1、毕业设计 开题报告 计算机科学与技术 计算机组成原理精品课程平台的设计与实现 一、选题的背景、意义 选课的历史背景 ： 根据时代背景，高等教育为国家输送了大量面向生产、服务和管理的人才。在高等教育快速发展的同时也面临了一些发展的困境和难题：一是资源短缺、办学条件不够好；二是很多高等院校没有突出自身的教学特色；三是人才培养模式和课程体系不能很好的满足学生发展需求。这些都阻碍了高等教育的发展。 精品课程建设项目就是在这样的背景下启动的，这是集教育理念、教师队伍、教学内容、教学方法和教学制度于一身的整体建设，其目的是 利用现代化的教育信息技术手段将精品课程的相关内容放在网上并免费开放，以实现优质教学
2、资源共享，提高人才培养质量。 21 世纪初，国务院、教育部和相关部委发布了关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见（教高 20014 号），关于启动高等学校教学质量的若干意见与教学改革工程精品课程建设工作的通知（教高 20031 号）等。 1这一系列文件启动了国家级精品课程申报与评审工作，直接推动了高等教育的发展。 着眼于自身发展的背景，对于在计算机科学与技术专业的近四年的学习中，通过理论课程的学习、实践环节 的编程等方式，一定程度上丰富了自身的计算机应用知识和能力，在此利用毕业设计环节，在导师的指导下，通过设计一个计算机组成原理精品课程平台，及对它的实现，将自己所学知识进行有机的
3、串联，以项目为基础，稳固计算机相关知识，使自己的专业技能水平更具竞争力。 国内外研究现状 ： 目前 ， 网络精品课程的建设在各国蓬勃发展 ， 并逐渐成为一种世界性的潮流 ， 它有利于推动教育资源的全球共享 。 2002 年 ， MIT（ 麻省理工大学 ） 率先启动开放课程项目 ， 至今为止已在网上免费开放课程 1800 多门 。 其他高校如卡内基梅隆大学（ Carnegie Mellon University）、赖斯大学（ Rice University）、犹他州立大学（ Utah State University， USU）、塔夫茨大学 （ Tuft University） 、斯坦福大学（
4、Rice University）、 UC 伯克利（ UC Berkley）等其他知名高校先后推出了精品课程平台。 2-3中国的精品课程是一种开放课程，它是由国家发起的，覆盖面更广，对中国高校课程建设影响面更大。精品课程是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课程。项 目一经启动，便引起了各级教育行政管理部门和各个高等学校的共鸣，纷纷投入了大量的人力、物力、财力进行认真研究和深入实践。除了评审出国家级精品课程 2898 门外 ， 各省、市、自治区还建设了数以万计的省级精品课程，充分调动了广大教师积极参加教研教改和课程建设的积极性，形成了以校级精品课程为
5、基础、省级精品课程为榜样、国家级精品课程为共享的多层次、多学科的网络课程资源学习环境。尤其是国家精品课程建设对于提高教学质量、改革教学模式、最大限度的发挥资源共享优势起到了积极的推动作用。 4但尽管如此，网络精品课程的建设还存在着 一些不足之处。如一些已经完成的精品课程还有很大的发展空间，应该抓住时机，进一步完善相关课程的建设、精品课程在创新性实验方面还需要有所提高等一系列问题都是需要在以后的探索中不断改进的。 发展趋势 ： 随着网络精品课程建设和研究的不断深入，其发展将呈现以下趋势：在理论基础方面，越来越强调教学理论的应用；在教学应用方面，将更重视网络教学模式的探索和研究（如利用虚拟情境探究
6、学习模式、利用通信工具协作学习模式等的研究）；在技术研究方面，突出不断创新开发新技术的应用；在开发平台方面，对于操作则更简单方便，学科特点更加明显 。精品课程的建设是一个长时间积淀的结果，不可能一蹴而就，随着中国综合实力的不断增强，国内高校实力的不断提升，很多技术肯定会越来越多的被运用于高校，而精品课程平台也必定越来越广泛的被使用。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题 研究的基本内容： 研究的基本内容从 服务行业角度，解决高等教育计算机专业计算机组成原理课程的网络教学，改善教学管理方式，提升全方位教学环境；从开发管理角度，运用面向对象软件工程的开发思想，设计并实现一个计算机组成原理精品课程平
7、台， 采用 UML 技术进行系统的需求分析、总体设计、详细设计以及系 统测试、实施各阶段的主要内容和成果。技术角度而言，包括：基于 JSP 技术的相关应用 、 过程管理技术的应用 、 SQL Server 数据库的使用。 其中，本文着重解决利用面向对象的软件开发思想用 JSP+SQL Server 技术实现方面的问题。 解决的主要问题 ： 1、 UML 技术的研究和学习： UML 是从众多软件工程实践经验发展而来的一种建模语言，它用标准化的图形符号来描述面向对象系统的概念，具有很多突出的优点：标准化的图形符号易于使用，表达能力强，可以很好地用于可视化建模；它与具体的软件工程无关，也与具体的实现
8、无关；这些 优点使UML 具有广泛的实用性和可用性。标准建模语言 UML 由五类模型视图组成。它的主要内容可由下列五类图来定义： （ a）用例图。即从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操作者。 （ b）静态图。包括类图、对象图和包图。类图描述系统中类的静态结构，在系统的整个生命周期都是有效的。对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。二者的不同点在于对象图显示类的是多个对象实例而不是实际的类，且对象图只能在系统某一时间段存在。包图由包或类组成，表示包与包之间的关系。包图用于描述系统的分层结构。 （ c）行为图。即描述系统 的动态模型和组成对象间的交互关系，它包括状态图和活动图。状态图
9、描述对象的所有可能状态以及事件发生时状态的转移条件。活动图描述为满足用例要求所进行的活动以及活动间的约束关系，用于识别并行活动。 （ d）交互图。即描述对象间的交互关系，包括顺序图和合作图。顺序图显示对象之间的动态合作关系，它强调也显示对象间的动态合作关系，但更强调上下级关系。 （ e）实现图。包括构件图、部件图和配置图。构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系，它包含逻辑类和实现类的有关信息。部件图有助于分析和理解部件之间的相互影响关系。 配置图定义系统中软硬件的物理体系结构，显示实际的计算机和设备（用节点表示）之间的连接关系，也可显示连接的类型及部件之间的依赖性。 5 2、 JS
10、P 技术相关知识的研究与学习： JSP 是服务器端技术，在服务器端 JSP 引擎解释 JSP 代码，然后将结果以 HTML 页面形式发送到客户端，在客户端的用户是看不到 JSP 代码的。其主要特点如下： （ a）把内容的生成和显示分离 使用 JSP 技术可以把界面的开发与程序逻辑的开发分离开。 Web 开发人员使用 HTML 标记来设计界面，使用 JSP 标记或脚本生成页面上的动态内容。 JSP 技术使得开 发人员的分工更加明确，页面设计者可以修改内容的显示而不影响逻辑，应用程序的开发者修改逻辑而不影响内容显示。 （ b）生成可重用的组件 绝大多数 JSP 页面依赖于可重用的、跨平台的组件来执
11、行应用程序要求的复杂处理。开发人员可以共享和交换组件（ JavaBean 或 Enterprise JavaBean），或把这些组件提供给更多的用户使用。基于组件的开发方法有效地提高了应用程序的开发效率，加速了项目的总体开发进程。 （ c）应用标记简化页面的开发 JSP 技术封装了许多功能，这些功能是生成与 JSP 相关的 HTML 或 XML 的动 态内容时所需要的。标准的 JSP 标记能够访问和实例化 JavaBean 组件，设置或检索组件的属性，下载Applet，以及执行使用其他方法难以实现的功能。 JSP 标记具有可扩充性，允许开发者扩展 JSP 标记，开发人员也能够定制常用功能标记库
12、。第三方或其他开发人员也可以创建自己的标记库。由于页面制作者可以使用标记库中的功能，大大减少了对脚本语言的依赖，并降低了页面制作的复杂度。 （ d）具有 Java 特点 由于 JSP 页面的内置脚本是基于 Java 语言的，而且所有的 JSP 页面都被编译成 Java Servlet，所有 JSP 具有 Java 的特点，如健壮的存储管理、安全性、跨平台特性、 “ 一次编写，各 处运行 ” 等。 6-7 3、 SQL Server的相关知识的研究和学习： SQL 是 Structured Quevy Language（ 结构化查询语言 ） 的缩写。 SQL 是专为数据库而建立的操作命令集，是一
13、种功能齐全的数据库语言。它是由数据定义语言、数据操纵语言、数据控制语言组成的。 SQL Server 提供了 7 种数据类型： 1二进制数据类型 2字符数据类型 3 Unicode 数据类型 4日期和时间数据类型 5数字数据类型 6货币数据表示正的或者负的货币数量 7特殊数据类型。 SQL 有很多优点： （ a） 非过程化语言： SQL 是一种非过程化语言，它一次处理的是一个记录集合，对数据提供自动导航。 （ b） 统一语言： SQL 可用于所有用户的数据库活动类型，包括数据库系统管理员，程序员等 ， 操作简单，使用方便。 （ c） 关系数据库的公共语言：用户可将使用 SQL 的技能从一个 R
14、DBMS 很容易地转到另一个系统，所有用 SQL 语言写的程序具有可移植性。 8 三、研究的方法与技术路线、研究难点，预期达到的目标 研究的方法和技术路线 ： 1、 JSP 设计本精品课程平台欲使用的 语言是 JSP。 选择它的原因是这种语言目前很适合网站开发 ， 而且也学过 ， 掌握了一些基本的使用方法 ， 与 asp 相比有很多优势。主要从以下几个方面对其进行比较： （ a） Web 服务器的支持：大多数通用的 Web 服务器如： Apache、 Netscape 和 Microsoft IIS 都支持 JSP 页面，只有微软本身的 Microsoft IIS 和 Personal Web
15、 Server 可以支持 ASP。 （ b）平台的支持： JSP 具有平台独立性，只要是一般的 Java 程序可以运行的平台，都支持 JSP 程序。虽然 Windows 平台可以很好的 支持 ASP， 但它却难于移植到其它平台上。 （ c）组件模型： JSP 是建立在可重用的、跨平台的组件（如： JavaBeans、 Enterprises JavaBeans 和用户定制的标签库等组件）之上的，而 ASP 使用的是基于 Win32 的 COM 组件模型。 （ d）脚本语言： JSP 可以使用 Java 编程语言或 JavaScript 作为脚本语言，而 ASP 使用VBScript 或 Jsc
16、ript 作为脚本语言。 （ e）安全性： JSP 使用 Java 安全模型，而 ASP 使用 Windows NT 的安全结构。 （ f）与 Access 数据库的连接： JSP 使用 JDBC 建立与 Access 数据库的连接，而 ASP 对Access 数据库使用 Data Active Objects。 （ g）用户定制的标签： JSP 可以使用用户定制标签库进行扩充，而 ASP 中没有用户定制标签库，是不能扩充的。 9-10 2、 SQL 数据库 使用它时，其实现功能的方法类似于，只需要发出 “ 做什么 ” 的命令， “ 怎么做 ” 是不用使用者考虑的。 SQL 功能强大、简单易学
17、、使用方便，已经成为了数据库操作的基础，并且现在几乎所有的数据库均支持 SQL。 SQL 的技术路线通过其语言的组成可以清晰地看到： （ a） 一个 SQL 数据库是表 （ Table） 的集合，它由一个或多个 SQL 模式定义。 （ b）一个 SQL 表由行集构成，一行是列的序列 （ 集合 ） ，每列与行对应一个数据项。 （ c）一个表或者是一个基本表或者是一个视图。基本表是实际存储在数据库的表，而视图是由若干基本表或其他视图构成的表的定义。 （ d）一个基本表可以跨一个或多个存储文件，一个存储文件也可存放一个或多个基本表。每个存储文件与外部存储上一个物理文件对应。 （ e）用户可以用 SQ
18、L 语句对视图和基本表进行查询等操作。在用户角度来看，视图和基本表是一样的，没有区别，都是关系 （ 表格 ） 。 （ f） SQL 用户可以是应用程序，也可以是终端用户。 SQL 语句可嵌入在宿主语言的程序中使用，宿主语言有 FORTRAN， COBOL， PASCAL， PL/I， C 和 Ada 语言等。 SQL 用户也能作为独立的用户接口，供交互环境下的终端用户使用。 11 3、 PowerPoint 在课件制作方面，我选择的工具是 PowerPoint。它是一套普及而且好用的多媒体开发工具。它可以将文字、图像、影片等多种媒体素材加以结合，轻松的制作出简易教材。即使是非专业人员也能方便的
19、操作它。 PowerPoint 在开发应用方面具有 如下特点： （ a）强大的制作功能。文字编辑功能强、段落格式丰富、文件格式多样、绘图手段齐全、色彩表现力强等。 （ b）通用性强，易学易用。 PowerPoint 是在 Windows 操作系统下运行的专门用于制作演示文稿的软件，其界面与 Windows 界面相似，与 Word 和 Excel 的使用方法大部分相同，提供有多种幻灯版面布局，多种模板及详细的帮助系统。 （ c）强大的多媒体展示功能。 PowerPoint 演示的内容可以是文本、图形、图表、图片或有声图像，并具有较好的交互功能和演示效果。 （ d）较好的 Web 支持功能。利用工
20、 具的超级链接功能，可指向任何一个新对象，也可发送到互联网上。 （ e）一定的程序设计功能。提供了 VBA 功能（包含 VB 编辑器 VBE）可以融合 VB 进行开发。 12 研究难点 ： 通过系统平台开发前的问题定义、可行性研究、需求分析等阶段的摸索，预计了在系统平台研发过程中可能出现的难点，现说明如下： （ a） 数据存取技术。数据库是管理信息系统的核心内容，精品课程平台的设计中，在数据的存取方面，采用 JSP/Servlet+JDBC 的技术，即客户端不产生数据库查询指令，客户端上的浏览器通过 URL 和 Web 服务器建立连接。 Web 服务器接收本地或远程浏览器的 HTTP数据请求，
21、然后 Servlet 收到请求后，通过执行程序中的 SQL 语句，利用 JDBC 提供的标准API 对数据库进行访问和相应的操作处理。 Servlet 再将查询的数据传给 JSP，最后生成标准的 JSP 页面将结果返回给提出请求的浏览器。 13这样，不仅客户端与数据库服务器分开，同时提高了数据库的访问效率。 （ b） 用户权限的分配。权限的合理分配影响着精品课程平台的安全性能，通过编程实现的程序安全性只是其中的一部分，而人工分离出来的权限，也起到了一定的保障数据安全的 作用 。 预期达到 的目标 ： 在充分调研相关精品课程建设的要求的基础上，利用网站开发相关技术和三层技术架构，开发计算机组成原
22、理的精品课程平台。实现课程简介、教师情况、大纲教材课件展示、网上模拟试验系统（接口）、习题及模拟测试（计算机选题）、教师学生访客等不同身份认证登入等功能。 四、论文详细工作进度和安排 2010 年 11 月 08 日 -2010 年 12 月 01 日 查阅资料，撰写文献综述； 2010 年 12 月 02 日 -2010 年 12 月 31 日 完成外文翻译，撰写开题报告，形成需求分析； 2011 年 01 月 01 日 -2011 年 02 月 28 日 形成可 行性分析报告并完成系统整体设计，撰写论文初稿； 2011 年 03 月 01 日 -2011 年 03 月 31 日 系统详细设
23、计，完善论文初稿； 2011 年 04 月 01 日 -2011 年 04 月 30 日 系统开发及测试，形成论文； 2011 年 05 月 01 日 -毕业论文答辩前 10 日 系统完善，论文定稿； 毕业答辩前 10 日 -毕业答辩 撰写答辩大纲及演示文稿、准备演示系统。 五、主要参考文献： 1卢海金 .国家精品课程的认识与建设 J .航海教育研究 .2006 年 1 期 . 2王爱华、汪琼 .精品课程与国外开放课程共享利用的对比研究 J .中国远程教育（综合版） .2010 年 6 期 . 3 Dominique,M,A,Sluijsmans,Frans,J,Prins,Rob,L,Mar
24、tens.The Design of Competency-Based Performanced Assessment in E-LeaningJ .2006,9(1) . 4梁翎、贾让成 .我国高等学校国家精品课程现状分析 J .高等理科教育 .2007 年 4 期 . 5马利华、魏晓玉 .一个基于 UML 技术的应用实例的分析与实现 J .河南科技 .2009 年 5 期 . 6刘雪涛、刘洪发 .Web 技术应用基础 M .樊月华 .第 2 版 .北京：清华大学出版社， 2009年 1 月 . 7张海潘 .软件工程导论 M .袁勤勇 .第五版 .北京：清华大学出版社， 2008 年 2 月
25、 . 8魏文雄、刘春雷 .浅谈 SQL Server 数据库访问 J .自动化与仪器仪表 .2010 年 4 期 . 9姚晟、丁婧一 .浅谈 JSP 与 ASP 技术的比较 J .科技情报开发与经济 .2007 年 6 期 . 10 Chien-Hung Liu.Data flow analysis and testing of JSP-based Web applicationsJ .Information and Software Technology.2006,12. 11 张晓玲 .SQL Server 数据库使用心得 J .中国科技纵横 .2010 年第 18 期 . 12戴利斌 .用 powerpoint 做课件 J .中小学实验与装备 .2002 年 6 期 . 13 陈孝威、陈凌云 .三层体系结构的客户机 /服务器 J .计算机应用 .2000 年 1 期 .
