面向移動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

師平

摘要：描述了教育公共服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)及作用，討論了面向移動(dòng)終端的教育公共服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)模型，運(yùn)用分層思想對(duì)整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)分層，并探討了各層次之間的聯(lián)系及通信方式；在J2ME與J2EE集成技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。

關(guān)鍵詞：教育公共服務(wù)平臺(tái)；移動(dòng)環(huán)境；J2ME/J2EE

DOIDOI：10.11907/rjdk.151529

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）008018203

0 引言

移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)辦公、移動(dòng)電子政務(wù)、移動(dòng)電子商務(wù)等領(lǐng)域。移動(dòng)通信、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)計(jì)算這一系列技術(shù)的發(fā)展勢必對(duì)傳統(tǒng)教育模式發(fā)起沖擊，為教育資源的優(yōu)化組合、高效利用及公平分配帶來新的變革。伴隨著信息時(shí)代信息搜索的便利性和實(shí)時(shí)性，我們的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境也發(fā)生了很大的變化，這樣的信息環(huán)境為可便攜式教學(xué)資源提供了良好的發(fā)展環(huán)境。教育形式不再受時(shí)間和空間的限制，最終將實(shí)現(xiàn)人們所期望的“無處不在的學(xué)習(xí)”。

1 系統(tǒng)功能模塊

教育公共服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是：建設(shè)一個(gè)面向移動(dòng)環(huán)境的公共學(xué)習(xí)平臺(tái)，無線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信是其傳輸途徑和基礎(chǔ)技術(shù)，顯示終端主要是手機(jī)、PDA等移動(dòng)設(shè)備。平臺(tái)主要包括課堂在線學(xué)習(xí)、在線練習(xí)、輔導(dǎo)、疑難問題解答和在線考試等模塊， 還實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)人信息管理、數(shù)據(jù)資源庫等功能。整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)就是為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容不受時(shí)間和空間的限制，使教學(xué)模式更加多元化、自由化。同時(shí)該系統(tǒng)充分利用網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢，提供大量的學(xué)習(xí)資料，系統(tǒng)功能如圖1所示。

（1）教學(xué)管理。該模塊主要包括考試管理、作業(yè)管理、課程安排以及學(xué)科信息，提供與教學(xué)教務(wù)管理相關(guān)的信息。在移動(dòng)終端進(jìn)入各自信息平臺(tái)，在平臺(tái)內(nèi)可以瀏覽相應(yīng)的模塊。以考試管理為例，教師可將試卷上傳至平臺(tái)，學(xué)生在移動(dòng)終端可以下載試卷，也可以在線答題。

（2）移動(dòng)學(xué)習(xí)。該模塊的主要功能是移動(dòng)終端可以向平臺(tái)服務(wù)器端發(fā)出連接請(qǐng)求，連接成功后可以從服務(wù)器上在線瀏覽或者下載視頻、影像、圖片、文字等相關(guān)資料，主要包括視頻點(diǎn)播、數(shù)字資源、在線答疑、移動(dòng)圖書等內(nèi)容。

（3）公共信息。該模塊主要負(fù)責(zé)一些公共信息的發(fā)布。教師信息是面向教師和管理人員服務(wù)的，將學(xué)校的教學(xué)管理動(dòng)態(tài)以短消息或郵件的形式及時(shí)發(fā)送給用戶終端；學(xué)生信息是面向?qū)W生的，將與學(xué)生有關(guān)的消息，比如考試、作業(yè)等通知以短消息的形式及時(shí)發(fā)送給所有班級(jí)成員，用戶通過移動(dòng)終端上傳相關(guān)通知或相關(guān)信息。同時(shí)還開辟了BBS專欄，供學(xué)生之間、師生之間以及學(xué)生與學(xué)校之間的信息互動(dòng)。

（4）系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理員對(duì)所有新老用戶實(shí)行管理，不同等級(jí)用戶設(shè)置不同權(quán)限，其他具有一定權(quán)限的用戶也可以使用系統(tǒng)管理功能。系統(tǒng)中有學(xué)生登錄平臺(tái)，學(xué)生可以通過特定的身份驗(yàn)證進(jìn)入平臺(tái)，實(shí)施特定的操作，教師登錄平臺(tái)有同樣類似的功能[1] 。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 分層思想應(yīng)用

MVC（Model-View-Control）是一個(gè)設(shè)計(jì)模式，它使應(yīng)用程序的輸入、處理和輸出分開。使用MVC應(yīng)用程序有3個(gè)核心部件：模型、視圖、控制器，它們各自處理相應(yīng)的任務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 教育公共服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)功能

圖2 MVC分層結(jié)構(gòu)

Model：用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，包括制定業(yè)務(wù)規(guī)則、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)操作等。模型實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的核心功能，有著承上啟下的作用，對(duì)上為視圖提供數(shù)據(jù)，供其它部件調(diào)用，對(duì)下可以封裝底層數(shù)據(jù)，打包系統(tǒng)功能，以提高程序代碼的可復(fù)用程度。

View：視圖層，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與用戶交互的界面。用戶通過該層向模型或控制器提交數(shù)據(jù)、發(fā)送處理請(qǐng)求，然后顯示處理結(jié)果。

Controller：控制層，控制系統(tǒng)處理從視圖層發(fā)送過來的請(qǐng)求，首先對(duì)用戶輸入作出反應(yīng)，然后創(chuàng)建并設(shè)置模型中的屬性值，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)作出檢驗(yàn)。根據(jù)客戶端發(fā)送的請(qǐng)求，選擇合適的模型進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯處理，再將查詢結(jié)果返回視圖[2] 。

2.2 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

根據(jù)MVC的設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)采用基于J2ME/J2EE平臺(tái)的多層體系結(jié)構(gòu)，以JAVA EE、JAVA ME、JAVA Bean等多項(xiàng)JAVA技術(shù)為支撐，前端為支持JAVA功能的手機(jī)MIDlet實(shí)現(xiàn)，以Tomcat為Web容器，并由其完成業(yè)務(wù)邏輯處理，通過Hibernate將數(shù)據(jù)持久化[3]。

從圖3可知，該體系結(jié)構(gòu)基于J2ME-J2EE構(gòu)建了一個(gè)多層次分布式應(yīng)用模式。這一模式完全繼承了MVC的分層思想，把軟件平臺(tái)分為3個(gè)層次：表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)持久層。

表示層：即終端設(shè)備信息顯示，本文討論的是面向移動(dòng)環(huán)境的載體，即移動(dòng)終端，如手機(jī)或PDA等。終端設(shè)備中運(yùn)行的是符合J2ME MIDP規(guī)范的MIDlet程序，從而提供人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)收集客戶端輸入數(shù)據(jù)和服務(wù)器端返回?cái)?shù)據(jù)的基本功能，以及簡單的客戶端邏輯處理。系統(tǒng)采用JSR172存根來實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的通信，它由WTK2.2中樁模塊生成器生成。該存根類相當(dāng)于一個(gè)Web服務(wù)代理的角色，能夠?qū)eb服務(wù)中暴露的方法，映射到手機(jī)客戶端，并屏蔽掉復(fù)雜的SOAP消息處理環(huán)節(jié)，使手機(jī)客戶端能像調(diào)用本地方法一樣調(diào)用遠(yuǎn)程的Web服務(wù)方法。

業(yè)務(wù)邏輯層：業(yè)務(wù)邏輯層主要包括實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯以及負(fù)責(zé)與服務(wù)器端數(shù)據(jù)層交互的JavaBean。在實(shí)際開發(fā)中，既可以將調(diào)用實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的Java Bean的public方法發(fā)布為Web服務(wù)，也可以將調(diào)用servlet的public方法發(fā)布為Web服務(wù)[4] 。

數(shù)據(jù)持久層：Hibernate框架將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的關(guān)系型數(shù)據(jù)映射成了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)，業(yè)務(wù)邏輯層中的JavaBean直接訪問映射后的對(duì)象數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)信息和數(shù)據(jù)邏輯，所有與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全、完整性控制、數(shù)據(jù)的一致性、并發(fā)操作等都是在第3層完成的。

圖3 教育公共服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的構(gòu)成是基于客戶端請(qǐng)求和服務(wù)器端響應(yīng)的基本架構(gòu)，客戶端請(qǐng)求由J2ME實(shí)現(xiàn)，服務(wù)器端架構(gòu)由J2EE實(shí)現(xiàn)，所以要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，必須將這兩種技術(shù)集成起來，實(shí)現(xiàn)信息互通。一些J2ME平臺(tái)支持HTTPS以實(shí)現(xiàn)通信，可以利用SSL技術(shù)與平臺(tái)系統(tǒng)連接[5]。針對(duì)J2ME與J2EE的整合， Sun提供了參考架構(gòu)范例（Blueprint），基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。

移動(dòng)設(shè)備端與服務(wù)器端連接的核心代碼如下：

Public HttpConnection openConn （String url） throws IOException {

try{ HttpConnection hc =

（HttpConnection） Connector.open （service URL）； //獲取輸出流，將請(qǐng)求頭和請(qǐng)求信息發(fā)送到服務(wù)器端。

hc.setRequestProperty （"User-Agent"， "MOBILE1. 0/MIDP-2.0 Configuration/CLDC-1. 1"）； //設(shè)置請(qǐng)求屬性

hcsetRequestProperty（"Content-Type"，"application/octet-stream"）；

hc.setReqeuesMethod（HttpConnection.POST）； //設(shè)請(qǐng)求為POST

… }

dos = conn. openDataOutputStream（ ）；

dis = conn. openDataInputStream（ ）； } / /創(chuàng)建輸出和輸入流，分別通過writeUTF（）和readUTF（）實(shí)現(xiàn)[6] 。

圖4 J2ME與J2EE的集成

下面列舉幾個(gè)界面來介紹系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

（1）用戶登陸：用戶進(jìn)入系統(tǒng)后需要選擇學(xué)生用戶登陸入口或者教師用戶登陸入口，新加入客戶端需要注冊(cè)，原有客戶端需要通過輸入用戶名和密碼，調(diào)用服務(wù)器端的Login service進(jìn)行用戶驗(yàn)證，若驗(yàn)證通過，則進(jìn)入程序主界面；若驗(yàn)證未通過，則顯示錯(cuò)誤信息后退出。

（2）信息搜索：用戶在進(jìn)入信息集成系統(tǒng)后，即可進(jìn)行所需信息的搜索。在搜索之前還需要選擇信息所在的系

統(tǒng)，平行系統(tǒng)之間是復(fù)選框，可以跨系統(tǒng)選擇，也可以在全局進(jìn)行搜索。

（3）信息返回：服務(wù)器在接受到移動(dòng)客戶端傳來的搜索命令后進(jìn)行搜索，搜索完成后會(huì)把結(jié)果返回給客戶端。

（4）用戶退出：在完成任務(wù)后便可退出系統(tǒng)。

4 結(jié)語

移動(dòng)學(xué)習(xí)理念已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到認(rèn)可，并在快速發(fā)展中，我國教育的現(xiàn)代化、信息化變革需要緊緊抓住這一契機(jī)。將教育公共服務(wù)平臺(tái)引入移動(dòng)終端，將對(duì)平臺(tái)的推廣和社會(huì)教育產(chǎn)生重大影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬曉亭.移動(dòng)計(jì)算技術(shù)在我國高等教育信息化中的應(yīng)用[J].電信快報(bào)，2010（1）：1619.

[2] 李國靜.基于移動(dòng)終端的企業(yè)信息集成技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2011.

[3] 王江.基于J2EE和J2ME的無線電子商務(wù)應(yīng)用研究[D].西安：西安理工大學(xué)，2006.

[4] 李霞.基于J2ME的移動(dòng)Web服務(wù)的研究與開發(fā)[D].西安：西安交通大學(xué)，2007.

[5] 唐潤華，章璐，劉外喜.基于J2MEJ2EE移動(dòng)集成查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2008，8（1）：8889.

[6] 許小亞.移動(dòng)通信和無線接入技術(shù)發(fā)展和頻率需求分析[J].信息通信，2008（2）：4244.

（責(zé)任編輯：杜能鋼）