JAVA设计语言在教学信息化的运用

摘 要

　　随着网络化、信息技术的快速发展，人们更深切地感受到科学技术给日常的生活与学习带来的巨大改变。人们通过学习掌握更好的科学知识，而学校正是人们学习深造的殿堂。学校教学必须紧跟时代的步伐，信息化应用已经成了当务之急，必须加大力度来实现教学管理系统的网络化、数字化与信息化。基于这样的背景，本论文设计了教学信息管理系统。

　　本论文在技术设计上，首先通过相同的 UML 模型构建语言实现对教学信息管控的探究以及模型构建，它的架构是 Struts 以及 Hibernate 相融合的类型。系统功能方面采用MVC 设计架构，采用数据库技术对教学信息管理系统的各类数据进行设计与管理，在系统的实现上采用 JAVA 设计语言进行程序设计。

　　本论文在结构设计上，主要采用模块架构，设计了以下几大模块：学籍管理模块、在线学习模块、教师管理模块、远程教学模块。在此基础上，通过分析网络教学系统的设计思想、实现方法，设计并实现基于信息化的教学管理系统。

　　论文在创新性设计方面，整个教学信息化管理系统的在线学习模式，学习流程均通过学生自己来管控（例如：自主类型、探索类型、合作类型、辩论类型学习等），以此来最大程度的提升学生的学习热情以及自觉性。远距离教学类型是通过视频在线学习互动的方式来实现，形式灵活，老师与远端的学生互动效果良好。因此，教学信息管理系统的建立，是未来教学与学习的主要方向，研究基于 JAVA 的教学信息管理系统的设计与实现，具有十分重要的现实意义。

　　关键字：JAVA,教学信息化，统一建模语言，MVC,数据库

Abstract

　　With the rapid development of network and information technology, people deeply feel the great changes brought by science and technology to their daily life and study. People master better scientific knowledge through learning, and school is the temple of people's further study. School teaching must keep up with the pace of The Times, the application of information technology has become a top priority, we must increase efforts to achieve the teaching management system of the network, digital, and information. Based on this background, the teaching information management system is designed in this paper .

　　In terms of technical design, this paper firstly analyzes and models the use cases of teaching information management through unified modeling language （UML）， and uses the framework combining Struts and Hibernate. In terms of system function design, MVC design architecture and database technology are adopted to design and manage all kinds of data in the teaching information management system. JAVA design language is used in the system design.

　　In the structural design of this paper, the main use of module architecture, the main design of the following modules: student status management module, online learning module, teacher management module, remote teaching module these four modules. On this basis, through the analysis of the network teaching system design ideas, implementation methods, design and implementation of information-based teaching management system.

　　In terms of innovative design, the whole teaching information management system of online learning mode, learning process is completely controlled by students, such as the use of autonomous learning, exploratory learning, collaborative learning and debate learning, etc., to greatly stimulate the learning enthusiasm and initiative of learners; The remote teaching mode is realized by video teaching interaction. The form is flexible and the interaction effect between teachers and students is good. Therefore, the establishment of teaching information machine management system is the main direction of future teaching and learning. Therefore, the research on the design and implementation of JAVA-based teaching information management system is of great practical significance.

　　Keywords: JAVA, teaching informatization, unified modeling language, MVC, database

目录

　　第 1 章绪论

　　1.1 论文背景及意义

　　当今世界是网络化与信息化的时代，信息化管理系统所具有的特点在于信息搜索、发布、交互等方面。不仅如此，在资源以及技术共享方面也十分常见，在教育领域，以上技术的发展前景广阔，特别是对于远距离教学工作。因为电脑互联网的普及以及进步，从而构建以信息化为基础的教学管控体系已成为现实。

　　由于互联网以及信息技术的不断进步，校园专网、办公自动化、BBS（电子公告板）论坛、数字化校园等都得到了快速的发展。教学信息化就是在这种大的背景下孕育并发展起来的。随后，信息化教学工作的发展势头也越来越好。利用构建的教学信息化管控体系能够完成自动化办公，还构建了信息数据管控体系。这类教育模式的发展前景可观，由于该类型的教育出现了大幅度的不同的需求，使得该时代在构建教学信息化时呈现新的需要[1].

　　1.2 国内外研究情况介绍

　　1.2.1 国外研究现状分析

　　国外发达国家最早发展了信息通讯技术，所以，在这类国家的教育方面，也大量涉及了信息通讯技术。国外发达国家在这个领域有一定优势，这让研究者们的理念具备实际运行的前提以及空间，许多类型的创新方法使相关理论得到发展，同时管控信息化在不同行业中被不断普及[2].

　　1992 年，美国总统克林顿最早在美国实施信息化教育，从那以后，美国在该领域一直保持着领先地位。尤其是 1996 年颁布的"教育技术行动"方案，认为在 2000 年的时候，美国会让全部孩子在信息技术方面得到应有教育。无论是哪个教室和哪个角落均能让学生看到图书馆中最好的书籍，这种信息化的发展建设必定需要花费大量资金，所以，和该技术相呼应的还出台了有关制度以及政策，例如：信息化教育政府扶助政策等等。[3].

　　自二十世纪九十年代开始，欧洲联盟制定了加快学校信息化建设的项目，各个国家均制定了适合自己国家的教育信息发展计划，例如：德国预计本国的一万所学校要在三年里实现上网[4];丹麦的所有中学以及小学要于 2000 年实现免费联网[5];意大利也制定了和丹麦相似的计划[6].

　　社会不断往信息化方向发展，使得全球各国在建设基础教育时也在不断寻求创新。

　　构建中学和小学的信息化工作对于所有国家来说都十分重要。例如英国便在这一方面设定了一定目标。从 2000 年开始，英国通过自身的实力以及全球影响力，不断构建自我信息基础，充分体现人才作用，尽可能的利用所具备的信息资源，加快构建全面的社会信息化。如今，英国在互联网学习以及线上课堂方面已经是全球顶尖的教育门户，英国的互联网搜索功能也特别强大。不仅如此，英国还利用信息技术组建出了关于社会以及知识的结合体[7].较为有名的"产业大学",就是通过网络或者其余信息技术方法把学生学习所需和资源结合在一起，符合社会人士对学习的需求。在教育信息化方面，它的发展很迅速，在各个社区均有英国学习网站和学习中心的身影，在该教育互联网里，各类机构（例如小学、中学、大学、医院等等）紧紧结合在一起，给学生学习提供帮助，该种信息化建设让英国转化为一个真正意义上的终身学习社会，不仅如此，还给综合国力的提升带来了关键保障[8].

　　从美国来看，该国家现阶段远距离职业培训规模最为庞大。美国有 44%的高校在进行各类远距离教育，接受远距离教育的学生在所有全日制学生里所占比例为 32%,除此之外，另外 21%的高等学校预计在之后的三年里开始进行远距离教育。现阶段，美国在线上教育方面发展的很迅速，共有 5.4 万个种类。本科、研究生以及非学历课程分别有3.5 万、1.4 万以及 5000 个种类。在大学里，还构建了虚拟办学。全部教学工作以及教育管控均利用先进的信息化教育完成，目前教育技术几乎是学生唯一的学习途径[9].

　　在互联网教育方面，英国也属于较早实行的国家，例如利物浦大学正大力拓展中国教育市场。互联网教学在全球经济一体化和高等教育系统中具有不可替代的地位。依照OECD 的相关探究，从 1995 年到 2004 年，全球互联网教学的市场范围以 45%的增长率不断增加。全世界范围内超过 800 所大学利用互联网进行授课，例如哈佛、麻省理工以及剑桥等知名大学的外国学生均能利用网络进行注册和远距离学习[10].

　　1.2.2 国内研究现状分析

　　对于国内来说，教育领域的信息化构建并不早。然而我国在二十世纪八十年代，就已经开始发展高等院校信息化构建，在高等院校里，对线上教学、信息化管控以及自动化办公均进行了探究和使用[11].

　　在 1999 年 4 月，我国通过国家计委设立项目，国内十所高校承担的国家重点工业性质实验方案确定启动，并把它命名为"中国教育以及科研计算机互联网",也可叫做CERNET.此项目的完美构建，极大的加快国内教育、科研行业的发展以及人才的成长，这可看作是国内高等院校信息体系构建的关键里程碑。由于电脑互联网技术的不断进步，校园网的普及率不断增加，现阶段在国内高等院校里互联网的构建步伐也越来越快，很多高等院校已经构建了校园网，并通过各种形式与中国教育网以及 CERNET 相连接。

　　教育的信息化融入了高等院校的各个方面，例如教学工作、管理工作等，且不断革新的教学类型，尽可能的利用已有的教育资源，给高等院校构建数字校园带来了较为成熟的技术和信息[12].

　　一年之后，顺利举办了全国中学和小学信息技术教育大会，教育部门提出在中学和小学里要大力发展信息化教育，加快信息化步伐，依照"三个面向"原则，让教育的信息化推动它的现代化，以此来让教育完成跨越类型的发展，我国的信息化基本教育处于整体、快速的发展阶段。直至 2007 年，我国中学和小学共建立了五万多个校园网[13].

　　例如：河北大学，由于河北大学所包含的科目种类繁多，在平时需要管控的学生信息类型也较多，该校的管理层对其他学校进行了实地考察，且根据此研究研制了一套适用于河北大学的学生信息管理体系，通过收集学生信息、将信息录入和搜索，实现了高等院校老师对所有学生信息的管控。广州大学也是如此，但该学校所用的类型为 B/S 方法，不仅让学生的信息管控更加简单，还让整体管控流程更快捷，这样极大的提升了后台运行的简易性。现阶段，在社会中存在的学生信息管控体系多种多样，不同学校依照自身状况，研制出了各类管理体系。该论文所构建的学生信息管控体系是以其余学校的学生信息管控平台为基础，所建立的一套适用范围广、性能好的高校学生信息管控体系[14].

　　1.3 主要理论应用介绍

　　1.3.1 JAVA 技术

　　JAVA 技术属于面向对象的编程技术，不仅继承了 C++的各种特点，还将 C++中多继承以及指针等较难理解的内容进行了删减，所以该语言的性能表现较好且更加简易。

　　该语言在此类编程语言中属于静态语言，较好的体现了面向对象的理念，编程员可以用优雅的思考方式来实现繁琐的程序。该语言的优点在于简易性、面向对象、分布类型、强壮性、可靠性、独立性、可移植性、多条线程以及非静态性等。该语言还能够对桌面 Web 使用软件、分布类型体系以及嵌入类型体系等相关程序进行编译[15].

　　该平台共具有两个种类，即 String 以及 StringBuffer,两者均能保存以及执行字符串，也就是说涉及多个字符的相关数据。在 String 类别里，具有数值不会变化的字符串，在另一类别里便能够修改。若字符数据需要变化便需要使用 StringBuffer 类别。一般来说，能够通过 StringBuffer 类型来动态的构建字符数据。若出现异常则说明在程序工作时可能发生了不正常现象，工作时异常则说明虚拟机在一般工作时也许会碰到的问题，该错误会经常出现。编译该语言的时候一定要声明可能会出现的非工作问题，但可以不声明没有被发现的工作问题[16].

　　编程员在进行编程时，最容易发生状况的部分便是内存处理，遗忘、不正确的内存回收会使得程序或者体系出现动荡以至于崩溃，该语言所具备的 GC 性能能够主动监督测试目标是不是超出作用范围，以此来实现内存的自动回收。该语言并无释放已经配置内存的显示操纵办法。在该语言程序和它的语义原则相违背的时候，相关的虚拟机便会把出现的问题看作一个异常。这主要分为两类：第一类为该语言库内部具备的语义检测。比如：数组下标出现越界现象，会导致 IndexOutOfBoundsException 在对null 对象进行访问的时候便会导致另一类状况，即该语言准许编程员延展该语义检测，编程员能够建造自身的异常，且自由挑选在什么时候通过 throw 来触发异常。全部异常均为 JAVA.lang.Thowable 的子类别。序列化属于处理对象流的一种制度，它是指把对象的具体内容进行流化。能够对这之后的对象进行读写，也能够把流化以后的在互联网之间传送。序列化的作用是处理对象流读写时所导致的问题。它的实现方法为：

　　把需要序列化的类进行 Serializable 接口，此接口并无实现办法，它的作用仅是指明此对象能够被序列化，接着通过输出流（例如：FileOutPutStream）来建造对象流（例如：

　　ObjectOutPutStream），然后通过对象流里的 Object obj 办法便能够把系数为 obj 的对象进行写出，也就是保留它的状态，若想恢复就要使用输入流。事务可看作是一个逻辑单位所进行的各种操作，一个逻辑单位一定有四类属性，可简称为 ACID,即原子、相同、隔离、持久性。所谓原子特性也就是说事务一定为原子作为工作单位，在进行数据修正的时候，要不就一起执行，要不就一起不执行。所谓相同特性，就是事务在实现时，一定要让全部数据维持在相同的状态。在数据库里，全部规则均要运用在事务的修正，以此来确保全部数据的整体性。在终止事务的时候，全部的内部数据构造，例如双向链表等均需要是没有错误的。隔离特性就是通过并发事务所进行的修正一定要和其余并发事务修正进行隔离。事务在检查数据的时候，数据的状态一定是并发事务修正前和修正后两类状态之一，它并不会检查处于中间情况的数据。这也叫做可串行特性，这是因为它可以再次装载初始数据，且重新播放各种事务，来保证数据终止和初始事务工作时的状态是一样的。持久特性是说在事务实现以后，它对体系的影响是长久的，此修正就算出现体系故障也依旧保持[17]. 1.3.2 Spring 框架该架构为 SpringFrameWork 的延续产品，已完美结合在 SpringWebFlow 中。该架构具有建立 Web 应用软件的整体性能 MVC 单元。从 Web 方面来看，能够把 Spring 当作库来运用，把上下文实际案例当作入口。全部注册的 bean 以及 Spring 服务能够在没有 MVC 单元的情况下进行访问。它在运用办法上和 Struts、WebWork 进行竞争，它仅带来了 Web 架构所不具备的性能，自 bean 的设置至数据访问以及事务的处理。因此要想加强应用，便能够通过 Spring 中间以及数据访问层来实现，就算要用的性能仅为JDBC Hibernate[18].接下来简要介绍一下 Spring 的优点：

　　（1）明晰的角色区分。准确区分成控制检验器，命令、表单、模型对象，分发、视图分析器以及处理器映射等。架构类和应用类别均是 JavaBean 的配置，还涉及利用上下文设置中间层的引用，比如：Web 管控器至业务目标和验证器的引用[19]. （2）能够适应的特性、没有强制特性。依照情况，使用任意所需的控制器子类别（一般控制器、命令、向导、各类行为以及自己定义的），并不是所有东西均要通过 Action或 ActionForm 来继承。能够反复使用的业务代码，且代码不用反复。能够运用已有的业务目标来当作命令、表单对象，且不用在 ActionForm 子类别里进行反复定义[20].

　　（3）能够定制的检验以及绑定。把类型不符合的看作应用类型的检验错误，能够保留错误数值，还能本地化时间以及数值的绑定，并不是仅能通过字符串表单目标，人工解析且转变到业务目标。

　　（4）能够定制的处理装置映射，且进行视图解析。灵敏的模型能够依照名字或数值映射，通过处理装置映射以及视图解析让应用方案从简易转变到繁复，并不仅仅是唯一的办法。

　　（5）能够定制的本地化以及主题解析，可使用 JSP,不管有没有运用 Spring 标签库，均可使用 JSTL,并不用通过 Velocity 来进行另外过渡。简易且功能性强的标签库，它最大程度的减少构成 HTML 时导致的花销，在标记时要具有较强的灵敏性[21].

　　1.3.3 WEB 技术

　　该技术为 www 的简单称呼，起源于 1989 年欧洲粒子物理研究室，该技术在 1999年第一次在互联网上现身，便立即收到了大量关注，且得到了快速普及。该技术是通过很多相互链接的超文本文档（即 hyper text）所构建出的体系，利用互联网进行访问，是基于客户服务器模式的信息发布和超文本技术的综合。其工作原理为：用户通过网页浏览器向 Web 服务器发出一个 http（超文本传输协议），请求访问指定的 URL（统一资源定位）[22].由 Web 服务器指定的 URL,通常是一个由 html（超文本标记语言）编写的网页文件，其中包含了许多链接至其他文件的超链接，用户可以单机网页上的超链接，继续浏览其它网页文件，相关的数据通常排成一群网页，又叫网站。一台 Web 服务器上可以存放一个或多个网站的网页文件。本文所开发的是动态网页，也就是说在收到客户请求以后，一定要预先通过服务器端对程序进行执行，接着再通过所构成的结果非静态的形成页面，且传送于浏览器里，并进行显示。该网页在服务器端会执行相关程序，根据不一样的执行前提，显示不一样的结果。这种网页的开发依赖编程技术，目前市场上流行很多种 Web 开发语言，本文采用当前最为流行的 php 语言[23].

　　先是通过客户端传送 http 请求，一般为使用者在浏览器中输入网页地址，也能利用超链接的办法来完成，浏览器把该请求输送至互联网，依照请求中的 IP 地址，Web服务器便能获得请求，且进行一系列处理，如果页面为。html 静态网页，那么服务器便会把页面内容直接归还给客户端；如果页面是。php 文件，那么将会传送 php 引擎。该引擎分析请求中的目标文件，并于服务端进行解释且执行相应文件，在一定情况下还会进行数据库的交互，最终对结果进行处理。该操作实现以后，把结果变为 html 代码，归还于 Web 服务器，该服务器把结果传送给客户端进行展示[24].

　　1.3.4 HTML 语言

　　该语言属于超级文本标记类型的语言，在构建浏览器页面中属于最基本的。该设计在研发时期会使用到 html 语言，它属于标签语言。互联网的随机一个网页均会成为 page,在各个 page 里，操作者能够实现页面跳转，跳转至另外一个网页里，那么便可叫做超链接。利用点击我们可以实现网页跳转，但该类跳转制度是利用该类语言所完成的，这也正是 HTML 语言经常被大家使用的原因之一25.网页跳转至 servlet,并通过 servlet返回，它能够避免信息出现泄漏，该语言仅管控页面状态，在运用方面特别简易。该语言在设置方面也很简单，最普遍的变为 html 5.html 5 的代码并不复杂，且较易记住，上手效果更好。

　　1.4 论文主体结构

　　第一章是论文的绪论部分，主要介绍了论文撰写的背景，国内国外的研究现状的分析，系统理论设计（JAVA 技术、Spring 框架技术、WEB 技术、HTML 语言技术），为论文的设计提供了理论及基础支撑。

　　第二章是针对教学信息管理系统的设计需求进行分析，主要针对体系构建标准所需、体系构建切实性、体系性能构建所需分析以及系统模块化设计需求分析。这一章的内容为后续论文的系统设计与实现，起到了系统建模的作用。

　　第三章是针对教学信息化管理系统总体设计进行了研究与论述，主要设计了系统总体架构，设计了学籍管理模块、在线学习模块、教师管理模块、远程教学模块。这部分的内容设计，是整个论文设计的核心内容，也是论文设计的重点。

　　第四章是根据教学信息化管控体系的构建，对体系的整个过程进行了规划，系统的程序实现、系统的实现界面的设计，重点介绍了学籍管理模块、在线学习模块、教师管理模块、远程教学模块等。本章节的内容是论文设计的思想的体现。

　　第五章是对论文的总结与展望。

　　第 2 章系统设计与需求分析
　　2.1 系统设计标准需求分析
　　2.2 系统设计可行性分析
　　2.3 系统功能设计需求分析
　　2.4 系统模块化设计需求分析
　　2.5 本章小结

　　第 3 章系统的总体模块化设计
　　3.1 系统的总体设计
　　3.2 学籍管理模块的设计
　　3.3 在线学习模块的设计
　　3.4 教师管理模块的设计
　　3.5 远程教学模块的设计
　　3.6 数据库的设计
　　3.7 本章小结

　　第 4 章系统的实现与应用
　　4.1 学籍管理模块的实现与应用
　　4.2 在线模块的实现与应用
　　4.3 教师管理模块的实现与应用
　　4.4 远程教学模块的实现与应用

第 5 章论文的总结

　　本论文主要设计了教学信息化管理系统，主要根据学校在教学管理系统方面的实际需求，突出系统的信息化设计，并结合软件系统设计一般性的设计规范化要求，有针对性的的进行了系统的需求分析、功能分析、可行性分析，然后根据目前最流行的信息化技术理论来逐步的设计教学信息化管理系统。

　　在结构设计上，主要采用模块架构。设计了以下几大模块：学籍管理模块、在线学习模块、教师管理模块、远程教学模块这四大模块。在此基础上，通过分析网络教学系统的设计思想、实现方法，设计并实现基于信息化的教学管理系统。

　　论文在创新性设计方面，整个教学信息化管理系统的在线学习模式、学习流程均通过学生自己来管控（例如：自主类型、探索类型、合作类型、辩论类型学习等），以此来最大程度的提升学生的学习热情以及自觉性。远距离教学类型是通过视频在线学习互动的方式来实现，形式灵活，老师与远端的学生互动效果良好。所以说，教学信息机管理系统的建立，是未来教学与学习的主要方向。因此，研究关于基于 JAVA 的教学信息管理系统的设计与实现，具有十分重要的现实意义。

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　　致 谢

　　站在学业生涯的尾巴，内心不免多了许多感慨，这么多年的求学生涯，到这里终究是结束了，回忆求学的这十几年来，有很多的辛苦与艰辛，但是更多的是收获，知识上的收获、心灵的收获、阅历的收获、情感的收获。在这十几年来的收获不仅仅来源于自己，更多的是别人的帮助，帮助过我的人太多太多，在此期间太多的感恩、感谢，帮助过我的人太多太多，一时不知如何说起。

　　首先，我要感谢的人便是我的导师、恩师，郑传涛教授。本论文是在郑传涛教授一路不断的帮助下完成的，虽然这是第一次和郑传涛教授见面，但我早已提前了解了导师的相关信息，通过和导师的亲切交谈，我便选择了导师的论文题目。在论文写作期间，我有很多的问题及麻烦事儿，都是在导师的帮助下解决的，我对导师的感情不仅仅是感谢，还有抱歉。因为我觉得自己给导师添了很多的麻烦，但是导师对我的态度更是令我感动。在这里，真诚的对导师说一声："您辛苦了，谢谢您"!通过我的导师，让我不仅懂得了很多专业知识，还让我体会到了导师严谨的工作作风，通过一段时间与导师的相处，我不断地学习导师身上的优点，使得我在学习习惯以及学习方法上都得到了显著的提高。不仅如此，我还要谢谢导师对我的无私援助，让我免费使用实验平台，不仅发散了我的思维，还提高了我的能力。再次对我的导师表示感谢。

　　其次，我要感谢我的爸爸妈妈，从小我就知道自己的家庭并不是一个富足的家庭，但是爸爸妈妈从来没有让我比别人少什么，特别是在学习这方面。爸爸妈妈对我的付出真的是毫无保留的，虽然自己什么都不舍得买，但是却给我买最好的东西，给我最好的教育。我也很佩服我的爸爸妈妈，他们虽然读书时间不长，但是思想上很是先进，他们知道教育的重要性，并且教会了我很多人生的道理。在我的教育问题上，我的父母从来都是不吝啬的，特别是在我的本科期间，由于学费比较高，但是现在我仍然记得妈妈的一句话，妈妈说："只要你能好好学习，我们花多少钱都无所谓".现在回想起来仍然心里很难过，当年爸爸妈妈得是过得有多难啊，才把我一路送到了研究生。现在我已经走上了工作岗位，只想好好工作，做一名像导师那样优秀的人民教师，不丢我父母的人。

　　也是走到工作岗位，才知道生活的艰辛，更体会到父母的不容易和伟大。爸爸妈妈，我爱你们。

　　最后，还是感谢。再一次感谢我的导师，我的父母，以及在这一路上对我帮助过的人。你们对我无私的付出，我会用一生来回报。

　　希望今后的自己能不断地努力，不辜负这些对我帮助的人。送给自己一句话，也是一直以来鞭策自己的一句话："长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。

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