基于J2ME的手机短信选课系统的研究*

2010-10-18陈素清段渭军杨晓明

中国教育信息化 2010年13期

关键词：短消息手机短信教务

陈素清，段渭军，杨晓明

（西北工业大学电子信息学院，陕西西安 710072）

基于J2ME的手机短信选课系统的研究*

陈素清，段渭军，杨晓明

（西北工业大学电子信息学院，陕西西安 710072）

为使选课系统更加灵活方便，本文提出基于手机短信服务的选课方式，这种选课方式是网上选课的重要补充。本研究以无线通信技术为基础，采用C/S结构，以手机为客户端，构建基于手机短信服务的选课系统。该选课系统为广大师生提供随时随地方便快捷的选、退课和课程查询等功能，大大提高了高校教学管理效率。

选课系统；短信中心；短消息

随着计算机网络技术的迅猛发展和信息化的逐步深入，教学管理信息系统在高校中的应用日趋广泛。同时，由于学分制的推广以及学生在课程选修方面的自由度逐渐增加，因此迫切需要建立相应的信息系统对学生的选课进行有效管理。网上选课系统的开发和应用在高校中层出不穷，为广大师生提供了方便的选课手段。

随着移动通信技术和移动互联网技术的飞速发展，手机已成为人们生活和学习上不可或缺的工具。目前各高校纷纷开展移动学习研究和移动信息化平台建设，移动学习、移动办公将会成为高校学习和管理中必不可少的方式。基于手机短信的选课系统是高校教务管理信息化平台建设中一个重要的组成部分，是现有选课系统的重要补充，为广大师生提供随时随地方便快捷的选、退课和课程查询等功能，大大提高了高校教学管理效率。

一、选课系统的现状与发展趋势

1.选课方式的发展

在计算机普及以前，选课工作都是人工操作的，从选课到维持正常的课程运转是一个极其繁杂的过程，一个小小的疏漏，就可能影响到全校正常的教学。由此可见人工选课具有耗时长、工作量大、学生选课拥挤、不易管理且容易出错等缺点。

随着计算机的普及和网络技术的发展出现了计算机选课系统，早期的网络选课系统多采用客户机/服务器（C/S，Client/Server）模式，这种模式需要在每一台参加选课的计算机上都安装选课管理系统，导致学生们只能在指定的时间、地点、有限的数台计算机上选课。这对于选课人数较多，特别是近几年大规模扩招后的高校来说并不是一个理想的解决方案。随着Internet技术的日益成熟、Web技术的发展，选课系统出现了浏览器/服务器（B/S，Browser/Server）模式，它克服了 C/S 体系结构必须在客户端安装程序的麻烦，具有不限时间、地点，可移动办公等优点。鉴于此，新一代的选课管理系统中广泛地应用B/S结构，实现了异地访问和浏览，极大地拓展了管理系统的时间性和空间性。

2.选课系统的现状

目前各大高校基本使用基于B/S结构的选课系统进行学生选课工作，但是由于各高校的办学条件差异性大，教学要求及办学特色不同，对选课系统的要求也不同。为了适应各校的办学条件和教学要求，很多综合性大学开始自主开发选课系统并逐步投入实践使用。北京大学、清华大学、中山大学等学校各自开发了网上选课系统。近期上海交通大学对学校原选课系统进行全面升级，整合了培养计划、选课、注册收费、学籍管理、教学评估、考试成绩、PRP和毕业设计等各项业务模块于一体，升级后的系统称为上海交通大学教学信息服务网，教师和学生能够通过校园网和教学信息服务网完成教学活动过程各个环节的工作和学习，完成查看教务公告信息、查询课程表、考试安排、成绩信息等。

但是目前基于Web的教学信息管理系统的发展也存在很多不足，对于有线接入用户有很多的限制，如教师和学生要想浏览教学信息就必须坐在联网的PC前进行，出于对安全的考虑甚至一些不在校内的学生想要浏览相关信息也是受限的。同时学生只能上网才能得到相关的信息，对于不经常上网的学生可能会错失很多有用的通告，如考试安排、课程调整通告等，而延误工作。

3.选课系统的发展趋势

基于现有网络教学管理系统的缺陷，个别高校开始尝试无线移动终端在高校教学工作中的应用。北京大学现代教育中心网络教学平台中的短信息服务，向用户提供借阅图书到期归还短信提醒、E-mail来信通知、订阅栏目等。[1]华中师范大学的教务短信服务系统实现了师生注册、通知公告、成绩查询、学分查询、课表查询、信息定制等功能。西南交通大学移动教务系统为老师学生提供及时且不受地域限制的信息访问平台，用户可免费接收学校发送的重要通知、课程提醒、成绩通知等，同时也可编辑短信指令到指定号码，查询个人任课信息、成绩、选课、通知、校车车次等重要信息。[2]

综上所述，手机在高校管理中的研究应用已经初见端倪，为我们的研究提供了很好的范例。本研究着眼于教务管理系统的子系统——基于手机短信的选课系统。一般学校在选课期间机房比较拥挤，在集中选课的时候，学生可能正在校外实习，不具备有线上网的条件，不能及时地进行选课，基于手机选课系统可以帮助学生随时随地进行选课。

二、J2ME体系结构

J2ME是针对移动信息设备的Java版本。J2ME包含了几个称为配置（configuration）、简档（profile）和可选包的组件，[3]如图1所示。每一种配置和简档的有效组合针对一种特定的设备。配置提供了最基本和一般的语言功能。简档在配置之上，它支持更高级的API，如图形用户界面（GUI）、永久性存储、安全和网络连接。可选包可以与标准简档绑定以满足特定的应用程序需求。

图1J2ME组件

J2ME由VM、Configuration和Profile三层组成，为了适应移动信息设备内存少、速度慢和I/O差的特点，J2ME针对VM、Configuration和Profile三层做了特殊的实现。在VM层，J2ME在手机上移植了KVM；在Configuration层，J2ME规定了CLDC，适用于双向网络连接、但是硬件资源有限的设备；在Profile层，J2ME规定了MIDP，适用于手机或双向寻呼机。[4]

三、基于手机短信选课系统的设计

1.系统功能设计

从目前国内各高校的选课情况来看，选课系统的用户分为三类群体：教务管理员、教师和学生。通过查阅大量资料，结合我校选课流程及特点设计了手机短信选课系统的功能，具体的功能模块如图2所示。该系统主要的用户面向广大学生和任课教师。作为浏览器模式的补充，为学生提供短消息选课功能，包括：选课、退课、选课信息查询等；为教师提供短消息查询功能，包括：自己所担任课程的选课情况等。

图2手机短信选课系统的功能模块

2.系统架构设计

传统的Web选课系统大都采用B/S模式，只要PC联网就可以访问选课系统。本系统采用C/S模式架构，实现与现有选课系统的无缝接入融合。具体的短信系统结构如图3所示。

图3短信系统结构

客户端与服务器之间的交互依靠短信中心这个“中转站”，通过 GSM（Global System for Mobile Communications，全球通）网络来完成。短信中心通过串口与PC连接和通信。

本系统以原有选课系统为基础，在不影响原有系统正常运行和使用的情况下增加短消息选课功能以扩充原有的选课系统，使选课接入方式更加灵活方便，且选课不受时间、地域、场所限制。在原有Web选课服务器的基础上，系统新增了短消息中心，用于进行短消息处理。同时加入了手机无线接入方式，且在手机客户端还需要安装移动选课客户端软件才能进行选课。

客户端启动软件后生成用户界面，为用户进行其他操作做准备。用户通过客户端软件选择课程后，软件自动将选择信息打包成短消息形式，发送到短信中心，短信中心再将消息发送到服务器接口模块。服务器接口模块对短信内容进行解析，提取用户的提交请求，转化为对数据库的访问操作。[5]从数据库返回处理结果后，服务器接口模块对处理结果进行封装并利用AT（Application Terminal，彩信上行）命令发送到短信中心，经短信中心中转，最终把结果返回给客户端。

四、系统开发实现思路

1.短信中心的构建

本系统采用短消息形式实现客户端和服务器之间的交互，二者之间的交互要通过一个中介——短信中心来完成。构建短息中心可以选择通过互联网的网关短信或用户直接应用短信猫。互联网的网关短信传输速度快、吞吐量大，适合每小时进出上万条短信的大规模短信通讯，但是它完全依赖于第三方运行商的支持，且不支持跨公司运行。[6]短信猫不需要连接互联网，且短信响应级别比网关短信高，实时性好，能够跨平台。因此本系统采用短信猫与一台计算机构成手机短信处理平台——短信中心。

2.客户端软件开发

利用手机短信进行成绩查询已经成为可能，考生只需要发送考号和身份证号到短信平台，短信平台接收到查询请求后进行相应的逻辑处理，并将处理结果反馈到客户端。但是在选课系统中靠手工编写短信是不可取的。手工编写短信效率较低，不符合短信选课方便快捷的设计理念；另一方面手工编辑的短信格式难以统一，势必造成服务器端解析的困难。[7]因此本系统欲采用大多数手机都支持的J2ME移动应用开发平台进行客户端开发，实现短消息的自动生成、发送与接收。

本系统需要通过无线网络以短消息的形式与服务器端进行通信，具体的架构如图3所示。短信猫相当于一部GSM手机，对于客户端的开发来说短信通信只要实现手机端与短信猫通信即可，不考虑服务器端的通信。系统采用J2ME提供的WMA（WirelessMessage API）可选包，实现移动Java对等体之间通过SMS（Short Messaging Service）互相通信。

3.服务器接口模块开发

基于短信的选课系统需要跨越移动无线网络与现有Web选课系统进行交互，但是本系统还涉及到后端服务器向学生发送消息。由于现有Web选课系统是用JSP开发，基于J2SE架构。J2SE的通用连接框架可选包（Generic Connection Framework Optional Package for J2SE）JSR197提供了用于J2SE的GCF（Global Certification Forum，全球认证论坛）实现，因此可以将WMA移植到Java平台上，但是J2ME还不行。本系统采用Java SMS工具来实现后端SMS的接收与发送。对象XP的JSMS（v1.6）包提供一种容易使用的Java SMS API，它运行在J2SE计算机上，为了让PC发送和接收所有的SMS消息，我们采用PC通过串口连接GSM电话（GSM-Modem）的方式实现。[8]JSMS将外发的SMS消息传给GSM电话，该电话再将该消息发出。当有新的SMS消息进入时，该电话发送一个信号到这个串行端口，于是监视JSMS服务器线程接收消息。系统服务器与短信猫之间通过AT指令进行交互，完成短信的发送和接收，在收发时采用被广泛应用的PDU模式和传输中文信息必须使用的UNICODE编码方式。