基于J2EE架构的教学辅助系统的研究与设计
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摘要：基于j2ee架构的教学辅助系统的研究与设计首先简介了J2EE平台，分析了其在教学辅助系统开发中的优势，然后简述了教学辅助系统要实现的主要功能，介绍了系统多层体系结构的设计原理，最后对基于struts的MVC开发模式进行了阐述。实践证明，采用J2EE架构开发教学辅助系统，技术上完全可行，而且投入小，便于后期的维护、扩充和升级。
关键词：教学辅助系统；J2EE；MVC模式
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：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
信息化时代网络技术的快速发展和信息量的激增，使传统的教学方式和教学手段受到了极大的挑战。随着Internet的发展与普及，各高校纷纷建立了校园网并与Internet互联，为网络教学这一新的教学模式提供了物质和技术基础。构建基于网络的教学辅助系统，便于对教学资源进行收集、整理、开发、应用，实现教学资源的共享与交流，把传统的课堂延伸到网上，可最大限度地利用互联网上丰富的资源，并能提高学生学习的主动性、积极性、及时性、有效性和高效性。
教学辅助系统的作用不仅应该提供各类教学资源和材料，还应该实现教师与学生之间、学生与学生之间的互动，如作业、考试、答疑、记笔记、发通知等，使大家能在统一的平台基础之上进行沟通与交流。日前，主流的基于网络的软件构架主要有Microsoft公司的.NET技术和Sun公司的Java 2技术。由于现阶段绝大多数高校的网络教学投入非常有限，不可能大量采购收费的软件系统，因此，拥有大量开放源码的Java 2平台应成为教学辅助系统开发的首选。
2 J2EE开发平台的特点
目前，Java 2平台有3个版本，它们分别是适用于小型设备和智能卡的J2ME(Java 2 Platform MicroEdition)、适用于桌面系统的J2SE(Java 2 Platform Standard Edition)和适用于创建服务器应用程序和服务的企业J2EE(Java 2 Platform Enterprise Edition)。其中，J2EE是一种利用Java 2平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的复杂问题的体系结构，不仅具有“一次编写、随处运行”、方便存取数据库的JDBC API、CORBA技术以及能够在Internet应用中保护数据的安全模式等特性，还提供了对EJB(Enterprise JavaBeans)、Java Servlets API、JSP(Java Server Pages)以及XML技术的全面支持[1]，降低了开发多层应用的费用和复杂性，同时提供对现有应用程序集成的强力支持，可用来满足投资小且需要高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求，非常适合用于依托网络的交互式教学辅助系统的开发。
此外，采用J2EE技术开发交互式辅助系统还具有如适合学生参与网站的开发和维护、支持异构环境可移植性、开发效率高和稳定的可用性等优势，因此，J2EE是教学辅助系统是非常理想的选择。
3 基于J2EE架构的教学辅助系统设计
3.1 教学辅助系统功能概述
教学辅助系统是传统教学中的课堂之外必需的网络辅助教学环节。基于网络的教学辅助系统是一个集成平台，它包含了教学信息管理、课程信息管理、在线答疑、作业处理、自动答疑、自测练习等功能模块，如图1所示。
(1) 教学信息管理。教师和教务员教学安排信息，主要是有关上课、考试时间安排及教学计划等信息。老师可以随时根据实际情况信息，学生可以及时了解有关课程的教学安排。
(2) 课程信息管理。课程相关的信息资源包括电子讲义、教学大纲、实验指导书、软件、参考资料等，对这此资源可以浏览、上传、下载和打印。教学资源山教师上传到网络服务器的指定目录中。教学资源可以为学生课前预习和课后复习提供帮助。
(3) 作业处理。教师作业，并规定学生交作业的最后期限。作业内容可以包含文本、图像、动画等多媒体信息，作业上传到Web服务器的制定目录中[2]。学生下载作业信息，完成作业后将其递交给系统，系统将其存放到Web服务器的指定日录中。教师批阅其作业后，对作业进行点评，并给出作业成绩，该成绩自动登入学生记录。最后，统计学生完成作业的情况，给出学生一学期的作业总评成绩。
(4) 在线答疑。学生在学习过程遇到问题时，可随时访问该系统中的自动答疑子系统。自动答疑是一个适应性的知识库系统，它分自动答疑与人工答疑两大部分。在教学设计阶段，教师将本学科最常见的疑难问题及答案按一定的组织方式存放到该课程的知识库中。当学生在遇到疑难问题时，通过网络远程提交问题的描述，系统将根据学生提交的问题描述对知识库进行搜索，按照检索内容相关程度的高低，将对该问题的解答呈现给学生[3]。当在知识库中没有检索到对该问题的解答时，系统将通知学生，并将该问题放入待解答的问题区，由负责答疑的教师来解答，并将该问题及答案添加到该课程的知识库中。
(5) 自测练习。自测练习提供一个练习题库，学生通过自测练习可以检验自己对所学内容的掌握程度。学生根据自己的情况选择要练习的章节或内容，完成练习后，系统自动给出测试结果，对于做错的题目给出正确答案[3]。
3.2 系统体系结构设计
本教学辅助系统由客户机、Web服务器、应用程序服务器（本系统采用EJB服务器）、数据库服务器等层次组成，如图2所示。
J2EE多层体系架构在教学辅助系统中的主要工作原理是：最外层的客户机首先通过浏览器向Web服务器发出页面请求；Web服务器中部署的JSP程序响应客户请求，并在客户端运行，Web服务器中的Servlet负责接收用户的输入，根据需求的不同分别调用不同的JSP程序向客户端反馈信急；JSP通过HTTP协议在服务器端和客户端传递数据；当用户发出的请求需要访问数据库时，JSP把用户请求的参数传递给事先编好的Java Beans和EJB组件（部署在EJB服务器中），由它们对数据库服务器发出操作请求；SQL数据库系统根据EJB组件发出的请求，完成相关数据库表的增删改查操作，并由Java Beans和EJB把数据库服务器返回的数据重新组织之后，由JSP把结果通过HTML页面返回给客户机显示出来[4]。可以看出，采用这种构架，针对数据库的操作完全被系统封装和保护起来了，使得系统的安全性大大提高。
3.3 系统开发模式
本系统在开发上采用了MVC(Model-View-Controller)模式，即把一个应用的输入、处理、输出流程按照Model、View、Controller的方式进行分离，这样一个应用被分成三个层――模型层、视图层、控制层。MVC结构适用于那些多用户的、可扩展的、可维护的、具有很高交互性的系统，已很好地实现了数据层与表示层的分离，很方便的用多个视图来显示多套数据，可大幅提高系统的开发效率并使代码的重复率最低[5]。MVC模式的工作原理如图3所示：
(1)视图（View）：代表用户交互界面，对于Web应用来说，可以概括为HTML、XHTML、XML和Applet等。一个应用可能有很多不同的视图，MVC设计模式对于视图的处理仅限于视图上数据的采集和处理，以及用户的请求，而不包括在视图上的业务流程的处理。业务流程的处理交予模型（Model）处理。比如一个订单的视图只接受来自模型的数据并显示给用户，以及将用户界面的输入数据和请求传递给控制和模型。
(2)模型（Model）：就是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。业务流程的处理过程对其它层来说是黑箱操作，模型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果。业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。目前流行的EJB模型就是一个典型的应用例子，它从应用技术实现的角度对模型做了进一步的划分，以便充分利用现有的组件，对开发者来说，就可以专注于业务模型的设计。
(3)控制（Controller）：可以理解为从用户接收请求，将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求。控制层并不做任何的数据处理。例如，用户点击一个连接，控制层接受请求后，并不处理业务信息，它只把用户的信息传递给模型，告诉模型做什么，选择符合要求的视图返回给用户[6]。因此，一个模型可能对应多个视图，一个视图可能对应多个模型。
4 结束语
本文介绍了一种基于J2EE架构的教学辅助系统的开发方法，依托网络平台实现了信息展示、课后答疑、作业管理、自测练习等教学辅助功能。实践证明，采用J2EE平台开发教学辅助系统，技术上完全可行，而且投入小，便于后期的维护、扩充和升级。该系统的使用打破了传统教学的时空限制，增进了师生的交流，节省了教学成本，规范了教学过程，提高了教学质量和教学效果，受到了教师和学生的好评。尤其是自动答疑功能的实现改变了学生不能及时得到解疑帮助的状况，使教学手段得到较大的改进。
本系统采用了符合J2EE规范的体系结构，以及完全支持J2EE规范的WebLogic应用服务器，具有良好的跨平台性、安个性、可扩展性，能够满足各类高校开展简单网络辅助教学的需求。下一步我们将继续改进、完善、扩充本系统的功能，如实现网络课堂、语音答疑、网络考试系统等，从而为网络教学提供更好的支持。应该在上述处理的基础上建立学生学习情况记录表，跟踪学生的学习进度，记录学生问答历史，进一步挖掘学生的学习模式，从而真正做到因材施教。
参考文献：
[1] Paul J. Perrone，et al 著．张志伟，等译．J2EE构建企业系统专家级解决方案[M]．北京：清华大学出版2003:16-22.
[2] 夏红霞，李辉，赵广辉，等．远程教学辅助系统设计与实现[J]. 武汉理工大学学报，2002,(1):24-27.
[3] 刘梅彦，袁梅冷．基于J2EE平台的网络教学辅助系统的设计与实现[J]．计算机工程与科学，2007,29(1):41-44.
[4] 谢小乐．J2EE经典实例详解[M]．北京：人民邮电出版社，2003:125-133.
[5] BEA WebLogic Enterprise Platform and Application infrastructure [EB-OL]
/products/weblogic/server/index. shtml.2005-11.
[6] 冯博，朱穗辉, 等．J2EE 程序设计教程[M]．北京：清华大学出版社，2005:38-47.
收稿日期：2008-03-07
作者简介：张小松（1979-），男，河北唐山人，讲师，主要从事计算机专业教学与信息安全方向的研究；赵建秀（1978-），女，助理馆员，；高艳敏（1974-），女，工程师。