基于JSP的数字信号处理课程教学平台的设计

1、中图分类号:TN912.3文献标识码:A文章编号:1009-2552(201005-0038-04基于JSP的数字信号处理课程教学平台的设计孙继禹1,2,杨明极1,李冬明1,张继涛1(1.哈尔滨理工大学测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室,哈尔滨150040;2.哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,哈尔滨150001摘要:针对数字信号处理学科传统集中教学方式存在的不足,借助于互联网技术和W eb应用技术的迅速发展,设计了一套基于本学科的面向教师与学生的网络教学平台。该平台应用JSP+ M ySql技术进行开发,采用模型-视图-控制器结构中的S truts框架。对该平台的体系机构、功能进行了详细的

2、分析,介绍了设计中所应用的的关键技术。平台经过测试,运行稳定,能够实现规定的教学功能。关键词:网络教学平台;M ySQL;JSP;Str utsDesign of DSP course teac hi ng platfor m base d on JSP S UN J-i yu1,2,YANG M i n g-ji1,L I Dong-m ing1,Z HANG J-i tao1(1.The H i gh er Educational K ey L aboratory for M easuring&Con trol Techn ol ogy and In strum en tation

3、sof H e ilongjiang Province,H arb i n Un i versity of Sc ience and Technol ogy,H arb i n150040,Ch ina;2.College of I n for mati on and Co mmunication Engi neeri ng,H arbi n Engineering Un iversity,Harb i n150001,ChinaA bstract:For t h e shortco m i n g o f traditi o na l concentrated teach i n g m e

4、thod,net w or k teach i n g plafor m for teachers and students based on this subjectw as desi g ned by the use o f I nter net techno logy and app li c ation technology.This p latfor m w as se t up on the basis of struts open source fra m e wo r k o fMVC and developed by usi n g JSP tec hno l o gy an

5、d M ySQL database.The arch itecture and functi o n o f th is p l a tfo r m w ere ana lysised exhausti v e l y.It tested that this platfor m r unned stab il y and cou l d realize the co m pulsory teaching function.K ey words:net w ork teach i n g platfor m;M ySQL;JSP;S truts0引言/数字信号处理0课程是国内外许多大学电子信息类

6、专业的必修专业基础课程,在专业教学中具有举足轻重的作用。然而,由于传统的课堂教学方式固有时间、空间范围的局限性,使本学科的教学效果难以达到理想的状态。借助W eb开发技术以及宽带互联网技术的迅速发展,设计并开发出了一套以JSP技术为基础的网络教学平台。网络教学平台是依托互联网的优势设计和开发的,通过此平台,学生可以不受时间、空间、地域的限制,实现网上浏览教学内容、参加测试、发表评论等功能,教师也可借助此平台,发布公告信息,发布试题,实现课件上传,组织讨论答疑,进行师生信息管理等功能。1系统体系结构数字信号处理网络教学平台基于浏览器/服务器(B/S模式,以JSP技术为基础,采用典型的模型、视图、

7、控制器(MVC三层架构中的Str uts开源方案进行设计与开发,对应于浏览器-W eb服务器-数据库服务器三层体系机构。此模式支持多种标准的协议,适用于绝大多数硬件环境和软件平台1。系统以典型的W eb Server作为部署和运行服务器,将前台JSP页面、Servlet控制器与数据库服务收稿日期:2009-12-28基金项目:哈尔滨理工大学教学研究立项课题(200800056作者简介:孙继禹(1976-,男,哈尔滨理工大学测控与通信工程学院讲师,哈尔滨工程大学通信与信息系统专业博士生,主要从事PC平台软件、嵌入式系统软件、信息管理系统、通信信号处理方向的开发研究。38 器有机地集合起来,形成了

8、一套以W eb 开发技术为基础的网络平台。此种体系结构有数种实现方案可供选择。由于采用了Str uts 1.2开源架构,Servlet 控制器即为其中的Acti o n 与A ctionFor m 。典型的W eb Server 主要包括I B M 的W ebSphere 、BE A 的W ebLog -ic 、A pache 的To m cat 及A llaire 的Jr un 等。其中W ebSphere 与W eb l o g ic 适用于大型的企业级开发,与Jr un 同时支持WEB 应用程序部署与企业级Jav -aBean(E J B 部署。本教学平台的应用范围主要面向全校师生,用户

9、数量在数万人左右,因此,To m cat 服务器完全能够满足需求,而且To m cat 是开源服务器,降低了开发成本。至于数据库服务器,可选方案包括微软的Sq l S er ver 、甲骨文的O racle 、I B M 的DB 2以及M ySQL AB 公司的M ySQL 。基于与W eb 服务器方案选择相同的原因,系统最终以开源数据库M ySQL 存储后台数据信息。系统将JSP 与M ySQL 紧密结合,利用后者作为后台数据存储服务器,以Str u ts 中的A ction 及A c -tionFor m 作为后台与前台的控制程序,接受从前台JSP 程序传递的用户的输入(请求信息并反馈给数

10、据库端,之后将从数据库得到的数据信息再传递给JSP 程序。这个过程实质上就是JSP /Servlet 连接在客户端与数据库服务器端传输数据,而且JSP /Serv -let 的功能是借助于其容器J2EE W eb 服务器来实现的。体系结构如图1 所示。图1 系统体系结构2 系统功能分析本教学平台由师生信息管理、网络课堂模块、BBS 课程讨论答疑及网上交流三大模块组成,如图2所示。这三大模块之间相互联系、紧密耦合,有机 地构成了一个完整的网络教学系统。图2 系统功能框图2.1 师生信息管理模块师生信息管理模块主要实现教师与学生相关信息的查询、新增、修改、删除功能,网络平台管理员可以应用此模块全部

11、功能,其中新增、修改、删除仅管理员可以操作,而信息管理数据库中的教师可以查询学生和其他教师的信息,学生只能查询相关教师的信息。此模块同时实现了网络平台用户注册与注销功能,在推广期,开放注册功能,注册成员具备使用者的所有权限。基于此本模块可看作是网络教学平台权限管理的一部分。本课程的授课老师与受教学生是平台使用的主要对象,其他的师生信息亦可录入到此信息系统中。原则上,只有在师生信息数据库内的成员可以登入教学平台,这也是系统权限管理的目标之一。2.2 网络课堂模块此模块是本网络教学平台的核心部分。主要由课程总体概况子模块、授课内容子模块、课件及作业上传下载子模块及在线教学视频收看等子模块构成。课程

12、总体概况主要包括数字信号处理课程的教学大纲、教学日历、教学目标等内容,便于学生从宏观上把握本课程。授课内容是本课程需要掌握的具体知识点,形式上是图文并茂,以提高学生的学习效果为宗旨。课件及作业上传下载子模块实现由教师上传下载本课程课件、批改后的作业,学生下载相应课件文件及上传下载作业的功能,管理员可删除任何课件、作业文件。在线教学视频子模块实现由教师上传教学视频文件,学生在线收看相应部分视频教学的功能。由于视频文件较大,考虑到服务器的负荷,暂不提供视频文件的下载功能。2.3 讨论答疑及网上交流模块此模块中的讨论答疑以BBS 的形式实现,采用异步的方式。学生可将学习本课程过程中及教师批改的作业中

13、存在的疑问发布到相应的版块中,由教师或其他学生进行答疑。教师也可发布讨论的课题,引导学生进行学术讨论。网上交流以网络聊天室的形式实现,教师与学生之间、学生相互之间可以进行实时的网络交流,网络讨论。快速、便捷地解决学生在学习过程中的疑问。只有信息存储在数据库中师生及注册人员可以使用该模块,并且管理员有权删除任何讨论话题并禁止任何成员实时发言。3 软件开发技术系统以HT M L 技术、JSP 技术、M ySQL 数据库技术、ODBC -J DBC 桥接口为主体,采用流行的W eb 开源框架Struts1.2进行开发。数据转向流程由Str uts -confi g .x m l 配置文件进行控制,此

14、配置文件融合了扩展标记语言(X M L技术。整个教学平台采用B /S 架构,并辅以流媒体技术。393.1HTML技术HTML(H yper Text M arkup Language超文本标记语言是一种用来制作超文本文档的简单标记语言。用HTML编写的超文本文档称为HTML文档,它能独立于各种操作系统平台(如Un i x,W i n do w s 等。自1990年以来HTML就一直被用作W o rl d W ide W eb上的信息表示语言,用于描述H o m epage 的格式设计和它与WWW上其它H o m epage的连结信息。HT M L技术是JSP、ASP、PHP等动态网站开发技术的

15、基础。HTML语言是通过利用各种标记(tags来标识文档的结构以及标识超链(H yperli n k的信息。虽然H T ML语言描述了文档的结构格式,但并不能精确地定义文档信息必须如何显示和排列,而只是建议W eb浏览器(如M osiac、N etscape等应该如何显示和排列这些信息,最终在用户面前的显示结果取决于W eb浏览器本身的显示风格及其对标记的解释能力。这就是为什么同一文档在不同的浏览器中展示的效果会不一样。3.2XML技术XML是X tensi b le M arkup Language的缩写,意为可扩展的标记语言,是由W o rld W ide W eb联盟组织(W3C定义的元

16、语言。XM L是标准通用标记语言(SGML一个子集,与超文本标记语言HTML也有相类似的地方,但实际上它是针对SG M L和HT-ML的局限性而创立的。简单地说,XML是一组规则和准则的集合,用于以无格式文本来描述数据。技术上,它是一种语言,用于创建其他基于插入标记的语言以帮助描述数据。然而,XM L实际上不只是标记。XM L是标记和内容的组合,其中的标记将含义添加给内容。X M L突破了HT M L的固定标记集合的约束,用户可以根据需要定义任何一种标签来描述文档中的数据元素。它的基本思想是利用数据标识表示数据的含义,利用简单的嵌套和引用来实现数据元素之间的关系。本系统中的W eb配置文件(W

17、 eb.x m l与Struts配置文件便是基于此技术生成的。3.3JSP技术JSP即为Java Server Page(Java服务器页面,是由SunM icrosyste m s公司倡导,多家公司参与一起建立的一种动态网页技术标准,主要用于开发动态网页。JSP继承了Java语言的特点,允许W eb开发人员开发和维护与平台无关、信息丰富、动态的W eb页面。它与JavaEnterprise API(Java企业应用编程接口紧密结合能使W eb开发人员轻易搭建网络平台,建立起功能强大的W eb应用程序。它将内容的生成和显示进行分离,使W eb开发人员能专注于应用逻辑的处理;利用可重用的组件Ja

18、va B eans,加快了总体开发速度,并提高了系统质量,采用标识简化页面编程,降低了开发人员的难度2。3.4S truts技术S truts技术是MVC模式的具体实现。MVC设计模式是在20世纪80年代由Xerox PARC首先提出的,它的英文缩写为M ode-l V ie w-Controller。它代表了三层模型:M ode l(模型、V ie w(视图和Con-troller(控制器。MVC至今已被广泛地应用于软件架构的设计中,是Sun公司J2EE采用的关键模式之一,它推动着软件开发设计不断地前进发展。MVC的模式框架如图3 所示。图3M VC模式框架作为MVC框架模式的一个具体实现,

19、Struts不仅很好地将核心的三大组件分别应用到了基于MVC模式下开发的W eb应用中去,而且在各层之中,Struts还整合了一些优秀的Java技术。在逻辑表示层中,S truts整合了JSP,V elocity Te m plates,XSL 等优秀的技术。在逻辑业务层中,S truts又与J DBC、OR映射以及EJB等数据库访问技术相结合。在逻辑控制层中,Struts有着自己强大的控制器组件,它们位于S truts的视图组件和模型组件之间,发挥着强大的协调作用。这样一来,Struts也解决了在W eb中一直难于解决的关于业务逻辑和表示逻辑耦合度太高的问题,提高了W eb系统的可维护性、可

20、扩展性、可移植性和组件的可复用性。Str uts的工作原理如图4 所示。图4S truts的工作原理40 3.5M ySQL数据库M ySQL是最受欢迎的开源SQL数据库管理系统,它由M ySQL AB开发、发布和支持。M ySQL AB 是一家基于M ySQL开发人员的商业公司,它是一家使用了一种成功的商业模式来结合开源价值和方法论的第二代开源公司。M ySQL是M ySQL AB的注册商标。M ySQL是一个快速的、多线程、多用户和健壮的SQL数据库服务器。M ySQL服务器支持关键任务、重负载生产系统的使用,也可以将它嵌入到一个大配置(m ass-deployed的软件中去。3.6J D

21、BCODBC桥技术J DBC(Java Da ta Base Connectiv ity,Java数据库连接是一种用于执行SQL语句的Java API,可以为多种关系数据库提供统一访问,它由一组用Java语言编写的类和接口组成。J DBC为工具/数据库开发人员提供了一个标准的API,据此可以构建更高级的工具和接口,使数据库开发人员能够用纯Java API编写数据库应用程序。J DBC-ODBC桥是一个J DBC驱动程序,它通过将J DBC操作转换为ODBC 操作来实现J DBC操作。对ODBC,它像是通常的应用程序,桥为所有对ODBC可用的数据库实现JD-BC。它作为sun.j d bc.od

22、bc包实现,其中包含一个用来访问ODBC的本地库。桥是由I n terso lv和Java So ft联合开发的。由于ODBC被广泛地使用,该桥的优点是让J DBC能够访问几乎所有的数据库。桥支持ODBC2.x,这是当前大多数据ODBC驱动程序支持的版本。桥作为包sun.j d bc.odbc与J DK一起自动安装,无需特殊配置。3.7客户机/服务器技术联入校园网的计算机从功能上来说,可以分成服务器和客户机两种,不论哪种服务器,如文件服务器、FTP服务器、数据服务器、邮件服务器、数据服务器、代理服务器等都全天候运行,为全校师生提供各种服务。4结束语相对于封闭的传统课堂教学模式而言,数字信号处理网络教学平台做到了信息渠道的畅通无阻,它突破了时空的限制,体现了以学生为本,因材施教的思想,促进了学生创新意识和