基于J2EE平臺的網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)的研究論文
1 引言
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為一種全新的教學(xué)手段越來越受到人們的關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)手段和多種教學(xué)資源，為學(xué)生提供良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境，教學(xué)效果和教學(xué)效率得到了較大的提高。大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程如計算機文化基礎(chǔ)、程序設(shè)計基礎(chǔ)等覆蓋面廣，對這些課程采取網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)手段將大大減輕教師和學(xué)生的負擔(dān)，提高效率，使教學(xué)活動走上一個新臺階。因此，結(jié)合我們目前正在開展的”程序設(shè)計基礎(chǔ)(C)“精品課程建設(shè)，我們開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了信息發(fā)布與瀏覽、學(xué)習(xí)資源、自動答疑、作業(yè)發(fā)布與批閱、學(xué)生自測練習(xí)等功能。
J2EE平臺已經(jīng)成為使用最廣泛的Web程序設(shè)計技術(shù)，J2EE Web程序的開發(fā)已成為信息系統(tǒng)的關(guān)鍵。J2EE具備平臺無關(guān)性、可移植性、多層架構(gòu)體系、高效的開發(fā)、可伸縮性、穩(wěn)定的可用性等諸多優(yōu)點,從而成為構(gòu)建基于Web的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的首選平臺。本網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)就基于J2EE平臺,采用了J2EE技術(shù)規(guī)范。Web應(yīng)用服務(wù)器采用了功能強大、安全可靠的WebLogic服務(wù)器軟件。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用SQL SERVER。本系統(tǒng)已經(jīng)在”程序設(shè)計基礎(chǔ)(C)“的教學(xué)中試用，系統(tǒng)運行良好，取得了較好的教學(xué)效果。
2 J2EE平臺及其體系結(jié)構(gòu)
J2EE采用多層的分布式應(yīng)用模型，可以有效地分離數(shù)據(jù)層、邏輯層和表示層。多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來的最大好處是優(yōu)秀的擴展能力和負載均衡能力，各層之間禍合度低。J2EE架構(gòu)允許開發(fā)人員將精力集中在應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯上因此，利用J2EE平臺可以構(gòu)建一個易于擴展的系統(tǒng)。
客戶端通常采用Web方式，即Web客戶端一個Web客戶端由兩部分組成：由運行在Web，層的Web組件生成的包含各種標記語言(HTML.XML等)的動態(tài)web頁面；從服務(wù)器傳送來的靜態(tài)Web頁面，Web層組件包括Java Servlet、和JavaServer Pages(JSP)。Web層組件運行Web容器的過程中，Web容器管理JSP頁而和Servlet組件的執(zhí)行，它主要由Web服務(wù)器來實現(xiàn)，如Tomcat、Apache、Weblogic、Websphere等業(yè)務(wù)邏輯層組件是Enterprise Java Beans(EJB)。Web層組件和業(yè)務(wù)邏輯層組件都運行在J2EE服務(wù)器上。一個J2EE服務(wù)器提供EJB容器和Web容器。
J2EE平臺通過JDBC (Java Database Connectivity，簡稱JDBC)訪問數(shù)據(jù)庫JDBC是一個獨立于特定數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的開發(fā)接口，JDBC API為訪問不同的數(shù)據(jù)庫提供了一種統(tǒng)一的途徑。Web組件和E.TB組件都可以訪問數(shù)據(jù)庫。
3 網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的網(wǎng)絡(luò)課堂之外必需的輔助教學(xué)環(huán)節(jié)，也可以作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)之外的輔助教學(xué)手段。網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)是一個集成平臺，它包含了信息發(fā)布與瀏覽、學(xué)習(xí)資源、在線交流、作業(yè)發(fā)布與批閱、自動答疑、自測練習(xí)等功能模塊。
在網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)中有三種角色:教師、學(xué)生、教務(wù)管理員。教師具有發(fā)布教學(xué)信息、上傳教學(xué)資源、發(fā)布作業(yè)、批閱作業(yè)、解答問題、管理問題庫、管理自測練習(xí)題庫等權(quán)限。學(xué)生具有瀏覽與下載公告信息和教學(xué)資源、下載教師發(fā)布的作業(yè)、遞交已完成的作業(yè)、查詢自己的作業(yè)成績和點評信息、瀏覽問題庫、提問、進行自測練習(xí)等權(quán)限。教務(wù)管理員具有發(fā)布教學(xué)信息、管理教師/學(xué)生信息、設(shè)置和修改系統(tǒng)密碼等功能。
�。�1）信息發(fā)布與瀏覽教師和教務(wù)員發(fā)布教學(xué)安排信息，主要是有關(guān)上課、考試時間安排及教學(xué)計劃等信息。老師可以隨時根據(jù)實際情況發(fā)布信息，學(xué)生可以及時了解有關(guān)課程的教學(xué)安排。
�。�2）課程信息管理課程相關(guān)的信息資源包括電子講義、教學(xué)大綱、實驗指導(dǎo)書、軟件、參考資料等，對這些資源可以瀏覽、上傳、下載和打印。教學(xué)資源由教師上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的指定目錄中。教學(xué)資源可以為學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)提供幫助。
（3）作業(yè)發(fā)布與批閱教師發(fā)布作業(yè)，并規(guī)定學(xué)生交作業(yè)的最后期限。作業(yè)內(nèi)容可以包含文本、圖像、動畫等多媒體信息，作業(yè)上傳到Web服務(wù)器的制定目錄中。學(xué)生下載作業(yè)信息，完成作業(yè)后將其遞交給系統(tǒng)，系統(tǒng)將其存放到Wet，服務(wù)器的指定目錄中教師批閱其作業(yè)后，對作業(yè)進行點評，并給出作業(yè)成績，該成績自動登入學(xué)生記錄。最后，統(tǒng)計學(xué)生完成作業(yè)的情況，給出學(xué)生一學(xué)期的作業(yè)總評成績
�。�4）自動答疑學(xué)生在學(xué)習(xí)過程遇到問題時，可隨時訪問該系統(tǒng)中的自動答疑子系統(tǒng)。自動答疑是一個適應(yīng)性的知識庫系統(tǒng)，它分自動答疑與人工答疑兩大部分。在教學(xué)設(shè)訓(xùn)一階段，教師將本學(xué)科最常見的疑難問題及答案按一定的組織方式存放到該課程的知識庫中。當(dāng)學(xué)生在遇到疑難問題時，通過網(wǎng)絡(luò)遠程提交問題的描述，系統(tǒng)將根據(jù)學(xué)生提交的問題描述對知識庫進行搜索，按照檢索內(nèi)容相關(guān)程度的`高低，將對該問題的解答呈現(xiàn)給學(xué)生。當(dāng)在知識庫中沒有檢索到對該問題的解答時，系統(tǒng)將通知學(xué)生，并將該問題放入待解答的問題區(qū)，由負責(zé)答疑的教師來解答，并將該問題及答案添加到該課程的知識庫中。
�。�5）自測練習(xí)自測練習(xí)提供一個練習(xí)題庫，學(xué)生通過自測練習(xí)可以檢驗自己對所學(xué)內(nèi)容的掌握程度。學(xué)生根據(jù)自己的情況選擇要練習(xí)的章節(jié)或內(nèi)容，完成練習(xí)后，系統(tǒng)自動給出測試結(jié)果，對于做錯的題目給出正確答案。
4 EJB組件的設(shè)計與實現(xiàn)
自動答疑子系統(tǒng)的EJB組件主要包括以下幾個部分：
�。�1）KnowledgeBean：實體Bean，主鍵是Know ledgePK，它代表了知識庫中一條記錄。
�。�2）KeywordsBean：實體Bean，主鍵是KeywordsPK，它代表了關(guān)鍵詞庫的一條記錄。
（3）NoAnswerQuestionBean：實體Bean，主鍵是NoArrsw QuestionPK，是用來封裝未得到解答的問題的一個實體Bean。
�。�4）AutoReplyBean：有狀態(tài)會話Bean，負責(zé)自動回答學(xué)生提問的工作流的會話Bean，它封裝了完成對一條問題自動解答的過程它定義了replyQ uestion（）方法完成對問題的回答，該方法接受被提問題的標題和內(nèi)容描述；然后使用分析工具類AnalyzeTool的getKeywords（）方法對問題進行分詞處理，分離出問題中包含的關(guān)鍵詞；再使用搜索工具類Searc；hT ool的、arth（）方法，搜索與該問題匹配的答案
�。�5）ManualReplyBean：有狀態(tài)的會話Bean，負責(zé)人工解答已放入待解答問題表中的問題。通過NoAnswer QuestionBean的listQuestions（）方法可以得到待解答問題的列表。對問題解答完成后，使用KnowledgeBean的addQuestionAnswer（）方法將此問題、答案及相關(guān)信息添加到知識庫中。
開發(fā)一個EJB組件，需要編寫EJB Bean類、EJB Home接口、EJB Remote接口。下而就以AutoReplyBean為例，介紹EJB組件的開發(fā)過程。
5 結(jié)束語
網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)系統(tǒng)涵蓋了信息展示、課后答疑、作業(yè)管理、自測練習(xí)等功能。該系統(tǒng)的使用打破了傳統(tǒng)教學(xué)的時空限制，增進了師生的交流，節(jié)省了教學(xué)成本，規(guī)范了教學(xué)過程，提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，受到了廣大教師和學(xué)生的好評。尤其是自動答疑功能的實現(xiàn)改變了學(xué)生不能及時得到解疑幫助的狀況，使教學(xué)手段得到較大的改進本系統(tǒng)采用了符合J2EE規(guī)范的體系結(jié)構(gòu)，以及完全支持J2E E規(guī)范的WebLogic應(yīng)用服務(wù)器，具有良好的跨平臺性、安全性、可擴展性，能夠滿足各類高校開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的需求。
下一步我們將繼續(xù)改進、完善、擴充本系統(tǒng)的功能，如實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)課堂、語音答疑、網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)等，從而為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供更好的支持。應(yīng)該在上述處理的基礎(chǔ)上建立學(xué)生學(xué)習(xí)情況記錄表，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，記錄學(xué)生問答歷史，進一步挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)模式，從而真正做到因材施教。
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