基于Ｊ２ＥＥ的數(shù)字化項(xiàng)目教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王雪蓉

摘要：利用基于J2EE的Web開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)作為數(shù)字化項(xiàng)目教學(xué)平臺(tái)是計(jì)算機(jī)專業(yè)教育教學(xué)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。本文從適應(yīng)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)模式改革的需要出發(fā)，介紹了基于J2EE的數(shù)字化項(xiàng)目教學(xué)平臺(tái)的主要功能、總體架構(gòu)、設(shè)計(jì)思路、主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)，突出了Web B/S模式，Applet、Servlet等Web頁面技術(shù)、Socket通信機(jī)制和ASP應(yīng)用技術(shù)在平臺(tái)開發(fā)中的核心地位，并以此為理論依據(jù)，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)部分功能界面及代碼?？偨Y(jié)了基于J2EE Web開發(fā)應(yīng)用技術(shù)的數(shù)字化項(xiàng)目教學(xué)案例平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)、不足之處及進(jìn)一步的工作。

關(guān)鍵詞：J2EE 數(shù)字化 項(xiàng)目教學(xué) 平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1673-8454（2009）07-0045-03

高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)模式發(fā)展到項(xiàng)目化階段已成為計(jì)算機(jī)專業(yè)教育教學(xué)改革發(fā)展的必然趨勢(shì)，利用基于Web技術(shù)的數(shù)字化項(xiàng)目教學(xué)平臺(tái)已成為計(jì)算機(jī)專業(yè)教育教學(xué)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)和重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，基于Web技術(shù)的各類數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、項(xiàng)目化的教學(xué)案例平臺(tái)正在不斷開發(fā)和研究中。[1][2][3]

與傳統(tǒng)的Web應(yīng)用程序模型相比，基于J2EE的Web應(yīng)用平臺(tái)更具有數(shù)字化、面向?qū)ο笮浴⑵脚_(tái)獨(dú)立性、兼容性、可擴(kuò)展性和較強(qiáng)的交互性、系統(tǒng)性、開放性、靈活性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，用戶可以將其移植到多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行。[3] 因此，為了更好地適應(yīng)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)模式改革的需要，本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于J2EE Web開發(fā)應(yīng)用技術(shù)、開放性的數(shù)字化項(xiàng)目教學(xué)案例平臺(tái)。

一、項(xiàng)目化教學(xué)平臺(tái)的主要功能

本平臺(tái)將傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和過程控制等教育教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施方式提升到現(xiàn)代化、網(wǎng)絡(luò)化、無紙化的項(xiàng)目管理方式，將傳統(tǒng)的課程作業(yè)提交、批改、評(píng)分、提問、答疑、考試及學(xué)生自我測(cè)驗(yàn)的方式改為不受時(shí)空限制的規(guī)范化Web形式。其在線答疑環(huán)節(jié)以一對(duì)多方式提高了老師和學(xué)生互動(dòng)效率，運(yùn)行時(shí)脫離網(wǎng)頁，學(xué)生在等待老師回答的同時(shí)，不影響瀏覽其他的網(wǎng)頁，使教學(xué)質(zhì)量和管理效率大為提高，在完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)使學(xué)生更好地掌握專業(yè)理論知識(shí)和相應(yīng)的實(shí)踐技能。[4]

二、項(xiàng)目化教學(xué)平臺(tái)的總體架構(gòu)與設(shè)計(jì)思路

本項(xiàng)目教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)成教師-學(xué)生模塊（客戶端）、教學(xué)資源發(fā)布模塊（ＷｅｂＳｅｒｖｅｒ，即Ｗｅｂ服務(wù)器端）和后臺(tái)模塊(數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端) 三層模式。平臺(tái)總體架構(gòu)如圖1所示，說明如下：客戶端通過互聯(lián)網(wǎng)和Web服務(wù)器端進(jìn)行通信連接，主要提供交互使用的圖形用戶操作界面（如教師注冊(cè)登錄、布置作業(yè)、在線答疑、評(píng)分及錄入分?jǐn)?shù)等，學(xué)生注冊(cè)、登錄、提交作業(yè)、在線答疑、成績查詢等）、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能，總體劃分為用戶登錄、編譯檢錯(cuò)、邏輯檢錯(cuò)等功能子模塊，因?yàn)榇罅康奶幚砣蝿?wù)要交給服務(wù)器完成，操作界面過于復(fù)雜時(shí)導(dǎo)致服務(wù)器響應(yīng)慢，所以設(shè)計(jì)客戶端時(shí)要簡潔。[5]

圖1平臺(tái)系統(tǒng)總體架

教學(xué)資源發(fā)布模塊用來動(dòng)態(tài)發(fā)布教學(xué)過程中涉及的內(nèi)容（如響應(yīng)并處理客戶端請(qǐng)求，發(fā)出訪問數(shù)據(jù)庫的信息，將處理結(jié)果返回客戶端），核心是Servlet，總體劃分為用戶管理服務(wù)、文件服務(wù)和邏輯檢錯(cuò)服務(wù)等功能子模塊；后臺(tái)模塊也就是信息管理層，主要由管理員使用，包括用戶管理、數(shù)據(jù)庫管理等功能子模塊，用于存放教學(xué)過程中用到的數(shù)據(jù)（如系統(tǒng)初始化、信息查詢、數(shù)據(jù)庫備份及恢復(fù)等），包含用戶數(shù)據(jù)庫、用例數(shù)據(jù)庫、試題數(shù)據(jù)庫和成績查詢數(shù)據(jù)庫等幾個(gè)數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器端和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端可以統(tǒng)稱為服務(wù)器模塊，數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一由數(shù)據(jù)庫操作程序進(jìn)行規(guī)范管理，按實(shí)際需要導(dǎo)入。

三、平臺(tái)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)

本平臺(tái)采用Web B/S模式，以Applet、Servlet等Web頁面技術(shù)、Socket通信機(jī)制和ASP應(yīng)用為理論依據(jù)，使用J2EE平臺(tái)設(shè)計(jì)底層架構(gòu)、數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)傳輸之間的連接，開發(fā)過程中只需關(guān)心業(yè)務(wù)邏輯，把設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)從代碼編寫層次提高到抽象的建模層次。處理流程為：首先客戶端輸入賬號(hào)和口令進(jìn)行登錄，向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求信息，服務(wù)器接收到請(qǐng)求后進(jìn)行查詢，驗(yàn)證登錄信息是否有效，從數(shù)據(jù)庫獲得查詢結(jié)果后返回給客戶端。[6] 設(shè)計(jì)過程中涉及的主要技術(shù)如下：

1.數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)

即后臺(tái)數(shù)據(jù)庫層設(shè)計(jì)。采用SQL Server存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以JDBC-ODBC橋接方式連接數(shù)據(jù)庫?？梢韵冉QL Server數(shù)據(jù)源，再用如下語句加載橋驅(qū)動(dòng)程序：

Class.forName（"sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"）然后使用java.sql包中的Connection類、Statement類、ResultSet類的相關(guān)方法建立數(shù)據(jù)庫連接、執(zhí)行SQL語句（包括查詢語句、更新語句、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫語句等）和保存查詢所得結(jié)果。

2.數(shù)據(jù)通信處理與消息設(shè)計(jì)機(jī)制

B/S模式的應(yīng)用必須向所有客戶端的瀏覽器發(fā)出請(qǐng)求，整個(gè)平臺(tái)是建立在消息基礎(chǔ)上的（例如交談、白板、向?qū)?、答疑、用戶登入和退出、試題庫訪問、登分、查分等消息）。服務(wù)器端和客戶端均承擔(dān)消息處理工作，但Web服務(wù)器與客戶端通信時(shí)采用HTTP協(xié)議傳送XML文件，通過部署的應(yīng)用程序去獲取和處理數(shù)據(jù)，再把結(jié)果傳給相應(yīng)的客戶端瀏覽器去顯示，服務(wù)器端只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，其他由客戶端進(jìn)行處理，其中可能包含多種消息。而應(yīng)用服務(wù)器主要解決實(shí)時(shí)交互處理。這可以參照TCP/IP數(shù)據(jù)包的格式，采用雙Socket通路的辦法來解決，即在服務(wù)器端設(shè)立兩個(gè)Socket端口，所有客戶端分別針對(duì)兩個(gè)端口來建立相應(yīng)的Socket連接。

3.Web頁面設(shè)計(jì)技術(shù)

要進(jìn)入項(xiàng)目平臺(tái)管理主頁面及了解平臺(tái)的普及和使用程度，必須用HTML網(wǎng)頁編碼技術(shù)開發(fā)一個(gè)用于登錄及跟蹤訪問平臺(tái)登錄次數(shù)的Web站點(diǎn)（每個(gè)用戶訪問平臺(tái)主頁時(shí)，點(diǎn)擊數(shù)加1），在J2EE服務(wù)器上部署Web頁面，教師和學(xué)生均使用賬號(hào)與口令從此Web站點(diǎn)登錄平臺(tái)，然后進(jìn)入到交互性的教師-學(xué)生圖形界面。交互界面運(yùn)行在基于J2EE的Applet中，使Web頁面由靜態(tài)轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)，加載到不同客戶端的瀏覽器中運(yùn)行。[1] 不過，Applet通常運(yùn)行在一個(gè)可訪問的資源有限的“沙箱”中，而且因?yàn)辄c(diǎn)擊次數(shù)的數(shù)據(jù)保存在客戶端上（這只能記錄某特定用戶登錄平臺(tái)的次數(shù)），為完整記錄平臺(tái)的完整訪問次數(shù)和存取“沙箱”之外的資源，該數(shù)據(jù)必須保存在服務(wù)器端。解決的辦法是在網(wǎng)頁的來源地另設(shè)一個(gè)存取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的Java應(yīng)用程序，通過Socket和相應(yīng)的Java Applet應(yīng)用程序通信，使得Java Applet所需的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)由Java應(yīng)用程序轉(zhuǎn)發(fā)而來,而這是可以用基于J2EE Servlet技術(shù)來解決的，即在J2EE服務(wù)器上部署Servlet（譯為服務(wù)器小程序）。

為驗(yàn)證登錄信息與存放在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)是否一致，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)應(yīng)用來查詢并驗(yàn)證教師、學(xué)生輸入的賬號(hào)與口令,可以在J2EE服務(wù)器上部署ASP應(yīng)用程序，利用若干會(huì)話實(shí)體JavaBean來同時(shí)構(gòu)造教師注冊(cè)登錄、布置作業(yè)，在線答疑、評(píng)分及錄入分?jǐn)?shù)、學(xué)生注冊(cè)、登錄、提交作業(yè)、在線提問、成績查詢等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)頁面。

四、平臺(tái)部分功能界面及代碼的實(shí)現(xiàn)

教師-學(xué)生登錄頁面（見圖2）用HTML編碼和ASP應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)教師、學(xué)生在客戶端瀏覽器鍵入網(wǎng)址時(shí)，進(jìn)入頁面，輸入教工號(hào)或?qū)W號(hào)，以及口令，點(diǎn)擊頁面上的登錄按鈕時(shí)，即向服務(wù)器端發(fā)送了一個(gè)請(qǐng)求，Servlet接收登錄信息，并執(zhí)行doPost（）方法。教師-學(xué)生交互界面，如圖3所示，也是一個(gè)Applet GUI界面。

圖2平臺(tái)登錄頁

圖3交互界面

創(chuàng)建一個(gè)Label對(duì)象l1，作為平臺(tái)的教師—學(xué)生交互界面的標(biāo)題。創(chuàng)建TextArea對(duì)象t1、t2，作為交互內(nèi)容顯示的區(qū)域，然后創(chuàng)建 “課程性質(zhì)與目標(biāo)”、“理論教學(xué)內(nèi)容”、“案例與實(shí)踐教學(xué)”、“作業(yè)布置”、“討論交流與答疑”、“測(cè)試”、“名單與成績錄入”七個(gè)Button對(duì)象。代碼段如下：

Label l1=new Label("基于J2EE的數(shù)字化項(xiàng)目教學(xué)平臺(tái)教師—學(xué)生交互界面",Label.CENTER)；

TextArea t1=new TextArea(10,10)；

TextArea t2=new TextArea(10,50)；

Button b1[]=new Button[7]；

String b2[]={"課程性質(zhì)與目標(biāo)","理論教學(xué)內(nèi)容","案例與實(shí)踐教學(xué)","作業(yè)布置","討論交流與答疑","測(cè)試", "名單與成績錄入"}；

for(int i=0;i<=6;i++)

{b1[i]=new Button(b2[i])}；

GUI的各控件按BorderLayout方式布局，通過add()方法添加到Applet中，代碼段如下：

setLayout(new BorderLayout())；

Panel p1=new Panel()；Panel p2=new Panel()；

Panel p3=new Panel()；

p1.setLayout(new BorderLayout())；

p1.add("North",l1)；p1.add(l2)；p2.add(b1[i])；add ("North",p1)；add("South",p2)；p3.add("East",t1)；p3.add ("West",t2)；add("Center",p3)；

單擊這些按鈕，分別將后臺(tái)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容顯示在文本區(qū)。對(duì)不同的課程，數(shù)據(jù)庫只需統(tǒng)一按數(shù)據(jù)庫操作程序進(jìn)行規(guī)范管理，按實(shí)際需要導(dǎo)入，開放性很強(qiáng)。

最后是設(shè)置控件的字體、風(fēng)格、字號(hào)、前景色、背景色等，代碼段如下：

l1.setFont(new Font("隸書",Font.BOLD,25))；

l1.setForeground(new Color(0,0,255))；

b1[i].setFont(new Font("黑體",Font.BOLD,13))；

b1[i].setForeground(new Color(0,0,255))；

b1[i].setBackground(new Color(0,255,255))；

五、結(jié)束語

本平臺(tái)具有跨平臺(tái)性，體現(xiàn)了典型的人機(jī)交互界面，討論交流環(huán)節(jié)使用TCP/IP數(shù)據(jù)包格式，采用雙Socket通路方法在服務(wù)器方設(shè)立兩個(gè)Socket端口。單擊不同的按鈕，分別將后臺(tái)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容顯示在文本區(qū)，并且對(duì)不同的課程而言，數(shù)據(jù)庫只需統(tǒng)一按數(shù)據(jù)庫操作程序進(jìn)行規(guī)范管理，按實(shí)際需要導(dǎo)入，兼容性、可擴(kuò)展性和開放性得到了保證。

不足之處是：JavaBean的設(shè)計(jì)沒有較好體現(xiàn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)頁面之間的切換，因此，今后的工作應(yīng)對(duì)JavaBean的應(yīng)用做進(jìn)一步研究。

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