基于Ｊ２ＥＥ架構(gòu)的教學輔助系統(tǒng)的研究與設(shè)計

摘要：基于J2EE架構(gòu)的教學輔助系統(tǒng)的研究與設(shè)計首先簡介了J2EE平臺，分析了其在教學輔助系統(tǒng)開發(fā)中的優(yōu)勢，然后簡述了教學輔助系統(tǒng)要實現(xiàn)的主要功能，介紹了系統(tǒng)多層體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理，最后對基于struts的MVC開發(fā)模式進行了闡述。實踐證明，采用J2EE架構(gòu)開發(fā)教學輔助系統(tǒng)，技術(shù)上完全可行，而且投入小，便于后期的維護、擴充和升級。

關(guān)鍵詞：教學輔助系統(tǒng)；J2EE；MVC模式

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)12-20ppp-0c

Research and Desige of Teaching Assistant System Based on J2EE Framework

ZHANG Xiao-song1，ZHAO Jian-xiu2， GAO Yan-min3

(1.Department of Computer Science and Technology， Tangshan College， Tangshan 063000， China; 2.Department of Information Engeering， Tangshan College， Tangshan 063000， China; 3.China Netcom (Group) Corporation LTD. Tangshan Branch， Tangshan 063000， China)

Abstract: First， Research and desige of teaching assistant system based on J2EE framework includes the introduce of the J2EE platform and it analyses the superiority of J2EE in the development of teaching assistant system. Then， it introduces in brief the main function of teaching assistant system and the design principle of system multilayer architecture. Finally， it expatiates MVC mode based on struts. It is proved by pratice that the technology which the development of teaching assistant system based on J2EE framework is entirely feasible， also， it is economical and easy to maintain and expand and update in the future.

Key words: teaching assistant system; J2EE; MVC mode

1 引言

信息化時代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和信息量的激增，使傳統(tǒng)的教學方式和教學手段受到了極大的挑戰(zhàn)。隨著Internet的發(fā)展與普及，各高校紛紛建立了校園網(wǎng)并與Internet互聯(lián)，為網(wǎng)絡(luò)教學這一新的教學模式提供了物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的教學輔助系統(tǒng)，便于對教學資源進行收集、整理、開發(fā)、應(yīng)用，實現(xiàn)教學資源的共享與交流，把傳統(tǒng)的課堂延伸到網(wǎng)上，可最大限度地利用互聯(lián)網(wǎng)上豐富的資源，并能提高學生學習的主動性、積極性、及時性、有效性和高效性。

教學輔助系統(tǒng)的作用不僅應(yīng)該提供各類教學資源和材料，還應(yīng)該實現(xiàn)教師與學生之間、學生與學生之間的互動，如作業(yè)、考試、答疑、記筆記、發(fā)通知等，使大家能在統(tǒng)一的平臺基礎(chǔ)之上進行溝通與交流。日前，主流的基于網(wǎng)絡(luò)的軟件構(gòu)架主要有Microsoft公司的.NET技術(shù)和Sun公司的Java 2技術(shù)。由于現(xiàn)階段絕大多數(shù)高校的網(wǎng)絡(luò)教學投入非常有限，不可能大量采購收費的軟件系統(tǒng)，因此，擁有大量開放源碼的Java 2平臺應(yīng)成為教學輔助系統(tǒng)開發(fā)的首選。

2 J2EE開發(fā)平臺的特點

目前，Java 2平臺有3個版本，它們分別是適用于小型設(shè)備和智能卡的J2ME(Java 2 Platform MicroEdition)、適用于桌面系統(tǒng)的J2SE(Java 2 Platform Standard Edition)和適用于創(chuàng)建服務(wù)器應(yīng)用程序和服務(wù)的企業(yè)J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)。其中，J2EE是一種利用Java 2平臺來簡化企業(yè)解決方案的開發(fā)、部署和管理相關(guān)的復雜問題的體系結(jié)構(gòu)，不僅具有“一次編寫、隨處運行”、方便存取數(shù)據(jù)庫的JDBC API、CORBA技術(shù)以及能夠在Internet應(yīng)用中保護數(shù)據(jù)的安全模式等特性，還提供了對EJB(Enterprise JavaBeans)、Java Servlets API、JSP(Java Server Pages)以及XML技術(shù)的全面支持[1]，降低了開發(fā)多層應(yīng)用的費用和復雜性，同時提供對現(xiàn)有應(yīng)用程序集成的強力支持，可用來滿足投資小且需要高可用性、高可靠性以及可擴展性的應(yīng)用的需求，非常適合用于依托網(wǎng)絡(luò)的交互式教學輔助系統(tǒng)的開發(fā)。

此外，采用J2EE技術(shù)開發(fā)交互式輔助系統(tǒng)還具有如適合學生參與網(wǎng)站的開發(fā)和維護、支持異構(gòu)環(huán)境可移植性、開發(fā)效率高和穩(wěn)定的可用性等優(yōu)勢，因此，J2EE是教學輔助系統(tǒng)是非常理想的選擇。

3 基于J2EE架構(gòu)的教學輔助系統(tǒng)設(shè)計

3.1 教學輔助系統(tǒng)功能概述

教學輔助系統(tǒng)是傳統(tǒng)教學中的課堂之外必需的網(wǎng)絡(luò)輔助教學環(huán)節(jié)。基于網(wǎng)絡(luò)的教學輔助系統(tǒng)是一個集成平臺，它包含了教學信息管理、課程信息管理、在線答疑、作業(yè)處理、自動答疑、自測練習等功能模塊，如圖1所示。

(1) 教學信息管理。教師和教務(wù)員發(fā)布教學安排信息，主要是有關(guān)上課、考試時間安排及教學計劃等信息。老師可以隨時根據(jù)實際情況發(fā)布信息，學生可以及時了解有關(guān)課程的教學安排。

(2) 課程信息管理。課程相關(guān)的信息資源包括電子講義、教學大綱、實驗指導書、軟件、參考資料等，對這此資源可以瀏覽、上傳、下載和打印。教學資源山教師上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的指定目錄中。教學資源可以為學生課前預習和課后復習提供幫助。

(3) 作業(yè)處理。教師發(fā)布作業(yè)，并規(guī)定學生交作業(yè)的最后期限。作業(yè)內(nèi)容可以包含文本、圖像、動畫等多媒體信息，作業(yè)上傳到Web服務(wù)器的制定目錄中[2]。學生下載作業(yè)信息，完成作業(yè)后將其遞交給系統(tǒng)，系統(tǒng)將其存放到Web服務(wù)器的指定日錄中。教師批閱其作業(yè)后，對作業(yè)進行點評，并給出作業(yè)成績，該成績自動登入學生記錄。最后，統(tǒng)計學生完成作業(yè)的情況，給出學生一學期的作業(yè)總評成績。

(4) 在線答疑。學生在學習過程遇到問題時，可隨時訪問該系統(tǒng)中的自動答疑子系統(tǒng)。自動答疑是一個適應(yīng)性的知識庫系統(tǒng)，它分自動答疑與人工答疑兩大部分。在教學設(shè)計階段，教師將本學科最常見的疑難問題及答案按一定的組織方式存放到該課程的知識庫中。當學生在遇到疑難問題時，通過網(wǎng)絡(luò)遠程提交問題的描述，系統(tǒng)將根據(jù)學生提交的問題描述對知識庫進行搜索，按照檢索內(nèi)容相關(guān)程度的高低，將對該問題的解答呈現(xiàn)給學生[3]。當在知識庫中沒有檢索到對該問題的解答時，系統(tǒng)將通知學生，并將該問題放入待解答的問題區(qū)，由負責答疑的教師來解答，并將該問題及答案添加到該課程的知識庫中。

(5) 自測練習。自測練習提供一個練習題庫，學生通過自測練習可以檢驗自己對所學內(nèi)容的掌握程度。學生根據(jù)自己的情況選擇要練習的章節(jié)或內(nèi)容，完成練習后，系統(tǒng)自動給出測試結(jié)果，對于做錯的題目給出正確答案[3]。

3.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

本教學輔助系統(tǒng)由客戶機、Web服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器（本系統(tǒng)采用EJB服務(wù)器）、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等層次組成，如圖2所示。

J2EE多層體系架構(gòu)在教學輔助系統(tǒng)中的主要工作原理是：最外層的客戶機首先通過瀏覽器向Web服務(wù)器發(fā)出頁面請求；Web服務(wù)器中部署的JSP程序響應(yīng)客戶請求，并在客戶端運行，Web服務(wù)器中的Servlet負責接收用戶的輸入，根據(jù)需求的不同分別調(diào)用不同的JSP程序向客戶端反饋信急；JSP通過HTTP協(xié)議在服務(wù)器端和客戶端傳遞數(shù)據(jù)；當用戶發(fā)出的請求需要訪問數(shù)據(jù)庫時，JSP把用戶請求的參數(shù)傳遞給事先編好的Java Beans和EJB組件（部署在EJB服務(wù)器中），由它們對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)出操作請求；SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)EJB組件發(fā)出的請求，完成相關(guān)數(shù)據(jù)庫表的增刪改查操作，并由Java Beans和EJB把數(shù)據(jù)庫服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)重新組織之后，由JSP把結(jié)果通過HTML頁面返回給客戶機顯示出來[4]。可以看出，采用這種構(gòu)架，針對數(shù)據(jù)庫的操作完全被系統(tǒng)封裝和保護起來了，使得系統(tǒng)的安全性大大提高。

3.3 系統(tǒng)開發(fā)模式

本系統(tǒng)在開發(fā)上采用了MVC(Model-View-Controller)模式，即把一個應(yīng)用的輸入、處理、輸出流程按照Model、View、Controller的方式進行分離，這樣一個應(yīng)用被分成三個層——模型層、視圖層、控制層。MVC結(jié)構(gòu)適用于那些多用戶的、可擴展的、可維護的、具有很高交互性的系統(tǒng)，已很好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)層與表示層的分離，很方便的用多個視圖來顯示多套數(shù)據(jù)，可大幅提高系統(tǒng)的開發(fā)效率并使代碼的重復率最低[5]。MVC模式的工作原理如圖3所示：

(1)視圖（View）：代表用戶交互界面，對于Web應(yīng)用來說，可以概括為HTML、XHTML、XML和Applet等。一個應(yīng)用可能有很多不同的視圖，MVC設(shè)計模式對于視圖的處理僅限于視圖上數(shù)據(jù)的采集和處理，以及用戶的請求，而不包括在視圖上的業(yè)務(wù)流程的處理。業(yè)務(wù)流程的處理交予模型（Model）處理。比如一個訂單的視圖只接受來自模型的數(shù)據(jù)并顯示給用戶，以及將用戶界面的輸入數(shù)據(jù)和請求傳遞給控制和模型。

(2)模型（Model）：就是業(yè)務(wù)流程/狀態(tài)的處理以及業(yè)務(wù)規(guī)則的制定。業(yè)務(wù)流程的處理過程對其它層來說是黑箱操作，模型接受視圖請求的數(shù)據(jù)，并返回最終的處理結(jié)果。業(yè)務(wù)模型的設(shè)計可以說是MVC最主要的核心。目前流行的EJB模型就是一個典型的應(yīng)用例子，它從應(yīng)用技術(shù)實現(xiàn)的角度對模型做了進一步的劃分，以便充分利用現(xiàn)有的組件，對開發(fā)者來說，就可以專注于業(yè)務(wù)模型的設(shè)計。

(3)控制（Controller）：可以理解為從用戶接收請求，將模型與視圖匹配在一起，共同完成用戶的請求。控制層并不做任何的數(shù)據(jù)處理。例如，用戶點擊一個連接，控制層接受請求后，并不處理業(yè)務(wù)信息，它只把用戶的信息傳遞給模型，告訴模型做什么，選擇符合要求的視圖返回給用戶[6]。因此，一個模型可能對應(yīng)多個視圖，一個視圖可能對應(yīng)多個模型。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種基于J2EE架構(gòu)的教學輔助系統(tǒng)的開發(fā)方法，依托網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)了信息展示、課后答疑、作業(yè)管理、自測練習等教學輔助功能。實踐證明，采用J2EE平臺開發(fā)教學輔助系統(tǒng)，技術(shù)上完全可行，而且投入小，便于后期的維護、擴充和升級。該系統(tǒng)的使用打破了傳統(tǒng)教學的時空限制，增進了師生的交流，節(jié)省了教學成本，規(guī)范了教學過程，提高了教學質(zhì)量和教學效果，受到了教師和學生的好評。尤其是自動答疑功能的實現(xiàn)改變了學生不能及時得到解疑幫助的狀況，使教學手段得到較大的改進。

本系統(tǒng)采用了符合J2EE規(guī)范的體系結(jié)構(gòu)，以及完全支持J2EE規(guī)范的WebLogic應(yīng)用服務(wù)器，具有良好的跨平臺性、安個性、可擴展性，能夠滿足各類高校開展簡單網(wǎng)絡(luò)輔助教學的需求。下一步我們將繼續(xù)改進、完善、擴充本系統(tǒng)的功能，如實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課堂、語音答疑、網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)等，從而為網(wǎng)絡(luò)教學提供更好的支持。應(yīng)該在上述處理的基礎(chǔ)上建立學生學習情況記錄表，跟蹤學生的學習進度，記錄學生問答歷史，進一步挖掘?qū)W生的學習模式，從而真正做到因材施教。

參考文獻：

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http://www.bea.com/products/weblogic/server/index. shtml.2005-11.

[6] 馮博，朱穗輝， 等．J2EE 程序設(shè)計教程[M]．北京：清華大學出版社，2005:38-47.

收稿日期：2008-03-07

作者簡介：張小松（1979-），男，河北唐山人，講師，主要從事計算機專業(yè)教學與信息安全方向的研究；趙建秀（1978-），女，助理館員，；高艷敏（1974-），女，工程師。