基于J2EE的JAVA教学网站的开发毕业设计.docx

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基于J2EE的JAVA教学网站的开发毕业设计

摘要

随着计算机和网络技术的不断发展，社会的信息化程度越来越高，信息技术正逐渐渗透到各个领域，网络教学的蓬勃发展就是一个很好的例子。

与以往使用独立的计算机进行辅助教学相比，网络教学利用计算机可以更加有效地利用资源，并可以通过网络实现老师和学生进行更广泛的交流，能够充分调动学生的主动性，更好地实施素质教育，符合新时代教育形式的要求。

因此，建立一个网络教学平台势在必行。

网络教学系统是在校园网中建立一个辅助教学的IT环境，在这个环境中,可以实现教师备课、课件制作、授课、批改作业、学生自主学习、在线考试、师生交流、答疑等教学环节。

系统采用了J2EE架构，是针对目前教学中存在的问题，结合了网络教学的主流模式和国内外的最新理论成果，同时采用了目前较为成熟的网络技术。

论文从网络教学系统的设计目标、用户特点和运行环境出发，详细探讨了系统的需求和功能特点。

以J2EE技术、MVC模式的思想为基础，采用B/S多层体系结构，分析并设计了网络教学系统，提出了一个新型网络教学系统的解决方案，并且对其中的主要功能作了示例性的实现。

该系统采用了目前流行的技术，增强了系统的可扩展性和安全性，对于教学网站开发的人员有很好的借鉴意义。

关键词：

J2EE架构，网络教学系统,MVC框架,B/S模式

Abstract

Asthecomputerandnetworktechnologyrapidlydevelop,theinformationsocietyisproduced,andinformationtechnologyisgraduallypenetrateintovariousfields,thevigorousdevelopmentofnetworkteachingisagoodexample.ComparedwithformerCAI（computeraidedinstruction）software,networkteachingcanmakefullyuseofcomputerresourcesefficient,maketeachersinteractingwithstudentsthroughnetwork,promotetheinitiativelyofstudents,putall-roundeducationinpractice.Thenetworkteachingisfittotherequestsofeducationinanewera,andso,itisurgenttobuildaplatformfornetworkteaching.ThenetworkteachingsystemisusedtobuildanITenvironmentforcomputeraidedinstructionsystem.InthisITenvironment,wecanuseittopreparelecture,makePPT、teach、correctstudents’papers、self-study、examonline、communicatebetweenteachersandstudents、answeringstudents’questions,andsoon.

SystemUSESaJ2EEarchitectureisaimingattheproblemsintheteaching,combinedwiththenetworkteachingpatternandthelatestmainstreamtheoryresultsathomeandabroad,andadoptedatpresentrelativelymaturenetworktechnology.Paperfromthenetworkteachingsystemdesigngoal,theuserandoperationcharacteristicsofenvironment,detailedthedemandofthesystemarediscussedandfeatures.WiththeJ2EEtechnology,theMVCpatternthoughtasthefoundation,theB/Smulti-layersystemstructure,analysisanddesignofnetworkteachingsystem,thispaperputsforwardanewnetworkteachingsystemsolutions,andononeofthemtothemainfunctionofthesamplefortherealizationofsex.

ThesystemUSESthecurrenttechnology,enhancethesystemscalabilityandsafety,forteachingwebsitedevelopmentthepersonnelhaveverygoodreference.

Keywords:

networkteachingsystem；J2EEarchitecture;MVCmode

基于J2EE的JAVA教学网站的开放

第一章绪论

21世纪人类将全面进入信息化时代，信息时代对人才培养提出了全新的要求，即培养德智体全面发展的、具有高度创新能力和很强信息能力（包括信息获取能力、分析能力与加工能力）的新型人才。

新技术的广泛应用使得传统教育结构不断发生改变，不再强调通过直接给学生灌输大量的知识来确保有较高的教学质量与教学效率，而是侧重于使学生学会学习的方法，使之具有自我获取知识与更新知识的能力，以便与“知识爆炸”和知识迅速更新换代的发展趋势相适应。

网络教学为学生的学习创建了广阔自由的环境，提供了丰富的资源，拓延了教学时空的维度，使现有的教学内容、教学手段和教学方法遇到了前所未有的挑战。

现在国内许多院校都已经或即将开展基于网络的辅助教学，选择或开发一个性能优异、功能完善、能够充分满足校园网络教学需要的网络教学平台成为关键。

网络教学平台开发是一项复杂、庞大的工程，它集成大量支撑工具，一方面它要考虑与数字校园的集成，另一方面它还要考虑平台上各应用子系统的集成。

因此，必须建立一套完善的体系结构，简化在网络教学平台上的应用开发。

1.1课题研究背景

数字化校园是一个与现实校园紧密相关的数字空间，它是现实校园空间的延伸和扩展。

“数字化校园”，可以分为广义和狭义两个方面的认识，从广义的角度，数字校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到活动（包括教学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园的基础上，构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教学质量、科研和管理水平的目的。

建设集教学、科研、学科建设、管理、服务等功能于一身的数字化校园，是各大高校发展道路上的必须途径和必然选择。

数字校园建设应该服务于如下四类应用目的：

科研信息化，教学信息化，管理信息化，学生数字化生活体验。

教学信息化是校园信息化建设最重要的应用，但也是难度最大的任务。

之所以最重要，是因为毕竟教学、培养人是学校的主要任务；而教学信息化对于提高教学质量、教学效率，对于提高学生的学习能力、创新能力，都将有不可估量的影响。

之所以说难度最大，是因为一方面实现教学信息化需要有很好的信息化教学环境，它包括很好的硬件基础设施，例如足够多的PC、多媒体设备，很好的网络，很好的教学平台软件，以及足够丰富的多媒体素材、题库等教学资源。

另一方面，为了实现教学信息化，教师方面要改变传统的教学方法，要学习信息化新技术，重新整合自己的课程，在开始时要花上比平常多出几倍甚至十几倍的时间进行新的备课。

网络教学平台是实现教学资源及教学过程的信息化和网络化的基础平台，是数字校园的核心且最重要的应用之一。

基于J2EE架构的网络教学系统的研发是构建数字化校园重要组成部分，是对传统教育模式的改革和创新，其推广使用对于教学的改革，实现开放式教育，扩大受教育面，有限的师资发挥更大的作用具有重要的意义。

1.2目前研究现状

目前，世界各国都十分重视网络教学的发展，纷纷将其列入政府的教育发展规划中，力争在未来人才的培养中处于领先地位。

美国是当今世界网络教育规模最大的国家。

在美国，网络大学开设的学历、学位课程达到4.9万门，基本覆盖了美国高等学校的所有学科和专业，44%的美国高校向全社会提供网络教育，至少有200万美国人接受网上课程教育。

早在1996年克林顿政府就宣布要把教育广泛架构在Internet上，2000年以前把每一间教室和每一个图书馆，都联到Internet上。

1998年美国更是投入510亿美元的巨额预算用于实施该计划，旨在使每个公民都能利用信息技术进行终身学习。

迄今为止，网络教育己经成为美国人才教育与培训中不可或缺的组成部分。

据2004年RegisterdRep和波士顿金融协会对52000多投资专业人员所做的调查表明：

约60%的金融顾问和投资专业人员正在寻求某种形式的金融服务证书，其中近52%的人员将通过在线学习的方式获取注册理财师证书。

在英国，政府在1998年就以立法形式规定，在政府投入的教育经费中6%必须作为学校专款专用的计算机购置费，以保证英国中小学都能连接Internet网。

1997年，提出了“全国学习网”计划:

将英国3.2万所中小学全部联网，使45万名中小学教师和900多万名学生都有机会接触和利用最先进的信息技术。

同时，要求全国大专院校、图书馆、博物馆和研究机构都要和“全国学习网”联通，使该网成为继续教育、职业培训的渠道，达到创建网络化“知识社会”的目的。

据报道，最近英国正预备投入大批资金致力于英联邦共同体国家虚拟大学的建设。

在日本，邮政省和文部省用400亿日元的资金，在中小学校彼此之间以及与社会各机构之间建立大容量光纤通信网络，并连接Internet。

政府从2000年开始，把教师的培训“信息设备操作”课程列为教师培训学分制的计算机考核范围中。

在新加坡，政府制定了计划，在1997至2002年的MTI总体教育信息化规划中，投资20亿新元用来购置电脑、为学校建立全面的网络、开发软件及教材和教师培训等。

我国在1998年9月由教育部批准清华大学、湖南大学、浙江大学、北京邮电大学作为现代远程教育首批试点高校，开始了真正意义上的网络远程教育。

目前全国网络教育68所试点院校所开设的专业已达到9大类153个专业，在学人数近250万人。

网络学生的构成已逐步扩大到白领、工薪族、需要申请双学历的在校大学生、教师、军人等多层次多元化群体。

这些试点院校通过设立专门教学机构进行网络教学，加大对网络教学的宣传力度和资金投入，与国内外社会各界进行广泛合作，取得了很好的效果。

经过近几年的发展，我国的网络教学已经初具规模。

除了经国家批准的68家教育试点高校之外;经Google搜索引擎在网上搜索，在“网上教育”目录下，共列出网上教育公司62家，网上教学门户站点89个，各类远程培训和职业教育机构46家，网上教学管理系统115个。

1.3本文研究内容及结构安排

本文基于数字化校园建设的背景下，从网络教学系统的整体设计出发，结合网络教学系统的主流模式和国内外的最新理论成果，研究系统实现特点，突出创新点。

本文主要创新点在两方面体现：

一、网络教学系统以J2EE技术、MVC模式的思想为基础,采用B/S多层体系结构分析并设计了网络教学系统，最终提出一个新型网络教学系统解决方案。

二、在网络系统环境中实现了教师备课、课件制作、授课、批改作业、学生自主学习、在线考试、师生交流、答疑等教学环节。

本文的结构如下：

第一章主要介绍了数字化校园的概念、网络教学系统的作用，国内外网络教学系统研究情况以及论文的主要研究内容，本章对全文有总体的概括。

第二章是系统相关理论与技术分析，主要介绍了该网络教学软件开发所使用的体系架构以及J2EE技术的主要特点和优势。

第三章是网上教学软件的设计，主要介绍了软件的体系结构、各组成部分的设计等；

第四章是网上教学软件的实现，根据上一章的设计结果，利用集成化软件开发工具实现了网上教学软件的部分功能；

第五章对本文做出了总结，讲述了系统的优势以及系统存在的问题，并指出了需要进一步要研究的工作。

第二章系统体系结构及相关技术分析

2.1B/S三层体系结构分析

在20世纪80年代后期和90年代早期，几乎所有新的企业应用采纳二层体系结构（也称为客户/服务器结构）；后来企业应用体系结构发展到三层结构；然后是基于Web的体系结构；目前，出现了一种新的四层体系结构。

2．1.1两层应用体系结构

两层应用体系结构在应用系统开发的早期，基本上采用客户/服务器模式，从体系结构上讲，一般采用二层体系结构。

这种体系把应用程序分为两部分：

客户和数据库服务器。

客户端提供用户操作界面，接受数据输入，向数据服务器发出数据请求并接受返回的数据结果；数据服务层接受客户端的数据请求，做出相关处理，并将数据集或处理结果返回给客户端。

体系结构如图2.1所示。

图2.1体系结构图

2.1.2传统的三层应用体系结构

随着网络应用系统规模的不断扩大和软件结构的日趋复杂，系统中客户端和服务器端的负担也日益繁重，传统两层结构中软件的运行效率、可移植性、互操作性和可重用性等也都难以满足新的需求，为此人们提出了三层结构（如图2.2所示），在客户端和服务器端之间增加了一个新的逻辑层――应用层，把客户端的业务逻辑独立出来，并与数据库中存储过程合并在一起，构成了应用层，以提供计算能力，实现灵活性。

图2.2三层体系结构图

2.1.3基于Web的三层体系结构

随着因特网的高速发展，传统的三层体系结构的局限越来越明显，这时基于Web的三层体系结构得到了广泛的发展。

基于Web应用的B/S三层结构模型由以下三部分组成：

客户端浏览器，Web服务器和应用服务器、数据库服务器。

体系结构如图2.3所示。

图2.3体系结构图

B/S三层体系结构采用三层客户/服务器结构，在数据管理层和用户界面层增加了一层结构，称为中间件（Middleware），使整个体系结构成为三层。

三层结构是伴随着中间件技术的成熟而兴起的，核心概念是利用中间件将应用分为表示层、业务逻辑层和数据存储层三个不同的处理层次。

三个层次的划分是从逻辑上分的，具体的物理分法可以有多种组合。

中间件作为构造三层结构应用系统的基础平台，提供了以下主要功能：

负责客户机与服务器、服务器与服务器间的连接和通信；实现应用与数据库的高效连接；提供一个三层结构应用的开发、运行、部署和管理的平台。

这种三层结构在层与层之间相互独立，任何一层的改变不会影响其它层的功能。

在B/S体系结构系统中，用户通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。

而其余如数据请求、加工、结果返回以及动态网页生成、对数据库的访问和应用程序的执行等工作全部由WebServer完成。

随着Windows将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构已成为当今应用软件的首选体系结构。

显然B/S结构应用程序相对于传统的C/S结构应用程序是一个非常大的进步。

2.1.4MVC设计模式

MVC英文即Model-View-Controller，即把一个应用的输入、处理、输出流程按照Model、View、Controller的方式进行分离，这样一个应用被分成三个层——模型层、视图层、控制层。

视图（View）代表用户交互界面，对于Web应用来说，可以概括为HTML界面，但有可能为XHTML、XML和Applet。

随着应用的复杂性和规模性，界面的处理也变得具有挑战性。

一个应用可能有很多不同的视图，MVC设计模式对于视图的处理仅限于视图上数据的采集和处理，以及用户的请求，而不包括在视图上的业务流程的处理。

业务流程的处理交予模型（Model）处理。

比如一个订单的视图只接受来自模型的数据并显示给用户，以及将用户界面的输入数据和请求传递给控制和模型。

模型（Model）：

就是业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。

业务流程的处理过程对其它层来说是黑箱操作，模型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果。

业务模型的设计可以说是MVC最主要的核心。

目前流行的EJB模型就是一个典型的应用例子，它从应用技术实现的角度对模型做了进一步的划分，以便充分利用现有的组件，但它不能作为应用设计模型的框架。

它仅仅告诉你按这种模型设计就可以利用某些技术组件，从而减少了技术上的困难。

对一个开发者来说，就可以专注于业务模型的设计。

MVC设计模式告诉我们，把应用的模型按一定的规则抽取出来，抽取的层次很重要，这也是判断开发人员是否优秀的设计依据。

抽象与具体不能隔得太远，也不能太近。

MVC并没有提供模型的设计方法，而只告诉你应该组织管理这些模型，以便于模型的重构和提高重用性。

我们可以用对象编程来做比喻，MVC定义了一个顶级类，告诉它的子类你只能做这些，但没法限制你能做这些。

这点对编程的开发人员非常重要。

业务模型还有一个很重要的模型那就是数据模型。

数据模型主要指实体对象的数据保存（持续化）。

比如将一张订单保存到数据库，从数据库获取订单。

我们可以将这个模型单独列出，所有有关数据库的操作只限制在该模型中。

控制（Controller）可以理解为从用户接收请求,将模型与视图匹配在一起，共同完成用户的请求。

划分控制层的作用也很明显，它清楚地告诉你，它就是一个分发器，选择什么样的模型，选择什么样的视图，可以完成什么样的用户请求。

控制层并不做任何的数据处理。

例如，用户点击一个连接，控制层接受请求后,并不处理业务信息，它只把用户的信息传递给模型，告诉模型做什么，选择符合要求的视图返回给用户。

因此，一个模型可能对应多个视图，一个视图可能对应多个模型。

MVC是一种目前广泛流行的软件设计模式，早在70年代，IBM就推出了Sanfronscisico项目计划，其实就是MVC设计模式的研究。

近来，随着J2EE的成熟，它正在成为在J2EE平台上推荐的一种设计模型，也是广大Java开发者非常感兴趣的设计模型。

MVC模式也逐渐在JSP和ColdFusion开发者中运用，并有增长趋势。

随着网络应用的快速增加,MVC模式对于Web应用的开发无疑是一种非常先进的设计思想，无论你选择哪种语言，无论应用多复杂,它都能为你理解分析应用模型时提供最基本的分析方法，为你构造产品提供清晰的设计框架，为你的软件工程提供规范的依据。

2.1.5MVC设计模式的优点

大部分用过程语言比如JSP、PHP开发出来的Web应用，初始的开发模板就是混合层的数据编程。

例如，直接向数据库发送请求并用HTML显示,开发速度往往比较快,但由于数据页面的分离不是很直接,因而很难体现出业务模型的样子或者模型的重用性。

产品设计弹性力度很小，很难满足用户的变化性需求。

MVC要求对应用分层，虽然要花费额外的工作，但产品的结构清晰，产品的应用通过模型可以得到更好地体现。

首先，最重要的是应该有多个视图对应一个模型的能力。

在目前用户需求的快速变化下，可能有多种方式访问应用的要求。

例如，订单模型可能有本系统的订单，也有网上订单，或者其他系统的订单，但对于订单的处理都是一样，也就是说订单的处理是一致的。

按MVC设计模式，一个订单模型以及多个视图即可解决问题。

这样减少了代码的复制，即减少了代码的维护量，一旦模型发生改变，也易于维护。

如图2.4即是MVC设计模式结构图。

图2.4模式结构图

其次，由于模型返回的数据不带任何显示格式，因而这些模型也可直接应用于接口的使用。

再次，由于一个应用被分离为三层，因此有时改变其中的一层就能满足应用的改变。

一个应用的业务流程或者业务规则的改变只需改动MVC的模型层。

控制层的概念也很有效，由于它把不同的模型和不同的视图组合在一起完成不同的请求，因此，控制层可以说是包含了用户请求权限的概念。

最后，它还有利于软件工程化管理。

由于不同的层各司其职，每一层不同的应用具有某些相同的特征，有利于通过工程化、工具化产生管理程序代码。

2.1.6三层B/S结构的优点

1具有可伸缩性

因为多层结构在硬件实现上是相互独立的,各部分可以各自选择与自己处理负荷和特性相适应的硬件,而不受其它部分的影响。

在开始可以将应用服务器、数据库服务器与WEB服务器放在一起,加载防火墙,随着规则的增加和应用的发展,可以追加1台或多台主机作为各种服务器。

2可维护性强

B/S结构它的前端是以TCP/IP协议为基础的，内部的WWW服务器可以接受安装有Web浏览程序的Internet终端的访问，作为最终用户，只要通过Web浏览器，各种处理任务都可以调用系统资源来完成,这样大大简化了客户端，减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体拥有成本。

由于各层是相互独立的在程序开发阶段可以实现并行开发，另外还可以大大提高数据的安全性；客户端只关注用户访问界面，并与其它客户共享相同的数据库访问模块，从而使客户端大大变瘦，实现瘦客户端,维护起来相对简单。

B/S的多重结构，要求构件相对独立的功能,能够相对较好的重用。

3安全性

对二层结构来说，一方面的事务处理逻辑包含在客户端应用程序中，XX的用户很容易通过应用程序侵入系统，另一方面,授权的用户拥有连接数据库的权限，他可以使用自己的数据库访问工具连接到数据库对其进行操作，他们对系统的安全带来很大的隐患。

对多层B/S结构来说，最终访问数据库大多也是由应用服务器来完成，对用户来说是透明的。

客户端不能直接访问数据库服务器,另外防火墙的使用，有效的防止用户的非法入侵，这样保证了系统的安全性。

2.2系统设计平台

基于以上的分析，网络教学系统将采用基于Web的B/S三层结构，而我们将采用SUN公司的J2EE来实现这一结构。

2.2.1J2EE简介

J2EE是Sun公司推出的用于开发企业应用的多层、分布式应用体系结构。

它的主要技术目标是为企业应用系统提供一个具有高度可移植和兼容性、安全性的平台。

在这个平台上，可以快速地建立融合了Internet技术，尤其是Web技术的N层结构的分布式企业应用。

J2EE平台采用了基于Java技术的分布式组件技术，核心就是EnterpriseJavaBean（EJB）。

为了降低成本，加快企业应用系统的设计和开发，J2EE提供了一个基于组件的方法来设计、开发、装配及部署企业应用系统。

并且提供了多层的分布式的应用模型、组件再用、一致的安全模型以及灵活的事务控制。

J2EE主要由三个重要的部分组成：

组件：

用来处理表示逻辑和业务逻辑。

容器：

用来提供组件的生存环境。

应用程序接口与服务：

用来提供客户端访问Web层、Web层访问业务层和业务层访问企业信息系统