jié)從C/S和B/S架構(gòu)的詳細(xì)介紹和對(duì)比開始，介紹了信息管理系統(tǒng)的流行架構(gòu)，詳細(xì)描述了論文在設(shè)計(jì)和開發(fā)中使用的技術(shù)，包括RUP的軟件開發(fā)過程、Java EE企業(yè)級(jí)架構(gòu)、開發(fā)工具Eclipse、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及UML建模語言，最后介紹了幾種排課算法。但從總體上來說，還存在著很多不足指出，許多高校的信息化建設(shè)普遍存在“注重建設(shè)，輕視使用”。預(yù)計(jì)達(dá)到以下目標(biāo)：（1）保證學(xué)生等完成個(gè)人信息管理、成績查詢、選課等功能；管理員可以完成基本信息管理、教務(wù)事務(wù)管理、宿舍信息管理等多種資源管理功能，教師能夠完成成績管理、課程申報(bào)等功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)綜合化的信息管理系統(tǒng)；（2）通用性好，可靠性高，開放性好。圖 31學(xué)生管理組織機(jī)構(gòu) 功能需求描述根據(jù)部門業(yè)務(wù)需要，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以下功能：1）獎(jiǎng)評(píng)管理（1）設(shè)置各院系獎(jiǎng)學(xué)金；（2）設(shè)置各學(xué)院獲得各項(xiàng)設(shè)獎(jiǎng)學(xué)金的人數(shù)；（3）學(xué)生申請(qǐng)獎(jiǎng)學(xué)金；（4）獲獎(jiǎng)學(xué)生上報(bào)；（5）學(xué)工處審核獲獎(jiǎng)學(xué)金學(xué)生；（6）獎(jiǎng)學(xué)金發(fā)放清單。（3）困難補(bǔ)助信息的批量導(dǎo)入、單個(gè)增加、修改、刪除、導(dǎo)出。 4）勤工助學(xué)管理（1）崗位申報(bào)；（2）崗位審核；（3）學(xué)生崗位申請(qǐng)；（4）學(xué)生申請(qǐng)審核；（5）酬金發(fā)放。9）報(bào)表管理（1）獎(jiǎng)勵(lì)證書、學(xué)生證書、畢業(yè)證書等證書打印。學(xué)工管理人員可進(jìn)行各類信息的管理。教師可對(duì)系統(tǒng)管理員分配給自己的初始信息進(jìn)行維護(hù)，查詢相關(guān)學(xué)生、電話、宿舍、成績信息，成績登記及用戶注銷。如圖36所示。在功能管理上，需要進(jìn)行單獨(dú)管理，許多學(xué)生管理系統(tǒng)中都將學(xué)生選課作為一個(gè)子系統(tǒng)。學(xué)生在校期間的獎(jiǎng)勵(lì)處罰情況、黨組織關(guān)系、畢業(yè)就業(yè)等信息由班主任和學(xué)生處主管教師共同來完成信息錄入。對(duì)欠費(fèi)學(xué)生添加標(biāo)記，在畢業(yè)時(shí)進(jìn)行催繳等。在注重實(shí)效的同時(shí)滿足用戶現(xiàn)實(shí)需要，為系統(tǒng)的后續(xù)升級(jí)和擴(kuò)展打下基礎(chǔ)，從而提升系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)和整體性能，系統(tǒng)應(yīng)遵循以下要求[40] [41]：實(shí)用對(duì)任何一個(gè)信息系統(tǒng)來說，實(shí)用是最重要的，能夠?yàn)橛脩籼峁┝己玫姆?wù)。這個(gè)權(quán)限可以動(dòng)態(tài)調(diào)整。應(yīng)用程序要有較高的執(zhí)行效率，要結(jié)合硬件平臺(tái)及功能需求，在硬件配置層及應(yīng)用軟件層進(jìn)行優(yōu)化。技術(shù)先進(jìn)、成熟可以部分保證系統(tǒng)的可靠性。高校排課系統(tǒng)所處理的信息可能涉及學(xué)校保密信息，而且不同的辦公人員在不同的時(shí)刻對(duì)辦公信息的處理權(quán)限也是不同的，因此安全性控制功能成為高校排課系統(tǒng)得以投入使用的先決條件。安全系統(tǒng)要充分考慮設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的高安全級(jí)別，采取多層次的安全性保護(hù)措施。系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合B/S設(shè)計(jì)思想，結(jié)合了萬維網(wǎng)瀏覽技術(shù)。第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)需求詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則出發(fā)，結(jié)合實(shí)際的系統(tǒng)和框架設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)，之后進(jìn)行各個(gè)功能模塊的劃分，并說明了詳細(xì)設(shè)計(jì)的過程。適應(yīng)性和擴(kuò)展性原則一套軟件的優(yōu)秀與否，在很大程度上要看這套軟件在使用過程中的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。可維護(hù)性和管理性原則系統(tǒng)能夠進(jìn)行維護(hù)和管理，對(duì)不同的用戶應(yīng)該有不同的權(quán)限，而不同的權(quán)限又應(yīng)當(dāng)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)具有不同的維護(hù)和管理權(quán)限。先進(jìn)性原則軟件的設(shè)計(jì)要能體現(xiàn)最新的理論成果，最新的開發(fā)技術(shù)，最新的管理思想，最新的設(shè)計(jì)方法。為防止惡意用戶的入侵，添加了防火墻，對(duì)IP地址進(jìn)行了屏蔽。數(shù)據(jù)層完成數(shù)據(jù)的持久化，為上層提供數(shù)據(jù)操作服務(wù)。 一般的回溯排課算法對(duì)排課解空間的搜索是隨機(jī)的，算法中將班級(jí)、課程、教師、教室和時(shí)間片作為排課的五個(gè)維度進(jìn)行遍歷搜索，尋找可行解，如果有可行解的話，則將這五個(gè)維度進(jìn)行組合，如果遍歷全部可能組合之后依然沒有可行解，則執(zhí)行回溯操作，對(duì)前一個(gè)排課對(duì)象重新進(jìn)行分配并以此類推，直到完成全部組合或回溯到第一個(gè)排課組合依然無法找到可行解為止。 通過以上兩個(gè)方面的改進(jìn)，這種基于優(yōu)先級(jí)的回溯排課算法具有了比一般回溯排課算法在解決實(shí)際問題上更大的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用該算法排出的課表在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中也具有更高的可行性。圖44 系統(tǒng)功能模塊 系統(tǒng)類設(shè)計(jì)統(tǒng)一建模語言包括了靜態(tài)屬性設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)功能設(shè)計(jì)，類圖描述了系統(tǒng)靜態(tài)屬性設(shè)計(jì)，時(shí)序圖描述了動(dòng)態(tài)功能的設(shè)計(jì)，下面詳細(xì)設(shè)計(jì)高校學(xué)生管理系統(tǒng)中所需的類圖。圖45 核心實(shí)體類 （2） 核心業(yè)務(wù)類設(shè)計(jì)學(xué)生管理系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)類如圖46所示。表41 核心控制類說明類名用途BaseAction基類，提供了基礎(chǔ)的操作，如增刪改查TeacherAction和前臺(tái)交互，實(shí)現(xiàn)教師信息管理MajorAction和前臺(tái)交互，實(shí)現(xiàn)專業(yè)信息管理ScoreAction和前臺(tái)交互，實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)信息管理CourseAction和前臺(tái)交互，實(shí)現(xiàn)課程信息管理StudentAction和前臺(tái)交互，實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息管理下面從具體的業(yè)務(wù)邏輯角度，說明系統(tǒng)的功能詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。用戶登錄流程如圖49所示。這種實(shí)現(xiàn)靈活性強(qiáng)，可配置化程度高。合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行良好的邏輯和物理設(shè)計(jì)才能設(shè)計(jì)好高效完整的信息系統(tǒng)。因此數(shù)據(jù)庫冗余程度盡可能限制較小范圍內(nèi)。第一范式（1NF）。第三范式（3NF）。該數(shù)據(jù)庫的ER圖如圖411所示。 1）教師信息表 tbl_teacher_info 表主要保存排課系統(tǒng)中教師信息，該表的具體設(shè)計(jì)如表42所示，collegeId字段是學(xué)院信息表的主鍵，在此作為教師信息表的外鍵。 3） 教師課程表 tbl_teacher_course表保存課程和教師的配置信息，該表的具體設(shè)計(jì)如表44所示。表46學(xué)生獎(jiǎng)懲表字段名稱數(shù)據(jù)類型是否為空備注InfoIdlong否事件編號(hào)，主鍵studentNoLong否學(xué)生編號(hào)InfoNameVarchar(100)是 事件名稱InfoDateVarchar（100）是事件日期InfoTypeVarchar（100）是事件類型6）學(xué)生獲得獎(jiǎng)勵(lì)的主鍵為自動(dòng)編號(hào)，學(xué)生獎(jiǎng)勵(lì)表格包括了獎(jiǎng)勵(lì)的類型、名稱和時(shí)間等。困難補(bǔ)助學(xué)生表見表48。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后，先保證每個(gè)基本模塊符合要求，然后在進(jìn)行整體的連調(diào)。/** * 獲取數(shù)據(jù)庫連接 * 建立oracle數(shù)據(jù)庫的連接并提供基本的數(shù)據(jù)庫操作 * author * */public class DBConnection { /** Oracle數(shù)據(jù)庫連接URL*/ private final static final String DB_LINKURL = jdbc:oracle:thin::1521:orcl66。 /** * 獲取數(shù)據(jù)庫連接