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西北大学 硕士学位
论文基于CakePHP框架的交互式研究生教学科研系统设计与实现 别:硕士 专业:计算机应用技术 指导教师:高岭 20090620 摘要 随着师生比例不断扩大,研究生培养工作正面临一些新的挑战。
例如保证师生之间及时有效的沟通交流,提供科研工作辅助管理工具,以及构建能方便地进行深入问题探讨的平台环境等。
现有的一些网络教学系统,由于侧重点集中在“教”“学”环节,不能满足研究生培养工作的特殊需求,因此需要一种适用于研究生培养与管理工作的教学科研系统,来支撑高质量研究生的培养目标。
论文首先对主流Web应用开发环境下多种MVC框架进行探讨,着重研究CakePHP框架的工作流程,分析框架核心组件功能,总结框架特点,得出该框架不但具有丰富的内置功能,而且能为多种
常用Web应用技术提供良好支持的结论。
论文采用被广泛应用的MVC模式设计了一个研究生教学科研系统,同时引入Aj觚技术以及Smarty模板引擎技术,用以改善用户体验提高开发效率。
在充分考虑实际需要的基础上,对系统进行功能分析和模块划分,并对系统数据库进行设计。
根据实际用户划分系统角色,并以项目管理模块为例详细给出系统设计过程。
论文完成了系统的实现工作,给出系统整体框架部署,并详细描述系统在CakePHP框架下进行实现的关键步骤,包括通过框架预置函数完成控制器实现、创建包含数据校验规则的模型以及通过HTML助手对视图文件进行构建。
同时给出CakePHP框架中通过Ajax助手实现Ajax技术的应用以及通过组件的方式实现框架与Smarty模板引擎进行整合的细节。
对系统功能进行整体评测,结果表明该系统不仅能方便师生之间进行互动交流,还能协助管理研究生科研工作,同时可以作为问题探讨的平台,为研究生培养工作的开展提供了有力的支持。
关键词:研究生教学科研系统,MVC,CakePt-IP框架,Ajax,Smarty Design and Realization of Interactive Teaching and Research System for Graduate based on CakePHP Framework Abstract With the extending of proportion between graduates and tutors,lots of new challengesemerged which we have to face.Lack of communication makes it hard for tutors and studentsto build up harmonious relationship.Without the help of management tools,scientificresearch work is processed slowly.And an efficient platform for academic discussion is alsourgently needed.Because the difference of development purpose,some existing networkteaching systems Can’t meet the special requirement of eduction and research work forgraduate students.So an interactive teaching and research system for graduate students isintroduced to support the work for the high quality graduate education. After studying and comparing several frameworks under the mainstream developmentenvironment for Web application based on MVC,CakePHP is chosen to implement thissystem.Through researching the work flow of CakePHP,analyzing the core components,thestructure of this framework is studied and its characteristics are coneluded. The system is designed based on MVC design pattern,which has been widely applied inmodem Web application development.Aj ax and Smarty template engine are also used toimprove user experience and make system development more efficiency.The functionalanalysis and module partition are based on fully consideration of practical needs,and thedatabase design is given out.According to the final users,system roles are divided.Thenproj ect management module is given out as an example to show the design process of thesystem in detail. The deployment of CakePHP is given out during the system implementation period.Andthe key points of CakePHP framework’s application are explained,such as the realization ofcontroller by using the inner function of CakePHP,the establishment of model which definesthe validation regulations for data and the construction of views with the help of CakePHPHtmlHelper.In the mean time,the application of Aj ax through Aji axHelper and thecombination of Smarty template engine with CakePHP in component way is described in 111detail. Through functional evaluation,results show that this system not only could bringconvenience to the communication between graduates and tutors,but also could help tomanage the teaching and research work,and it could be treated as a discussion platform too.Key Words:teaching and research system for graduate,MVC,CakePHP framework,Ajax,Smarty 西北大学学位
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1 学位
论文作者签名: 鲥 指导教师签名: 。
≥已园 加习年舌月)-o FJ M年占月伽日 西北大学学位
论文独创性声明 本人声明:所呈交的学位
论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,本
论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在
论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位
论文作者签名:捌 糊年易月2D日 西北大学硕士学位
论文 第一章引言 弟一早,I苗1.1研究背景及问题提出 随着我国
经济的持续增长、科技的进步,整个社会对人才需求的重心开始上移,对人才的质量提出了更高的要求。
这无疑提高了对高等教育,特别是对研究生教育的依赖性。
同时,随着我国人民生活水平的不断提高,广大公众希望接受更高次层的教育和获取高学历高学位的热情日益高涨,越来越多的人希望能够继续读研深造。
国家在政策方面也对研究生教育有所侧重,教育部在全国研究生培养工作会议上提出了“深化改革,积极发展,分类指导,按需建设,注重创新,提高质量”的新的24字方针,为我国研究生培养工作的开展提供了一个良好的政策环境。
这些因素都促使我国在研究生培养工作方面出现了一个新的发展契机。
有机遇就有挑战,在研究生培养工作飞速发展的同时,我们应清醒的看到当前研究生培养工作中所面临的问题和挑战¨吲。
首先是研究生培养方式与培养目标之间的矛盾。
目前我国研究生培养方式在很大程度上仍然沿袭了本科阶段的“传递一接收”模式,但是在研究生阶段,教育所面对的对象都是具有较高智商且已经形成独立学习能力,具有主动获取新知识愿望的学习主体,这种模式很难发挥它原有的效用。
这一阶段的学生更需要的是一种互动交流式的学习模式,师生之间需要进行有效的沟通和交流。
学生把自己的所想所思告诉导师,导师凭借自己的学识引导学生。
在这个过程中,学生的主动学习能力和创造能力将会得到有效的锻炼和培养,经由这种教学模式培养出来的研究生更能受到社会的青睐。
其次是师生比例扩大化带来的师生交流匮乏问题。
前教育部副部长吴启迪在出席同济大学举行的“2007年全国博士生学术论坛’’开幕式时曾介绍,目前我国已获得博士、硕士学位的研究生总数已超过150万人,在校研究生数量超过110万,已成为世界上仅次于美国的研究生大国。
而金融危机带来的
就业不景气,使得越来越多的人加入到考研大军中。
据统计,09年参加考研的人数比去年增加了4.6万,达到了124.6万的总报考人数。
教育部、国家发改委也发出通知,2009年硕士研究生招生计划将按比上年增长5%左右安排,博士研究生招生计划按比上年增长1.7%安排。
第一章引言 随着我国研究生招生规模的不断壮大,越来越多的学子加入到研究生阵营当中,但我国高校和研究生导师的数量却没有呈现出相应比例的增长。
原来一位导师带领几个学生的情况已经一去不返,取而代之的是十几个甚至几十个学生由一位导师指导。
在这种情况下,师生之间很难有机会进行深入的交流,因而导师往往无法全面掌握每一个学生的个性与特长,因材施教也就无从谈起。
师生交流匮乏这一问题能否有效合理的得到解决,将直接关系到我国研究生教育质量水平的提高。
再次是研究生现有基础与必备素质之间的不一致口1。
在本科阶段,许多学生将精力集中在实用性课程以及专业关系不大的各种证书考试上,而放松了理论基础与系统专业知识的学习。
这些学生在突击式通过研究生入学考试进入研究生阶段后,缺乏必要的学习和科研基础,很难适应从理论学习型到科研型学生的角色转变。
针对研究生科研工作进行有效管理,通过及时的交流指导促进研究生迅速完成角色转变,同样是研究生培养过程中需要重视的
问题。
基于上述分析,研究生培养工作需要一次变革、一种新的途径,来解决当前所面临的问题。
而各种雨后春笋般涌现的网络技术和网络应用,恰恰为我们的研究生教学
工作所面临的困境提供了一条新的出路汹3。
将网络技术与研究生培养工作进行结合,具有其特殊的优越性。
依托网络技术,教学过程可以轻松具备异地、及时、互动等特点,且具有极大的灵活性。
导师可以更加灵活的安排自己的教学内容,对科研工作进行管理,同时可以及时了解学生的学习状况,对学生进行指导;而学生可以方便、及时的与老师进行沟通,还可以依照自己的兴趣自主的参与到学术讨论活动中去。
本文所讨论的“基于CakePHP框架的交互式研究生教学科研系统”正是在这样一个大环境下提出,期望利用多种先进的网络技术,结合研究生教育现状,采用MVC模式设计并开发一个适合研究生科研教学工作的应用系统。
1.2网络教育发展现状 研究生科研教学网络化属于网络教育的范畴,因此有必要讨论一下国内外在网络教育方面所取得的成果和现状。
1.2.1国外现状 Blackboard 2 西北大学硕上学位
论文 由赛尔网络和美国毕博公司共同开发的Blackboard教学系统,是一个集声音、图像和文字为一体,专门用于加强虚拟学习环境、补充课堂教学的互动式网络教学系统。
该系统以课程为中心集成网络教学环境,教师可以在平台上开设网络课程,学习者可以自由选择要学习的课程并自主进行课程内容的学习,不同的学习者之间以及教师和学习者之间可以根据需要进行讨论交流。
Blackboard是目前市场上唯一一款能够支持百万级用户的教学系统,全球有超过2800所大学及其他教育机构在使用Blackboard产品。
Moodle 澳大利亚教师Martin Dougiamas开发的Moodle是一款基于构建主义教育理论的网络课程
学习管理系统。
该系统可以在任何支持PHP的平台上安装,支持多种类型的数据库系统。
系统界面简单、友好,并且提供将近50种语言供不同地域的用户选择。
Moodle采用模块化结构设计,预设有聊天、作业、论坛、测验以及专题等模块,同时系统对用户的各项操作有详细记录,教师可以方便的追踪学生的学习情况,各项考试、评论也易于查询和管理。
该系统通过网络技术提供了用户之间的交流工具,记录可以长久保存。
作为一款开放源码软件,Moodle目前已广泛应用于许多国家和地区。
Sakai 由美国印第安那大学、密西根大学、斯坦福大学和麻省理工学院联合提出的Sakai,是一款自由、
开源的在线协作和学习环境,许多用户用它来支持教学和学习。
在Sakai框架内,许多已有的CMS和组件可以整合为一体,形成一个可以为教师、研究员和学生服务的协作型学习管理系统。
ATutor ATutor是一款
开源的教学内容
管理系统,采用PHP、MySQL进行实现。
ATutor除了教学内容管理功能,还包含了简化的论坛、聊天室等。
通过安装模块,ATutor可以方便的进行功能扩展。
1.2.2国内现状 1995年底,随着首条覆盖全国的
计算机互联网络——中国教育和科研网(CEI心限T)正式建成和投入使用,国内陆续开展网络教育方面的研究工作,并且发展相当迅速。
目前,清华大学、北京大学、上海交通大学、华南理工大学和湖南大学等高校己陆续在网上设立了自己的电子教室,还开设了网络
课程,在中国公众多媒体信息网、中国金桥网等国内主干网,以及许多其他网络站点上都提供了
网络教育服务。
3 第一章引言 北京大学网络教学平台 北京大学网络教学平台是北京大学教务部和北京大学现代教育技术中心合作开发的集通知发布、课程信息查询、多媒体视频点播、移动教育、网络教学环境于~身的综合系统。
平台在实现上采用Java+JSP+MYSQL/ORACLE技术,可运行于多种环境,具有高度可移植性;在设计上考虑了信息技术的发展趋势,具有可扩充、自适应、可定制等特点;在结构上以教学本体为核心,采用本体的思想设计教学过程和教学内容。
通过平台上的北京大学综合课程
查询系统,用户可以查询北京大学培训课程的各种信息;平台还发布了由北京大学现代教育技术中心制作的大量多媒体音视频资源,包括百集中华文化传统讲座、名师名课等。
另外,平台中还包括了基于网络环境全面支持教学行为的支撑平台。
在该支撑平台中,用户可以完全基于网络完成相关的教务、教学活动,如开课、排课,教师的
课件自动生成、作业管理、答疑讨论,学生的提交
作业、课后辅导、课程讨论等。
上海终身教育数字化公共服务平台 上海市自2007年展开终身教育和学习型城市建设的探索,计划到2010年初步建成 “人人皆学、时时能学、处处科学”的学习型城市框架。
为此,上海市正在加紧构建上海终身教育数字化公共服务平台,形成以终身教育资源库、终身教育门户网站、终身教育网络通道和终身教育支持服务体系等组成的上海终身教育体系数字化基础架构。
平台建成后将惠及全上海市1600万常住人口,不论任何年龄段、学历层次、知识背景,都将获得终身学习的机会,实现任何人在任何地点、任何时间都能快速有效地获取优质的教育资源。
4A网络教学系统 4A网络教学系统是国家教育部指定,由北京师范大学、上海交大等几所高校联合研制的课题。
系统包括网络教学系统、网络教学管理系统和教学资源管理系统三部分。
该
系统不仅使网络成为教师发布其教学内容的工具,而且是学生与教师间、学生与学生之间实现充分的沟通与交流的桥梁。
通过该系统,任何人(anyone)在任何时间(anytime)、任何地点(anywhere)都能
搜索到自己想要知道的任何事情(anything)。
该平台不仅适应拉近远程教学中师生空间距离的需要,而且使高校内部师生之间的交流也得到了加强,传统教学中保证教学质量的关键工作,如作业、课堂笔记、教学资料等,也都得到支持。
该系统的建立,为教师在网上实施教学提供了全面的工具支持,使师生之间实现了~种教学资源的互动。
4 西北大学硕十学位
论文1.3现况简析 从上文的介绍不难看出,由于网络教育旧’1们的交互性、共享性、超时空性,有利于实现开放学习、灵活学习和终身学习等人类理想,现已在在各国教育体系中占据着日益显著的地位n¨。
经过不断的努力,我国在网络教育方面也有所发展且取得了不少成果。
综合目前现状进行分析,已有的网络教育系统主要关注于通过网络化的方式进行教学,侧重点集中在如何通过网络完成教学任务改善教学体验,以及如何借助网络来为用户提供更多更全面的课程学习资料,系统的功能设置多是围绕着“教’’“学’’展开。
在研究生教学工作中,相对与本科以及其他类型的教学,更加注重的是科研环节。
研究生教育的重点已经从理论知识学习转移向在所学理论指导下的实践活动,科研实践正是研究生区别于本科教育的最大不同。
而在科研工作管理方面存在的不足,正是现有网络教学系统存在的软肋。
同时,方便研究生与导师进行及时有效的交流以及为研究生培养过程中的因材施教提供便利,都是针对研究生的网络教学科研系统不可或缺的基本素质,而现有的网络教学系统在这些方面同样存在局限性。
因此,急需开发一种新的系统来满足研究生培养工作的特殊需求。
1.4
论文研究工作 本文以西北大学研究生基金课题为基础,采用MVC(Model—View.Controller)模式构建一个交互式研究生教学科研系统。
该系统具有良好的师生交互性,资源共享性,同时能够协助用户进行项目管理,记录用户在学习生活过程中的心得体会。
通过该系统的开发和应用,希望能在一定程度上弥补目前研究生培养工作中存在的不足,为学生和导师提供一个便捷沟通的桥梁,方便导师在师生比例差距扩大的情况下了解掌握学生的个性特长,因材施教,引导研究生成长成为真正对社会有用的栋梁之才。
在探讨对比多种主流MVC开发框架的基础上,选择CakePHP框架进行系统实现。
在给出系统详细的同时,讨论了Smarty模板技术和Ajax技术在项目中的应用。
通过这些技术的引入,以求最大限度的贴近用户需求,提高用户体验。
论文主要工作集中体现在如下一些方面: 1、对比研究主流开发环境中的MVC框架; 2、研究学习CakePHP应用开发框架; 3、对系统整体功能及各个模块功能进行需求分析; 5 第一章引言 4、对系统模块的业务逻辑进行分析设计,并对系统数据库结构进行设计; 5、应用CakePHP框架完成系统实现,阐述Ajax技术以及Smarty模板引擎技术在系统实现过程中的应用。
1.5
论文结构 本文共分为六个章节。
第一章引言 针对我国研究生教育工作现状进行分析,阐述课题研究背景并提出问题,简要介绍本文的主要内容及组织结构。
第二章MVC设计模式及系统相关技术探讨 详细讨论MVC
设计模式的思想及实现原理,同时对系统开发过程中需要使用的Ajax技术和Smarty模板引擎技术等进行讨论。
第三章主流开发环境MVC框架研究对比 探讨研究当前三大主流Web应用开发环境下的MVC开发框架,然后对课题所使用的CakePHP框架进行详细探讨,最后将框架进行对比总结。
第四章系统分析与设计 对研究生教学科研系统进行功能分析,按照功能对系统进行模块化分。
然后以项目管理模块为例描述系统模块设计过程,并对系统数据库进行设计。
第五章系统关键技术研究与实现 结合系统需求以及整体模块功能划分,给出框架部署方案,并以个人区模块为例给出系统在CakePHP框架下的实现过程。
同时探讨了hjax技术和Smarty模板引擎技术在框架中的应用。
最后对系统实际运行效果进行展示并进行系统评测。
总结与展望 对本文所做工作进行总结,指明下一步的工作方向。
6 两北大学硕J:学位
论文 第二章MVC设计模式及系统相关技术探讨 通过将模型、视图以及控制器三个层次进行分离,MVC设计模式使开发人员可以各司其职,提高系统
代码重用率,为开发过程带来巨大便利。
Ajax技术的引入,可以提高系统使用过程中的用户体验,而Smarty模板引擎技术的采用,则可以方便程序开发人员与界面设计人员进行工作分离,提高系统开发效率。
2.1 MVC模式2.1.1 MVC模式概述 设计模式是解决通用编程问题的基本方法,模式不是算法而是软件的组织原则n朋。
设计模式的概念最初由一位名为Christopher Alexander的建筑师提出。
他将模式定义为一个经常出现的问题以及与之相应的解决
方案。
这个解决方案可以反复使用,而不必每一次都重新设计。
虽然设计模式最早用以描述建筑领域中的规则,但是同样适用于
软件工程领域。
尤其在面向对象技术出现后,越来越多的人专注于模式的研究并且在实践中使用它n射。
MVC设计模式n41胡是“Model—View-Controller”的缩写,中文翻译为“模式一视图一控制器”。
MVC起初由Trygve Reenskaug提出,最早被应用在SmallTalk-80环境中,是许多交互和页面系统的工程基础。
针对各种应用系统页面设计可变性的需求,MVC把交互系统的组成分解成模型、视图和控制器三部分。
模型是软件所处理的问题逻辑在独立于外在显示内容和形式情况下的内在抽象,封装了问题的核心数据、逻辑和功能的计算关系,它独立与具体的展示界面以及I/0操作。
视图用以把表示模型数据、逻辑关系和状态信息以特定的形式向用户展示。
它从模型获得显示信息,对相同的信息可以有多个不同的显示形式或者视图与之对应。
控制器用来处理用户与软件的交互操作。
它的主要任务是控制提供模型中任何变化的传递过程,保证用户界面和模型之间的对应联系。
控制器接收用户的输入信息,然后将输入反馈给模型,进而实现对模型的计算控制,是协调模型和视图工作的重要组件。
MVC模式中模型、视图以及控制器的分离,使得一个模型可以具有多个显示视图。
一旦用户通过控制器对模型的数据进行修改,所有依赖这些数据的视图都能对数据的改动做出反映。
换言之,无论何时只要有数据发生改变,控制器都会将这一变化向所有的 7关联视图通知,从而更新视图显示内容。
MVC模式三个模块的功能及联系如图1所示。
模型 ·包装应用
程序的: ·响应状态查询 .