课程学习与交流平台的设计与实现论文

摘要二十世纪九十年代起计算机在我国的发展可谓是突飞猛进，Internet也在慢慢的走进我们的生活，信息化已经成为了全球性未来发展的必然趋势。Internet的快速发展与应用，对传统教学提出了新的模式要求，以计算机技术、网络技术为支撑的数字化学习主要是朝信息化、网络化、智能化目标进行。开发本系统成为本次设计的最终目的。文章首先介绍了课题研究背景以及系统开发平台以及相关技术，并对系统进行可行性分析与需求分析，然后是数据库的设计和系统框架的集成与搭建，较详细的论述了系统的详细设计以及每个模块的实现。最后，对系统进行了系统测试并提出了还需要改进的问题。本系统基于J2EE开发，使用SSH(spring、struts、hibernate)框架集成，运行Tomcat服务器，数据库系统为Oracle。系统分为用户、教师、管理员三个子系统。用户系统提供用户信息修改、课程选择、视频学习、资料下载、答疑、测试与心得交流中心等模块；教师系统提供教师个人信息修改、教学课程管理、答疑解惑，资料文件上传与心得交流中心等模块；管理员系统提供管理员个人信息修改、可管理用户、教师、课程信息，且提供用户权限管理等模块。经过测试，系统所涉及的模块与功能能正常运行，达到设计要求。关键词：Internet数字化学习系统J2EESSH框架IAbstractComputerfromthe1990scanbedescribedinrapiddevelopmentinchina.Internetareslowlyintoourlives,informationtechnologyhasbecometheinevitabletrendoftheglobalfuture.TherapiddevelopmentofInternetapplications,thetraditionalmodeofteachingputforwardnewrequirementstocomputertechnology,networktechnologytosupportdigitallearningmainlytowardsinformationtechnology,network,intelligencetargets.Developmentofthissystemhasbecometheultimategoalofthisdesign.Thearticlefirstintroducestheresearchbackgroundandsystemdevelopmentplatformandrelatedtechnologies,andsystemsrequirementsanalysisandfeasibilityanalysis,andisintegratedwiththebuildingdesignanddatabasesystemframework,moredetaileddiscussionofthedetaileddesignofthesystemandeachachieveamodule.Finally,thesystemhasbeentestedandproposedsystemsalsoneedtoimprovetheproblem.ThesystemisbasedonJ2EEdevelopmentusingSSH(spring,struts,hibernate)frameworkintegration,runningTomcatserver,databasesystemsasOracle.Systemisdividedintouser,teachers,administratorsthreesubsystems.Thesystemprovidesusersmodifyuserinformation,courseselection,videolearning,datadownloads,Q&A,testingandexperienceexchangecentersandothermodules;teacherspersonalinformationtomodifythesystemtoprovideteachers,curriculummanagement,answeringquestions,informationandexperienceexchangefileuploadcentermodule;administratorsystemadministratortomodifypersonalinformation,youcanmanageusers,teachers,curriculuminformation,andprovidesuserrightsmanagementmodule.Afterthemoduleandfunctionaltesting,systeminvolvedinnormaloperation,tomeetthedesignrequirements.Keywords:InternetDigitizingstudy-systemJ2EESSH-frameworkII目录摘要.IAbstract.II1绪论.11.1引言.11.2系统开发背景与目的.11.2.1开发背景.11.2.2设计目的.22系统开发环境及技术的介绍.32.1系统平台介绍.32.2系统开发环境介绍.32.3相关技术介绍.43系统分析.63.1可行性分析.63.1.1实用性分析.63.1.2技术可行性分析.63.1.3经济可行性分析.63.1.4操作可行性分析.73.1.5可行性分析结果.73.2需求分析.73.2.1任务目标.73.2.2运行环境需求.73.2.3系统功能图.73.2.4功能需求分析.84数据库设计.164.1数据库PDM设计图.16III4.2数据库表说明.165系统框架的集成与搭建.215.1准备工作.215.2搭建配置.215.2.1hibernate的配置.215.2.2struts的配置.225.2.3spring的配置.235.2.4项目Web.xml的配置.236系统实现.256.1登录功能的实现.256.2用户子系统的实现.276.2.1注册功能的实现.276.2.2个人信息功能的实现.296.2.3查看课程信息功能：.316.2.4资料下载功能的实现.336.2.5视频播放功能的实现.356.2.6课程测试功能的实现.366.2.7答疑功能的实现.376.2.8交流平台的实现.396.3教师管理子系统的实现呢.416.3.1个人信息功能的实现.416.3.2教学课程信息管理的实现.426.3.3解答疑功能的实现.436.3.4文件上传功能的实现.446.3.5交流平台的实现.456.4管理员子系统的实现.456.4.1个人信息功能的实现.456.4.2用户信息管理功能的实现.466.4.3教师信息管理功能的实现.47IV6.4.4课程信息管理功能的实现.486.4.5权限管理功能的实现.497系统模块测试.517.1登录界面模块测试.517.2注册界面模块测试.517.3用户个人信息模块测试.527.4课程答疑提问模块测试.537.5交流中心发布主题模块测试.547.6交流中心回复主题模块测试.557.7教师个人信息修改模块测试.557.8教师课程管理修改模块测试.567.9教师答疑功能模块测试.577.10管理员个人信息修改模块测试.587.11管理员对用户信息修改模块测试.587.12管理员对教师信息管理模块测试.597.13管理员对课程信息管理模块测试.607.14管理员对权限的管理模块测试.618结束语.62致谢.63参考文献.64文献综述01绪论1.1引言二十世纪九十年代，随着信息技术和互联网的飞速发展，信息与网络技术被广泛应用到现代通信中，Internet走进大众视野。Internet是目前世界上最大的计算机互联网络，它遍布全球，将世界各地各种规模的网络连接成一个整体。作为Internet上一种先进的，易于被人们所接受的信息检索手段，WorldWideWeb(简称WWW)发展十分迅速，成为目前世界上最大的信息资源宝库。据估计，目前Internet上已有上百万个Web站点，其内容范围跨越了教育科研、文化事业、金融、商业、新闻出版、娱乐、体育等各个领域，其用户群十分庞大，因此，建设一个好的Web站点对于一个机构的发展十分重要。近年来，随着网络用户要求的不断提高及计算机科学的迅速发展特别是数据库技术在Internet中的广泛应用，Web站点向用户提供的服务将越来越丰富，越来越人性化。而人们获取知识的途径更加多元化，突破了时间和空间的局限性4。Internet的快速发展与应用，对传统教学提出了新的模式，以计算机技术、网络技术为支撑的数字化学习主要是朝信息化、网络化、智能化目标进行。目前各学校都在建设网络化的学习系统，为激发学生学习的主动性、参与性、自觉性以及学习的随时性，我们开发本系统。本课题主要完成(1)课程管理，对不同课程的综合管理；(2)学习模块，选择课程进行对应的学习；(3)知识分享，对所学的经验，困惑分享给同学，也可以与老师交流；(4)系统维护模块，针对用户的权限，资源的管理。其主要目的是通过课题掌握基于web开发的各项技术，包括DHTML、Java编程、数据库以及网络安全方面的知识与技术。1.2系统开发背景与目的1.2.1开发背景随着我国现代远程教育事业高速、蓬勃的发展，各个高校、有关远程教育单位和公司相继开发了大量的适应远程教育的网络课程、早在2000年5月，为了贯彻第三次全国教育工作会议精神，落实21世纪教育振兴行动计划，加1快现代远程教育工程资源建设步伐。教育部启动了“新世纪网络课程建设工程”。此工程共立项320个，经过几年的研制开发大部分已经完成，这批项目的研发集中了国内高校的优秀教育资源体现了“名师、名校、名课程”的建设原则，因而代表了我国网络课程的最高水平5。随着互联网的普及和发展，网络技术在高校中的应用越来越普遍，并且促进了共享教育资源，扩大教育规模，加快教育改革，构建终身教育体系，形成以学习者为主体的学习方式等一系列变革。当今网络教学已成为各国教育改革和发展的趋势。因此，构建一个适合交互式课堂教学模式的教学平台就成了当务之急。而至于校园内的自主学习，能使用的并不多。信息网络技术飞速发展，利用先进的信息技术改革和发展网络教育已经成为高等学校的必然选择。网络已成为学生越来越重要的学习渠道和知识来源，网上自主学习与交流也会随着技术的升级，理念的更新而不断完善和丰富，它的表现方式也将朝着多样性的方向发展，交互式教学平台构建的理念、技术和方法也会随之变化，不断趋于完善。1.2.2设计目的针对很多高校中都普遍存在“教师上完课就走，师生交流的时间太少”的现象，特别是当很多学生本身自主学习的能力相对较弱，而高校教学知识容量大，如果在课堂没有很好的消化课程内容，课后又没能及时与教师交流沟通，容易使学生失去学习信心，甚至因此而放弃课程的学习。这可能直接影响后继课程的学习，甚至是整个专业课程的学习，从而影响的学生的就业与工作。为了激发学生学习的主动性、参与性、自觉性以及学习的随时性，我们开发本系统。22系统开发环境及技术的介绍2.1系统平台介绍J2EE是Java2平台企业版（Java2Platform,EnterpriseEdition），由SUN公司开发的一套企业级应用规范。（2009年04月20日，甲骨文74亿美元收购Sun。取得java的版权）30。J2EE是Java的一种企业版用于企业级的应用服务开发。J2EE平台一个开放的、基于J2SE标准的开发和部署的平台，用于构建N层的基于web的以服务器端为核心的模块化企业应用，由一整套服务（SERVICES）、应用程序接口（APIS）和协议构成，它对开发基于WEB的多层应用提供了功能支持28。优势在于：J2EE为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统提供了良好的机制：保留了现存的IT资产，高效的开发，支持异构环境，可伸缩性，稳定的可用性。所以本次系统采用J2EE平台开发。2.2系统开发环境介绍本次系统设计使用MyEclipse开发工具，以Oracle10g做系统数据库，Tomcat6.5做服务器完成设计。MyEclipse是一个十分优秀的用于开发Java,J2EE的Eclipse插件集合，MyEclipse的功能非常强大，支持也十分广泛，尤其是对各种开源产品的支持十分不错。MyEclipse目前支持JavaServlet,AJAX,JSP,JSF,Struts,Spring,Hibernate,EJB3,JDBC数据库链接工具等多项功能。可以说MyEclipse是几乎囊括了目前所有主流开源产品的专属eclipse开发工具1。Oracle数据库（OracleDatabase），简称Oracle。是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统7。Tomcat服务器是一个免费的开放源代码的Web应用服务器，属于轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试JSP程序的首选1。32.3相关技术介绍MVC全名是ModelViewController，是模型(model)视图(view)控制器(controller)的缩写，一种软件设计典范，用一种业务逻辑、数据、界面显示分离的方法组织代码，将业务逻辑聚集到一个部件里面，在改进和个性化定制界面及用户交互的同时，不需要重新编写业务逻辑。MVC被独特的发展起来用于映射传统的输入、处理和输出功能在一个逻辑的图形化用户界面的结构中9。本次开发使用的SSH（SSH为struts+spring+hibernate的一个集成框架，是目前较流行的一种Web应用程序开源框架）就是基于MVC模式。Hibernate是一个开放源代码的对象关系映射框架，它对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。Hibernate可以应用在任何使用JDBC的场合，既可以在Java的客户端程序使用，也可以在Servlet/JSP的Web应用中使用，最具革命意义的是，Hibernate可以在应用EJB的J2EE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任15。Struts对Model，View和Controller都提供了对应的组件。ActionServlet，这个类是Struts的核心控制器，负责拦截来自用户的请求。Action，这个类通常由用户提供，该控制器负责接收来自ActionServlet的请求，并根据该请求调用模型的业务逻辑方法处理请求，并将处理结果返回给JSP页面显示。Model部分：由ActionForm和JavaBean组成，其中ActionForm用于将用户的请求参数封装成ActionForm对象，该对象被ActionServlet转发给Action，Action根据ActionForm里面的请求参数处理用户的请求。JavaBean则封装了底层的业务逻辑，包括数据库访问等。View部分：该部分采用JSP（或HTML、PHP）实现。Struts提供了丰富的标签库，通过标签库可以减少脚本的使用，自定义的标签库可以实现与Model的有效交互，并增加了现实功能。对应上图的JSP部分。Controller组件：Controller组件有两个部分组成:系统核心控制器与业务逻辑控制器。系统核心控制器，对应上图的ActionServlet。该控制器继承了HttpServlet类，因此可以配置成标注的Servlet。该控制器负责拦截所有的HTTP请求，然后根据用户请求决定是否要转给业务逻辑控制器。业务逻辑控制器，负责处理用户请求，本身不具备处理能力，而是调用Model来完成处理。4对应Action部分16。Spring是一个开源框架，它由RodJohnson创建。它是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的。Spring使用基本的JavaBean来完成以前只可能由EJB完成的事情。然而，Spring的用途不仅限于服务器端的开发。从简单性、可测试性和松耦合的角度而言，任何Java应用都可以从Spring中受益。简单来说，Spring是一个轻量级的控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的容器框架4。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，以帮助开发人员在短期内搭建结构清晰、可复用性好、维护方便的Web应用程序。其中使用Struts作为系统的整体基础架构，负责MVC的分离，在Struts框架的模型部分，控制业务跳转，利用Hibernate框架对持久层提供支持，Spring做管理，管理struts和hibernate。具体做法是：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(DataAccessObjects)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struts和hibernate13。系统的基本业务流程是：在表示层中，首先通过JSP页面实现交互界面，负责接收请求(Request)和传送响应(Response)，然后Struts根据配置文件(struts-config.xml)将ActionServlet接收到的Request委派给相应的Action处理。在业务层中，管理服务组件的SpringIoC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。而在持久层中，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4。采用上述开发模型，不仅实现了视图、控制器与模型的彻底分离，而且还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。而且由于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。53系统分析3.1可行性分析3.1.1实用性分析随着我国教育事业，经济的不断发展，招收的大学生也在不断增加，大学的教育资源却跟不上脚步，导致大学生质量的下滑。对于网络教学资源，其早在2000年5月，为了贯彻第三次全国教育工作会议精神，落实21世纪教育振兴行动计划,加快现代远程教育工程资源建设步伐。教育部启动了“新世纪网络课程建设工程”。而至于校园内的自主学习，能使用的并不多。信息网络技术飞速发展，利用先进的信息技术改革和发展网络教育已经成为高等学校的必然选择。网络已成为学生越来越重要的学习渠道和知识来源，网上自主学习与交流也会随着技术的升级，理念的更新而不断完善和丰富，它的表现方式也将朝着多样性的方向发展，交互式教学平台构建的理念、技术和方法也会随之变化，不断趋于完善5。3.1.2技术可行性分析系统是C/S结构的动态网页程序，使用Java、html以及sql语言，采用MVC模式，使用Hibernate、Struts2、Spring框架，这些技术都有很成熟的框架，具有很强的扩展性和专业性。与大学专业课程知识有一定的关联，且在网上资料可轻易学习，所以技术可行。3.1.3经济可行性分析经济可行性的研究主要是对待开发软件的成本估算和成本/效益分析，以确定待开发软件是否有开发的价值。系统运行的服务器由开源Tomcat做服务器，Oracle10g做后台数据库，性能要求不高，开销不大。对终端来说，有HTTP协议支持，在万维网中只需终端有浏览器即可使用，对硬件的要求不高，对于目前大学生经济状况来说完全可行。所以说本系统的开发经济可行。63.1.4操作可行性分析本系统最终操作在网页上，具有比较好的界面和基本完善的功能，使用轻松方便，操作简单，易于维护，适应性强，有较好的操作可行性。3.1.5可行性分析结果从整个系统的实用性、技术可行性、经济可行性和操作可行性四个方面来研究，无论是哪个方面都是有理论依据和实践做基础的，因此，此系统是可行的。3.2需求分析3.2.1任务目标(1)课程管理模块：包括：课程名称、介绍、老师介绍、学习要求（教学大纲）等。(2)学习模块：包括：上课（视频播放）、学习资料、答疑、测试、学习分析与建议等。(3)知识分享模块：包括、学习交流（与老师、同学）、搜索引擎（对相关知识、问题的搜索或通过互联网的搜索）(4)系统维护模块：包括安全功能（用户、权限的管理）、系统的管理与维护等。3.2.2运行环境需求操作系统：Windows。服务器：Tomcat6.5。后台数据库：Oracle10g。3.2.3系统功能图系统分为三个子系统：用户、教师、管理员子系统。每个子系统都有不同的功能。整个系统功能如图3.1所示。7课程学习与交流系统用户子系统教师管理子系统管理员子系统查看课程信息功能交流平台学习资料下载功能答疑功能个人信息管理功能个人信息管理功能个人信息管理功能在线视频学习功能课程测试功能发布交流主题功能回复心得体会功能课程信息管理功能资料上传功能视频上传功能用户信息管理功能教师信息管理功能课程信息管理功能权限管理功能答疑功能用户注册功能图3.1系统功能图3.2.4功能需求分析本系统分为用户子系统、教师管理子系统、管理员子系统三个子系统。在登录模块输入账户密码后，选择登录系统类型进入相应的子系统。流程图如图3.2所示。8开始输入账户、密码后台验证进入系统验证成功验证失败结束图3.2登录流程图用户子系统有以下功能：(1)用户注册，提供要用系统的用户注册使用本网站学习与交流功能；流程图如图3.3所示。9开始输入基本信息检查格式信息登录界面注册成功注册失败结束图3.3用户注册功能流程图(2)查看课程信息列表，选择感兴趣课程并进入课程信息：下载感兴趣的当前课程的资料文件；在线学习播放视频文件；当前课程学习能力测试；当前课程学习中答疑功能；流程图如图3.4所示。10开始结束选择某门课程视频学习文件下载课程答疑课程测试测试学习分析与建议新增答疑问题答疑信息查看图3.4课程学习流程图(3)个人信息修改功能。流程图如图3.5所示。开始修改个人信息验证格式个人信息页面修改修改失败结束图3.5个人信息修改11(4)心得交流平台功能：1)发布自己学习心得以及意见；2)回复已有的帖子信息；流程图如图3.6所示。开始结束查看交流信息列表进入回复列表添加回复发布交流主题发布信息判断回复信息判断失败成功失败成功图3.6交流平台流程图教师子系统有以下功能：(1)个人信息修改；流程图与用户个人修改流程图相同，如图3.5所示。(2)自己教学课程信息的查看与修改；流程图如图3.7所示。开始结束进入教学课程列表修改课程信息新增、删除教学课程查看详细信息成功修改信息后头判断失败图3.7教师教学课程管理流程12(3)对课程的资料文件、视频文件有上传功能；流程图如图3.8所示。开始选择上传文件类型上传验证上传页面上传成功上传失败结束图3.8文件上传流程图(4)查询教师自己查询所教课程用户提出的疑问并且回答；流程图如图3.9所示。13开始结束查看教学课程用户疑问回答与建议修改信息后头判断失败查看剩余的用户疑问列表成功图3.9教师答疑流程(5)心得交流平台功能：发布自己学习心得以及意见；回复已有的帖子信息；流程图与用户的交流平台流程图一样，如图3.6所示。管理员子系统有以下功能：(1)个人信息查看与修改。流程图与用户个人修改流程图相同，如图3.5所示。(2)用户信息管理功能提供所有用户信息的查看、修改与删除操作；流程图与用户个人修改流程图相同，如图3.5所示。(3)教师信息管理功能提供所有教师信息的查看、修改操作；流程图与用户个人修改流程图相同，如图3.5所示。(4)课程信息管理功能提供所有课程信息的查看、修改操作；流程图与14教师课程管理流程图一样，如图3.7所示。(5)权限信息管理提供权限信息的查看与修改；流程图如图3.10所示。开始新增、修改权限列表提交信息查看权限列表成功新增、修改失败结束图3.10权限管理流程154数据库设计4.1数据库PDM设计图数据库设计根据需求分析、系统功能图、其他功能流程图设计，在powerDesigner工具软件下绘制。具体设计完成为pdm图，如图4.1所示。图4.1数据库设计图4.2数据库表说明用户信息表用于存储注册用户的基本信息，详细说明如表4.1所示。表4.1用户信息表user_info字段说明类型注明user_id用户编号NUMBER主键user_account用户账户VARCHAR2(31)唯一约束user_password用户密码VARCHAR2(31)user_name用户姓名VARCHAR2(31)user_tel用户电话VARCHAR2(13)user_email用户邮箱VARCHAR2(255)user_image用户头像（路径）VARCHAR2(255)user_state用户状态VARCHAR2(255)0为禁用，1为使用16权限信息表用于存储权限的信息，为编号ID与权限等级名，详细说明如表4.2所示。表4.2权限表permission_info字段说明类型注明permission_id权限编号NUMBER主键permission_level权限等级VARCHAR2(255)用户权限表用于存储用户的权限信息，详细说明如表4.3所示。表4.3用户权限表user_permisson管理员信息表用于存储管理员的基本信息，详细说明如表4.4所示。表4.4管理员信息表manager_info字段说明类型注明manager_id管理员编号NUMBER主键manager_account管理员帐户VARCHAR2(31)唯一约束manager_password管理员密码VARCHAR2(31)manager_name管理员姓名VARCHAR2(31)manager_tel管理员电话VARCHAR2(13)manager_email管理员邮箱VARCHAR2(31)教师信息表用于存储教师的基本信息，详细说明如表4.5所示。表4.5教师信息表teacher_info字段说明类型注明teacher_id教师编号NUMBER主键teacher_account教师账户VARCHAR2(31)唯一约束teacher_password教师密码VARCHAR2(31)teacher_name教师姓名VARCHAR2(31)teacher_tel教师电话VARCHAR2(13)teacher_email教师邮箱VARCHAR2(255)teacher_image教师头像（路径）VARCHAR2(255)课程信息表用于存储课程的基本信息，详细说明如表4.6所示。表4.6课程信息表course_info字段说明类型注明字段说明类型注明user_permission_id用户权限编号NUMBER主键user_id用户编号NUMBER外键(user_info)permission_id权限编号NUMBER外键(permission_info)17course_id课程编号NUMBER主键teacher_id教师编号NUMBER外键course_name课程名称VARCHAR2(255)course_introduce课程介绍VARCHAR2(255)course_require课程要求VARCHAR2(255)course_image课程图片VARCHAR2(255)交流主题表用于存储用户、教师发布的交流主题的基本信息，详细说明如表4.7所示。表4.7交流主题表exchange_info字段说明类型注明exchange_id交流编号NUMBER主键user_id用户编号NUMBER外键(user_info)teacher_id教师编号NUMBER外键(teacher_info)course_id课程编号NUMBER外键(course_info)exchange_name交流主题VARCHAR2(255)exchange_date发布时间DATE回复信息表用于存储用户、教师回复交流主题的基本信息，详细说明如表4.8所示。表4.8回复信息表reply_info字段说明类型注明reply_id回复编号NUMBER主键exchange_id交流编号NUMBER外键(exchange_info)user_id用户编号NUMBER外键(user_info)teacher_id教师编号NUMBER外键(teacher_info)reply_content回复内容VARCHAR2(255)reply_date回复时间DATE学习关系表用于存储用户已学习课程的关系基本信息，详细说明如表4.9所示。表4.9学习关系表study_relation字段说明类型注明relation_id学习关系编号NUMBER主键course_id课程编号NUMBER外键(course_info)user_id用户编号NUMBER外键(user_info)答疑信息表用于存储用户提出的问题的基本信息，教师回