摘 要

随着信息技术的发展，网络教学相关行业发展迅速。很多人已经习惯于从网络获取知识。网络课堂让更多人以更快的时间，更低的成本获取知识。并且网络教学将随着互联网的发展在未来成为更加流行的教学方式。本文以“Java程序设计”课程的教学系统为例，按照软件工程的流程来阐述系统从需求到开发再到测试的过程，并对开发中用到的流行技术和算法做简单的介绍。

本系统采用Java EE技术来实现，是典型的Java Web项目。在最新的Windows10系统下，使用经典的SSM框架来搭建Java程序设计课程的教学网站。数据库使用5.5.58版本MySQL数据库。本系统功能包括学生查看通知、浏览课件等教学资源、查看和提交作业、发表课堂问题等功能；教师浏览通知、上传课件等教学资源、查看批改学生作业、解答学生问题等功能；课堂后台管理员管理学生和老师信息、管理课堂信息、管理课件等课程资源、发布公告等功能。

本系统有以下特点：首先本系统可以模仿传统课堂教学的大部分场景，并且界面简洁、操作简单，方便于学校师生使用。同时本系统对不同类型用户给予了不同的功能权限，对用户重要信息进行加密，提升了用户信息的安全性。

关键词：在线课堂；数据库；网站设计；编程教育

Abstract

With the development of information technology, the industry related to online teaching has developed rapidly, and many people are used to acquiring knowledge from the Internet. Online teaching allows more people to acquire knowledge in a faster time and at a lower cost. And online teaching will become a more popular way of instruction in the future with the development of the Internet. This article takes the teaching system of the "Java programming" course as an example, in the light of the process of software engineering to explain the process of the system from requirements to development to testing, and gives a brief introduction to the popular technologies and algorithms used in development.

This system uses Java EE technology to realize, it is a typical Java Web project. Under the latest Windows 10 system, the classic SSM framework is used to build a teaching website for Java programming courses. The database uses version 5.5.58 MySQL database. The functions of this system include functions for students to browse teaching resources such as courseware, view and submit assignments, and post classroom questions; teachers browse teaching resources such as notifications, upload courseware, view and correct student assignments, answer student questions, and other functions; Teacher information, management of classroom information, management of courseware and other course resources, announcements and other functions.

The system has the following characteristics: First, the system can imitate most of the scenes of traditional classroom teaching, and the interface is simple and the operation is simple, which is convenient for teachers and students in the school. At the same time, the system gives different types of users different functional rights, encrypts important user information, and improves the security of user information.

Key Words： Online classroom; database; website design; Programming education

目录

第1章 绪论 1

1.1系统研究背景 1

1.2 国内外现状研究 2

1.2.1 国外网络教学现状 2

1.2.2 国内网络教学现状 3

1.3目标与期望 3

第2章 需求分析 4

2.1 功能需求 4

2.2 非功能需求 4

2.3 用例图分析 5

2.4开发环境 7

第3章 总体设计 8

3.1功能结构设计 8

3.2整体技术框架 9

3.2.1开发技术 9

3.2.2系统架构 10

第4章 数据库设计 12

4.1概念结构设计 12

4.1.1系统E-R图 12

4.2逻辑结构设计 13

4.3数据库物理设计 14

第5章 功能模块与算法设计 17

5.1前端模块 17

5.2用户登陆模块 18

5.3学生子系统 19

5.3.1课件资源浏览学习模块 19

5.3.2课程资源查询模块 21

5.4教师子系统 22

5.4.1上传课程资源模块 22

5.4.2 作业管理模块 23

5.5后台管理员子系统 24

5.5.1管理学生教师信息模块 24

5.5.2公告管理模块 25

第6章 系统测试 26

6.1测试要求 26

6.2测试用例 26

6.3测试结论 28

第7章总结 29

参考文献 30

致 谢 32

第1章 绪论

1.1系统研究背景

在互联网发达的今天，人们逐渐习惯于从网络中获取知识。上网课对大家来说已经不是新鲜事物了。特别是今年由于疫情的影响，更是让大部分学生都只能在家里通过上网课的方式学习。通过网络教学系统，我们可以随时随地的在家学习，网络教学也正是这些年来我国互联网行业高速发展的体现^[1]。同时，网络教学也造就了一个蓬勃发展的产业链，今年寒假网络教学的用户激增，导致部分型号平板都卖断货。其潜力可见一斑。无论是传统教育行业还是互联网行业未来都会在网络教学行业布局。由于成本和时间的优势，未来的父母特别是年轻一代父母会更多的选择让孩子在家通过网路教学形式学习而非线下补课。可以说网络教学的发展是一个多方利好的事，老师和学生可以减轻负担，而平台则可以获得大量用户。同时，网络教学对教学发展也具有好处，对于部分课程完全可以放到学校的网络教学平台上，通过对课程的精简，可以减轻学生的负担，同时提升课堂的效率^[2]。网络课堂的兴起也一定程度解决了学生自学时资源不足的问题，因为网络教学平台上有着老师上传的大量课程资源，学生则不用费力的去搜集资料。总的来说，网络教学在我国的发展势头非常好，如何研究设计一个实用的网络教学平台是很有意义的一个问题。

在计算机专业中，通过上网课自学是一个很重要的学习方式。Java程序设计是近几年各大网络课堂的热门课程，因为java语言的应用非常广泛，在众多编程语言中有着很高的市场占有率^[3]。许多科班或非计算机专业学生都或多或少的在学习编程语言。而Java作为软件开发行业的热门语言，网络上的相关教程也很多。所以有许多人选择在网上学习Java，关于Java的教程与资源市面上也数不胜数。虽然Java相对于C 等语言入门容易，但要想要学好则必须有着很深的知识积累，同时学习Java必然涉及到其他方面知识如数据库、数据结构、操作系统、前端构建等。经过对比，大部分课程只是简单按照知识点给出学习资料并且资源并不完整。例如一些教学网站只是简单的基础语法进行介绍，有的网站对Java知识的介绍较为零散且不具有连贯性，这让许多学生难以形成系统的认识。此外许多Java的在线教程对于学习者的互动与测试方面等功能却乏善可陈。例如，每一章的内容后面没有对应的作业，导致难以了解学生的学习情况。这与实际的Java课堂教学还是有不小差距。由于缺少互动与评价环节这导致很多学习者只是学习了前几个章节后便匆匆放弃。这说明一个好的Java程序设计课堂教学系统是有着一定的市场需求的。一个良好的Java程序设计课程教学系统应该有着丰富的课程资源供学生学习，同时需要有老师的教学视频来辅助学生理解知识点^[4]。同时要兼顾课后的作业等练习检测环节和老师同学间的答疑解惑环节。只有具备以上的特点才能算是一个好的编程类教学网站。

1.2 国内外现状研究

网络教学是随着第三次科技革命而发展的，电子计算机的诞生改变了人们生活各个方面，教学形式也逐渐的由单一的传统课堂向多元化方向发展。互联网上的海量资源是网络教学发展的基础。无论是中国还是国外都借助计算机技术来发展网络教学，这也体现了网络教学的优点，以较小的代价来普及知识^[5]。关于Java等编程语言网络教学在国内外也都发展的很迅猛，一方面程序员本就是互联网行业的主力军，它们通常在网络上表现得很活跃；另一方面由于开源思想的盛行，网络上关于Java编程语言的资源也是数不胜数的。甚至有人调侃，只要有一台能上网的电脑，你就能学Java。正是如此，导致国内外关于Java等编程语言类网络教学研究一直很热门。

1.2.1 国外网络教学现状

得益于因特网的发展较早，国外发达国家的网络教学体系比较成熟。众所周知，计算机技术一开始是在军方和大学内使用。所以美国一些著名大学对于网络教学技术研究的也比较早。许多著名大学如哈佛、加州理工等学校推出了许多网络课程，学生可以通过在网上学习足不出户就获得学校学位^[6]。英国则在21世纪初提出网络教学计划。要求公民在一生中要学会不断利用网络进行继续教育。亚洲发达国如韩国也在网络教育方面投入大量资金，并对网络教育企业出台一系列优惠政策，可见其重视程度。可以说国外发达国家网络教学的普及程度是比较高的。这与它们高等教育的普及时间较早和互联网的发展是密不可分的。同时在国外，有许多著名的公共网络学习平台，如Coursera，Khan Academy等，这些平台上的教学资源非常丰富，并借此吸引了大批用户^[7]。值得一提的是，国外越来越多人通过在大流量视频网站上上传Java等编程语言的教学视频。例如YouTube上就有着很多不错的教学资源。这些UP主的视频通常都有着很高的播放量，从侧面说明国外网友对于这种网络学习模式接受程度还是比较高的。当然在国外的一些发展中国家和较为贫困的国家网络教育发展的还是很缓慢的。如非洲和中东部分地区，这些地区由于经济和环境等原因导致基础教育普及率不高，网络教育的发展自然就更加慢一拍了。从联合国的数据来看，世界各国大部分的高校还是普及了网络教学的，但网络教育发展不平衡的现象还是很普遍的。

1.2.2 国内网络教学现状

在国内，网络教学平台近年来的发展比较迅速，并且得到了教育部门的大力支持。除了大多数学生比较熟悉的中国大学MOOC、智慧树、超星等平台，许多高校都搭建了自家的网络教育平台。例如我校的武汉理工大学网络教育平台。但这些网络教学平台的使用范围还不够大，许多学校只是将网络教学平台作为学习公选课的平台，或者将网络平台上的学习内容作为平时成绩的一部分。绝大多数的课程尤其是专业课的学习例如Java程序设计还是以传统课程为主。此外，国内大多网上课堂的功能也还不够完善，网络教育平台上主要是老师上传的课件与视频等资源为主，主要依靠学生自觉去学习这些资源。^[8]另外，不同学校之间也通过远程工具搭建了网络教学平台，这中网络教育方式主要存在于我国的中小学学校。一些偏远地区学校可以通过这种合作平台观看名校的教学内容。值得注意的是，随着直播与自媒体行业的兴起，现在许多老师选择使用QQ、钉钉等社交软件或斗鱼等直播软件来开直播上课，特别是今年这个特殊的时刻，钉钉更是成为了联合国推荐的在家学习的应用。与国外类似的是，我国也有很多个人用户和机构在B站等自媒体平台发布Java、python等语言的自学视频。直播上课与传统上课的方式相比对空间要求不大，不过在上课时间和进度安排方面与传统课程相差无几，只是学习的地点由教室变成了家里。总的来说我国的网络教育和美国等发达国家还有一定差距，这和偏远地区的网络建设不够完善与我经济发展水平有着很大的关系^[9]。随着网络技术的快速发展，我相信这一情况会得到改善，届时网络教学应该会在全国大范围普及开来，而Java等编程语言的网络教学随着计算机热而的得到更多人的关注。

1.3目标与期望

通过分析与设计，我希望此系统能实现主流教学网站的基础功能，能够实现对传统课堂大部分功能进行替代，能给用户一个良好的使用体验。同时本系统中应该足够全面和优秀的Java课程资源，以及学生水平检测和课程交流环节，从而对准备学习Java用户提供一定的帮助。同时我希望此系统能够具有良好的拓展性，方便以后根据需求而进行实时的更改。系统在人机交互方面也应该尽可能简单，方便用户操作。