基于J2EE的高校教務系統信息化建設與應用研究

（南京大學金陵學院網絡信息中心，江蘇南京 210089）

0 引言

以人為本的大學教育管理體制改革使傳統的教務管理體制無法滿足教育管理的新要求。計算機網絡和信息技術的發展使高校的教育信息化建設滿足以人為本的改革政策。改變傳統的管理方式，用現代科學管理教務這個課題。教務管理系統是一個覆蓋學生的過程，從入學到畢業，包括學籍管理、教學計劃、開課/排課、課程選擇、成績管理、實驗管理、畢業設計和教學質量控制。我們基于J2EE開放式體系結構，為高校開發了一套教務管理系統，可以滿足現代管理的要求，并適應新的教學體系。

1 教務系統信息化的現狀

隨著計算機網絡和信息技術的飛速發展，教育信息化正在教育的各個領域迅速擴展。根據《中國中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《教育信息化十年發展規劃（2011-2020）》（教技【2016】5號）要求大學建立各種管理體系，實現信息化教學管理，提高現代化水平[1]。

教務管理系統信息化雖然取得了一些成就，但也存在很多問題，嚴重影響了教務管理系統信息化的有效性，也給教務管理的信息化帶來了一點障礙[2]。主要問題如下：

（1）信息化建設的管理機制比較混亂。目前我國高校信息化建設過程中還沒有一個整體的組織來從全校的角度組織全校的信息化建設，而是由一個網絡信息中心負責。網絡信息中心視野狹窄，不了解教務管理的業務，使教務管理系統的信息化不能很好地適應教學管理。（2）信息資源匱乏和閑置。信息化過程中重視硬件的購置和建設，如果忽略軟件和教學資源的建設，那么已開發和運行的軟件和資源的質量無法滿足教育管理部門信息管理的需求。（3）缺乏信息化標準和評估體系。高校的教務管理系統建設缺乏統一的規劃、標準和規范，教務管理系統無法與學校的各種業務系統建立聯系。評估體系的缺失無法衡量教務系統的信息化水平，影響決策，阻礙教務系統信息化的發展。（4）建設成本高，投入產出比高。教務系統信息化建設的資金和人力大，但建設效果不好，所產生的收益很小，導致較高的成本效益比。（5）信息化建設人員薄弱。參與教務系統信息化的高校人員水平較低，不能促進教務系統信息化建設。教務管理復雜多樣，根據學校教學建設的目標，需要教務人員來構建教務管理系統的信息化。但是，高校的繁重工作，有限的晉升和人員的大量流失都對教務系統的信息化產生了很大的影響。

2 教務系統信息化必要性

教學是大學中最重要的業務之一。教務管理是學校教學的基本操作保證。隨著高校的快速發展，對教育管理提出了更高的要求。專業大類招生，學年學分制，針對學生的個性化培養計劃，教務管理系統可以為教育行政管理人員節省時間和精力，使教務管理變得方便和高效。教務系統的信息化確保了學校教學的秩序，完善了管理。推進學校的整體教學管理改革，對高校新本科課程建設具有重大的創新意義。

3 教務系統信息化的建設目標

3.1 實現教務綜合一體化管理

提高課程、教師和教室等資源的利用效率，解決“數據孤島”，實現數據共享，整合碩本專人才培養的教育管理，統一教務信息管理，為學校教學管理改革打下良好基礎。

3.2 標準規范化教務信息管理模式

教學管理是最困難和最廣泛的學校事務。教務管理系統信息化的建設將使業務主線清晰，業務流程規范。將對教學管理流程進行改造和重組，以達到教學管理標準化；統一的數據編碼實現教務系統業務的標準化，規范化和流程化；教務管理系統的信息化使教學資源開放，簡化教學咨詢，完善教學管理。促進學校的教學改革，增強其實力和競爭力。

3.3 數據資源共享，解決“信息孤島”

教務管理系統的信息化解決了學校管理的多層次模式。從縱向的學校、教務處、部門專業到橫向的部門、院系的合作，實現了整個教學管理的信息化，信息資源共享，數據統一，真正實現了高校管理的信息化整合。

3.4 系統包容性、擴展性、簡潔性、易用性良好

教務系統信息化建設應既包括現有系統，又包括未來擴展系統，充分利用現有資源。教學需求在不斷變化和發展，教務系統的擴展也應進行調整。提供標準接口，以便與學校的每個業務系統對接擴展。高校的教務管理系統應該是標準的、開放的并提供規范和標準的。該系統應該簡單、易懂、易學。簡單的界面、簡單的操作不僅可以滿足功能齊全的需求，還可以滿足學校的教學活動。

3.5 系統支持多平臺和網絡環境，穩定性和安全性高

教務系統可以在Linux、Unix、Solaris等系統上運行，支持復雜的網絡環境。通信機制高效、安全、身份認證、權限檢查等。教務管理系統應安全可靠，防止信息泄漏和非法入侵。它可以解決由硬件和軟件故障而造成的數據丟失，并確保數據的安全性和機密性。數據可以在網絡上傳輸，教學資源可以信息化，數字化和共享。

3.6 提供決策支持，方便師生使用

教務系統數據通過大數據分析為學校的教學改革提供決策支持。教務信息合理的標準化可以為教學管理提供高質量和高效的處理，并為師生提供高質量的、便捷的訪問權限[3]。

4 教務系統信息化建設的措施

教務管理系統信息化建設應綜合考慮設計思路、系統架構、網絡拓撲、軟硬件設備。該系統應在技術架構上處于領先地位，具有良好的可擴展性，支持多種協議并支持數據共享。使用J2EE架構、SOA標準、JAVA編寫、開放開發，可以跨平臺、跨數據庫、跨中間件并與所有應用程序軟件兼容。教務管理系統建設應考慮系統崩潰，短時間內恢復并確保數據安全性。加強建設數據的備災能力、系統安全機制、數據權限控制等。提供三方認證，用戶身份驗證，數據傳輸和存儲。支持負載平衡，將應用程序與數據庫分離，支持系統的高并發性，系統管理簡單易用。

5 采用J2EE架構教務系統信息化的設計

J2EE是一個開放的系統架構[4]，可以輕松訪問其他業務系統，可以完美地集成軟硬件，從而使該教務系統不僅可以滿足學校現有教學服務的需求，還可以滿足未來的改革需求和發展教學服務。

5.1 J2EE技術

J2EE 具有 Java Proramonce，run anywhere（“寫一次，在任何地方運行”），獨立于操作系統，獨立于設備而運行。輕松實現多層體系結構和分布式計算。J2EE提供了以多工廠標準開發的容器功能。J2EE可以簡化開發解決方案，解決方案的部署和相當復雜的應用程序問題。它支持數據庫的JDBC API、支持CORBA技術、支持Internet應用程序中用于數據保護的安全模式等。它還完全支持 EJB（Enterprise Java Beans）、Java Servlets API、JSP（Java Server Pages）以及 XML 等技術，J2EE結構見圖1。

圖1 J2EE結構

5.2 教務系統技術架構

面向對象，基于組件的設計和開發。通過復制，轉換和優化業務，分解顯示，邏輯和存儲之間的關系，完成操作系統、數據庫、開發工具和語言融合、封裝，并完成最終設計。設計的應用系統具有很高的靈活性、復雜性和適應性。使用J2EE Struts技術、Freemark技術、Spring Framework技術、Hibernate技術、TestNG技術、JasperReport技術來完成教務系統的構建。

5.3 教務系統的需求分析

教務管理系統是解決學校教學管理和合理分配教師、教室資源的工具，其功能包括：制定培養計劃、選課規則、畢業審核、學位審核、學年制、學分制、完全學分制等。通過對教育管理者的調查，教務系統的模塊見圖2。在性能方面，它支持大量并發用戶在線訪問并逐步授權和分級管理權限。數據安全包括網絡安全、系統安全、數據庫安全、信息安全、設備安全、信息介質安全和計算機病毒防護。支持移動客戶端信息查詢，擺脫時間和空間限制，為教師學生提供便利。

圖2 教務系統功能模塊

5.4 教務系統信息化的總體架構

通過對服務層、管理層、集成層和數據層進行系統設計，以方便與智慧校園系統的對接。多層次設計便于系統二次開發。提供多接口和安全策略，界面簡單易用；隨著業務變化而改變系統架構；插件設計使現有系統受益，系統總體架構見圖3。

圖3 系統總體架構

5.5 教務系統業務架構

根據基礎數據、教學業務設計課程、學籍管理、教室管理、教師管理等業務，業務架構見圖4。

圖4 業務架構

5.6 教務系統的信息安全與數據備份

在用戶登錄期間，他或她的身份被隱藏為session，session存儲于class類而不是常規字符串類型數據。三次密碼登錄錯誤，就無法在10min內登錄，提供IP地址白名單機制。重要數據使用SSL加密傳輸，非關鍵數據不使用SSL加密，并提高數據傳輸速度；保存加密的密碼；業務應用程序與數據庫分開部署，通過防火墻隔離數據庫并提高整個系統的安全性。

數據備份采用以下策略：每周一次完整備份，每天凌晨兩點進行差異備份，完全備份每兩周覆蓋一次數據，差異備份每周覆蓋一次數據，最大程度地減少對業務系統訪問的影響。通過遠程計算機房進行災難防范備份可以確保教務系統的最大數據安全性。

6 結語

教務信息系統是一個長期的建設過程。J2EE技術用于構建開放式教務系統。通過該系統，可以促進學校的教學改革，提高整個教學管理的效率，合理分配課程，教師和教室等資源，節省學校的人力和財力[5]。

教務系統的信息化建設也應納入到學校智慧校園建設中，完善學校智慧校園整體建設的基礎數據，為學校教學管理提供技術支持，促進學校智慧校園建設，促進學校的多元化教學培養模式和個性化學生的能力。