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2024年4月29日发(作者：unicode可口可乐转换)
基于WEB的教学管理系统采用的关键技术研究
[摘要] 当今社会已进入网络时代，计算机网络已经成为社会和经济发展强
大动力，随着计算机技术的高速发展，特别是Internet技术的迅速发展，在网络
环境下研究教学管理系统采用的关键技术，成为加快各学校提高教学信息管理时
效性的重要手段之一，对打造高品牌高职学院更有着广泛深远的意义
[关键词] 教学管理连接池性能测试
1.连接池技术
一般情况下，在使用开发基于数据库的WEB程序时，一般都使用JDBC来
进行和数据库的交互其中关键的概念就是连接（Connection），在Java中是一个
类，代表了一个通道。使用传统的模式，必须去管理每一个连接，确保他们能被
正确关闭，如果出现程序异常而导致某些连接未能关闭，将导致数据库系统中的
内存发生泄露。为解决这一问题，本系统采用连接池技术。通过建立一个数据库
连接池以及一套连接使用管理策略，使得一个数据库连接可以得到高效、安全的
复用。
连接池工作原理是：在连接池中保存了一组与特定数据库建立的多个连接对
象，放置于内存中以备使用。当需要建立数据库连接时，如果连接池中有可用的
连接，只须从连接池中取出一个来用，而不需要新建连接。使用完毕后，只需放
回连接池即可，而不需要真正断开连接，并且这些操作都是由连接池来自动管理。
这样，避免了数据库连接频繁建立、关闭的开销，将大大提高程序效率；还可以
通过连接池的管理机制来监视数据库连接的数量、使用情况等。
2.模式体系结构
B/S三层结构，以访问WEB数据库为中心，HTTP为传输协议，客户端通
过浏览器访问WEB服务器和与其相连的后台数据库，称之为B/S(Browser/Server)
模式。分为三个层次：
第一层是客户端即浏览器，主要完成客户和后台的交互及最终查询结果的输
出功能。在客户端向指定的Web服务器提出服务器请求，Web服务器用HTTP
协议把所需文件资料传给用户，客户机接受传来的主页文件，并把它显示在Web
浏览器上。
第二层Web服务器是功能层，完成客户的应用功能，即Web服务器接受客
户请求，首先需要执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过SQL等方
式向数据库服务器提出数据处理申请，而后等数据库服务器将数据处理的结果提
交给Web服务器，再由Web服务器传送回客户端。
第三层数据库服务器是数据层。数据库服务器应客户请求独立地进行各种处
理。
本系统的制作采用JSP技术，应用Oracle 9201为数据库支持。采用B/S
（Browser/Server）模式，完全依照三层架构：数据层、业务逻辑层和客户层。
数据层依靠Oracle 9201数据库系统，可以保证数据的完整、安全、稳定；客户
层由用户浏览器构成。
3.成绩统计分析技术
3.1统计分析
系统统计出该课程参加考试的人数，各分数段的人数，各分数段学生占的百
分比，反映各分数段学生的分布情况。
1）学生情况分析
利用所获得的信息进行分析，以评价学生的学习状态和能力，得到各分数段
的人数以及所占的百分比情况。
这些统计值从各个方面反映了总体的教学情况，可成为教学评价的参考数据
之一。
2）课程教学效果分析
本系统的成绩分析部分采用由学院统一制定下发的分析公式，并最终形成图
表形式，这一方式是交通职业学院多年采用的统计评价系统中的一个核心部分。
采用这一算法完全符合教学教务管理要求，同时也便于教师学习、使用。
3.2实现算法
采用数学中的一种概念叫做正态分布，即在科学测验或调查中正常情况下的
个体数量，总是处在中间部分的个体数量最多，而在两端的个体数量较少。
主要参数：
（1）学生人数：n
（2）总成绩：m
（3）平均成绩：a
（4）原始成绩：s
（5）原始成绩与平均成绩之差：δ
（6）平方：p
（7）标准差：μ
（8）标准平均分：α（取值：78；可由用户设置）
（9）标准标准差：β（取值：10；可由用户设置）
（10）正态分布：X
（11）标准正态分布：Y
（12）χ变量（取值：-10、-5、0、5、20、25、30、……200……）
（13）难度：C’
（14）卷面成绩：C
计算公式：
（1）总成绩=原始成绩之和 即：m=∑s
（2）平均成绩=总分/学生人数 即：a = m/n
（3）原始成绩与平均成绩之差=原始成绩-平均成绩 即： δ=s-a
（4）平方=（原始成绩与平均成绩之差）2 即：p=δ2
（5）标准差=即：μ=
（6）正态分布的计算采用函数NORMDIST(X, mean, standard_dev, cumula_
time)实现该函数返回给定平均值和标准偏差的正态分布的累积值
（7）X=NORMADIST(χ, a, μ)
（8）Y=NORMADIST(χ, α, β)
（9）C’=(1-a/C)×100%
利用X、Y值生成图表，如下图3所示：
4.可靠性技术
4.1分级加密技术
系统采用分级加密技术，如：
明文密码：教务管理员、教师、学生
密文密码：系统管理员
加密算法：MD5
MD5的全称是message-digest algorithm 5（信息-摘要算法），在90年代初由
mit laboratory for computer science和rsa data security inc的ronald l. rivest开发出
来，经md2、md3和md4发展而来。其作用是让大容量信息被压缩成一种保密
的格式，即把一个任意长度的字节串变换成一定长的整数。md5通过获得一个随
机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。md5被广泛用于加密技术上，用户
登录的时系统把用户输入的密码计算成md5值，然后和保存在密码文件中的md5
值进行比较，进而确定输入的密码是否正确。通过这样的步骤，系统在并不知道
用户密码的明码的情况下就可以确定用户登录系统的合法性。
4.2md5实现算法
md5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又被划分为16个32位子
分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成，将这四个32
位分组级联后将生成一个128位散列值。算法中，首先需要对信息进行填充，使
其字节长度对512求余的结果等于448。因此，信息的字节长度（bits length）将
被扩展至n*512+448，即n*64+56个字节（bytes），n为一个正整数。填充的方
法如下，在信息的后面填充一个1和无数个0，直到满足上面的条件时才停止用
0对信息的填充。然后，在这个结果后面附加一个以64位二进制表示的填充前
信息长度。经过这两步的处理，现在的信息字节长度=n*512+448+64=(n+1)*512，
即长度恰好是512的整数倍。md5中有四个32位被称作链接变量（chaining
variable）的整数参数，他们分别为：a=0x01234567，b=0x89abcdef，c=0xfedcba98，
d=0x76543210。进入算法的四轮循环运算。循环的次数是信息中512位信息分组
的数目。
5.测试技术
利用LoadRunner提供的专用工具来录制或编辑虚拟用户脚本。
系统测试工作主要是针对系统性能进行测试，通过性能测试评估系统能力、
识别体系中的弱点和系统调优。为保证测试结果的准确性分别进行了负载、容量、
压力等测试。首先是对容量进行测试，即同时系统可处理的在线用户情况（用户
并发数），分别对100用户并发访问、200用户并发访问、300用户并发访问、350
用户并发访问、400用户并发访问进行了测试,通过分析可以看出，当400用户并
发访问时，系统的平均响应时间为33.439秒，用户访问大约需等待半分钟左右
60%-70%的用户可以忍受，但这时系统的成功率降至89.25%，已超出设计目标，
因此400用户并发访问为系统的并发访问极限值。
然后对系统又进行了逐步加压测试，即每隔一段时间增加一定数量的访问人
数，目的是测试系统在负载逐步增加下的性能情况和了解系统的使用极限。
按计划分别对300用户、500用户、700用户进行测试，通过分析看出，当
最大用户数为700人时，系统成功率仍为99.85%证明系统的可靠性是非常高的，
但此时用户访问的平均响应时间为65.426秒，已超出大多数用户可以忍受的等
待极限。
经过对数据的分析可以看出当用户数达到450人时，CPU利用率达到85%
这主要是由于系统刚开始工作，需要较多的内存操作因而占用了大量的CPU时
间，随后CPU利用率开始回落，当用户数达到700人后约40秒后CPU利用率
再次上升到85%并保持一段时间，说明此时系统的处理能力已经达到饱和。实际
上一般CPU利用率超过70%即被认为系统负载满荷。因此分析结果为用户数为
550人系统进入满负荷，700用户为系统在加压测试中的极限值。
通过以上测试，根据所得到的测试结果表明各项功能均已经或基本达到设计
要求。
参考文献：
[1]彭珠，计算机辅助测验系统的功能，徐州师范大学，2005.1.
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