基于J2EE的高校教务系统信息化建设与应用研究

2020-12-18

中国科技纵横 2020年14期

（南京大学金陵学院网络信息中心，江苏南京 210089）

0 引言

以人为本的大学教育管理体制改革使传统的教务管理体制无法满足教育管理的新要求。计算机网络和信息技术的发展使高校的教育信息化建设满足以人为本的改革政策。改变传统的管理方式，用现代科学管理教务这个课题。教务管理系统是一个覆盖学生的过程，从入学到毕业，包括学籍管理、教学计划、开课/排课、课程选择、成绩管理、实验管理、毕业设计和教学质量控制。我们基于J2EE开放式体系结构，为高校开发了一套教务管理系统，可以满足现代管理的要求，并适应新的教学体系。

1 教务系统信息化的现状

随着计算机网络和信息技术的飞速发展，教育信息化正在教育的各个领域迅速扩展。根据《中国中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》（教技【2016】5号）要求大学建立各种管理体系，实现信息化教学管理，提高现代化水平[1]。

教务管理系统信息化虽然取得了一些成就，但也存在很多问题，严重影响了教务管理系统信息化的有效性，也给教务管理的信息化带来了一点障碍[2]。主要问题如下：

（1）信息化建设的管理机制比较混乱。目前我国高校信息化建设过程中还没有一个整体的组织来从全校的角度组织全校的信息化建设，而是由一个网络信息中心负责。网络信息中心视野狭窄，不了解教务管理的业务，使教务管理系统的信息化不能很好地适应教学管理。（2）信息资源匮乏和闲置。信息化过程中重视硬件的购置和建设，如果忽略软件和教学资源的建设，那么已开发和运行的软件和资源的质量无法满足教育管理部门信息管理的需求。（3）缺乏信息化标准和评估体系。高校的教务管理系统建设缺乏统一的规划、标准和规范，教务管理系统无法与学校的各种业务系统建立联系。评估体系的缺失无法衡量教务系统的信息化水平，影响决策，阻碍教务系统信息化的发展。（4）建设成本高，投入产出比高。教务系统信息化建设的资金和人力大，但建设效果不好，所产生的收益很小，导致较高的成本效益比。（5）信息化建设人员薄弱。参与教务系统信息化的高校人员水平较低，不能促进教务系统信息化建设。教务管理复杂多样，根据学校教学建设的目标，需要教务人员来构建教务管理系统的信息化。但是，高校的繁重工作，有限的晋升和人员的大量流失都对教务系统的信息化产生了很大的影响。

2 教务系统信息化必要性

教学是大学中最重要的业务之一。教务管理是学校教学的基本操作保证。随着高校的快速发展，对教育管理提出了更高的要求。专业大类招生，学年学分制，针对学生的个性化培养计划，教务管理系统可以为教育行政管理人员节省时间和精力，使教务管理变得方便和高效。教务系统的信息化确保了学校教学的秩序，完善了管理。推进学校的整体教学管理改革，对高校新本科课程建设具有重大的创新意义。

3 教务系统信息化的建设目标

3.1 实现教务综合一体化管理

提高课程、教师和教室等资源的利用效率，解决“数据孤岛”，实现数据共享，整合硕本专人才培养的教育管理，统一教务信息管理，为学校教学管理改革打下良好基础。

3.2 标准规范化教务信息管理模式

教学管理是最困难和最广泛的学校事务。教务管理系统信息化的建设将使业务主线清晰，业务流程规范。将对教学管理流程进行改造和重组，以达到教学管理标准化；统一的数据编码实现教务系统业务的标准化，规范化和流程化；教务管理系统的信息化使教学资源开放，简化教学咨询，完善教学管理。促进学校的教学改革，增强其实力和竞争力。

3.3 数据资源共享，解决“信息孤岛”

教务管理系统的信息化解决了学校管理的多层次模式。从纵向的学校、教务处、部门专业到横向的部门、院系的合作，实现了整个教学管理的信息化，信息资源共享，数据统一，真正实现了高校管理的信息化整合。

3.4 系统包容性、扩展性、简洁性、易用性良好

教务系统信息化建设应既包括现有系统，又包括未来扩展系统，充分利用现有资源。教学需求在不断变化和发展，教务系统的扩展也应进行调整。提供标准接口，以便与学校的每个业务系统对接扩展。高校的教务管理系统应该是标准的、开放的并提供规范和标准的。该系统应该简单、易懂、易学。简单的界面、简单的操作不仅可以满足功能齐全的需求，还可以满足学校的教学活动。

3.5 系统支持多平台和网络环境，稳定性和安全性高

教务系统可以在Linux、Unix、Solaris等系统上运行，支持复杂的网络环境。通信机制高效、安全、身份认证、权限检查等。教务管理系统应安全可靠，防止信息泄漏和非法入侵。它可以解决由硬件和软件故障而造成的数据丢失，并确保数据的安全性和机密性。数据可以在网络上传输，教学资源可以信息化，数字化和共享。

3.6 提供决策支持，方便师生使用

教务系统数据通过大数据分析为学校的教学改革提供决策支持。教务信息合理的标准化可以为教学管理提供高质量和高效的处理，并为师生提供高质量的、便捷的访问权限[3]。

4 教务系统信息化建设的措施

教务管理系统信息化建设应综合考虑设计思路、系统架构、网络拓扑、软硬件设备。该系统应在技术架构上处于领先地位，具有良好的可扩展性，支持多种协议并支持数据共享。使用J2EE架构、SOA标准、JAVA编写、开放开发，可以跨平台、跨数据库、跨中间件并与所有应用程序软件兼容。教务管理系统建设应考虑系统崩溃，短时间内恢复并确保数据安全性。加强建设数据的备灾能力、系统安全机制、数据权限控制等。提供三方认证，用户身份验证，数据传输和存储。支持负载平衡，将应用程序与数据库分离，支持系统的高并发性，系统管理简单易用。

5 采用J2EE架构教务系统信息化的设计

J2EE是一个开放的系统架构[4]，可以轻松访问其他业务系统，可以完美地集成软硬件，从而使该教务系统不仅可以满足学校现有教学服务的需求，还可以满足未来的改革需求和发展教学服务。

5.1 J2EE技术

J2EE 具有 Java Proramonce，run anywhere（“写一次，在任何地方运行”），独立于操作系统，独立于设备而运行。轻松实现多层体系结构和分布式计算。J2EE提供了以多工厂标准开发的容器功能。J2EE可以简化开发解决方案，解决方案的部署和相当复杂的应用程序问题。它支持数据库的JDBC API、支持CORBA技术、支持Internet应用程序中用于数据保护的安全模式等。它还完全支持 EJB（Enterprise Java Beans）、Java Servlets API、JSP（Java Server Pages）以及 XML 等技术，J2EE结构见图1。

图1 J2EE结构

5.2 教务系统技术架构

面向对象，基于组件的设计和开发。通过复制，转换和优化业务，分解显示，逻辑和存储之间的关系，完成操作系统、数据库、开发工具和语言融合、封装，并完成最终设计。设计的应用系统具有很高的灵活性、复杂性和适应性。使用J2EE Struts技术、Freemark技术、Spring Framework技术、Hibernate技术、TestNG技术、JasperReport技术来完成教务系统的构建。

5.3 教务系统的需求分析

教务管理系统是解决学校教学管理和合理分配教师、教室资源的工具，其功能包括：制定培养计划、选课规则、毕业审核、学位审核、学年制、学分制、完全学分制等。通过对教育管理者的调查，教务系统的模块见图2。在性能方面，它支持大量并发用户在线访问并逐步授权和分级管理权限。数据安全包括网络安全、系统安全、数据库安全、信息安全、设备安全、信息介质安全和计算机病毒防护。支持移动客户端信息查询，摆脱时间和空间限制，为教师学生提供便利。

图2 教务系统功能模块

5.4 教务系统信息化的总体架构

通过对服务层、管理层、集成层和数据层进行系统设计，以方便与智慧校园系统的对接。多层次设计便于系统二次开发。提供多接口和安全策略，界面简单易用；随着业务变化而改变系统架构；插件设计使现有系统受益，系统总体架构见图3。

图3 系统总体架构

5.5 教务系统业务架构

根据基础数据、教学业务设计课程、学籍管理、教室管理、教师管理等业务，业务架构见图4。

图4 业务架构

5.6 教务系统的信息安全与数据备份

在用户登录期间，他或她的身份被隐藏为session，session存储于class类而不是常规字符串类型数据。三次密码登录错误，就无法在10min内登录，提供IP地址白名单机制。重要数据使用SSL加密传输，非关键数据不使用SSL加密，并提高数据传输速度；保存加密的密码；业务应用程序与数据库分开部署，通过防火墙隔离数据库并提高整个系统的安全性。

数据备份采用以下策略：每周一次完整备份，每天凌晨两点进行差异备份，完全备份每两周覆盖一次数据，差异备份每周覆盖一次数据，最大程度地减少对业务系统访问的影响。通过远程计算机房进行灾难防范备份可以确保教务系统的最大数据安全性。