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摘要：随着教育改革的发展，实践教学是高等学校本科教学中的一个重要环节。实验室建设与管理直接影响到高校培养人才的质量。针对实验教学的实际需求，我们采用数据库连接池技术，研究开发了一个具有实验编辑和管理学生动手做实验的实验教学管理信息系统。将学生、教师、实验室三者之间有机合理的结合起来，实现了实验教学课程的网络化、规范化管理。
关键词：实验教学；管理信息系统；数据库连接池
中图分类号：TP315文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)07-1710-03
Research and Development Of Experiment Teaching Management Information System Based on MVC
LIU Peng-he, LI Ming-shuo
(College of Mathematics Physics and Information Engineering, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004)
Abstract: With the development of educational reform,ractice teaching is an important link in university teaching. the administration and organization of laboratory system of colleges directly affect the building up of talents’ quality. According to the actual requirement of the experiment teaching, we research and develop a experiment teaching management information system using database connection pooling , in which the instructor can define experiment and the student do experimental study as an active party to learn knowledge. So it has given a reasonable combination of student, teacher and laboratory, realizing networking and standardized management idea.
Key words: experiment teaching; management information system; database connection pooling
近年来，随着实验教学改革的不断深入和人才培养模式的改变，越来越重视对创新性人才的培养，这也促使高等院校在培养学生时更注重于学生实际操作能力的培养。实验教学成为了一个重要的教学模式。实验是学生获取知识和技能的必需项目，是对培养学生创新精神和动手能力的重要途径[1-2]。实验教学是高等学校教学计划中不可缺少的重要环节，通过实验来让学生动手，可以加深学生对事物的感性认识，培养学生对客观世界进行观察、分析与发现问题的兴趣，激发学生的创新意识。
实验教学是需要通过软件和影响相结合，才能使这种教育理念发挥其作用。当今国外的高等院校中实验教学已经形成了非常完善的教育体系。与国外相比，虽然近几年国家对高校建设投入了大量的资金，高校的实验设备和器材等已经得到了更新，但是对实验教学的制定和设备的管理水平还是远远落后于发达国家，没有成为一个完善的体系。特别是随着高校在校生人数的急剧膨胀，这个问题的存在显得尤为突出，为了改善这个状况，我们研究开发了实验教学管理信息系统。系统采用数据库连接池技术，主要实现了教师自定义编辑实验和学生完成实验、提交结果等功能。
1系统的总体框架
实验教学管理信息系统为Web项目，采用面向对象的思想和J2EE多层次体系结构，其中后台数据库为：SQL Server2008。Java Web应用程序主要由JSP、Servlet和EJB组成，其中JSP作为管理信息系统的视图层、ServLet作为实验教学系统的控制层来实现的、JavaBean作为系统的模型层，架构设计就是把这些组件合理的组织起来。连接后台数据库运用的是JDBC的技术，JDBC是用于执行SQL语句的Java应用程序接口，由一组用Java语言编写的类与接口组成[3]。
本系统严格遵循了当今最流行的MVC设计模式来完成和实现，MVC即软件项目设计模式，开发人员将应用项目的程序输入、程序输出、程序处理方式转换为模型层、视图层、控制层三层编程方式，从而使整个系统责任明确，接口清晰，加快设计开发过程[4]。MVC设计模式结构如图1。
MVC的整个运行过程是：
1)用户向控制器提交请求。
2)控制器收到用户的请求之后，对请求进行分析决定调用相应的模型层中的方法完成相应的业务操作，模型层再将完成的数据转给控制层。
3)控制层负责选择合适的视图显示操作的结果供用户查看。
2系统的功能结构
实验教学信息系统采用模块化设计，共分为三个主要功能模块：管理员、教师、学生，其中每个模块又进一步划分为更小的模块，系统总体设计框架如图2所示。
图2系统总体设计框架
2.1管理员
系统运行初始阶段，只有管理员一类用户，管理员负责添加教师、学生信息和实验教学计划等信息的操作。管理员在系统的位置非常重要，因为管理员实现了授课教师和学生这两类用户的关联[5]。
2.1.1用户管理
用户管理包括管理员、教师和学生信息，管理员可以实现对学生信息和教师信息的添加、删除、修改和查询。教师与学生登录可以查看及个人信息修改，包括密码修改。
2.1.2实验项目管理
管理员登录后，可以添加、修改和删除实验室信息、实验课程信息、实验内容、上课时间、班级、实验老师、学生名单等消息，也可对每个实验添加实验介绍、实验说明和注意事项等实验信息。
2.1.3数据维护
系统通过数据库备份时常将一定量的数据备份。预防学生在做实验中出现错误操作后，可以通过数据恢复还原为初始状态，为实验教学提供保险。
2.2授课教师
2.2.1实验项目查询
教师用户登录后，可以按教师编号，课程名，教师名字，班级为关键字进行所有实验课表的查询。查询结果显示在时间列表内。
2.2.2实验报告批改
实验报告是学生通过完成授课教师编写的实验后给授课教师的一种交互。授课教师制定、上传实验报告模板。学生端下载实验报告，完成实验后上传实验报告，教师在这里批改实验报告，并结合学生实验成绩，给出一个综合成绩。
上传后的实验报告模板根据实验信息来绑定。因为实验报告和实验信息是多对多关联，绑定后该实验的id就与该实验报告模板的id一同插入实验模板关联表。学生端下载实验报告的时候是通过绑定的实验名称下载，完成后的提交也是根据该实验所关联的实验报告提交。
2.2.3考勤管理
本系统的考勤管理是根据学生的登录情况，统计学生迟到早退情况，考勤的标准共有：出席、未出席、迟到、早退、病假、事假六种。授课老师每次上课前登录系统对学生进行考勤登记，学生可以登录查看自己的出勤统计信息。
2.2.4成绩管理
成绩管理包括学生实验成绩的评分、查询等管理工作。授课教师根据学生的出勤情况、实验报告分别进行评分，系统根据考勤成绩、实验报告等成绩给出最终总成绩。系统发布成绩后，学生可以登录查看自己的成绩。
2.2.5文件管理
系统的文件管理模块可以供教师上传一些实验的参考资料或文件，提供给学生查看或使用，学生端可以任意下载这些参考资料文件。
2.3学生
学生登录后，点击查看实验课表，可以查看自己所做实验的实验介绍、实验说明和注意事项等实验信息。
学生和教师這两类用户是关联的，几个主要功能模块与教师功能模块相对应。学生根据实验课程安排，按照要求下载合适的实验报告模板，并将完成的实验报告上传到服务器中，服务器自动将上传的实验报告放到指定位置。学生的实验报被分为已提交和未提交两种状态，学生在教师端确认后将无法提交，这一状态的标识根据实验报告表内一列标识列记录，教师确定后该状态变为1。教师批改后，可查看实验报告的成绩和实验报告评语，总成绩需要到“成绩管理”中进行查看。学生也可以登录系统查看实验报告成绩、考勤分数以及。当授课教师上传教学时需要的文件后，学生可以在文件信息列表中查看下载该文件。
3数据库连接池
在使用JDBC进行与数据库有关连接时，由于本系统要多次连接数据库，而每一数据库的开启与关闭对服务器会造成很大的开销，这一点在被多用户访问的网页web应用程序中显得尤为突出。如果某个程序出现异常而未能进行正常关闭释放，将导致服务器中此连接占用的系统资源永远无法进行正常回收，从而影响WEB服务质量和效率。介于系统的需要，我们通过建立一个数据库连接池，使得一个数据库连接可以得到高效、安全的复用，避免了频繁地创建数据库连接及关闭数据库。数据库连接池的基本思想就是为预先建立一些连接放置于一个“缓冲存储池”中，用的时候拿出来，不用的时候就放回池子内。也就是说数据库访问完成后并不真正意义上的关闭连接，只是将连接对象放回连接池，而连接的建立、断开都由连接池自身来管理。这项技术可以明显的提高应用程序的响应能力，从而改善了资源的利用。
在创建数据库连接池时池中应放置多少连接能使性能达到最佳，我们可以通过设置数据库连接池的最大连接数和最小连接数来控制，具体设置需要考虑以下几个因素[6]：
1）连接池的最小连接数是当应用程序启动时连接池所创建的连接数，如果应用程序对数据库连接的使用量不大，而最小连接数设置得过大，则启动变慢，反而如果设置过小，最初使用用户因为没有足够的连接而延缓了执行速度。
2）连接池的最大连接数是连接池中允许连接的最大数目，具体设置多少，要看系统的访问量，可通过反复测试，找到最佳点。
数据库连接池的管理策略是连接池机制的核心。连接池的管理是通过定时器定时地对每个连接的状态、连接的数量加以判断而进行相应操作。每当用户应用连接池请求数据库连接时，系统会先查看空闲池内有没有空闲连接。如果有空闲连接，通过容器的顺序存放实现进行分配，并做相应处理（设置该连接为已使用，引用计数加1）。如果没有空闲则先查看当前所开连接数是否达到连接池所允许的最大连接池。如果没有达到就重新创建一个连接给用户，如果达到，则返回空值。连接的合理分配、释放，大大提高了数据库连接的复用效率，从而加速了用户的访问速度。对于众多用户访问的实验教学信息系统，数据库连接技术的应用使系统在效率和稳定性上比传统的其他方式的系统要好很多。
4结束语
采用J2EE技术构建一个基于MVC模式的实验教学管理信息系统具有良好的健壮性、可扩展性，可以与其他系统进行无缝连接。采用数据库连接池技术的实验教学管理信息系统实现了教师自定义编辑实验和学生完成实验、提交结果等功能，将学生、教师、实验室三者之间有机合理的结合起来，实现了实验教学课程的网络化、规范化管理。
参考文献：
[1]邓加聪,田其鑫.基于JSP技术的实验室管理系统开发[J].福建师大福清分校学报, 2010 (2) .
[2]肖利梅,李策,袁桂慈.开放式实验管理系统的设计与实现[J].电气电子教学学报, 2010 (S2)
[3]高洪岩.精通Java Web使用开发技术[M].北京:电子工业出版社,2009.
[4]吴茂昌,阳玉琴.基于MVC模式的Java主流框架整合技术研究[J].计算机与数字工程,2009(10).
[5]陈浪城,鲍鸿.高校实验室综合管理系统的探索与实践[J].实验室科学,2009 (1).
[6]曾国林,傅秀芬.一种新的数据库连接池模型的研究[J].计算机与数字工程,2011(2).
关键词：实验教学；管理信息系统；数据库连接池
中图分类号：TP315文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)07-1710-03
Research and Development Of Experiment Teaching Management Information System Based on MVC
LIU Peng-he, LI Ming-shuo
(College of Mathematics Physics and Information Engineering, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004)
Abstract: With the development of educational reform,ractice teaching is an important link in university teaching. the administration and organization of laboratory system of colleges directly affect the building up of talents’ quality. According to the actual requirement of the experiment teaching, we research and develop a experiment teaching management information system using database connection pooling , in which the instructor can define experiment and the student do experimental study as an active party to learn knowledge. So it has given a reasonable combination of student, teacher and laboratory, realizing networking and standardized management idea.
Key words: experiment teaching; management information system; database connection pooling
近年来，随着实验教学改革的不断深入和人才培养模式的改变，越来越重视对创新性人才的培养，这也促使高等院校在培养学生时更注重于学生实际操作能力的培养。实验教学成为了一个重要的教学模式。实验是学生获取知识和技能的必需项目，是对培养学生创新精神和动手能力的重要途径[1-2]。实验教学是高等学校教学计划中不可缺少的重要环节，通过实验来让学生动手，可以加深学生对事物的感性认识，培养学生对客观世界进行观察、分析与发现问题的兴趣，激发学生的创新意识。
实验教学是需要通过软件和影响相结合，才能使这种教育理念发挥其作用。当今国外的高等院校中实验教学已经形成了非常完善的教育体系。与国外相比，虽然近几年国家对高校建设投入了大量的资金，高校的实验设备和器材等已经得到了更新，但是对实验教学的制定和设备的管理水平还是远远落后于发达国家，没有成为一个完善的体系。特别是随着高校在校生人数的急剧膨胀，这个问题的存在显得尤为突出，为了改善这个状况，我们研究开发了实验教学管理信息系统。系统采用数据库连接池技术，主要实现了教师自定义编辑实验和学生完成实验、提交结果等功能。
1系统的总体框架
实验教学管理信息系统为Web项目，采用面向对象的思想和J2EE多层次体系结构，其中后台数据库为：SQL Server2008。Java Web应用程序主要由JSP、Servlet和EJB组成，其中JSP作为管理信息系统的视图层、ServLet作为实验教学系统的控制层来实现的、JavaBean作为系统的模型层，架构设计就是把这些组件合理的组织起来。连接后台数据库运用的是JDBC的技术，JDBC是用于执行SQL语句的Java应用程序接口，由一组用Java语言编写的类与接口组成[3]。
本系统严格遵循了当今最流行的MVC设计模式来完成和实现，MVC即软件项目设计模式，开发人员将应用项目的程序输入、程序输出、程序处理方式转换为模型层、视图层、控制层三层编程方式，从而使整个系统责任明确，接口清晰，加快设计开发过程[4]。MVC设计模式结构如图1。
MVC的整个运行过程是：
1)用户向控制器提交请求。
2)控制器收到用户的请求之后，对请求进行分析决定调用相应的模型层中的方法完成相应的业务操作，模型层再将完成的数据转给控制层。
3)控制层负责选择合适的视图显示操作的结果供用户查看。
2系统的功能结构
实验教学信息系统采用模块化设计，共分为三个主要功能模块：管理员、教师、学生，其中每个模块又进一步划分为更小的模块，系统总体设计框架如图2所示。
图2系统总体设计框架
2.1管理员
系统运行初始阶段，只有管理员一类用户，管理员负责添加教师、学生信息和实验教学计划等信息的操作。管理员在系统的位置非常重要，因为管理员实现了授课教师和学生这两类用户的关联[5]。
2.1.1用户管理
用户管理包括管理员、教师和学生信息，管理员可以实现对学生信息和教师信息的添加、删除、修改和查询。教师与学生登录可以查看及个人信息修改，包括密码修改。
2.1.2实验项目管理
管理员登录后，可以添加、修改和删除实验室信息、实验课程信息、实验内容、上课时间、班级、实验老师、学生名单等消息，也可对每个实验添加实验介绍、实验说明和注意事项等实验信息。
2.1.3数据维护
系统通过数据库备份时常将一定量的数据备份。预防学生在做实验中出现错误操作后，可以通过数据恢复还原为初始状态，为实验教学提供保险。
2.2授课教师
2.2.1实验项目查询
教师用户登录后，可以按教师编号，课程名，教师名字，班级为关键字进行所有实验课表的查询。查询结果显示在时间列表内。
2.2.2实验报告批改
实验报告是学生通过完成授课教师编写的实验后给授课教师的一种交互。授课教师制定、上传实验报告模板。学生端下载实验报告，完成实验后上传实验报告，教师在这里批改实验报告，并结合学生实验成绩，给出一个综合成绩。
上传后的实验报告模板根据实验信息来绑定。因为实验报告和实验信息是多对多关联，绑定后该实验的id就与该实验报告模板的id一同插入实验模板关联表。学生端下载实验报告的时候是通过绑定的实验名称下载，完成后的提交也是根据该实验所关联的实验报告提交。
2.2.3考勤管理
本系统的考勤管理是根据学生的登录情况，统计学生迟到早退情况，考勤的标准共有：出席、未出席、迟到、早退、病假、事假六种。授课老师每次上课前登录系统对学生进行考勤登记，学生可以登录查看自己的出勤统计信息。
2.2.4成绩管理
成绩管理包括学生实验成绩的评分、查询等管理工作。授课教师根据学生的出勤情况、实验报告分别进行评分，系统根据考勤成绩、实验报告等成绩给出最终总成绩。系统发布成绩后，学生可以登录查看自己的成绩。
2.2.5文件管理
系统的文件管理模块可以供教师上传一些实验的参考资料或文件，提供给学生查看或使用，学生端可以任意下载这些参考资料文件。
2.3学生
学生登录后，点击查看实验课表，可以查看自己所做实验的实验介绍、实验说明和注意事项等实验信息。
学生和教师這两类用户是关联的，几个主要功能模块与教师功能模块相对应。学生根据实验课程安排，按照要求下载合适的实验报告模板，并将完成的实验报告上传到服务器中，服务器自动将上传的实验报告放到指定位置。学生的实验报被分为已提交和未提交两种状态，学生在教师端确认后将无法提交，这一状态的标识根据实验报告表内一列标识列记录，教师确定后该状态变为1。教师批改后，可查看实验报告的成绩和实验报告评语，总成绩需要到“成绩管理”中进行查看。学生也可以登录系统查看实验报告成绩、考勤分数以及。当授课教师上传教学时需要的文件后，学生可以在文件信息列表中查看下载该文件。
3数据库连接池
在使用JDBC进行与数据库有关连接时，由于本系统要多次连接数据库，而每一数据库的开启与关闭对服务器会造成很大的开销，这一点在被多用户访问的网页web应用程序中显得尤为突出。如果某个程序出现异常而未能进行正常关闭释放，将导致服务器中此连接占用的系统资源永远无法进行正常回收，从而影响WEB服务质量和效率。介于系统的需要，我们通过建立一个数据库连接池，使得一个数据库连接可以得到高效、安全的复用，避免了频繁地创建数据库连接及关闭数据库。数据库连接池的基本思想就是为预先建立一些连接放置于一个“缓冲存储池”中，用的时候拿出来，不用的时候就放回池子内。也就是说数据库访问完成后并不真正意义上的关闭连接，只是将连接对象放回连接池，而连接的建立、断开都由连接池自身来管理。这项技术可以明显的提高应用程序的响应能力，从而改善了资源的利用。
在创建数据库连接池时池中应放置多少连接能使性能达到最佳，我们可以通过设置数据库连接池的最大连接数和最小连接数来控制，具体设置需要考虑以下几个因素[6]：
1）连接池的最小连接数是当应用程序启动时连接池所创建的连接数，如果应用程序对数据库连接的使用量不大，而最小连接数设置得过大，则启动变慢，反而如果设置过小，最初使用用户因为没有足够的连接而延缓了执行速度。
2）连接池的最大连接数是连接池中允许连接的最大数目，具体设置多少，要看系统的访问量，可通过反复测试，找到最佳点。
数据库连接池的管理策略是连接池机制的核心。连接池的管理是通过定时器定时地对每个连接的状态、连接的数量加以判断而进行相应操作。每当用户应用连接池请求数据库连接时，系统会先查看空闲池内有没有空闲连接。如果有空闲连接，通过容器的顺序存放实现进行分配，并做相应处理（设置该连接为已使用，引用计数加1）。如果没有空闲则先查看当前所开连接数是否达到连接池所允许的最大连接池。如果没有达到就重新创建一个连接给用户，如果达到，则返回空值。连接的合理分配、释放，大大提高了数据库连接的复用效率，从而加速了用户的访问速度。对于众多用户访问的实验教学信息系统，数据库连接技术的应用使系统在效率和稳定性上比传统的其他方式的系统要好很多。
4结束语
采用J2EE技术构建一个基于MVC模式的实验教学管理信息系统具有良好的健壮性、可扩展性，可以与其他系统进行无缝连接。采用数据库连接池技术的实验教学管理信息系统实现了教师自定义编辑实验和学生完成实验、提交结果等功能，将学生、教师、实验室三者之间有机合理的结合起来，实现了实验教学课程的网络化、规范化管理。
参考文献：
[1]邓加聪,田其鑫.基于JSP技术的实验室管理系统开发[J].福建师大福清分校学报, 2010 (2) .
[2]肖利梅,李策,袁桂慈.开放式实验管理系统的设计与实现[J].电气电子教学学报, 2010 (S2)
[3]高洪岩.精通Java Web使用开发技术[M].北京:电子工业出版社,2009.
[4]吴茂昌,阳玉琴.基于MVC模式的Java主流框架整合技术研究[J].计算机与数字工程,2009(10).
[5]陈浪城,鲍鸿.高校实验室综合管理系统的探索与实践[J].实验室科学,2009 (1).
[6]曾国林,傅秀芬.一种新的数据库连接池模型的研究[J].计算机与数字工程,2011(2).