【《数学在线课程的设计与实现》11000字（论文）】

绪论1.1研究背景信息化时代的快速发展，加速了网络在人们生活中的普及，在不同的领域都形成了独特的网络结构。较为突出的中心就是信息。人们对各方面信息的大量需求形成了一定程度的信息交流市场，各式各样的信息网站为应势而生，并且日臻成熟。现代网络学习获取学习资源最主要的方式就是通过Internet。但是网络酷似一个巨大的蜘蛛网，各式各样的信息交错混杂，并且广泛分散。想要在大网络下准确寻找学习资源，不仅会浪费大量搜索时间还会在大量的信息中迷失寻找的方向。对于大数据信息的开发与利用，首要的任务就是充分开发Internet在教学中的作用，关键点在于怎样去建立一个可控制易操作的网络学习环境，能够让学生在建立的安全可靠有指向性的网络环境下高效寻找利用网络学习资源进行学习。因此，针对用户网上进行《数字文物保护前沿》课程查询、学习、咨询自己测试的需求，开发了本《数字文物保护前沿》在线课程系统，为用户提供一个便利的《数字文物保护前沿》课程学习平台。1.2设计原则优先考虑实践项目的操作性和合理性是开始每一项新项目的前提，同时也要考虑该项实践项目是否能够让使用项目的对象在使用过程中真切的感受到项目的使用价值。所以，在开发项目的准备阶段我们要依据下面几条设计原则对所研究的项目进认真斟酌：（1）操作性原则。研究筹备项目必须有资格获得经济和技术支助执行和操作的，符合实际需要的，从项目的浏览端到项目的实操阶段等多个方面都是可行的，才能实现项目设计的研究意义。（2）契合性原则。研究的主要项目要保障其能够维护和自由扩展的适应性原则，这一原则使每一个非短期发展项目研究过程中必须受到重视的一个原则，不单单只是对安全性进行维护，更主要的是依据契合性原则进行不断地扩展，再不断改进的过程中迎合使用客户的日常需求。（3）保密安全性原则。数据系统的项目最主要的一点就是要保障使用客户的信息保密性和安全性。在当下信息大量交汇的信息时代，判定一个大数据项目的优质关键点就在于期安全性和保密性，因此，要在开放的过程中重点保护信息安全，不能因为过程中的疏漏使整个项目安全系数降低。（4）整体系统性原则。在系统工程领域实现整个项目，实现项目的系统工程整体性，需要在项目研发的调查、分析、设计和开发过程中严格遵守项目的方法和开发步骤，不可因寻求捷径忽略整体，使项目不完整。（5）全面规划、及时实施和循序渐进的原则。研发项目应包括分阶段的方法，不可急于求成，特备要注重项目的条理性，一个系统的项目由多个细小分支构成，在开发过程中要由点到面，一条条梳理完善，要仔细做整体规划、制作计划执行。系统关键技术2.1JSP技术JSP是一种动态的网页技术标准，英文全称是JavaServerPages,JSP首先需要在网络服务器上进行部署，对客户端的请求进行响应，并根据客户端发送的请求信息动态地生成Web网页(HTML、XML等格式)返回给客户端[1]。在同一个JSP页面上,用户可以根据自己的不同需要而发送不同的请求,从而可以得到相应不同的处理结果,从而实现了网页的动态性和交互性[2]。对于从新的起点接触编程领域的新学习者来说JSP编程语言不仅容易轻松上手其中还蕴含着很多高级的特性。研发者在开发各种程序的过程中，选择程序语言JSP能够有效处理类如表单数据的收集操作以及字符串信息的处理方面等一些问题，提高开发过程中的工作效率。随着时代的进步JSP也在不断地更新版本，特点是面向对象的处理机制并有很强的兼容性[3]。JSP还有很多优点，例如利用JSP进行编写程序，仅需编写一次就可以从头到尾运行使用，同时JSP还拥有伸缩自如的特性，可以根据需要进行延展和缩短，其兼容性能较好，适合运用于很对网络平台。因此，使用JSP编程语言，可适用于大部分操作系统、服务器等合适的管理系统[4]。2.2JAVA技术Java技术是随着Internet的普及而迅速推广起来的一种技术,因其固有的网络移动、面向对象、平台无关、安全等诸多特征,迅速成为企业级应用开发的首选技术[5]。Java语言是一种适用于网络编程的语言,它的基本结构与C++极为相似,但却简单得多。它集成了其它一些语言的特点和优势,又避开了它们的不足之处[6]。损弃了C语言中容易引起错误的指针、运算符重载、多重维承等，有创新性，引入引用、接口等技术，完善了语法功能[7]。Java的JVM能够自动将编程中存在的垃圾进行回收，减少程序员在操作的过程中对程序垃圾的后顾之忧。Java语言技术最大的最特别的优势在于它可以在不同类型的平台中自如操作，受到广大网络系统开发者的广泛使用[8]。2.3B/S结构由于大数据网络系统的不断发展，在B/S结构中，大量的数据实际是在数据库服务器内储存，他们利用各种各样方式在不同地方的服务器连接在一起，Web服务器能够形成许多图像文本，音频，动画和视频数据，使各个地方的使用人员都能利用各种各样的浏览器对Web服务器形成的数据访问[9]。该图为B/S架构图：图2-1B/S模式架构图B/S之所以能够成长为程序设计主流架构，关键在于其不受使用地点限制，能够在电脑或者是笔记本上没有安装专门软件的情况下访问系统。任何一个开发系统如果采用了B/S架构进行开发，不论什么问题，都可以只在服务器或者是客户端进行处理，为程序系统后续的维护上避免了很大的麻烦。利用B/S架构开发出来的程序系统能够很大程度上增强与客户的相互沟通，还能够通过不定期的刷新浏览器对正在执行的程序的信息进行数据更新[10]。2.4MYSQL数据库MySQL是一种关系型数据库管理系统（RDBMS），在WEB应用方面，它是最好的RDBMS应用软件之一。由于它的体积小、速度快、可靠、易于使用、开放源代码，而且支持多线程、多用户，在许多中小型网站中作为网站数据库被广泛地应用[11]。MySQL是一种社会免费资源，同时MySQL在免费开源的基础上，在不断改进的过程中已经能够满足专业学生学习和中小企业发展的基本需求。因此很多人在开发项目时选择MySQL作为数据库[12]。MySQL的特点在于其较强的适应性和固有特点，拥有较快的查询速度和可靠的使用稳态，为它吸引了众多的使用者。MySQL之所以能够快速查询，能够适应各方要求因为它安装简易，数据储存能力强并且安装储存过程不需要事务化处理[13]。系统分析3.1可行性分析在做项目系统开发之前，首先要做的是可行性分析，即分析项目是否能够通过开发进行实际操作。做可行性分析能够有效利用低成本解决大问题，如若体验客户对开发的项目很满意就会为项目带来不小的收益。项目系统的可行性主要包括技术、操作、经济、时间等方面，下面我们分别从以下几个方面思考我们研究的项目是否值得接下来开发。3.1.1技术可行性在软件方面，该系统的开发工具与JSP和MYSQL数据库密切相关。凭借JSP便捷的性能、强大的功能使系统的开发顺风顺水。所以，开发《数字文物保护前沿》在线课程系统的软件开发平台是完全可行的。在硬件方面，大数据不断波动的时代，系统开发的硬件条件也在不断地更新。人们随着网络技术的飞速发展不断促进传输功能的不断完善，信息的处理程序安全系数越来越高但成本价格越来越亲民。因此网络系统的硬件平台也完全能满足本研究《数字文物保护前沿》在线课程系统开发的需要。3.1.2操作可行性研究者是一名在读数字媒体专业学生，在学习的过程中程序开发的能力和经验都还欠缺，特别是在界面设计方面，由于技术的限制只能够设计简单，有时甚至略显繁琐的界面，不能够做到简洁、美观和流畅操作，让用户觉得心满意足。简单一点说就是大多数情况研究者设计的界面缺少明确的相应的操作提示，用户只有在专门的培训讲解下才能顺利操作，而不像市面上的大多数界面一样用户不用培训，要遵循相关操作的接口说明，就可以轻松地掌握相应模块的功能。本文《数字文物保护前沿》在线课程系统利用MySQL数据库，弱化操作程序以满足操作可行性，外观界面清晰明确，各个功能模块的接口已合理地分配权利和清晰的执行，并为不同身份的用户在登录后具有相应的功能操作模块，操作步骤明确，可行性一目了然。3.1.3经济可行性程序的开发需要大量人力和经济实力的支持。但是因为研究者是在校学生，没有广泛的经济来源，利用少的经济开发优质的程序成为研究者展开开发的重要思考点。本研究针对项目开发所利用的软件和相关数据库以及界面设计所使用到的photoshop等软件，全部采用在网上直接下载，根据对应的免费视频安装教程进行安装，避免不需要的支出，实现经济最大利用。在进行程序编码的过程中研究者通过在专业网站的不断搜索寻找能够轻松获得并且不需支付的源代码进行程序编程，进一步降低本研究项目的经济成本。3.1.4时间可行性对于大四的学生，在2020年9月学校已经没有课程，开始了专业实习工作，一边找实习工作、筹划未来发展，一边完成毕业设计是我们这一阶段最重要的任务。本研究者在白天工作的同时，不断借助空闲时间在网上搜集专业知识为编写奠定基础。到下班空闲时间，研究者会快速完成其他事情，安心在电脑前思考编写研究开发项目，循序渐进的完成毕业设计。学院论文答辩安排在2021年5月份左右，合理的时间安排使我拥有充足的时间来高质量高要求的完成我的毕业设计。综上所述，从技术、操作、经济、时间这几个方面分析本研究项目的可行性，本次开发的《数字文物保护前沿》在线课程系统没有重大的开发问题，需要进一步开发。3.2系统性能分析（1）系统的存储性：《数字文物保护前沿》是一种在线课程系统，对数据库储存能力的要求就会比较苛刻，因为系统要录入大量的信息，所以需要一个强大的数据库来存放数据是不可或缺的，还要保证每一个数据的时效性。（2）系统的易学性：系统面对的对象大众用户而不是专业的软件学者，因此研究开发的系统各个功能都是可以满足简单操作并且是简单易学的，不需要用户进行专门的学习培训就能够轻松上手的，不需要花费大量的时间去掌握界面的操作过程。（3）系统提供准确、独立的数据：输入系统的数据不仅要准确，而且要定期更新，保障每一个客户的数据都是相对独立存在，互不干扰，没有连带效应。（4）系统的稳定可靠性：开发的《数字文物保护前沿》在线课程系统要求在系统运行的过程中要稳定，界面操作步骤清晰可见、跳转明确，没有卡顿、闪退等一些不稳定现象出现。同时，系统的安全性要有保障，要设定专门抵御病毒类代码的后备程序拦截器、验证方法等，对系统中的操作程序、信息进行全方面懂得保护，让使用者安心使用，具有可靠性。3.3系统功能分析本《数字文物保护前沿》在线课程系统两个主要模块是管理员和用户，我们将从这两个模块详细描述他们在这个开发系统中实现的功能。3.3.1用户功能分析系统用户在进入系统时，可以看到自己的系统信息和简单的系统信息。用户可以看到网站主页的内容，系统的介绍、操作视频信息、发布相关课程信息、上传文章信息以及如何联系管理者等相关本系统的主要信息。如果浏览客户想要在浏览之后想要收藏本系统的相关课程资源，需要注册登录本系统，在完成个人信息完善和修改密码后便可以通过查看个人信息、收藏咨询中的课程收藏以及最后的测试信息来完成自己的收藏与使用。用户用例图如图3-1所示。图3-1用户用例图3.3.2管理员功能分析管理员登录后可以全面管理该系统，管理员的主要功能有：个人信息，其中个人信息包含了登录日志、修改密码；网站信息，网站信息包含了课程计划、联系信息和外链信息；视频信息，视频信息包含了视频类型、视频信息；用户信息，用户信息包含用户信息和用户意见；文章信息，文章信息包含文章类型、文章信息；课程信息，课程信息包含了课程类型、课程标签；测试信息，最后的测试信息中有常识填空试题、单选试题、多选试题、判断试题以及作业得分等等；管理员用例图如图3-2所示。图3-2管理员用例图3.4系统结构分析3.4.1逻辑结构《数字文物保护前沿》在线课程系统的特点是利用Browser/Server（B/S）结构，提供一个便利《数字文物保护前沿》课程学习的平台供用户学习，让用户只要上网就可以实现《数字文物保护前沿》课程学习操作。系统的网络应用原理示意图如图3-3所示：图3-3系统的网络应用原理示意图3.4.2物理结构系统的物理结构如图3-4所示：图3-4系统实现的物理结构图3.5系统流程分析3.5.1注册登录流程新用户可以执行注册操作，注册如图3-5所示，登录如图3-6所示。图3-5注册信息流程图图3-6登录流程图3.5.2添加信息流程管理员或用户可以在连接后添加信息，如图3-7所示。图3-7添加信息流程图系统设计4.1总体设计系统研究的中心问题是系统的设计和划分，因此定义了系统设计的总体结构和单功能模块。该开发系统的基本设计来源于网络系统的自顶向下层次结构，该结构将整个系统细分为多个分支，每个模块的设计将子系统细分为单功能模块。通过对每一个模块的设计、测试、执行和实践，形成每一模块的单独程序，建构整体系统。本《数字文物保护前沿》在线课程该系统主要有管理模块和用户模块，如图4-1所示。图4-1系统架构图4.2系统功能流程图4.2.1登录功能步骤图登录模块主要满足管理员和用户的访问权限，如图4-2所示。图4-2登录步骤图4.2.2信息添加步骤图登录后，管理员和用户都可以执行信息添加操作，如图4-3所示。图4-3添加信息步骤图4.3数据库设计4.3.1数据库E-R图设计E-R模型就是概念模型中较为常见的一种模型，是实体联系模型的简称，用于描述现实世界中的事物及其相互联系，用实体(Entity)、属性(Attributes)、联系(Relationship)来进行数据库建模[14]。本《数字文物保护前沿》在线课程系统的E-R通过需求的分析，将所需的数据库实体规划出来，以及他们所需字段为数据库的逻辑结构打好基础。本系统包含以下实体：管理员信息实体、课程类型信息实体、课程信息实体、用户信息实体、意见信息等实体。图如下所示：（1）管理员信息实体：图4-4管理员信息实体（2）课程类型信息实体：图4-5课程类型信息实体（3）课程信息实体：图4-6课程信息实体（4）用户信息实体：图4-7用户信息实体（5）意见信息实体：图4-8意见信息实体4.3.2数据库表设计本《数字文物保护前沿》在线课程系统采用MYSQL数据库，数据库中几个主表的详细信息如下:表4-1管理员信息表序号名称类型长度是否为空备注1adminIdint11否编号2adminNamevarchar255是用户名3adminPasswordvarchar255是密码表4-2课程类型信息表序号名称类型长度是否为空备注1sjleixingIdint11否编号2sjleixingNamevarchar255是名称3sjleixingMarkvarchar255是备注表4-3课程信息表序号名称类型长度是否为空备注1shujuIdint11否编号2shujuNamevarchar255是名称3shujuMarkText是备注4shujuMark1varchar2550是标签5shujuMark2varchar2550是描述6shujuMark2int11是课节7shujuDoublevarchar255是老师8shujuTypeint11是类型9shujuType1int11是状态10shujuImgvarchar255是图片11shujuDatedatetime是时间表4-4用户信息表序号名称类型长度是否为空备注1userIdint11否编号2userNamevarchar255是用户名3userPasswordvarchar255是密码4userXingmingvarchar255是姓名5userSexint11是性别6userAgeint11是年龄7userMarkvarchar2550是地址8userPhonevarchar255是电话9userDatedatetime是时间表4-5意见信息表序号名称类型长度是否为空备注1uyijianId`int11否编号2uyijianNamevarchar255是名称3uyijianMarkvarchar255是详情4uyijianMark1varchar255是回复5uyijianDatedatetime是时间6userIdint11是用户编号7userNamevarchar255是用户名称系统实现5.1个人用户模块5.1.1登录注册当用户第一次进入网页时，第一步进行注册，在注册时，用户需要按照系统提示正确填写相关信息，当注册成功后系统会自动跳转到登录界面，如果注册失败，系统会给出相关提示，用户重新修改错误信息。如果用户不是新用户，进入网站登录成功后即可进入主界面进行相关操作。注册登录界面如图5-1和5-2所示。图5-1注册界面图5-2登录界面5.1.2系统首页当用户成功登录后，就可以进入系统主界面，此界面主要包括课程计划、视频信息和文章信息等导航栏。课程计划主要用于用户查看课程计划安排信息，视频信息为了方便用户直观了解文物信息，文章信息主要为了用户学习文物的相关知识等。系统首页界面如图5-3所示。另外，网站的首页底部有方便用户使用的快捷链接，用户可以点击相关链接访问自己需要的链接。图5-3系统主界面5.1.3收藏咨询收藏咨询模块主要包括课程收藏和评论信息两部分。课程收藏主要是为了用户在网站首页查看课程信息后，将自己感兴趣的课程或者文章收藏到个人中心，方便后续查看。此功能模块界面如图5-4所示。评论信息主要方便用户对自己所学课程进行评论。图5-4课程收藏界面5.1.4测试信息测试信息主要包括作业信息、作业得分和客观答题三部分。作业信息是为用户展示课后作业信息并完成作业。用户可以点击作业得分查看自己作业成绩。用户可以在客观答题一栏查看自己作业对错的详细说明。客观答题界面如图5-5所示。图5-5客观答题界面5.2管理员模块5.2.1网站信息网站信息模块主要包括课程计划和外链信息两部分。课程计划主要是让管理员在后台查看相关课程计划并且适时地对课程计划进行增加、删除和修改等操作。另外，管理员还可以在外链信息栏进行对网站首页的外部链接增删改操作。用户可以在网站首页访问自己需要的链接。比如淘宝、人人网和百度等。外链信息界面如图5-6所示。图5-6外链信息界面5.2.2用户信息用户信息模块主要由两部分组成:用户信息和用户意见。管理员可以在用户信息栏查看用户信息。此外，管理员可以查看用户评论并在用户评论部分对其进行响应。用户意见界面如图5-7所示。图5-7用户信息界面5.2.3测试信息测试信息主要包括作业信息、作业得分和客观答题。首先作业信息是为了方便管理员发布课程作业，其中，题目类型包括填空题、选择题和判断题。管理员在发布作业时可以调整题目的数量和难易程度。然后作业得分是为了管理员查看用户的答题成绩，最后管理员可以在客观答题一栏查看用户的答题对错情况。作业信息如图5-8，作业得分界面5-9所示。图5-8作业信息界面图5-9作业得分界面

系统测试6.1测试定义确定系统运行正常、系统操作模块运行平稳、编程过程中系统代码没有错误的主要方法是进行系统测试。系统测试是程序开发过程中必不可少的一个部分，不管开发的系统完成程度有多么完美，都要通过一遍遍的系统测试去检验其中有可能存在的错误编码信息。系统测试不单是在系统开发的开始和完成时进行操作，更重要的是在整个系统研究和开发的生命周期中都有体现。系统编码和系统研发的过程并不全是检验系统质量，应该从软件设计的开始、历史背景相结合、开发需求等密切联系。系统存在错误并不能代表一定是编码过程中出现了错误。也有可能与一开始对系统的要点分析、系统设计的摘要、设计程序的细节分支相关。例如我们从在实践过程中的具体情况分析，造成系统错误的原因很有可能是最初的一个容易被忽略的小问题，在操作案件的过程中这个小问题影响了正确操作按钮的按钮机位，从而导致后续一系列步骤的错误执行，形成系统测试中整个系统操作的错误。系统测试的贯穿，可以有效避免这些因为细小问题对整个系统运行的影响，在每一个设计步骤及时检验错误，修改问题。在进行测试系统的过程中，研发者要做自身身份的转变，从研发者转变为使用者。以客户的角度来判断测试过程中存在的缺点与不足，做出及时的调整与优化。目前作为系统测试的主要工具是黑盒测试，通过系统测试的好处有以下几点：首先，测试应确保设计的接口与由操作接口统一的用户需求之间的一致性;其次，可以为创新项目标准化接口标准，使系统具有单一的设计美学;最后，传统的系统接口主要是为了满足用户的审美需求。测试过程能够避免系统接口盲目地准求审美独特而脱离使用的现实，通过一点点的测试分析接口设计结构，合理规划，满足使用者审美。6.2测试方案测试方案的设计对系统测试的过程具有重大意义。系统设计中所有的编程难点应该囊括在测试设计的方案之中。同时，在测试的过程中我们要保障测试的方向与系统目标相互一致，及时发现系统中存在的主要错误并通过测试做有针对性的改进。黑盒测试通过检查程序本身的过程来完成的进行观察分析来达到测试的目的。观察的效应在于了解程序是否能够按照我们编程过程中预期的目标发展，开发的程序是否能实现最终设计想要达成的功能和存储想要的数据，在这些要求的基础上最后看程序运作流程是否完整，符合用户的使用要求。模块化测试仅仅是对系统的每个单元进行测试，以验证每个系统模块实现的功能是否可以通过操作过程来实现。模块测试的主要目的是在实际设计的运转过程中，找出代码在某一模块的小程序中出现的偏差并且及时地纠正这些错误偏差，完成对模块的测试，说明测试的成功性。验收测试的工作针对于系统完成之际进行具体实施。其目的在于向用户展示本研究系统的全面系统功能是否达到开始设计的预期效果，是否满足客户本身的需求。系统研究人员主要使用黑盒测试对《数字文物保护前沿》在线课程系统进行测试。测试结果分别是：在用户的实际需求方面存在一定水平的差异；测试前后的结果差之不离。在测试的在测试结束时，不难看出问题和客户需求之间存在微妙的联系。6.3测试方法测试的主要功能在于判断系统的服务器是否具有处理信息的能力，并且依据不同客户的需求制定和发送相应的服务请求。系统要对客户发送来的服务需求进行准确无误的数据传达。在此基础之上，通过一定的测试方法要对测试响应的时间、存储空间的使用比例以及CPU占用大小等指标进行测试分析，并且由这些部分的分析情况来保证整个系统设计信息的正确性和明确性。对于一个大数据系统来说，信息的紊乱错误就代表着整个程序系统的混乱与不可用性，后果不堪设想。因此，对设计的系统我们必须要做相应的压力测试，通过测试来达到系统执行速度、稳定性能和信息处理能力的优化。本研究通过利用性能测试的方法，将系统的每一个软件模块功能进行针对性的区分和管理。对各个独立分装起来的模块，在日常测试的背景下要进行统一的数据测试，实现对系统的中心主线设计，进行详细的解读相关资料，找出需要解决的系统问题，以及一些操作过程中的详细说明设定等，将这些作为测试的突破口，对系统中每一个需要测试的对象进行逐一对照检测，将对一个单元模块的程序检测扩展到每一个甚至是整个系统的检测之中。过程要有规律地进行，保障检测的高效性，避免出现反工，缩短工作实效、提高程序的可操作性和软件的实用性，对系统的实操过程负责任。设计验证测试系统概要设计，对程序系统的整体管理方式、各个单元模块功能以及完整系统执行性能进行测试。6.4测试结论通过分析上述对系统的测试结果，本《数字文物保护前沿》在线课程系统符合用户审美需求，系统各模块功能齐全，使用方便，运行良好，性价比高。能够被大众接受并推广的《数字文物保护前沿》在线课程平台。总而言之，本《数字文物保护前沿》在线课程系统软件通过测试。总结从本次毕业设计执行的整个过程中，本研究者发现无论是在生活中还是在工作中，信息数据集合系统和网络程序都隐藏着巨大的开发潜能。在大学学习的四年学习生活中，本研究者潜心学习计算机网络专业知识和专业编码的撰写，通过知识就一定能够克服实践路上的重重困难。毕业设计是四年知识学习的重大体现，是一种检验知识运用能力和巩固提高运用能力的重要途径。设计《数字文物保护前沿》在线课程系统不仅考验了本研究者对计算机知识的学习，更体现了学以致用的重要性，提高了我用所学知识处理实际问题的能力。本次毕业设计让本人对软件与编程的创生有了与以往截然不同的见解，本人的编码能力有了一定的提升。整个毕业设计课程系统的设计经过了七个多月的历程，从构思到调查，从行动到实践，本人通过不断在图书馆和网络等各种学习媒介中查阅相关知识资料，通过对别人优秀的系统设计的学习，这样自己设计系统也有了一个初步的整体规划。为了扎实自己编写程序的基础，我通过工作空闲时间将所学的JSP和MYSQL重新温故知新，紧密与实践联系进行初步系统程序的编码。本人通过这次毕业设计，对大学四年学习到的专业知识进行系统的整合，在设计的过程中，从一开始的无从下笔、迷茫，到编程过程中的磕磕绊绊，艰难前行，到最后的编码顺畅，顺利完成毕业设计，一步一个脚印，从研