（计算机应用技术专业论文）网络教学管理平台的设计与实现.pdf

l ， k1rt d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft e a c h i n g n e t w o r k m a n a g e m e n t p l a t f o r m at h e s i ss u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y m i y i n g ( c o m p u t e ra p p l i e dt e c h n o l o g y ) ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r t e n gg u o k u o c t o b e r2 01 0 6835jjjji 吣8iiii-y v=6妒 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文：圆终熬堂笪堡垩鱼趁遮进皇塞理：。除论文中已经注明引 用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公 开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：塞遂 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密舀( 请在以上方框内打“，) 论文作者签名：采滢 导师签名： 睁同伊 日期：年月日 中文摘要 摘要 随着信息时代的到来，高校网络信息化建设是势在必行的，拓展传统的教学 方式，改革教学手段，综合利用计算机技术、网络技术和多媒体技术，将课堂教 学和网络教学相结合，使教师的角色和学生的角色在一定程度上进行转换，打破 原有的教与学的格局，做到因材施教，提高教学质量是高校发展的必然趋势。 此网络教学管理平台实现了教学方式的转变，使教学从单纯的课堂教授模式 转移到了以校园网为依托的“网络课堂 ，由教师主宰教学过程和教学内容转移 为学生自由选择学习方向，开发自己的个性潜能，由定点定时的教学转移为不受 时空限制的自由化学习，将传统教学模式和网络教学相结合是高校实施素质教育 的有利手段。 本课题的目标是设计与实现一个基于j 2 e e 技术的网络教学管理平台。该平台 界面友好，操作简单，集学院教务管理、教师网络教学和学生自主学习功能于一 体，能进行网络课程的设计与制作，而且对教师的要求也不高，非计算机专业教 师也能很轻松地制作出符合自己要求的网络课程，具有非常强的实际应用价值。 本平台采用j s p 技术，以w i n d o w s 2 0 0 3s e r v e r 为操作系统，配合s o l s e r v e r 2 0 0 0 作为后台的数据库，界面设计使用m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r8 来完成， 以t o m c a t 5 0 作为j s p 开发的w e b 服务器。将传统的“浏览器w e b 服务器 的两 层体系结构扩展成“浏览器一w e b 服务器+ 应用服务器一数据库服务器”三层体系 结构，这种模式适合于任何硬件平台和软件环境。 关键词：网络教学管理平台；数据库；服务器 a b s t r a c t 。w i t j ：龇m 撕a g e ，i n f o m a ：t i o n t e c h n 0 1 0 9 yu i l i 瑚岫咖蛐i m p 删v e ! ：! = 觚d 纰跏石龇砒n gm e m o d s ，t e a c h i n gm 砒。d sr e f o 肌，c o m p r e h 删v e ? n z a 缸o n o fc o m l 埘e rt e c l l l l o l 。g y , n e t 、阳r k t e c l l i l 。l 。g ya i l dm u i t i m e d i at e c l l l l 。1 。g y ， d ? ? a n d o n l i n e a 出n gc o m b i n et om a k et h er o l e 。f t e a c h e r s 觚ds 砌e n t s 。忘： r 0 1 譬c ? v e r s l o n 幻s 嘞ee x 锄，t o b r e a k 。l dp a t t e r n so ft e a c l l i n g 觚dl e a n 曲岛b e m ? 1 v 1 掣娩e d 幻m p r o v e m e t e a c h i n gq u a i i t yi st h ei n e v i t a b l e 仃胁d 。f d e v e l 。p m 三t 。f l m s n e 铆。r k t e a c h j n gm a n a g e i i l 钮tp l a t f o r m 。ft e a c h i n gt o c h a l l g et h ew a yt 0 t e a c 。h i n g 行d m a s i m 讲ec l a s s r o 。mt e a c h i n gm 。d es h i f t e dt 0t h e c a i l l p u sn e t w 。r kt 。二e l v ：n ：咖寸c l a s s , b y t e a c h e r sd o m i n a t et h e t e a c h i n gp r o c e 8 s 觚dc o n t 铋t 。fm ： 缸觚s _ o f 。s u d e n t s c h 0 0 s et ol 姗m e d i r e c t i 。n ，d e v e l 。p m e n tp 。t 肋t i a l 。ft h e i r 罩。? 1 i t y , b yt h e 蚍s f e r o ff i x e dt i m e t e a c h i n gw i t h o u tt h ec o n s 仃a i n t s 。ft i m ef o rt h e n b 掣屹锄鲫酊1 e 锄抽吕t r a d i t i o n a l t e a c h i n gm 。d e la n d0 m i n e t e a c h i n gi sa c o m b i n a t l o n o ff a v o r a b l eq u a l i t ye d u c a t i o ni i l c o l l e g em e a n s ，1 ：1 e g o a l 硝。t 1 1 i s1 a s ki s t od e s i g na n di m p l e m e n t an 咖o r kb a s e d0 nj 2 e e t e c h n ? 1 0 趴t e a m n gm 黝g e m e n t p l a t f o r m t h ep l a t f o r m 衔朗d l yi n t e r f a c e “m p l e ? ? 1 0 n ，s d i n 鲥觚ee d u c a t i o n a l a d m i n i s n a t i 。n m a n a g e m e r i t ，t e a c h e rn e 腑三r k 晚? n g 觚d 咖d e n t 咖d y t 1 1 ef u n c t i o ni n a 1 1 。r g a n i cw h 0 1 ei n d e p e n d e l l t l yc a l la l s o c o n d u c t 。n 1 1 n ec 。u r s ed e s i 印a 1 1 dp r o d u c t i o n ，b u t a l s 。t h et e a c h d sr e q u e s ti sn o t 王l i g l l ， 。m p m 贸m a j o r t e a 吐e r sh a v et h a t c a l l e a s i l yt om e e tt h e i r 嘲u i 啪e n t st 0p r o 忘二 腻w 呲p r o g r a m sw i t hv e r ys t r o n g p r a c t i c a lv a l u e ，1 n e ? 1 a t f 0 衄u s e sj s p t 幽0 1 0 9 y t ow i nw i t hs q l s e r v e r 2 0 0 0a 8t h eb a c k e n d ，岛埘e 叫商灿s i n g m a c r o m e d i a d r e 御e a v e r8 t oc 唧l e t e i n 。r d e r t 。 1 0 m ：m 跏d 。p e d a sj s pw e bs e r 、，e r n et r a d i t i 。n a l - b r o w s 硎髓s e r v 吖t h e ? o ：缸e f 鲫c h j 妣n - e ，e x p a n d e d i n t o ”b r o w s e r - w e b s e e r + 印p l i c a t i o ns e n r e r d 弩铺州d t h r e e - t i e ra r c h i t e c t u r e , t h i sm o d e l i ss u i t a b l ef o ra 1 1 yh a r d w a r e p l a t f o m l k e yw 。r d s ：n e t w o r k t e a c h i n gm a n a g e sp l a f r o r m ；d a t ab a s e ；s e r v e r 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 国内外研究现状与存在问题1 1 2 研究的意义2 1 3 论文所做的工作2 第2 章网络教学管理平台的需求分析3 2 1 网络教学管理平台系统的需求分析3 2 1 1 网络教学平台3 2 1 2 网络课程一3 2 1 3 网络教学管理平台的需求分析4 2 2 网络教学管理平台的结构分析5 2 2 1 网络教学管理平台的结构选择5 2 2 2 网络教学管理平台的结构体系。6 2 3 网络教学管理系统相关技术7 2 3 1 数据库技术一7 2 3 2j 2 e e 架构8 2 3 3m v c 设计模式8 2 3 4s t r u t s 框架1 1 2 3 5 业务逻辑层1 3 2 3 6 表示层1 3 第3 章网络教学管理平台的系统搭建设计与实现1 4 3 1 网络教学管理平台的系统总体设计与实现1 4 3 1 1 网络教学管理系统管理员管理的设计与实现1 4 3 1 2 教师管理模块的设计与实现1 6 3 1 3 学生学习模块的设计与实现2 1 3 2 网络教学管理系统数据库设计2 3 3 2 1 数据字典2 4 3 2 2 实体间的联系2 4 3 2 3 创建数据库2 5 3 2 4 基于连接池的数据库技术2 6 目录 3 3 网络教学管理系统安全设计2 7 第4 章网络教学管理平台功能的验证2 8 4 1 管理员模块的运行2 8 4 2 教师管理模块的运行3 3 4 3 学生学习模块的运行3 6 结论4 3 参考文献4 4 致谢4 7 网络教学管理平台的设计与实现 第1 章绪论 1 1 国内外研究现状与存在问题 随着现代信息技术的快速发展，网络技术在教育中的应用日益广泛深入。世 界各国在教育发展的过程中越来越深刻地认识到：系统的交互操作性和学习资源 的可共享性对于教育的经济性和实用性具有决定性意义。 目前国际学术界对于网络教学的研究主要集中在网络平台的开发上，比较流 行的网络教学平台有w e b c t 、b l a c k b o a r d 、a n g e l 、a t u t o r 、e c o l l e g e 、e l e d g e 、v i r t u a l u 等多种，但w e b c t 和b l a c k b o a r d 是功能最为完善、最广为使用的两大网络教学平 台【1 1 。其中，w e b c t 是1 9 9 7 年加拿大英属哥伦比亚大学的资深教师m u r r a y g o l d b e r g 自行开发的网络教学平台，目前产品市场占有率已经在同类产品中位居 全球第一【2 1 。w e b c t 是一个完全基于w e b 浏览器的网络教学课件开发和管理系统 【3 1 。在功能方面，不但具备了上述网络教学平台提供的基本功能，还有以下两个主 要特征：1 ) 具有独特的选择性发布功能；2 ) 拥有强大的教学跟踪功能。b l a c k b o a r d 是由c o u r s ei n f o 平台发展而来的，目前已经发展成为世界两大网络教学平台之一 4 】o 与w e b c t 不同，b l a c k b o a r d 采用文件夹和子文件夹形式对内容进行组织，层 次明朗清晰【l 】。 近年来，我国也开始开发引进网络教学平台。国内自主开发的网络教学平台 主要有北京大学网络教育学院开发了的网络教学平台b l u e p o w e r ，北京师范大学余 胜泉、何克抗等人设计开发的v c l a s s 网络教学平台等等【5 】。这些网络教学平台大 体上都包含了网上教务管理系统、网上教学系统、网络课程开发系统。其中网上 教务管理系统一般包括、学生注册子系统、课程编排子系统等。网上教学系统一 般包括视频会议子系统、音频会议子系统、学生活动跟踪子系统、测试与答疑子 系统以及异步通讯子系统等，另外，还有一些网络教学平台设计了网上教学资源 管理系统，该系统包括文献资料库、案例库、试题库、网络课件库等【6 】。 专业的平台需要投入的资金庞大，硬件设施要求很高，就各大高校特别是高 职院校的实际情况而言比较困难，院校在实现教学与信息技术的整合上，大多采 第1 章绪论 用了在多媒体计算机教室中进行多媒体教学，而如何在网络环境下利用网络资源 进行教师指导性活动的设计和主动学习等方面的研究还只处于起步阶段。特别是 高职院校生源多渠道化，学生动手能力差异很大，统一的传统模式的教学已经很 难满足所有学生的需要。如何利用网络教学因材施教，满足不同基础的学生的学 习需求，探寻一个适合高职院校网络教学模式是一个相当重要的新课题。 1 2 研究的意义 本论文从高职院校的实际出发，结合计算机基础课的教学特点，立足整合信 息技术和教学课程，对系统实践进行设计与开发，促进了我国当前的网络教学平 台的理论研究及技术实践，为当前多元化的教育、教学实践提供了有价值的参考， 丰富了网络教学平台设计与开发的理论体系。 1 。3 论文所做的工作 ( 1 ) 需求分析 根据平台的提出背景进行需求分析，明确系统的基本功能【7 1 。基于本平台的目 的、用途、时间和资金等因素，选择适当的硬件方案和软件方案来实现系统功斛8 1 。 ( 2 ) 总体方案设计 根据需求分析中确定的系统功能确定系统的架构，并据此设计系统整体的软、 硬件结构，确定具体的软硬件选择，确定各软件模块所要完成的功能指标及各软 件模块之间的关联方式并给出系统工作流程 7 1 。总体设计着力于保证系统的稳定性 及信息的有效性引。 ( 3 ) 各功能模块的详细设计及实现 本网络教学管理系统共包含四个模块，分别是：系统管理模块、教师管理模 块和学生学习模块。 ( 4 ) 网络教学管理平台功能的验证 对本系统进行具体的验证。 网络教学管理平台的设计与实现 第2 章网络教学管理平台的需求分析 2 1 网络教学管理平台系统的需求分析 2 1 1 网络教学平台 网络教学平台，也叫网络教学支持平台，它有狭义和广义之分。广义的网络 教学平台既包括支持网络教学的硬件设施、设备，又包括了支持网络教学的软件 系统 5 1 。也就是说，广义的网络教学平台有两大部分：硬件教学平台和软件教学平 台。狭义的网络教学平台是指建立在i n t e m e t 基础之上，为网络教学提供全面支持 服务的软件系统【5 】。 本论文所指的网络教学平台是狭义的网络教学平台，也就是为网络教学提供 全面支持服务的软件系统，首先，从教育传播学的观点上看，它是一个课程信息 的传播工具，可以直接承载课程信息并进行教学活动，可以说，它本身就是一个 教学环境，而一般的网页、课件的开发工具软件如p o w e r p o i n t 、 d i 迎a m w e a v e r 、f l a s h 等工具软件并不是直接针对教学、课程的，使用时必 须要首先设计出教学环境，然后再进行课程内容和教学活动的设计，本平台比这 些软件要更直接一点，更简易一点。从教学过程来看，它主要是具体服务于教师 个体的一线教学层面的网络课程平台，能够方便教师非常容易地设计出的一个满 意的网络课程。它与教师自己的主页、教师的b l o g 等不同，是教师个体能够按照 自己的教学需要设计和完成网络课程，从而把因材施教的理念发挥得更好【5 】。 2 1 2 网络课程 网络课程，顾名思义就是用于网络教育的课程，首先，它是课程，其次它必 须具有网络的特点 9 】。总的来说，网络课程就是通过网络表现的某门学科的教学内 容及实施的教学活动的总和，它由两个部分组成：网络教学支撑环境和按一定的 教学目标、教学策略组织起来的教学内容，其中网络教学支撑环境是指支持网络 教学的教学资源、在网络教学平台上实施的教学活动和教学的软件工具【l 们。 网络课程的发展可以分为三代：第一代是通过网页给学习者提供教学材料和 有关资料，以及与其他的有关教育网连接；第二代是除了在网上提供学习材料外， 第2 章网络教学管理平台的需求分析 还要求学习者通过电子邮件、电子公告栏、网上练习和测量进行异步双向交流； 第三代是除了第一代、第二代外，还要求通过网上交谈室、电话会议、视频会议 或m u d s ( m o o s ) 系统进行同步双向交流【5 】。当今世界的网络课程正处于第三代 发展阶段。然而，我国的网络课程却绝大部分正处于第二代，甚至还有一些仅仅 处于第一代的阶段，只有极少数高校网络学院处于第三代，比如清华大学、北京 邮电大学、湖南大学、浙江大学的网络学院，他们采用了视频会议系统【1 1 】。因此， 必须要加快第三代网络课程平台实现和推广的脚步，设计出能够与世界课程相连 接的网络课程平台，改变我国世界网络课程发展落后的态势【5 1 。 2 1 3 网络教学管理平台的需求分析 网络教学管理平台实现的功能共有三个方面：由教务管理员管理学院的各种 资源，包括班级、课程、教师和学生的各种信息，教师和学生则是分别拥有自己 的空间，分别进行教与学的活动。本网络教学管理平台实际上共有教务管理员、 教师和学生三条主线。 ( 1 ) 教务管理员主线 只有通过教务管理员身份验证的用户才可以登陆系统管理子系统。管理员在 系统管理子系统可以对基础信息、教师和学生信息进行管理。 管理员可以设置课程名称、系名称、专业名称和班级名称，同时还可以对这 些信息进行修改和删除；可以对新教师进行注册，查看已注册教师信息，修改教 师信息，同时也可以把教师从系统中删除掉；可以查看教师授课信息，也可以对 授课信息进行删除；可以对学生进行注册，也可以删除一个学生；可以添加管理 员，也可以修改管理员的密码，还可以进行论坛的管理和聊天室的管理等等。 ( 2 ) 教师主线 只有通过教师身份验证的用户才可以登陆教师管理子系统，教师在教师管理 中，可以进行课程设置，进行文件的上传和管理；可以管理题库和作业，可以信 息发布，可以进行在线答疑，还可以进行考试和学生的管理等。 通过本子系统地应用，可以激发教师使用网络课程的积极性，提高教师进行 网络课程设计的能动性，促进现有软件及硬件资源的充分利用，寻求利用计算机 网络教学管理平台的设计与实现 技术和网络技术实现学生远程交互、自主学习的教学设计的技术解决方案，使教 学资源更好的服务于学生的自主学习进而提高课程教学的效果。 ( 3 ) 学生主线 只有通过学员身份验证的用户可以登陆学生学习子系统。在学生学习子系统 中，学生可以进行课程学习和作业管理，可以进行信息的查询，可以和老师、同 学进行学习的交流，可以进行在线考试，还可以修改自己的登陆密码等。 2 2 网络教学管理平台的结构分析 2 2 1 网络教学管理平台的结构选择 软件体系结构是软件设计过程中的一个层次，它超越了计算过程中的数据结 构设计和算法设计。体系结构问题包括总体组织和全局控制、通讯协议、同步、 数据存取，给设计元素分配特定功能，设计元素的组织，规模和性能，在各设计 方案间进行选择等1 2 】。软件体系结构处理一些数据结构与算法之上关于整体系统 结构设计和描述方面的问题，比如关于通讯、同步与数据存取的协议、全局控制 结构和全局组织、设计方案的选择、设计构件功能定义、物理分布与合成以及评 估与实现等。 本网络教学管理平台采用j s p 技术来实现，相对于传统的网页制作技术，它 有着很大的优势。j s p 不像c g i 那样难于编写和维护，不像p h p 那样只适合一些 小型的商业站点，更不像a s p 那样受跨平台的限制。j s p 有着当今最先进的网站 开发思想，具有如下以下几个方面的优势。 ( 1 ) 将内容的显示和生成分离开来。 w e b 页面开发人员使用j s p 技术来设计和格式化最终页面，而页面上的动态 内容是使用j s p 标识或者小脚本来生成的，同时生成内容的逻辑被封装在标识和 j a v a b e a n s 组件中，并且捆绑在小脚本中，所有的这些脚本在服务器端被运行。如 果核心逻辑被封装在标识和b e a n 中，那麽别人则能够编辑和使用j s p 页面，但却 丝毫不会影响到内容的生成。 ( 2 ) 生成的组件可以重用。 第2 章网络教学管理平台的需求分析 大部分j s p 页面可以通过可重用的、跨平台的组件执行更复杂的程序处理。 开发人员能够交换和共享这些组件，又或者将这些组件提供给更多的用户使用。 这种基于组件的方法在加速了开发过程的同时，也在开发过程中平衡了各种组织 在现有的技能和优化结果。 ( 3 ) 页面开发采用标识来简化。 j s p 封装了很多与j s p 相关的x m l 标识中生成动态内容所需要的功能。标准 的j s p 标识可以执行用其他方法更难于编码和耗时的功能，可以下载a p p l e t ，还 可以访问和实例化j a v a b e a n s 组件、设置和检索组件属性等。另外，j s p 技术还能 够进行扩展。因此，w e b 页面开发人员可以为常用功能创建出自己的标识库来， 进而可以使用熟悉的工具和像标识一样的执行特定功能的构件进行工作。 ( 4 ) 后盾是j a v a a p i j s p 页面拥有j a v a 技术的全部优点，包括强大的存储管理能力和很高的安全 性，这是因为j s p 页面的内置脚本语言是基于j a v a 编程语言的，并且所有的j s p 页面都被编译成为了j a v as e r v l e t ，j a v a a p i 成为了j s p 强大的后盾。 ( 5 ) 一次编写，各处运行 j s p 是j a v a 平台的一部分，它能够“一次编写，各处运行”，用户可以使用自己 所选择的服务器和工具而不会对当前的使用有任何的影响。 2 2 2 网络教学管理平台的结构体系 网络教学系统基于b r o w s e r s e r v e r 开发模式，使用了近年来国内很流行的j s p 技术，以w i n d o w s 2 0 0 3s e r v e r 为操作系统，配合s q ls e r v e r 2 0 0 0 作为后台的数据 库，界面设计使用m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r8 来完成，应用服务器t o m c m5 0 作为j s p 开发的w e b 服务器。将传统的“浏览器w e b 服务器”的两层体系结构扩 展成“浏览器w e b 服务器+ 应用服务器一数据库服务器”三层体系结构，这种模式 采用多种标准的协议和技术，适合于任何硬件平台和软件环境【”】。当前b r o w s e r s e r v e r 开发模式的w e b 应用中，浏览器直接通过j s p 或者h t m l 的形式与用户 交互，响应客户端用户提交的请求【1 3 】。虽然原理很简单，但却存在着致命的缺点， 因为大部分信息管理系统对数据的操作量都是相当惊人的，随着功能的扩展，代 网络教学管理平台的设计与实现 码的增多，j s p 页面会变得臃肿不堪，进而导致w e b 服务器的过重负荷 ”j 。所以， 本网络教学管理系统在中间层上采用基于m v c 的设计模式。 本网络教学管理平台采用了j 2 e e 的构架，由客户层、w e b 层、业务逻辑层和 数据层组成，w e b 层采用s e r v l e t 与j s p 相结合，由j s p 将用户提出的h t t p r e q u e s t 送达s e r v l e t s e r v l e t 再根据请求的不同类型选择不同的操作模块，进行不 同的处理。业务层中主要是e j b 组件，负责接收由s e r v l e t 传来的请求并对此进 行处理。服务器端采用数据库层逻辑层表示层的结构，数据库层使用 j d b c 与地层数据库进行交互，逻辑层封装在j a v a 类中，表示层则由j s p 来实现。 2 3 网络教学管理系统相关技术 2 3 1 数据库技术 m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 是一款面向高端的分布式关系型数据库管理系统， 具有c s 体系结构。采用t r a n s a c t s q l 的结构化查询语言在客户端和服务器之间 传递信息。s q ls e r v e r2 0 0 0 的功能很多，不但能够进行数据的分析和存储、事 务的处理，还能够进行数据的加密，设置用户的权限，开发新程序等等，所以说 s q ls e r v e r2 0 0 0 是一个能够为用户提供大规模联机事务处理、数据仓库和大型电 子商务网站所需的最好的数据平台了。总的来说，s q ls e r v e r2 0 0 0 主要有以下几 个特点： ( 1 ) 支持数据仓库，能够支持t b 级别的数据库，是真正意义上的客户机服 务器体系结构。 ( 2 ) 用户界面图形化，有利于安装、使用和开发。 ( 3 ) 它的动态编程接口为用户提供了更大更多的选择余地，是一个相当丰富 的工具。 ( 4 ) 它有着多线程体系结构，其可高可靠性和收缩性与w i n d o w sn t 有机集 成在了一起，很大地提高了多用户同时访问的响应速度。 ( 5 ) 它有着强大的基于w e b 技术的分析，同时又增强了与系统的集成，从而 使用户将数据库中的数据发送到w e b 页面上变得非常容易。 第2 章网络教学管理平台的需求分析 2 3 2j 2 e e 架构 在当今的快速变换及需求的电子商务及信息技术的世界里，企业应用程序需 要设计、编译、产生高速的、低价位的、占用少量资源的程序。为了缩减开发成 本，快速跟踪企业应用的设计和开发，j 2 e e ( j a v a2p l a t f o r n le n t e r p r i s ee d i t i o n ) 技术提供了基于组件的设计方法，开发、集成、部署应用程剧”】。j 2 e e 平台由标 准服务包、a p i 、协议和数据格式组成，这些要素共同提供了开发、部署和维护分 布式多层应用所必需的功能 1 6 】。 j 2 e e 应用体系结构包含客户层、w e b 层、业务层和数据库服务层4 个层次， 客户层组件运行在客户计算机或其他设备上，用来处理j 2 e e 应用的客户表示和用 户界面，客户端组件包括客户端的a p p l e t 和客户端应用程序。w e b 层组件运行在 j 2 e e 服务器上，负责处理客户端的h t t p 请求和响应，w e b 层包括控制用户界面 的程序和标准化的动态页面生成程序，w e b 组件包括j s p 、s e r v l e t 、w e b 过滤器、 w e b 事件监听器，w e b 层是系统程序和终端用户的接口。业务层组件运行在j 2 e e 服务器上，由捕获企业业务逻辑的组件构成，主要是控制整个程序的运作，同时 对数据进行分析和计算。e j b 用于实现业务逻辑，以供w e b 层中的组件使用，w e b 层组件再将业务逻辑功能传递给用户【1 6 】。数据层包括了提供数据存储与访问功能 的组件，将数据库、大型机事务处理、企业资源规划和其他遗留信息从客户层和 业务层中分离出来。 2 3 3m v c 设计模式 m v c 最初是在s m a l l t a l k 8 0 中被用来构建用户界面的。m 代表模型m o d e l ， v 代表视图v i e w ，c 代表控制器c o n t r o l l 0 1 7 】。m v c 可以减少数据表达、数据描 述和应用操作的耦合度，增加代码的重用率。同时也大大提高了软件灵活性、可 维护性、可修复性、封装性以及可扩展性。 m v c 设计模式由三个对象组成。模型对象应用程序的主体部分，是应用对象， 没有用户界面；视图对象是应用程序中负责生成用户界面的部分，表示它在屏幕 上的显示，代表流向用户的数据；控制器对象是根据用户的输入，控制用户界面 数据显示及更新m o d e l 对象状态的部分，它定义了用户界面对用户输入的响应方 网络教学管理平台的设计与实现 式，负责把用户的动作转成针对m o d e l 的操作；而m o d e l 则是通过对v i e w 数据的 更新来反映数据的变化。三者之间的关系如图2 1 所示 1 8 1 。 用厂嘻水 v i e w 煮 询 图2 1m v c 设计模式 f i g 2 1m v cd e s i g np a t t e m ( 1 ) 视图 视图代表用户交互界面，对于w e b 应用来说，能够概括为x h t m l 、h t m l 界面、a p p l e t 和x m l 。随着应用的规模性和复杂性，处理界面也变得很有挑战性。 一个应用可能会有很多个不同的视图，m v c 设计模式只能够对视图上数据进行采 集和处理，同时还包括用户的请求，却不能处理视图上的业务流程。只有模型才 能进行业务流程的处理。 ( 2 ) 模型 模型负责处理业务流程状态并且制定业务的规则。模型接受视图请求的数据， 然后将最终的处理结果返回。m v c 最主要的核心业务就是模型的设计。m v c 只 告诉用户要组织管理这些模型，从而利于提高模型的重用性以及方便模型的重构。 另外，数据模型也是业务模型的一个很重要的模型，数据模型主要对实体对象的 数据进行保存。 ( 3 ) 控制器 第2 章网络教学管理平台的需求分析 控制从用户接受请求，将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求【1 7 】。 控制层不做任何的数据处理，它只是一个分发器，能够选择什麽样的模型和视图 以及能够完成什麽样的用户请求。所以说，模型和视图并不是一对一的关系，而 是多对多的关系。 ( 4 ) m v c 处理过程：把s e r v l e t 作为应用程序的控制器，担当主要的逻辑控 制，把j s p 文档作为视图，接受j s p 传来的用户请求，调用以及初始化j a v a b e a n ， 再通过j s p 传到客户端，j a v a b e a n s 被用来表示模型所有的请求都被发送给作为 控制器的s e r v l e t ，它接受请求，并根据请求信息将它们分发给适当的j s p 来响应。 同时，s e r v l e t 还根据j s p 的需求生成j a v a b e a n s 的实例并输出给j s p 环境。j s p 可 以通过直接调用方法或使用u s e r b e a n 的自定义标签得到j a v a b e a n s 中的数据，而 s q l b e a n 用来完成与数据库的连接与通信。这种体系结构很好地实现了数据层与表 示层的分离，解决了传统模式的不足。 ( 5 ) 归纳起来，m v c 模式具有以下三个方面的优点： 互不干涉，各司其职 在m v c 模式中，三个对象各司其职，一旦某一对象的需求发生了变化，就只 需更改相应对象的代码而不会影响到其它对象中的代码。比如业务的改变，从数 据库中取文章时管理员把某些文章标志成了无效，只能取出有效的文章，不能把 所有文章直接都取出来，这种情况下业务就改变了。再比如这个业务逻辑在2 0 0 个页面中都要用到，这时m v c 模式的灵活性就被充分地体现了出来，只需要更改 模式中的相应s q l 语句而不需更改任何j s p 就可以了。 更好的实现了分工 在m v c 模式中，因为把系统按对象分开，所以能够更好的实现开发中的分工。 对业务熟悉的开发人员可开发业务层，网页设计人员可以开发对象中的j s p ，而其 它开发人员则可以开发控制层。 组件的重用性更强 分对象后组件的重用性更强，如控制器能够独立成一个单独的组件，表示层 也能够做成通用的用户操作界面。 网络教学管理平台的设计与实现 ( 6 ) m v c 的适用范围：使用m v c 会使应用的复杂性增加，从而带来额外的 工作量，所以m v c 不适合小型应用程序，但对于大型应用程序来说，它的业务逻 辑复杂，存在大量的用户界面，m v c 则会使软件更健壮、代码重用性更好，结 构更合适，尽管在构造初期会花费一定的工作量，但在后期它会大大提高软件的 开发效率。 2 3 4s t r u t s 框架 s t r u t s 是m v c 的一种实现，它将j s p 、j a v a b e a n st 、j a v as e r v l e 、t a g l i b 等技 术很好地结合在了一起。作为用j a v a 创建w e b 应用的一个最流行的框架工具， s t r u t s 所实现的m v c 模式提供的一系列的工具简化了w e b 应用的开发，对w e b 应用进行了很好的层次划分，同时又成为w e b 应用中基于m v c 模式的最经典框 架。 s t r u t s 框架是m v c 模式的实现框架，因此其体系结构必然包含了模型、视图 和控制器三个部分，s t r u t s 框架的体系结构图如图2 2 所示【1 7 】。 ( 1 )视图：j s p 控制了视图页面输出。视图接收到a c t i o n f o r m 中的数据后， 利用h t m l 、l o g i c 、b e a n 、t a g l i b 等显示数据。 ( 2 )控制器：a c t i o n s e r v l e t 是一个通用的控制组件，a c t i o n s e r v l e t 在s t r u t s 中起着一个控制器的作用。它提供了所有发送到s t r u t s 的h t t p 请求的处理的入 口点，并截取和分发这些请求到相应的动作类中去。同时，a c t i o n s e r v l e t 也负责 用相应的请求参数填充a c t i o n f o r m ，然后传给动作类。动作类能够调用e j b 或访 问j a v a b e a n s ，实现了核心商业逻辑。 ( 3 )模型：共有a c t i o n f o r m 、a c t i o n 、e j b 或者j a v a b e a n s3 种b e a n 。 a e t i o n f o r m 用封装了客户的请求信息，a c t i o n 获取a e t i o n f o r m 中的数据，然后 e j b 或者j a v a b e a n s 再进行处理。 第2 章网络教学管理平台的需求分析 图2 2s t r u t s 的体系结构 f i g 2 2s t r u t sa r c h i t e c t u r e s t r u t s 的运行原理和工作流程如下 1 8 】： ( 1 ) s t r u t s 框架的中心控制器截获到客户请求。 ( 2 ) 中心控制器根据s t r u t s c o n f i g x m l 文件中配置的映射信息将请求转发给相 应的a c t i o n f o r m 组件，同时控制器类也把表单数据填入a c t i o n f o r m 组件对象并传 递给a c t i o n 组件对象。 ( 3 ) a c t i o n 组件对象提取a c t i o n f o r m 组件对象中包含的请求数据，再调用封装 了业务逻辑的模型组件进行业务逻辑处理。 ( 4 ) a c t i o n 对象根据模型组件的处理结果返回相应的a c t i o n f o r m 对象给中心 控制器。 ( 5 ) 中心控制器根据a c t i o n 对象返回的s t r u t s c o n f i g x m l 和a c t i o n f o r m 文件中 的配置信息确定后续视图。 网络教学管理平台的设计与实现 ( 6 ) 视图组件访问模型组件的信息并设置其显示，再将视图页面发送给客户浏 览器。 2 3 5 业务逻辑层 网络教学管理系统的学生学习模块中，业务层定义了一个s t u d y m a n a g e r 接口 及s t u d y m a n a g e r im p l 的接口的实现类，相关组件是基于接口s t u d y m a n a g e r 进行定 义的【5 1 。这种编程，采用面向接口而非面向类，可以减少组件间的耦合度并且极大 提升开发过程在“s t u d y m a n a g e r ”b e a n 中覆盖从t x p r o x y t e m p l a t e 模版中继承来的 事务策略【1 9 】。 2 3 6 表示层 网络教学管理系统中，在表示层使用了s t r u t s 框架。a c t i o n s e r v l e t 通过查找 s t r u t s 配置文件决定把请求交给哪个a c t i o n 处理，然后a c t i o n 再调用相应业务逻 辑的服务组件，同时根据处理结果调返回用f o r w a r d 对象所指定的响应【5 1 。与s p n n g 的集成采用将s t r u t sa c t i o n 管理委托给s p r i n g 框架的方法，使用s p r i n g 的c o n t e x t l o a d e r p l u g i n 即s t r u t s 的a c t i o n s e r v l e t 来装载s p r i n g 应用程序环境【2 0 1 。数据验证 机制使用了可拔插的v a l i d a t o r 框架，保证了验证规则和应用程序的松耦合，同时 提高了复用性【2 1 1 。 第3 章网络教学管理平台的系统搭建设计与实现 第3 章网络教学管理平台的系统搭建设计与实现 3 1 网络教学管理平台的系统总体设计与实现 根据上一节对系统功能需求的分析，本系统共设计了三个子系统，分别是系 统管理、教师管理和学生学习管理，每个子系统