簡析基於MVC模式的高校實驗排課系統設計與實現論文

　　1 系統功能

實驗排課系統的核心對象是實驗課程，實驗課程一般包括課內實驗、獨立設課實驗以及集中實踐環節：課內實驗是包含在理論課程中的實驗;獨立設課實驗是指完全的實驗課程;集中實踐環節是安排在固定周次集中和連續進行的實踐課程，參加學生在當週暫停理論課，因此需要實驗室在安排時優先考慮。根據各類實驗課程的特點，實驗排課的一般原則是首先安排集中實踐環節，其次安排獨立設課實驗，最後安排課內實驗。

1.1 用户角色

用户角色系統包括教師和學生。教師角色包含校長、督導、院長、教學院長、專業負責人、教務處、教務員、實驗室、實驗教師等9種角色。為方便登錄和使用，在系統登錄驗證時，只顯示教師和學生。學生的角色是固定的，部分教師會有多重角色，在進入系統後可進行角色切換。

1.2 主要功能模塊

系統主要功能模塊有：系統設置模塊、教學資源管理模塊和實驗教學管理模塊。系統主要的功能模塊。

(1)系統設置模塊

包括系統的操作時間設定、角色管理。操作時間設定是指各角色或各業務單元的操作時間期限，即開始時間和結束時間，以保證數據的準確性。角色管理是對校長、督導、院長、教學院長、專業負責人、教務處、教務員、實驗室、實驗教師、學生10種用户角色進行賬號管理。

(2)教學資源管理模塊

教學資源管理模塊由學生管理、師資管理、教學內容、教學機構、教學場所5個子模塊構成，學生管理、師資管理子模塊分別對學生、教師的信息進行管理。教學內容子模塊包含培養方案、課程大綱、實驗教材等實驗教學文檔。教學機構管理對學校的.院系、專業、實驗室、房間相關信息進行管理和維護。

(3)實驗教學管理模塊

該模塊是系統的核心模塊，主要完成實驗任務下達、實驗場地選定、實驗時間安排、課表生成等功能。

1.3 系統流程

首先，教師用户分角色登錄系統，系統進行角色和權限審查，出現相應角色的操作界面。實驗排課系統工作流程，其具體操作步驟是：第一步，系統與教務管理主系統進行數據對接，實驗任務進入實驗排課系統;第二步，教務處根據實驗課程的任務歸屬，同時考慮實驗任務量的均衡，將實驗課程分配到學院;第三步，學院教務人員根據各實驗課程所需條件將實驗課程安排到相應的實驗室;第四步，實驗室安排集中實踐課程時間;第五步，實驗教師確定獨立設課和課內實驗課程時間。

　　2系統設計

MVC模式是一種將系統應用程序的輸入、處理和輸出分開的設計方法，適用於中大型數據庫開發，可以減少編碼的複雜性，具有耦合性低、複用性高、可擴展以及可維護性強等優點。考慮到高校實驗課程排課過程複雜，參與角色多，數據量大的特點，實驗排課管理系統基於CodeIgniter的MVC設計模式進行開發，前端使用HTML 5、CSS 3.0、Javascript語言，後端腳本使用PHP語言，數據庫採用Mariadb10。

2.1 MVC設計模式

MVC設計模式採用將業務邏輯、數據、界面顯示分離的方法編寫代碼，在進行系統改進、個性化修改界面、以及用户交互時，不需要重新構造業務邏輯。

(1)模型

數據模型包含可重用的對數據庫關係進行增、刪、改、查的方法，系統主要有教師角色、實驗任務、實驗課程、學院、實驗室、房間、時段、學生班級等8個數據模型類，所有的模型類都繼承基類CIModel的數據和方法。

(2)視圖

系統主要有登錄、個人設置、師資管理、教學內容、教學機構、教學場所、學生管理、時間設置、權限管理、教學任務、課程查詢、實驗排課、實驗課表等

13個主要的頁面。

(3)控制器

系統主要包含用户角色審查、課程歸屬、實驗室歸屬、實驗室房間歸屬、學生專業班級、實驗任務管理、實驗任務分配、實驗場所選擇、實驗時間安排、課表查詢等11個程序邏輯控制器，所有的控制器類均繼承基類CIController。

2.2 業務流程的安全性

前端控制器是系統的入口，完成用户權限驗證、URL地址重寫以及資源文件加載，用户請求路由器對HTTP 請求進行分發，安全組件對HTTP請求進行安全處理，應用程序控制器加載模型、核心類庫、輔助函數以及其他所有處理請求所需的資源，最後渲染視圖併發送至瀏覽器。

2.3 數據庫設計

面對的角色眾多，業務處理過程繁雜。不同實驗課程類型對應不同的流程與過程管理文檔。基於系統的特點，數據庫設計時儘量減少數據宂餘，避免數據的不一致。系統數據庫設計按照BCNF範式的要求，防止出現數據增刪改的異常。系統數據庫的實體都滿足：

(1)所有非主屬性對每個碼都是完全函數依賴。

(2)所有的主屬性對每一個不包含它的碼，是完全函數依賴。

(3)沒有任何屬性完全函數依賴於非碼的任何一組屬性。

　　3 系統實現

3.1 實驗任務管理

系統通過與教務管理主系統對接導入每個學期的實驗任務，系統提供實驗任務管理功能，可以根據需要進行實驗任務的增加、刪除、修改操作。

在分配實驗任務時，系統會默認按照開課學院的原則將實驗任務分配，如果是普通上機類實驗，由於相當多的實驗室都配置有一定數量的計算機，因此，需要根據各實驗室計算機的利用情況，做到全校範圍內計算機利用率的大體均衡。

3.2 選擇實驗場所

學院接到實驗任務後，根據實驗課程所需條件和要求，將實驗任務安排到各實驗室，如果該實驗室有多個房間，實驗課程指導教師再根據所承擔實驗課程的學生數、實驗分組情況，選擇實驗室的房間號。

3.3 確定實驗課程時間

集中實踐課程，如課程設計和科研訓練，一般安排在固定的周次，連續上課中途不間斷，故需優先進行排課，集中實踐課程排完後，實驗教師再進行其他實驗課程的排課，在進行排課操作時只需要在對應時間的位置上選擇即可。

　　4 結語

採用MVC模式設計和開發了一個高校在線實驗排課系統，系統實現了實驗課程管理、實驗資源管理、實驗排課、實驗課表生成、實驗課程查詢等功能，滿足了學校教務處、督導處、學院教務辦、實驗管理人員、實驗指導教師、學生等各類用户的使用需求。