基于3G技術(shù)的高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

王勁松

（中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院，山東 東營(yíng)257000）

3G網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展正在改變?cè)S多人的上網(wǎng)方式，據(jù)2013年發(fā)布的《第31次中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)：截至2012年12月底我國(guó)手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模為4.2億，網(wǎng)民中使用手機(jī)上網(wǎng)的人群占比由2011年底的69.3%提升至74.5%。上網(wǎng)地點(diǎn)在學(xué)校公共機(jī)房的網(wǎng)民占比下降了3個(gè)百分點(diǎn)，所有這些變化都是個(gè)人上網(wǎng)設(shè)備持有比例提升和網(wǎng)絡(luò)接入條件改善的必然結(jié)果［1］。與此同時(shí)，高校的信息化程度不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，廣大的教師、學(xué)生及教務(wù)教輔人員也對(duì)教務(wù)管理信息平臺(tái)提出了更高的要求，如多元化的訪問方式、更加方便、快捷的檢索和獲取信息等。這就需要高校的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)需要進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)原有的基于有線的訪問方式進(jìn)一步擴(kuò)展，如建設(shè)校園 Wi-Fi，與運(yùn)營(yíng)商合作搭建校園3G網(wǎng)絡(luò)等，以滿足當(dāng)代數(shù)字校園發(fā)展的需求。3G網(wǎng)絡(luò)是第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，相對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)具有無線性、速度快、靈活性、即時(shí)性和互動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，尤其是在語音信息和大數(shù)據(jù)的傳輸速率上有跨越式的提升，能夠更好地滿足無線信息檢索、無線視頻學(xué)習(xí)等教務(wù)管理的更高層次的需求。因此，讓教務(wù)管理信息系統(tǒng)搭上3G平臺(tái)的快車，提升用戶體驗(yàn)，是本文研究的主要目的。考慮到現(xiàn)有系統(tǒng)及未來系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，在開發(fā)過程中選擇了目前較為流行的SSH開源框架進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了部分功能，既降低了開發(fā)成本，保證了系統(tǒng)的健壯，也為將來與其他模塊或系統(tǒng)的對(duì)接預(yù)留了接口。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 3G網(wǎng)絡(luò)及3G手機(jī)

第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3rd-generation，3G），是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps、384kbps以及144kbps的傳輸速度（此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不同會(huì)發(fā)生變化）。3G是將無線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)，目前3G存在四種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。

3G手機(jī)是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的終端設(shè)備，除了能完成高質(zhì)量的日常通信外，還能進(jìn)行多媒體通信。用戶可以在3G手機(jī)的觸摸顯示屏上直接寫字、繪圖，并將其傳送給另一臺(tái)手機(jī)，還可以用3G手機(jī)直接上網(wǎng)，查看電子郵件或?yàn)g覽網(wǎng)頁；有的3G手機(jī)自帶攝像頭，這將使用戶可以利用手機(jī)進(jìn)行電腦會(huì)議［2］。

可見，3G網(wǎng)絡(luò)提供了更高效的傳輸速率、更便捷的移動(dòng)性能和更即時(shí)的電子數(shù)據(jù)服務(wù)。3G手機(jī)為基于3G的應(yīng)用提供了高效而便捷的終端基礎(chǔ)。如何將這樣嶄新的平臺(tái)服務(wù)于高校的教學(xué)及教學(xué)管理，開發(fā)更多的基于高校特點(diǎn)的3G手機(jī)應(yīng)用程序是未來的一個(gè)研究方向。

1.2 SSH開源框架

SSH為Struts2＋Spring＋Hibernate的縮寫，是目前較流行的一種Web應(yīng)用程序開源框架。

集成SSH框架的系統(tǒng)從職責(zé)上分為四層：表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和域模塊層。其中Struts2作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，負(fù)責(zé)MVC的分離，控制業(yè)務(wù)跳轉(zhuǎn)。Hibernate對(duì)持久層提供支持由Spring管理Struts和 Hibernate。具體做法［3］是：用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǜ鶕?jù)需求提出一些模型，將這些模型實(shí)現(xiàn)為基本的Java對(duì)象，然后編寫基本的DAO（Data Access Objects）接口，并給出 Hibernate的DAO實(shí)現(xiàn)，采用Hibernate架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的DAO類來實(shí)現(xiàn)Java類與數(shù)據(jù)庫之間的轉(zhuǎn)換和訪問，最后由Spring做管理，管理Struts2和Hibernate。

系統(tǒng)的基本業(yè)務(wù)流程是：在表示層，首先通過JSP頁面實(shí)現(xiàn)交互界面，傳送請(qǐng)求和接收響應(yīng)，然后Struts2根據(jù)配置文件（struts-config.xml）將 ActionServlet接收到的請(qǐng)求委派給相應(yīng)的Action處理；在業(yè)務(wù)層，Spring IoC容器負(fù)責(zé)向Action提供業(yè)務(wù)模型（Model）組件和該組件的協(xié)作對(duì)象數(shù)據(jù)處理（DAO）組件完成業(yè)務(wù)邏輯，并提供事務(wù)處理、緩沖池等容器組件以提升系統(tǒng)性能和保證數(shù)據(jù)的完整性；在持久層，則依賴于Hibernate的對(duì)象化映射和數(shù)據(jù)庫交互，處理DAO組件請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，并返回處理結(jié)果。

采用上述開發(fā)模型，既實(shí)現(xiàn)了視圖層、控制層與模型層的分離，又實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯層與持久層的分離。這樣無論前端如何變化，模型層只需很少的改動(dòng)，并且數(shù)據(jù)庫的變化也不會(huì)對(duì)前端有所影響，大大提高了系統(tǒng)的可復(fù)用性。不同層之間耦合度小，有利于團(tuán)隊(duì)成員并行工作，大大提高了開發(fā)效率。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于3G技術(shù)的教務(wù)信息管理系統(tǒng)主要特點(diǎn)在于終端用戶能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)和管理，新的平臺(tái)系統(tǒng)必須能夠?qū)W(xué)習(xí)和管理活動(dòng)提供相應(yīng)的支持。為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要搭建一個(gè)融合統(tǒng)一的平臺(tái)或環(huán)境。同時(shí)還需要能夠兼容原有的2G網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的功能，所以還要提供WWW的Web服務(wù)，因此，需要搭建一套新的基于3G的平臺(tái)，作為原有 Web服務(wù)的補(bǔ)充。這樣，就形成了一個(gè)基于 Web、WLAN、Wi-Fi、3G和2G的新的融合體系，充分滿足使用者的訪問方式的多樣性需求。

2.1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

近年來，3G終端設(shè)備種類和數(shù)量均有大幅度的增長(zhǎng)，設(shè)備功能越來越強(qiáng)大，價(jià)格越來越便宜，擁有的人越來越多，如3G智能手機(jī)、3G平臺(tái)電腦及其他3G終端設(shè)備，如圖1所示，用戶能夠通過這些設(shè)備發(fā)送業(yè)務(wù)請(qǐng)求到服務(wù)器，請(qǐng)求通過電信的網(wǎng)絡(luò)，透過防火墻送至移動(dòng)網(wǎng)關(guān)，根據(jù)請(qǐng)求設(shè)備的不同，一部分信息如客戶信息、流量費(fèi)等信息被送至3G平臺(tái)服務(wù)器，一部分信息則被轉(zhuǎn)發(fā)至教務(wù)管理信息系統(tǒng)（TMIS）服務(wù)器。不同服務(wù)器的響應(yīng)分別經(jīng)過3G網(wǎng)絡(luò)返回至客戶端，即相應(yīng)的3G終端設(shè)備，完成相關(guān)的業(yè)務(wù)流程。

圖1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

基于3G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)普通文字、圖片等信息的瀏覽，更可以進(jìn)行音頻、視頻等數(shù)據(jù)量較大的信息交互。因此，類似課程評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)討論等交互性、即時(shí)性要求較高的功能的實(shí)現(xiàn)成為可能，實(shí)現(xiàn)的功能也比以往的Web方式要豐富許多。

學(xué)院現(xiàn)在正在運(yùn)行的基于的Web的教務(wù)管理信息系統(tǒng)的功能主要包括：班級(jí)、專業(yè)、院系、課程等基礎(chǔ)信息管理、學(xué)籍成績(jī)管理、開設(shè)課程安排管理、教師信息管理、選課管理、課表查詢、實(shí)習(xí)實(shí)踐管理等功能，這些功能屬于基本的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。針對(duì)新的3G網(wǎng)絡(luò)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)增加了隨時(shí)隨地介入的功能模塊：

（1）全新的課表管理。學(xué)生可以通過系統(tǒng)獲取自己的課表，查看一起上課的同學(xué)的微博，還可以實(shí)名或匿名向相關(guān)教師提問或建議，也可取代原來的評(píng)教方式對(duì)教師進(jìn)行評(píng)教。

（2）交互的選課方式。學(xué)生可通過選課平臺(tái)與相應(yīng)的任課教師互動(dòng)，增加了學(xué)生對(duì)課程及教師的認(rèn)識(shí)，選課更有目的和針對(duì)性，在授課前讓教師和學(xué)生就有了一個(gè)交流的平臺(tái)。交流的方式可以是微博、微信、人人網(wǎng)，也可是視頻等。

（3）圖像瀏覽。教師可通過3G手機(jī)等設(shè)備掃描學(xué)生證上的二維碼，以獲取學(xué)生的照片、學(xué)籍注冊(cè)情況等電子信息，作為考試時(shí)學(xué)生信息的核對(duì)方式。

（4）無線檢索。教務(wù)管理人員可通過無線檢索功能來進(jìn)行信息查詢、業(yè)務(wù)處理。在校學(xué)生也可以進(jìn)行資料檢索、論文查詢、課程查詢和成績(jī)查詢等。

（5）無線P2P。學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師、教師與教師等之間的交流即終端對(duì)終端的信息交互也是新平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的重要功能之一。借助私有云或公有云，教師可以很方便的將相關(guān)資料共享給學(xué)生或同時(shí)，同事間可以共享授課經(jīng)驗(yàn)及心得、學(xué)生可以將作業(yè)提交給教師，教師批改后可作為平時(shí)成績(jī)錄入到現(xiàn)有系統(tǒng)中。學(xué)生還可以訪問精品課網(wǎng)站來進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，遇到問題時(shí)可以向教師提問以尋求幫助。

要實(shí)現(xiàn)這一重要功能，需要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器能夠承載終端與終端之間的高效、自由的信息交換。

以上的功能在校園網(wǎng)內(nèi)部可以通過WLAN進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的互動(dòng)交流；在校園網(wǎng)外部可以通過互聯(lián)網(wǎng)登錄，又可以通過3G終端登錄。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

獨(dú)立的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供了對(duì)Web端和3G客戶端的請(qǐng)求的支持，包括維護(hù)用戶信息、標(biāo)識(shí)用戶身份和響應(yīng)用戶請(qǐng)求等。

用戶通過檢索原來基于Web端的數(shù)據(jù)庫來獲取相關(guān)信息，如課表、成績(jī)、教師、教室占用、視頻等信息，如果是基于 Wi-Fi的終端，則通過 WLAN進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如果是基于3G的用戶則通過管理系統(tǒng)平臺(tái)與之進(jìn)行信息交流，獲得數(shù)據(jù)并經(jīng)過處理然后經(jīng)由電信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行回執(zhí)，進(jìn)而發(fā)送到3G終端。為提高性能、防范災(zāi)難可采用分布式的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。

2.4 Web端的研究與設(shè)計(jì)

基于SSH框架開發(fā)速度快，質(zhì)量高，易于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，Web端采用了SSH框架進(jìn)行開發(fā)。JSP頁面提交的請(qǐng)求信息傳遞給Action層，然后信息傳遞到Model層，再到Manager進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，然后數(shù)據(jù)持久層進(jìn)行與數(shù)據(jù)庫的信息獲取后返回View層用于頁面顯示。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)2G網(wǎng)絡(luò)兼容，需要進(jìn)行部分基于嵌入式的開發(fā)。其他功能模塊則可以通過3G網(wǎng)絡(luò)登錄的用戶與其他網(wǎng)絡(luò)用戶進(jìn)行信息交互。無線標(biāo)識(shí)語言（Wireless Markup Language，WML）是基于XML標(biāo)準(zhǔn)制定的，適合于移動(dòng)終端，如手機(jī)和PDA。SSH與WML整合成為構(gòu)建基于3G終端的教學(xué)管理系統(tǒng)的合適方案［4］，針對(duì)移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)的保存可以利用嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫［5］。整個(gè) Web端體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 Web端體系結(jié)構(gòu)

2.5 服務(wù)端的研究與設(shè)計(jì)

在提供對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)訪問支持的前提下，服務(wù)器端還需要具有廣泛的數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯的接口，以支持3G網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器端需要提供一個(gè)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶信息進(jìn)行管理和監(jiān)控的平臺(tái)。后臺(tái)管理系統(tǒng)能實(shí)時(shí)掃描網(wǎng)絡(luò)接口數(shù)據(jù)包，讀取平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)識(shí)，根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，從教務(wù)系統(tǒng)中獲得想要的數(shù)據(jù)。接收發(fā)送接口由服務(wù)提供商提供，業(yè)務(wù)處理由本平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，SSH框架非常適合這樣的組合和分層，很好地銜接了各方的應(yīng)用［6］。實(shí)現(xiàn)發(fā)送功能的部分代碼如下所示：

基于3G網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)則拓展了當(dāng)前教務(wù)管理系統(tǒng)的訪問方式，提升了教學(xué)、教學(xué)管理的內(nèi)涵，也是高校信息化水平提升的一個(gè)標(biāo)志。

3 結(jié)束語

采用SSH框架進(jìn)行開發(fā)，可以很好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)訪問和顯示之間的分離，減少代碼的編寫，方便與其他各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的整合，提高模塊的重用性和移植性，整個(gè)系統(tǒng)也具有良好的可維護(hù)性與可擴(kuò)展性。當(dāng)前運(yùn)行的系統(tǒng)能夠依托3G進(jìn)行一些查詢業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)處理功能，如選課、評(píng)教、教室申請(qǐng)等，下一步想要解決的問題是公開課、精品課等流媒體的傳輸功能以及如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)3G技術(shù)與教學(xué)互動(dòng)的有機(jī)融合。

［1］中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)信息中心.第31次中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告［EB／OL］.［2013-05-10］.http：／／www.cnnic.net.cn／hlwfzyj／hlwxzbg／hlwtjbg／201301／t20130115＿38508.htm.

［2］JIA M.3G［EB／OL］.［2013-05-20］.http：／／baike.baidu.com／view／808.htm？fromId＝362852.

［3］SSH 框架［EB／OL］.［2013-05-20］.http：／／baike.baidu.com／view／2090973.htm.

［4］董少偉，郭中華.手機(jī)多媒體技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)管理中的應(yīng)用［J］.科學(xué)與管理，2009，11（5）：138-139.

［5］李裕建，蘇曉龍，王香婷.一種新的嵌入式移動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.嵌入式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，2009，6（2）：169-171.

［6］冀榮華，吳才聰，李民贊.基于遠(yuǎn)程通訊的農(nóng)田信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（2）：167-169.