“軟件工程”網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)與開發(fā)

黃河笑 楊煥宇 陳海建 王 磊 鄭任兒

摘要 :本文論述了在設(shè)計(jì)與開發(fā)“軟件工程”網(wǎng)絡(luò)課程中采用的基于案例的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì),該教學(xué)設(shè)計(jì)以同一個(gè)案例貫穿所有章節(jié),增進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解;開發(fā)環(huán)境使用Dorado MVC架構(gòu)(Struts+Hibernate+Spring),獲得了好的效果。與傳統(tǒng)的開發(fā)模式比較,這種開發(fā)模式最大的優(yōu)勢在于可以節(jié)省開發(fā)人員在開發(fā)Web應(yīng)用表現(xiàn)層時(shí)的工作量,同時(shí)又為用戶提供非常友好的交互界面。

關(guān)鍵詞 :網(wǎng)絡(luò)課程;案例;樹型結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

1引言

在開放教育和遠(yuǎn)程教育中,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)正被越來越多地使用,開發(fā)適用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)課程已經(jīng)成為發(fā)

展網(wǎng)絡(luò)教育的一個(gè)非常重要的課題。

《現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和11項(xiàng)試用標(biāo)準(zhǔn)(簡介)》中對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行了定義。網(wǎng)絡(luò)課程是通過網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)的某門學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容及實(shí)施的教學(xué)活動(dòng)的總和,它包括兩個(gè)組成部分:按一定的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略組織起來的教學(xué)內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐環(huán)境。

“軟件工程”課程是本科計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門重要課程。在當(dāng)前的教學(xué)中,特別是開放教育和遠(yuǎn)程教育中還存在著很多欠缺,案例太少,或者各章中的案例相互割裂,使得學(xué)生學(xué)完該課程之后無法形成整體的軟件工程概念和思想。因此設(shè)計(jì)和開發(fā)貫穿整個(gè)教學(xué)過程的案例成為“軟件工程”網(wǎng)絡(luò)課程的必然選擇。

2 “軟件工程”網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

2.1以案例為中心

當(dāng)前的計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境存在諸多薄弱環(huán)節(jié),特別是在軟件工程教學(xué)中,很難為學(xué)生提供一個(gè)全面的感性認(rèn)識(shí)。而當(dāng)前的教學(xué)是離散的過程,沒有提供一個(gè)完整的商業(yè)軟件的實(shí)例來講解商業(yè)軟件開發(fā)的全部過程。經(jīng)過調(diào)查研究、綜合對(duì)比和專家論證,我們選擇了某

軟件公司的商務(wù)軟件“應(yīng)急系統(tǒng)”作為整個(gè)軟件工程網(wǎng)絡(luò)課程的案例。選擇該軟件的原因是該系統(tǒng)在Windows平臺(tái)上基于C++開發(fā),而C++是大部分計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生都學(xué)習(xí)過的第四代開發(fā)平臺(tái),不足的地方是部分學(xué)生不了解應(yīng)急系統(tǒng)。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中我們先對(duì)此公司“應(yīng)急系統(tǒng)”的相關(guān)知識(shí)作了簡單介紹,然后把軟件工程的各個(gè)階段與該軟件的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了一一映射和組合,公開了大部分相關(guān)設(shè)計(jì)和源代碼。

2.2兼顧面向過程和面向?qū)ο?/p>

當(dāng)前軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)的手段一般采用面向過程和面向?qū)ο筮@兩種方法。雖然“應(yīng)急系統(tǒng)”是采用面向?qū)ο蠓椒ㄔO(shè)計(jì)的,但是我們補(bǔ)充了面向過程的設(shè)計(jì)內(nèi)容,這樣學(xué)生通過比較,既能熟悉和了解面向過程和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法,又增強(qiáng)了理解,從而獲得了比較好的教學(xué)效果。

3網(wǎng)絡(luò)課程支撐環(huán)境的設(shè)計(jì)

3.1總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)由上而下進(jìn)行。首先設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu),然后再逐層深入,直至進(jìn)行每一個(gè)模塊的設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)主要是在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上,將整個(gè)系統(tǒng)劃分為若干子系統(tǒng),子系統(tǒng)則由若干模塊組成。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等方面都進(jìn)行了合理的安排。圖1所示為“軟件工程網(wǎng)絡(luò)”課程開發(fā)與設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)圖。

3.1系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)——Dorado MVC架構(gòu)

Dorado全稱“Dorado Web應(yīng)用開發(fā)套件”,包含:Dorado Web UI控件集及UI引擎(Dorado Web UI Components and UI Engine),Dorado可視化集成開發(fā)工具 (Dorado Studio),Dorado MVC開發(fā)框架和Dorado Web應(yīng)

用框架。其中Dorado MVC開發(fā)框架的主要功能有:提供類似Struts的MVC開發(fā)框架,以便更加方便地利用Dorado套件進(jìn)行基于MVC架構(gòu)的開發(fā);提供性能監(jiān)控控制臺(tái),可以方便地對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過程中各功能點(diǎn)的運(yùn)行效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析;支持國際化資源配置;支持模塊化配置。Dorado MVC開發(fā)框架是一個(gè)可選件。Dorado套件完全支持各種第三方開發(fā)框架,如Struts、WebWork等。我們利用Dorado與目前較為流行的Struts+Hibernate+Spring進(jìn)行協(xié)同開發(fā)。

3.2系統(tǒng)主要模塊算法與設(shè)計(jì)

(1) 集合混淆算法

客觀題測試用于學(xué)生自測。題目是隨機(jī)排列的,順序與數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)順序不同,它使用了Java.util.Collections中的shuffle(Listlist)方法來實(shí)現(xiàn),下面是其在JDK 6.0中的算法和代碼。

使用指定的隨機(jī)源隨機(jī)更改指定列表的序列。所有序列更改發(fā)生的可能性都是相等的,假定隨機(jī)源是公平的。

此實(shí)現(xiàn)向后遍歷列表,從最后一個(gè)元素向前一直到第二個(gè)元素,將隨機(jī)選擇的元素重復(fù)交換到“當(dāng)前位置”。元素是從列表中隨機(jī)選擇的,從第一個(gè)元素運(yùn)行到當(dāng)前位置。

此方法以線性時(shí)間運(yùn)行。如果指定列表沒有實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口并且是一個(gè)大型列表,則此實(shí)現(xiàn)在改組列表前將指定列表轉(zhuǎn)儲(chǔ)到該數(shù)組中,并將改組后的數(shù)組轉(zhuǎn)儲(chǔ)回列表中。這避免了二次型行為,該行為是因?yàn)樵谶m當(dāng)位置改組一個(gè)“有序訪問”列表而引起的。

private static Random r;

public static void shuffle(Listlist) {

if (r == null) {

r = new Random();

}

shuffle(list, r);

}

public static void shuffle(Listlist, Random rnd) {

int size = list.size();

if (size < SHUFFLE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {

for (int i=size; i>1; i--)

swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));

} else {

Object arr[] = list.toArray();

// Shuffle array

for (int i=size; i>1; i--)

swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));

// Dump array back into list

ListIterator it = list.listIterator();

for (int i=0; i

it.next();

it.set(arr[i]);

}

}

}

(2)DES加密算法

由于客觀題的隨機(jī)排列,使得試題的排列次序與數(shù)據(jù)庫中有所不同。同時(shí),考慮到通過逐條在數(shù)據(jù)庫中查詢來校驗(yàn)答案對(duì)數(shù)據(jù)庫的壓力過大,所以事先查詢出試題的答案,然后根據(jù)打亂后的試題次序把正確答案拼成一個(gè)字符串,然后加密放到頁面的隱藏域中。這樣一來,當(dāng)提交試題查看結(jié)果時(shí)不用再次查詢數(shù)據(jù)庫,只要把答案字符串解密,然后分割成數(shù)組校驗(yàn)即可。

這里的加解密采用了DES算法。

DES算法的入口參數(shù)有三個(gè):Key、Data、Mode。其中Key為8字節(jié)共64位,是DES算法的工作密鑰;Data也為8字節(jié)64位,是要被加密或被解密的數(shù)據(jù);Mode為DES的工作方式,有兩種:加密或解密。

DES算法是這樣工作的:如Mode為加密,則用Key去把數(shù)據(jù)Data進(jìn)行加密,生成Data的密碼形式(64位)作為DES的輸出結(jié)果;如Mode為解密,則用Key去把密碼形式的數(shù)據(jù)Data解密,還原為Data的明碼形式(64位),作為DES的輸出結(jié)果。在通信網(wǎng)絡(luò)的兩端,雙方約定一致的Key,在通信的源點(diǎn)用Key對(duì)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行DES加密,然后以密碼形式在公共通信網(wǎng)(如電話網(wǎng))中傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)。數(shù)據(jù)到達(dá)目的地后,用同樣的Key對(duì)密碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解密,便再現(xiàn)了明碼形式的核心數(shù)據(jù)。這樣便保證了核心數(shù)據(jù)(如PIN、MAC等)在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

下面是加密算法的部分代碼(解密原理類似):

public class DesEncrypt {

private Key key;

/**

* 根據(jù)參數(shù)生成KEY

*

* @param strKey

*/

public void getKey(String strKey) {

try {

KeyGenerator _generator = KeyGenerator. getInstance("DES");

_generator.init(new SecureRandom (strKey.getBytes()));

this.key = _generator.generateKey();

_generator = null;

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

/**

* 加密 String明文輸入,String密文輸出

*

* @param strMing

* @return

*/

public String getEncString(String strMing) {

byte[] byteMi = null;

byte[] byteMing = null;

String strMi = "";

BASE64Encoder base64en = new BASE64Encoder();

try {

byteMing = strMing.getBytes("UTF8");

byteMi = this.getEncCode(byteMing);

strMi = base64en.encode(byteMi);

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} finally {

base64en = null;

byteMing = null;

byteMi = null;

}

return strMi;

}

/**

* 解密 以String密文輸入,String明文輸出

*

* @param strMi

* @return

*/

public String getDesString(String strMi) {

BASE64Decoder base64De = new BASE64Decoder();

byte[] byteMing = null;

byte[] byteMi = null;

String strMing = "";

try {

byteMi = base64De.decodeBuffer(strMi);

byteMing = this.getDesCode(byteMi);

strMing = new String(byteMing, "UTF8");

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

} finally {

base64De = null;

byteMing = null;

byteMi = null;

}

return strMing;

}

(3) 章節(jié)維護(hù)算法

本網(wǎng)絡(luò)課程中的課程章節(jié)、目錄均為樹形結(jié)構(gòu),其數(shù)據(jù)模型采用了樹的模型,然后通過遞歸從根開始逐層遍歷顯示每個(gè)節(jié)點(diǎn),便于導(dǎo)航學(xué)生學(xué)習(xí)。

下面是顯示樹形結(jié)構(gòu)的代碼,由于樹形結(jié)構(gòu)的顯示使用了ExtJs(Ajax)框架來渲染,所以代碼最終將產(chǎn)生JavaScript代碼的字符串,交由ExtJs框架完成最后顯示工作。

public String getExtTreeString(String prexHref ,String target ,boolean allowEdit ) {

......

//查詢根節(jié)點(diǎn)(包含子節(jié)點(diǎn)層次)

Course rootWithHierarchy = treeNodeDao. getTreeRootWithHierarchy();

StringBuffer rootInfo = new StringBuffer();

//構(gòu)造ExtJs的樹形代碼

appendInfo(rootWithHierarchy , rootInfo);

StringBuffer treeInfo = new StringBuffer("new Ext. tree.AsyncTreeNode(" + Constants.PLACEHOLDER + rootInfo + ")");

return ExtUtil.formatExtStr(treeInfo);

}

private void appendInfo(Course node , StringBuffer buf){

if(node == null) return ;

//如果是葉子節(jié)點(diǎn),構(gòu)造葉子信息

if(node.getIsLeaf()) appendLeaf(node,buf);

//如果是目錄,構(gòu)造目錄信息

else appendFolder(node , buf);

}

private void appendFolder(Course node , StringBuffer buf){

buf.append(",{text:'" + node.getText() + "',");

if(allowEdit){

buf.append("href:'"+prexHref+node.getId()+"',");

buf.append("hrefTarget:'" + target + "',");

}

buf.append("id:'" + node.getId() + "',");

buf.append("leaf:false,");

buf.append("children:[" + Constants.PLACEHOLDER);

//遍歷子節(jié)點(diǎn),構(gòu)造子節(jié)點(diǎn)信息

for(Course child: node.getChildren()){

appendInfo(child , buf);

}

buf.append("]}");}

private void appendLeaf(Course node , StringBuffer buf){

buf.append(",{text:'" + node.getText() + "',");

buf.append("id:'" + node.getId() + "',");

buf.append("iconCls:'user',");

buf.append("href:'"+prexHref + node.getId() + "',");

buf.append("hrefTarget:'" + target + "',");

buf.append("leaf:true");

buf.append("}");

}

從上述代碼中可以看出,首先找出(包含子節(jié)點(diǎn)信息的)根節(jié)點(diǎn),然后通過appendInfo方法來產(chǎn)生ExtJs的JavaScirpt代碼,appendInfo會(huì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)類型(葉子或目錄)來調(diào)用appendLeaf或appendFolder方法,其中appendFolder首先生成該目錄的信息,然后逐個(gè)顯示子節(jié)點(diǎn)信息,子節(jié)點(diǎn)又會(huì)調(diào)用appendInfo方法。就是這樣遞歸的調(diào)用,形成了最終的字符串,然后通過服務(wù)器傳到表現(xiàn)層,通過ExtJs來顯示整棵樹。

4結(jié)束語

我們?cè)谠O(shè)計(jì)和開發(fā)“軟件工程”網(wǎng)絡(luò)課程時(shí),采用基于案例的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì),同一個(gè)案例貫穿所有章節(jié),增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和理解。開發(fā)環(huán)境采用Dorado MVC架構(gòu)(Struts+Hibernate+Spring),獲得了好的效果。這種開發(fā)模式與傳統(tǒng)MVC的開發(fā)模式比較,其最大的優(yōu)勢在于可以節(jié)省開發(fā)人員在開發(fā)Web應(yīng)用表現(xiàn)層式的工作量,同時(shí)又為用戶提供非常友好的交互界面。

從表1中可以看出,本文采用的方法在開發(fā)工作量、用戶界面、軟件可擴(kuò)展性等三個(gè)方面都具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。

本網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計(jì)和開發(fā)是從教學(xué)內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支撐環(huán)境兩個(gè)方面展開的,已在教學(xué)中使用一年,收到了較好的教學(xué)效果。特別是課程章節(jié)采用樹型結(jié)構(gòu),使得學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的過程中獲得了更好的導(dǎo)航效果,提高了學(xué)習(xí)效率。下一步的工作是多增加藝術(shù)性方面的內(nèi)容,尤其是媒體素材設(shè)計(jì)方面。

參考文獻(xiàn):

[1] 林惠強(qiáng),劉財(cái)興,林丕源. “軟件工程”課程啟發(fā)式教學(xué)的研究與實(shí)踐[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2008(11):40-42.

[2] 佚名. Dorado與Strats、Hibernare、Spring的集成開發(fā)模式[EB/OL]. [2009-6-10].http://www.javaeye.com/topic/141135.