基于3G技术的高校教务管理信息系统的研究与设计

王劲松

（中国石油大学胜利学院，山东 东营257000）

3G网络的飞速发展正在改变许多人的上网方式，据2013年发布的《第31次中国互联网络发展状况统计报告》统计：截至2012年12月底我国手机网民规模为4.2亿，网民中使用手机上网的人群占比由2011年底的69.3%提升至74.5%。上网地点在学校公共机房的网民占比下降了3个百分点，所有这些变化都是个人上网设备持有比例提升和网络接入条件改善的必然结果［1］。与此同时，高校的信息化程度不断提高，应用范围不断扩大，广大的教师、学生及教务教辅人员也对教务管理信息平台提出了更高的要求，如多元化的访问方式、更加方便、快捷的检索和获取信息等。这就需要高校的网络基础建设需要进一步加强，对原有的基于有线的访问方式进一步扩展，如建设校园 Wi-Fi，与运营商合作搭建校园3G网络等，以满足当代数字校园发展的需求。3G网络是第三代移动通信网络，相对GPRS网络具有无线性、速度快、灵活性、即时性和互动性等优点，尤其是在语音信息和大数据的传输速率上有跨越式的提升，能够更好地满足无线信息检索、无线视频学习等教务管理的更高层次的需求。因此，让教务管理信息系统搭上3G平台的快车，提升用户体验，是本文研究的主要目的。考虑到现有系统及未来系统的可扩展性，在开发过程中选择了目前较为流行的SSH开源框架进行开发，实现了部分功能，既降低了开发成本，保证了系统的健壮，也为将来与其他模块或系统的对接预留了接口。

1 相关技术

1.1 3G网络及3G手机

第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps、384kbps以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境不同会发生变化）。3G是将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，目前3G存在四种标准：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。

3G手机是基于移动互联网技术的终端设备，除了能完成高质量的日常通信外，还能进行多媒体通信。用户可以在3G手机的触摸显示屏上直接写字、绘图，并将其传送给另一台手机，还可以用3G手机直接上网，查看电子邮件或浏览网页；有的3G手机自带摄像头，这将使用户可以利用手机进行电脑会议［2］。

可见，3G网络提供了更高效的传输速率、更便捷的移动性能和更即时的电子数据服务。3G手机为基于3G的应用提供了高效而便捷的终端基础。如何将这样崭新的平台服务于高校的教学及教学管理，开发更多的基于高校特点的3G手机应用程序是未来的一个研究方向。

1.2 SSH开源框架

SSH为Struts2＋Spring＋Hibernate的缩写，是目前较流行的一种Web应用程序开源框架。

集成SSH框架的系统从职责上分为四层：表示层、业务逻辑层、数据持久层和域模块层。其中Struts2作为系统的基础架构，负责MVC的分离，控制业务跳转。Hibernate对持久层提供支持由Spring管理Struts和 Hibernate。具体做法［3］是：用面向对象的分析方法根据需求提出一些模型，将这些模型实现为基本的Java对象，然后编写基本的DAO（Data Access Objects）接口，并给出 Hibernate的DAO实现，采用Hibernate架构实现的DAO类来实现Java类与数据库之间的转换和访问，最后由Spring做管理，管理Struts2和Hibernate。

系统的基本业务流程是：在表示层，首先通过JSP页面实现交互界面，传送请求和接收响应，然后Struts2根据配置文件（struts-config.xml）将 ActionServlet接收到的请求委派给相应的Action处理；在业务层，Spring IoC容器负责向Action提供业务模型（Model）组件和该组件的协作对象数据处理（DAO）组件完成业务逻辑，并提供事务处理、缓冲池等容器组件以提升系统性能和保证数据的完整性；在持久层，则依赖于Hibernate的对象化映射和数据库交互，处理DAO组件请求的数据，并返回处理结果。

采用上述开发模型，既实现了视图层、控制层与模型层的分离，又实现了业务逻辑层与持久层的分离。这样无论前端如何变化，模型层只需很少的改动，并且数据库的变化也不会对前端有所影响，大大提高了系统的可复用性。不同层之间耦合度小，有利于团队成员并行工作，大大提高了开发效率。

2 系统设计

基于3G技术的教务信息管理系统主要特点在于终端用户能够在任何时间、任何地点进行学习和管理，新的平台系统必须能够对学习和管理活动提供相应的支持。为了实现这样的功能，系统的设计需要搭建一个融合统一的平台或环境。同时还需要能够兼容原有的2G网络相应的功能，所以还要提供WWW的Web服务，因此，需要搭建一套新的基于3G的平台，作为原有 Web服务的补充。这样，就形成了一个基于 Web、WLAN、Wi-Fi、3G和2G的新的融合体系，充分满足使用者的访问方式的多样性需求。

2.1 体系结构设计

近年来，3G终端设备种类和数量均有大幅度的增长，设备功能越来越强大，价格越来越便宜，拥有的人越来越多，如3G智能手机、3G平台电脑及其他3G终端设备，如图1所示，用户能够通过这些设备发送业务请求到服务器，请求通过电信的网络，透过防火墙送至移动网关，根据请求设备的不同，一部分信息如客户信息、流量费等信息被送至3G平台服务器，一部分信息则被转发至教务管理信息系统（TMIS）服务器。不同服务器的响应分别经过3G网络返回至客户端，即相应的3G终端设备，完成相关的业务流程。

图1 网络体系结构

2.2 功能模块设计

基于3G网络的特点，不仅可以实现普通文字、图片等信息的浏览，更可以进行音频、视频等数据量较大的信息交互。因此，类似课程评价、实验讨论等交互性、即时性要求较高的功能的实现成为可能，实现的功能也比以往的Web方式要丰富许多。

学院现在正在运行的基于的Web的教务管理信息系统的功能主要包括：班级、专业、院系、课程等基础信息管理、学籍成绩管理、开设课程安排管理、教师信息管理、选课管理、课表查询、实习实践管理等功能，这些功能属于基本的数据业务服务。针对新的3G网络，本系统设计增加了随时随地介入的功能模块：

（1）全新的课表管理。学生可以通过系统获取自己的课表，查看一起上课的同学的微博，还可以实名或匿名向相关教师提问或建议，也可取代原来的评教方式对教师进行评教。

（2）交互的选课方式。学生可通过选课平台与相应的任课教师互动，增加了学生对课程及教师的认识，选课更有目的和针对性，在授课前让教师和学生就有了一个交流的平台。交流的方式可以是微博、微信、人人网，也可是视频等。

（3）图像浏览。教师可通过3G手机等设备扫描学生证上的二维码，以获取学生的照片、学籍注册情况等电子信息，作为考试时学生信息的核对方式。

（4）无线检索。教务管理人员可通过无线检索功能来进行信息查询、业务处理。在校学生也可以进行资料检索、论文查询、课程查询和成绩查询等。

（5）无线P2P。学生与学生、学生与教师、教师与教师等之间的交流即终端对终端的信息交互也是新平台实现的重要功能之一。借助私有云或公有云，教师可以很方便的将相关资料共享给学生或同时，同事间可以共享授课经验及心得、学生可以将作业提交给教师，教师批改后可作为平时成绩录入到现有系统中。学生还可以访问精品课网站来进行自主学习，遇到问题时可以向教师提问以寻求帮助。

要实现这一重要功能，需要基础网络及服务器能够承载终端与终端之间的高效、自由的信息交换。

以上的功能在校园网内部可以通过WLAN进行点对点的互动交流；在校园网外部可以通过互联网登录，又可以通过3G终端登录。

2.3 数据库设计

独立的后台数据库管理系统提供了对Web端和3G客户端的请求的支持，包括维护用户信息、标识用户身份和响应用户请求等。

用户通过检索原来基于Web端的数据库来获取相关信息，如课表、成绩、教师、教室占用、视频等信息，如果是基于 Wi-Fi的终端，则通过 WLAN进行数据传输，如果是基于3G的用户则通过管理系统平台与之进行信息交流，获得数据并经过处理然后经由电信网关进行回执，进而发送到3G终端。为提高性能、防范灾难可采用分布式的数据库设计。

2.4 Web端的研究与设计

基于SSH框架开发速度快，质量高，易于扩展的优点，Web端采用了SSH框架进行开发。JSP页面提交的请求信息传递给Action层，然后信息传递到Model层，再到Manager进行业务处理，然后数据持久层进行与数据库的信息获取后返回View层用于页面显示。

为了能够实现2G网络兼容，需要进行部分基于嵌入式的开发。其他功能模块则可以通过3G网络登录的用户与其他网络用户进行信息交互。无线标识语言（Wireless Markup Language，WML）是基于XML标准制定的，适合于移动终端，如手机和PDA。SSH与WML整合成为构建基于3G终端的教学管理系统的合适方案［4］，针对移动终端的数据的保存可以利用嵌入式移动数据库［5］。整个 Web端体系结构如图2所示。

图2 Web端体系结构

2.5 服务端的研究与设计

在提供对原有网络访问支持的前提下，服务器端还需要具有广泛的数据、业务逻辑的接口，以支持3G网络。服务器端需要提供一个可以对网络用户信息进行管理和监控的平台。后台管理系统能实时扫描网络接口数据包，读取平台数据库中的数据，进行标识，根据内容进行业务处理，从教务系统中获得想要的数据。接收发送接口由服务提供商提供，业务处理由本平台实现，SSH框架非常适合这样的组合和分层，很好地衔接了各方的应用［6］。实现发送功能的部分代码如下所示：

基于3G网络的互动则拓展了当前教务管理系统的访问方式，提升了教学、教学管理的内涵，也是高校信息化水平提升的一个标志。

3 结束语

采用SSH框架进行开发，可以很好地实现系统的业务逻辑、数据访问和显示之间的分离，减少代码的编写，方便与其他各个应用系统的整合，提高模块的重用性和移植性，整个系统也具有良好的可维护性与可扩展性。当前运行的系统能够依托3G进行一些查询业务和数据处理功能，如选课、评教、教室申请等，下一步想要解决的问题是公开课、精品课等流媒体的传输功能以及如何进一步实现3G技术与教学互动的有机融合。

［1］中国互联网信息中心.第31次中国互联网络发展状况统计报告［EB／OL］.［2013-05-10］.http：／／www.cnnic.net.cn／hlwfzyj／hlwxzbg／hlwtjbg／201301／t20130115＿38508.htm.

［2］JIA M.3G［EB／OL］.［2013-05-20］.http：／／baike.baidu.com／view／808.htm？fromId＝362852.

［3］SSH 框架［EB／OL］.［2013-05-20］.http：／／baike.baidu.com／view／2090973.htm.

［4］董少伟，郭中华.手机多媒体技术在现代教学管理中的应用［J］.科学与管理，2009，11（5）：138-139.

［5］李裕建，苏晓龙，王香婷.一种新的嵌入式移动数据库系统的设计［J］.嵌入式数据库应用，2009，6（2）：169-171.

［6］冀荣华，吴才聪，李民赞.基于远程通讯的农田信息管理系统设计与实现［J］.农业工程学报，2009，25（2）：167-169.