基于構(gòu)件的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)軟件的分析與設(shè)計(jì)

翟 蔚，杜育寬

(海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，海南?？?70228)

隨著信息高速公路概念的深入，教育信息網(wǎng)絡(luò)化也隨之高速發(fā)展，各高校的教育研究機(jī)構(gòu)都把教育信息網(wǎng)絡(luò)化，作為教育事業(yè)的一項(xiàng)重要事件來(lái)發(fā)展.教育信息網(wǎng)絡(luò)化有很多優(yōu)勢(shì)，前景樂(lè)觀，但是也有研究表明普遍存在一些問(wèn)題:如開發(fā)軟件的特殊性和不可復(fù)用性，即只能在特定環(huán)境中使用，不能通用，這使得軟件開發(fā)陷入一個(gè)瓶頸.近幾年來(lái)，隨著軟件技術(shù)的日新月異，構(gòu)件組裝的軟件技術(shù)取得了較大的發(fā)展，它是提高軟件可移植性的重要手段，同時(shí)也是提高軟件可靠性及加速軟件研發(fā)的一個(gè)十分有效的方法.作為一門新的研究熱點(diǎn)，構(gòu)件組裝軟件技術(shù)已被軟件開發(fā)人員形象地描敘成像搭積木［1］一樣的軟件開發(fā)，一塊一塊地組裝，從而形成一個(gè)完整的產(chǎn)品被封裝在一個(gè)模塊組里.至此，筆者提出了基于構(gòu)件組裝的軟件教學(xué)設(shè)想，并采用軟件構(gòu)件方法就網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息化進(jìn)行了研究和探討.

1 基于構(gòu)件的軟件開發(fā)方法的基本思路

基于構(gòu)件組裝［2］的軟件開發(fā)方法與面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^(guò)程的軟件開發(fā)方法不同，它是根據(jù)客戶的需求來(lái)分析客戶的，并將要設(shè)計(jì)的軟件分解成若干個(gè)大部分，然后再細(xì)分，每個(gè)大部分再分成n個(gè)具有相對(duì)獨(dú)立服務(wù)功能的小部件，然后從已有的構(gòu)件庫(kù)中找到適合的構(gòu)件;沒有的構(gòu)件需要開發(fā)人員編寫，不斷補(bǔ)充構(gòu)件庫(kù)，找全所需要的構(gòu)件，最后搭積木組裝構(gòu)件，從而形成所需要的軟件.由于每個(gè)構(gòu)件模塊封裝、組裝好后，就能良好地運(yùn)行，免去調(diào)試和編寫的麻煩，所以，基于構(gòu)件的軟件開發(fā)方法在質(zhì)量和開發(fā)速度上都領(lǐng)先于其他開發(fā)方法.同時(shí)，由于軟件接口相同，良好的軟件移植性和維護(hù)性［3］也是基于構(gòu)件軟件開發(fā)的另一大優(yōu)勢(shì)，并能滿足客戶的各種需求，快速制定客戶所需求的軟件.

基于構(gòu)件組裝的軟件開發(fā)是應(yīng)用程序的開發(fā)，組成應(yīng)用程序的構(gòu)件是實(shí)現(xiàn)獨(dú)立功能的專門單個(gè)服務(wù)獨(dú)立構(gòu)件，可采用不同的開發(fā)語(yǔ)言環(huán)境，在不同的硬件平臺(tái)上流暢運(yùn)行，開發(fā)軟件的最終目標(biāo)就像生產(chǎn)流水線一樣，采用各種零件組裝.

基于構(gòu)件組裝的軟件開發(fā)過(guò)程包括:分析構(gòu)件、設(shè)計(jì)構(gòu)件、實(shí)現(xiàn)構(gòu)件和組裝構(gòu)件.圖1為基于構(gòu)件組裝的軟件開發(fā)過(guò)程流程圖.

基于構(gòu)件組裝的軟件研發(fā)人員所要做的工作主要由4步完成，具體描述如下:

Step 1 分析用戶提出的功能需求以及實(shí)現(xiàn)的環(huán)境，整理設(shè)計(jì)出整個(gè)系統(tǒng)軟件的框架，根據(jù)要求規(guī)定各個(gè)獨(dú)立構(gòu)件的邏輯關(guān)系;

Step 2 根據(jù)各個(gè)構(gòu)件之間的邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)構(gòu)件的接口和連接件的規(guī)定并實(shí)現(xiàn)之，然后再按照規(guī)定把這些接口和連接件放入相應(yīng)的庫(kù)中;

Step 3 接口和連接件按規(guī)定放入相應(yīng)的庫(kù)中之后，接著就是在庫(kù)中尋找合適的構(gòu)件和連接件，如果庫(kù)中沒有合適的，需要研發(fā)人員自行補(bǔ)充構(gòu)件和接口;

Step 4 將已經(jīng)挑選出來(lái)的構(gòu)件和連接件按照框架鏈接起來(lái)，然后測(cè)試，通過(guò)之后就形成了新的應(yīng)用系統(tǒng).

圖1 基于構(gòu)件組裝的軟件開發(fā)過(guò)程

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 基于構(gòu)件的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)主要框架由3個(gè)方面組成(如圖2所示).首先最重要的是在線課堂，它是課堂教學(xué)的補(bǔ)充，學(xué)生使用在線上課、PPT以及在線的出題測(cè)試將所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步深化，并且還具備下載專區(qū)提供學(xué)生下載學(xué)習(xí)資料，學(xué)生還可以通過(guò)其上交作業(yè)，老師獲取作業(yè)并在線批改，讓教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.其次是申報(bào)課程，為了配合學(xué)生興趣，可開設(shè)一些生動(dòng)課程，圖文并茂讓學(xué)生了解課程大體內(nèi)容.最后是TSBBS，它是老師與學(xué)生交互的BBS論壇系統(tǒng)，即專門開設(shè)一個(gè)論壇形成師生互動(dòng)區(qū)，老師和學(xué)生互相可以自由交流和探討問(wèn)題.

2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)構(gòu)件模型 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)模型結(jié)構(gòu)由2個(gè)部分構(gòu)成(如圖3所示)，根據(jù)運(yùn)行情況可分成靜態(tài)和動(dòng)態(tài).靜態(tài)主要是申報(bào)課程，系統(tǒng)提供一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的模板，上邊有學(xué)生信息和所提供課程的列表，學(xué)生填寫相關(guān)信息并可以根據(jù)個(gè)人選擇自己喜歡的界面.動(dòng)態(tài)部分包括在線課堂和TSBBS兩大板塊，細(xì)分8個(gè)部分，如圖3所示.

2.3 構(gòu)件的組成 如圖4所示，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)由3層結(jié)構(gòu)組成，即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層［4］.每1層又可逐步細(xì)化成3個(gè)部分，處于最底層的為基礎(chǔ)構(gòu)件，中間層是領(lǐng)域通用構(gòu)件，最頂層為具體項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)的領(lǐng)域?qū)Ｓ脴?gòu)件.基礎(chǔ)構(gòu)件主要包括表格、菜單、按鈕、窗口等構(gòu)件;領(lǐng)域通用構(gòu)件主要是刪除、添加、查詢和統(tǒng)計(jì)構(gòu)件等系統(tǒng)功能構(gòu)件中的主要構(gòu)件;領(lǐng)域?qū)Ｓ脴?gòu)件主要涉及使用者與系統(tǒng)之間的交互.

根據(jù)系統(tǒng)的3×3構(gòu)件體系，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)采用漸增式和非漸增組裝策略，其組裝過(guò)程主要分為以下3步.

1)首先選取高層次合適的構(gòu)件作為模板，如果構(gòu)件庫(kù)中缺少開發(fā)人員所需要的模板，那么就要重新設(shè)計(jì)新的構(gòu)件加以補(bǔ)充;

2)子構(gòu)件需要選擇較低抽象層次的構(gòu)件，當(dāng)然如果沒有合適的子構(gòu)件，同樣需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以補(bǔ)充構(gòu)件庫(kù);

3)如果所選取的子構(gòu)件抽象層次仍較高，則需要重新重復(fù)上面的過(guò)程.

此外，耦合性比較低的獨(dú)立構(gòu)件，只要開發(fā)完成即可組裝起來(lái)，然后進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試的工作，測(cè)試正常后可直接使用.對(duì)于體系關(guān)聯(lián)的構(gòu)件組裝時(shí)，必須采用漸增式順序集成開發(fā).

2.4 系統(tǒng)構(gòu)件實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)前后臺(tái)開發(fā)工具分別是ASP(Active Server Page)和SQL Server 2005，上文模型采用3層體系結(jié)構(gòu)(表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層)來(lái)實(shí)現(xiàn).

圖3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)構(gòu)建模型

圖4 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)構(gòu)件體系結(jié)構(gòu)圖（3×3）

2.4.1 表示層實(shí)現(xiàn) 表示層主要是用戶界面，由靜態(tài)和動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)2個(gè)部分組成，可以通過(guò)Dreamweaver來(lái)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)頁(yè)面，動(dòng)態(tài)頁(yè)面通過(guò)ASP技術(shù)實(shí)現(xiàn).動(dòng)態(tài)頁(yè)面常見操作主要是用戶發(fā)出請(qǐng)求，切換視圖，系統(tǒng)生成下一個(gè)視圖并傳送給用戶.

2.4.2 課件上傳構(gòu)件的業(yè)務(wù)邏輯層實(shí)現(xiàn) 業(yè)務(wù)邏輯層的核心是數(shù)據(jù)庫(kù)，其主要功能是將用戶填寫和上傳的資料存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并在表示層附注與此文件相關(guān)的信息.系統(tǒng)的安全性和資料的有效管理也是業(yè)務(wù)邏輯層所關(guān)注的.對(duì)于安全性，可以通過(guò)限制上傳文件的格式來(lái)完成，如要上傳文件，只允許上傳Word文檔，其他格式一概不受理.文件的管理也是一個(gè)必須解決的問(wèn)題，其直接影響系統(tǒng)的性能，解決方法可以用準(zhǔn)確標(biāo)注上傳的準(zhǔn)確時(shí)間，然后按時(shí)間排序和檢索，避免了文件的重名.

實(shí)現(xiàn)該層功能可通過(guò)簡(jiǎn)單的VBScript腳本語(yǔ)言構(gòu)造一個(gè)類模塊.該類包括課件標(biāo)題、上傳用戶、所屬章節(jié)、內(nèi)容說(shuō)明、上傳路徑和存儲(chǔ)路徑等屬性，其邏輯流程圖如圖5所示.

2.4.3 課件上傳構(gòu)件的數(shù)據(jù)訪問(wèn)層實(shí)現(xiàn) 在領(lǐng)域通用構(gòu)件中，把刪除、添加、查詢和統(tǒng)計(jì)等系統(tǒng)功能的構(gòu)件封裝到一個(gè)構(gòu)件(kejian.asp)中，既方便數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)和管理，又增強(qiáng)了構(gòu)件的可移植性和復(fù)用［5］.圖6為課件上傳模塊的數(shù)據(jù)庫(kù)類圖.

該構(gòu)件與數(shù)據(jù)庫(kù)連接的代碼如下:

2.5 構(gòu)件的組裝

2.5.1 子構(gòu)件的組裝 以在線測(cè)試構(gòu)件為例，說(shuō)明子構(gòu)件的組裝過(guò)程，子構(gòu)件的組裝是將之前確定的構(gòu)件模型中的3個(gè)層次(表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層)，通過(guò)子構(gòu)件組裝，形成一套完整的在線測(cè)試構(gòu)件.

圖5 作業(yè)發(fā)布批改模塊邏輯圖

圖6 課件上傳構(gòu)件模塊數(shù)據(jù)類圖

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)的3層中，業(yè)務(wù)邏輯層處于第2層，作為組裝的基礎(chǔ)，用VBScript腳本來(lái)調(diào)用表示層構(gòu)件module.asp.數(shù)據(jù)訪問(wèn)層是采用面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，用內(nèi)部接口將FileInfo和upload_file2個(gè)類和kejian類組成一個(gè)低耦合高內(nèi)聚的子構(gòu)件，最后與類模塊功能構(gòu)件通過(guò)外部接口連接.

2.5.2 父構(gòu)件的組裝 多個(gè)子構(gòu)件進(jìn)行組裝后就形成父構(gòu)件(獨(dú)立構(gòu)件).構(gòu)件之間是相互獨(dú)立的，既沒有行為上的關(guān)系，也沒有數(shù)據(jù)上的聯(lián)系，因此，采用黑盒方法進(jìn)行組裝［6］.在組裝的時(shí)候，外部接口和內(nèi)部接口之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系是通過(guò)接口綁定來(lái)完成的，各種不同連接件形成復(fù)雜接口綁定，父構(gòu)件的接口采用可擴(kuò)展的擴(kuò)展連接件.所謂擴(kuò)展連接件是指此連接件是可以擴(kuò)展使用，因此，組裝成的父構(gòu)件也是可擴(kuò)展構(gòu)件，由于內(nèi)部接口之間的交互采用消息傳遞機(jī)制，從而使父構(gòu)件更加靈活且兼容性更加強(qiáng)大.

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)信息系統(tǒng)的父構(gòu)件主要包括8個(gè)大構(gòu)件，其分別是公告管理構(gòu)件、作業(yè)發(fā)布批改構(gòu)件、作業(yè)提取構(gòu)件、在線測(cè)試構(gòu)件、教學(xué)資源管理構(gòu)件、TSBBS構(gòu)件和信息交互構(gòu)件.8個(gè)大構(gòu)件的功能都獨(dú)立地封裝在文件夾中間，index.asp頁(yè)面為其可擴(kuò)展接口.在index.asp頁(yè)面中還提供了功能各異的按鈕和鏈接構(gòu)件內(nèi)部的接口.

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著分布式技術(shù)尤其是Internet及其應(yīng)用的推廣，構(gòu)件組裝技術(shù)得到了快速的發(fā)展，同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境從靜態(tài)封閉逐步走向動(dòng)態(tài)開放，傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^(guò)程的軟件開發(fā)方法在可移植性、后期維護(hù)以及對(duì)新環(huán)境的適應(yīng)性等方面，都不如構(gòu)件的組裝軟件開發(fā)方便和靈活.正是由于這些優(yōu)勢(shì)，基于構(gòu)件的組裝軟件開發(fā)，在很多領(lǐng)域正在逐步取代面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^(guò)程的軟件開發(fā)方法.

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