基于共享框架的高职在线教学系统设计

摘 要：本文分析了目前高职院校在线教学系统的特点，对于高等职业教育缺乏针对性，各类教学资源分散、兼容性差，各类资源系统相对封闭、扩充性差的特点，着重研究了基于J2EE开源框架实现技术共享的在线教学系统、基于Web Service技术实现资源共享，并在系统功能上通过针对高职学生学习特点，进行基于任务的互动式教学模式设计，达到提升高职学生学习效率的目的。

关键词：资源共享；Web Service；J2EE开源框架；任务教学

中图分类号：TP311.52

近年来，随着高等职业教育的快速发展，各院校都加大了信息化校园建设的步伐，其中在线教学系统的建设是重点内容。大多数高校都采用商用开发的在线教学系统，这些系统有以下特点：

采用的技术先进，但比较封闭，设计的功能众多，整个教学环节细化为在线教学、教学资源平台、在线考试、虚拟实验室等众多内容，各院校要配置功能齐全的在线教学系统，价格较为昂贵，而且由于商用目的，其系统都是封装好的，某些功能二次开发是相对封闭的，对于功能的扩充又得另起炉灶，造成目前各院校使用的教学资源系统、教学系统纷繁复杂、各不通用，资源重复。

教学模式比较普适、单一，基本上是以学生登录平台后自主进行班级选择、课程资源选择、作业完成为主线，没有针对高职教育的学生缺乏主动性、学习能力差别大的特点进行设计。

对于各类教学资源引入自身平台的合理优化、兼容性缺乏支持，而且缺乏较为客观、合理的资源评价体系，导致资源众多但水平参差、利用率差。

为了使学校教学资源能得到最大程度的共享和利用，并将这些资源有效的应用于符合高职类学生的学习中，我们利用J2EE开源框架技术构建一个基于共享框架的教学系统，利用基于XML的Web Service技术实现不同种类的教学资源共享，设计基于任务互动式教学激励模式的系统功能，达到设计一个符合高职类学生学习特点的教学系统。

1 基于J2EE开源框架技术的系统构建

本文采用J2EE结构设计在线教学系统可以保留现有的教学资源、系统的部署结构，由于基于J2EE框架几乎能够在任何操作系统和硬件配置上运行，现有的操作系统和硬件也能被保留使用；提高开发效率，J2EE采用轻量级的开源框架[1]如Struts、Spring、Hibernate等成熟的开源框架，它们分别描述了J2EE层次架构上的表示层、业务层和持久层，解决了系统设计上一个应用上的不同实现层次，设计人员可以集中精力在如何创建系统逻辑上，相应地缩短了开发时间；J2EE能够开发部署在异构环境中，不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件，只需开发一次就可部署到各种平台。以上特点保证了在线教学系在技术实现和应用上良好的可扩展性。

1.1 在线教学系统架构设计

在进行系统结构设计时，J2EE对开发基于Web的多层应用系统提供了强大的功能支持。J2EE的四层体系结构[2]（用户层、Web层、业务逻辑层、数据层）中，客户层为教师、学生、系统管理员的教学和管理活动提供了可视化界面；Web服务层响应客户请求，把客户提供请求提交给业务逻辑层进行处理；大大提高了系统的效率，减轻了Web层的负担；业务逻辑层将业务逻辑与其它层分开，单独进行业务逻辑的处理，提高了系统的效率；数据层为大型关系数据库，存放教师、学员以及相关教学、管理、资源信息等，保证整个系统的数据完整性、一致性。系统通过定义用户权限来阻止非法用户的进入，只有授权用户访问本系统资源，从而提高了系统的安全性。系统的体系结构图如图1所示：

图1 基于J2EE框架的在线教学系统体系结构

系统设计过程中用户层主要采用Struts2设计，业务实体采用Hibernate JPA方式设计，业务逻辑层采用Spring3方式设计。

1.2 在线教学系统的功能模块设计

根据系统的需求分析和用例分析，系统进行了的总体功能框图的设计（图2所示），系统功能主要包括了人员管理、课程管理、资源管理、内容管理、消息管理、评价管理和统计管理等主要功能。其中课程管理中的任务管理模块和资源管理功能中的资源管理模块是本文研究的重点内容。

图2 系统总体功能框架图

2 基于任务互动式的教学激励模式设计

在线教学系统的构建还有一方面重要的因素，就是要考虑用户群，也就是系统对于学生是否有粘贴性，也就是学生是否愿意呆在教学系统里进行学习，尤其是针对高职类学生的学习特点，所以本系统对于采取了基于任务的激励教学模式，“激励”的一般定义是“激发、鼓励”，激发学生的兴趣就是将一门课程的学习内容任务化，而每个任务的特点是精简、有目的，任务在执行过程中有指导，有教学资源参考，有交流（类似于目前流行的基于任务的在线游戏），执行完任务有评测或评分，可以和相同学习组的同学比较评测结果或分数，领先的同学有奖励，奖励可以是平时成绩的加分或者优质资源的观看权限等鼓励措施。

根据任务教学的模式，设计了基于任务的教学过程流程图，如图3所示：

图3 基于任务的教学过程流程图

3 基于Web Service技术的资源共享

本系统研究的资源管理模块中无论本地资源还是外部资源的添加，在符合IEEE的学习对象模型（Learning Object Metadata，LOM）与中国教育部颁布的《现代远程教育资源建设技术规范（试行）》[3]情况下，利用XML对现有的教育资源制定了统一的描述规范，并对外提供描述文档。

以“计算机网络”课程的一个PPT课件为例，给出利用XML描述课件信息的实例：

计算机网络

了解计算机网络基础知识

张三

PPT

904000

http：//219.144.245.52/snbc/network.ppt

windows

计算机专业一年级学生

网络

计算机科学

………其它属性描述

系统采用的Web Service[4]技术，是Internet技术建立的提供应用程序功能的一个网络访问接口。它由XML+HTTP+SOAP+WSDL+UDDI这一系列协议组成，其中通过XML进行资源、数据的描述和交换，使用SOAP协议在服务提供者（教学资源提供者）与服务请求者（教学资源请求者）之间进行通信，借助HTTP传送WWW方式的数据，通过WSDL协议定义服务接口，使用UDDI协议进行Web Services（教学资源）注册和查找。即由服务提供者将服务接口用WSDL描述出来，然后使用UDDI在服务处（中心注册中心）将这些服务接口进行注册。注册成功后服务请求者使用UDDI在服务处查询所需的服务接口的描述文件，然后绑定这些服务（教学资源）并调用。

我们将异构存在的、不同类型的资源的访问方式，通过Web Service服务化，也就是把不同的资源或资源系统通封装为网络服务，通过服务将服务，来自不同用户和系统只能看到的服务提供的接口和功能列表，也就是教学资源的访问方式，而不关心教学资源的类型、存储方法等自身局限性，以达到访问资源，实现不同资源和资源系统共享的目的。

4 结束语

本文研究了针对高职院校学生特点设计的在线教学系统，特点是类似于学生在线游戏模式的基于任务的互动式教学模式设计，以提高学生对系统的使用效率。在系统的构建上采用了基于J2EE开源框架的系统设计，主要满足了系统的设计稳定、功能可扩充性，在教学资源配置上采用基于Web Service的资源服务化的引入方式，达到系统无论在技术架构还是资源使用上形成一个可共享的框架系统，保证了系统的功能、性能可扩充性和资源的重复利用。

参考文献：

[1]李焕哲，刘晓亮.J2EE体系结构探讨[J].河北省科学学院学报，2013，3.

[2]胡梅.基于J2EE在线学习系统的设计与实现[D].湖南大学，2011：24-25.

[3]教育信息化技术标准.CELTS-41.1WD1.0，2002.

[4]苗青，陈钢.基于Web Service的高校应用集成[J].计算机技术与发展，2008，3.

[5]李淑飞.基于J2EE架构的开源速成框架的设计和应用[J].软件，2012，2.

作者简介：宋凯（1979-），男，讲师，陕西西安人，研究方向：计算机网络应用；归达伟，男，（1975-），副教授，陕西西安人，研究方向：计算机应用；高冬冬，（1979-），陕西米脂人，讲师，研究方向：工程质量管理。

作者单位：陕西广播电视大学，西安 710119

课题项目：本文系陕西广播电视大学2012年校级课题研究成果，课题名称：我校高等职业教育基于共享框架的在线教育系统研究（课题编号：11-08-B38）。