摘 要 

科技进步的飞速发展引起人们日常生活的巨大变化，电子信息技术的飞速发展使得电子信息技术的各个领域的应用水平得到普及和应用。信息时代的到来已成为不可阻挡的时尚潮流，人类发展的历史正进入一个新时代。在现实运用中，应用软件的工作规则和开发步骤，采用Java技术建设高校实验课程教务管理系统。

本设计主要实现集人性化、高效率、便捷等优点于一身的实验课程辅助管理系统，实验课程辅助系统在对需求做解析后，整个系统主要分为三个部分：管理员和学生以及教师，每个模块下的分支功能不一样。学生功能：首页、更多管理（教学资料、实验课程、实验布置、选课、成绩管理、实验报告）；教师功能：首页、更多管理（学生、教学资料、实验课程、实验布置、选课、成绩管理、实验报告）；管理员功能：首页、站点管理（轮播图）、用户管理（管理员）、内容管理（文章、文章类型）、更多管理（学生、教师、教学资料、实验课程、实验布置、选课、成绩管理、实验报告）。

系统通过浏览器与服务器进行通信，实现数据的交互与变更。本系统通过科学的管理方式、便捷的服务提高了工作效率，减少了数据存储上的错误和遗漏。实验课程辅助管理系统使用Java语言，采用基于 MVVM模式的Springboot技术进行开发，使用 Eclipse 2017 CI 10 编译器编写，数据方面主要采用的是微软的MySQL关系型数据库来作为数据存储媒介，配合前台HTML+CSS 技术完成系统的开发。

关键词：课程辅助；Java语言；关系型数据库；Springboot框架

Abstract

The rapid development of scientific and technological progress has caused great changes in people's daily life. The rapid development of electronic information technology has popularized and applied the application level of electronic information technology in various fields. The advent of the information age has become an irresistible fashion trend, and the history of human development is entering a new era. In practical application, according to the working rules and development steps of application software, Java technology is used to build the educational administration management system of experimental courses in Colleges and universities.

This design mainly realizes the experimental course auxiliary management system integrating the advantages of humanization, high efficiency and convenience. After analyzing the needs of the experimental course auxiliary system, the whole system is mainly divided into three parts: administrators, students and teachers. The branch functions under each module are different. Student functions: home page, more management (teaching materials, experimental courses, experimental layout, course selection, score management, experimental report); Teacher functions: home page, more management (students, teaching materials, experimental courses, experimental layout, course selection, score management, experimental report); Administrator functions: home page, site management (rotation map), user management (administrator), content management (article, article type), more management (students, teachers, teaching materials, experimental courses, experimental layout, course selection, score management, experimental report).

The system communicates with the server through the browser to realize data interaction and change. Through scientific management and convenient service, the system improves work efficiency and reduces errors and omissions in data storage. The experimental course auxiliary management system uses Java language, adopts springboot technology based on MVVM mode, and is written with eclipse 2017 CI 10 compiler. In terms of data, Microsoft's MySQL relational database is mainly used as the data storage medium, and the system development is completed with the foreground HTML + CSS technology.

Key words: Course assistance; Java language; Relational database; Springboot framework

目  录

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 开发现状

1.3 本文的组织结构

第2章 相关技术介绍

2.1 J2EE技术

2.2 MVVM模式

2.3 MySQL数据库

2.4 B/S结构

2.5 Springboot框架

2.6 Eclipse开发工具

第3章 系统分析

3.1 可行性分析

3.1.1 技术可行性分析

3.1.2 经济可行性分析

3.1.3 操作可行性分析

3.2 功能需求分析

3.3 非功能需求分析

3.4 数据流程分析

第4章 系统设计

4.1 系统架构设计

4.2 系统功能结构

4.3 数据库设计

4.3.1 概念模型

4.3.2 数据表

第5章 系统实现

第6章 系统测试

6.1 测试目的

6.2 测试过程

6.3 测试结果

第7章 总结与展望

参考文献

致谢

1. 绪论
   1. 研究背景与意义

1. 1. 开发现状

1. 1. 本文的组织结构

第一章是绪论，本文章的开头部分，对本题目的研究背景和研究意义等一些做文字性的描述。

第二章研究了实验课程辅助管理系统的所采用的开发技术和开发工具。

第三章是系统分析部分，包括系统总体需求描述、功能性角度分析系统需求、非功能性等各个方面分析系统是否可以实现。

第四章是系统设计部分，本文章的重要部分，提供了系统架构的详细设计和一些主要功能模块的设计说明。

第五章是系统的具体实现，介绍系统的各个模块的具体实现。

第六章在前几章的基础上对系统进行测试和运行。

最后对系统进行了认真的总结，以此对未来有一个新的展望。

1. 相关技术介绍
   1. J2EE技术

人可以掌握多门外语，而一个计算机科学家精通的大多是编程语言，它不是人类的自然语言，比如C语言、Java、Perl等等。由于不同的公司开发出的“中间件”不够规范，所以Sun公司推出J2EE，用这个标准来解决弊病。它提供了良好的机制，让每个层次允许与之相对的服务器、组件运行，使得系统的搭建稳定可用、开发高效、维护方便。

1. 1. MVVM模式

MVVM是Model-View-ViewModel的简写。它本质上就是MVC 的改进版。MVVM 就是将其中的View 的状态和行为抽象化，让我们将视图 UI 和业务逻辑分开。当然这些事 ViewModel 已经帮我们做了，它可以取出 Model 的数据同时帮忙处理 View 中由于需要展示内容而涉及的业务逻辑。微软的WPF带来了新的技术体验，如Silverlight、音频、视频、3D、动画……，这导致了软件UI层更加细节化、可定制化。同时，在技术层面，WPF也带来了 诸如Binding、Dependency Property、Routed Events、Command、DataTemplate、ControlTemplate等新特性。MVVM（Model-View-ViewModel）框架的由来便是MVP（Model-View-Presenter）模式与WPF结合的应用方式时发展演变过来的一种新型架构框架。它立足于原有MVP框架并且把WPF的新特性糅合进去，以应对客户日益复杂的需求变化。

1. 1. B/S结构

B/S（Browser/Server）比前身架构更为省事的架构。它借助Web server完成数据的传递交流。只需要下载浏览器作为客户端，那么工作就达到“瘦身”效果， 不需要考虑不停装软件的问题。

1. 1. Springboot框架

SSM即SpringMVC+Spring+Mybatis，这三个框架有各自最独有的优势，那么将它们组合在一起能够碰撞出很强的火花。设计者在不需消耗大量功夫，能做出Web应用程序，而且这个程序还具有层次清晰、升级更新操作不影响正常使用的、允许多次使用的特点。这个复合框架形成一个有着结构完整、功能强大和结构良好的体系：SpringMVC使各板块分离，Spring使开发更灵活方便，使用Mybatis让开发者直接对对象进行操纵，各层次分工明细，并实现各个层次间的解耦，让代码更加的灵活精简。这个框架使程序员能够规避在开发时期避免个别错误导致整体被破坏，也能在后期应对客户对产品提出的新需求。Spring框架是Java平台上的一种开源应用框架，提供具有控制反转特性的容器。尽管Spring框架自身对编程模型没有限制，但其在Java应用中的频繁使用让它备受青睐，以至于后来让它作为EJB（EnterpriseJavaBeans）模型的补充，甚至是替补。Spring框架为开发提供了一系列的解决方案，比如利用控制反转的核心特性，并通过依赖注入实现控制反转来实现管理对象生命周期容器化，利用面向切面编程进行声明式的事务管理，整合多种持久化技术管理数据访问，提供大量优秀的Web框架方便开发等等。Spring框架具有控制反转（IOC）特性，IOC旨在方便项目维护和测试，它提供了一种通过Java的反射机制对Java对象进行统一的配置和管理的方法。Spring框架利用容器管理对象的生命周期，容器可以通过扫描XML文件或类上特定Java注解来配置对象，开发者可以通过依赖查找或依赖注入来获得对象。Spring框架具有面向切面编程（AOP）框架，SpringAOP框架基于代理模式，同时运行时可配置；AOP框架主要针对模块之间的交叉关注点进行模块化。Spring框架的AOP框架仅提供基本的AOP特性，虽无法与AspectJ框架相比，但通过与AspectJ的集成，也可以满足基本需求。Spring框架下的事务管理、远程访问等功能均可以通过使用SpringAOP技术实现。Spring的事务管理框架为Java平台带来了一种抽象机制，使本地和全局事务以及嵌套事务能够与保存点一起工作，并且几乎可以在Java平台的任何环境中工作。Spring集成多种事务模板，系统可以通过事务模板、XML或Java注解进行事务配置，并且事务框架集成了消息传递和缓存等功能。Spring的数据访问框架解决了开发人员在应用程序中使用数据库时遇到的常见困难。它不仅对Java:JDBC、iBATS/MyBATIs、Hibernate、Java数据对象（JDO）、ApacheOJB和ApacheCayne等所有流行的数据访问框架中提供支持，同时还可以与Spring的事务管理一起使用，为数据访问提供了灵活的抽象。Spring框架最初是没有打算构建一个自己的WebMVC框架，其开发人员在开发过程中认为现有的StrutsWeb框架的呈现层和请求处理层之间以及请求处理层和模型之间的分离不够，于是创建了SpringMVC。

Springboot框架特点

SpringBoot基于Spring4.0设计，不仅继承了Spring框架原有的优秀特性，而且还通过简化配置来进一步简化了Spring应用的整个搭建和开发过程。另外SpringBoot通过集成大量的框架使得依赖包的版本冲突，以及引用的不稳定性等问题得到了很好的解决。

1. 1. Eclipse开发工具

Eclipse是由Genuitec公司开发的，一款功能非常强大的JavaEE的集成开发环境，其中包括有：完备的编码、调试、测试和发布功能[10]，完整支持JSP、Spring、CSS、JavaScript、SpringMVC、HTML、JSF、Mybatis、SQL等技术。在体系结构上，Eclipse的特征可以被分为7类：JavaEE模型；Web开发工具、EJB开发工具、JavaEE项目部署服务、应用程序服务器的而连接器、数据库服务、Eclipse整合帮助[11]。

对于以上每一种功能的类别，在Eclipse中都有相应的功能部件，并通过一系列的插件来实现它们。Eclipse在结构上的这种模块化，可以让它在不影响其他模块的情况下，对其中任意的一个模块进行单独的扩展和升级。强大的Eclipse应用开发平台也不仅仅只是Eclipse的插件而已，同时更是一款功能强大的，用于JavaEE的集成开发环境[12]。

1. 系统分析
   1. 可行性分析

1. 1. 1. 技术可行性分析

所谓的技术可行性就是在限定时间，前期拟定的功能能否被满足。在开发设计上是否会遇上解决不了的问题。做完的项目能否被很好地应用，如果存在缺点在后期的维护上是否存在很大的难度。在对这个系统评估后，认定已存在的技术能达成目标。用Java技术来实现动态的页面，嵌入低依赖性的设计模式，灵活的数据库，配合稳定的服务器，整个系统的运行效率大大提升。由此可见，在技术层面达成目标不是非非之想。

1. 1. 1. 经济可行性分析

在项目上使用的工具大部分都是是当下流行开源免费的，所以在开发前期，开发时用于项目的经费将会大大降低，不会让开发该软件在项目启动期受到经费的影响，所以经济上还是可行的。尽量用最少的花费去满足用户的需求。省下经费用于人工费，以及设备费用。将在无纸化，高效率的道路上越走越远。

1. 1. 1. 操作可行性分析

本系统实现功能的操作很简单，普通电脑的常见配置就可以运行本软件，并且只要粗通电脑使用的基本常识就可以流畅的使用本软件。电脑具备连接互联网的能力，并且可以正常访问系统，并不需要操作者有什么高超的能力，只需了解业务流程，并且按照专业知识进行正确操作即可，所以实验课程辅助管理系统具备操作可行性。

1. 1. 功能需求分析

在系统开发设计前，应该对功能做初步设想，清楚这个管理系统有什么板块，每个板块有什么功能，整体的设计是否满足使用者的需求，接着对所开发的系统功能进行的详细分析总结，从而设计出完整的系统并将其实现。用户和开发人员的交流分析，使其达到最佳理解程度，使系统功能达到最佳。

学生用例图如下所示。

图3-1 学生用例图

管理员用例图如下所示

图3-2 管理员用例图

教师用例图如下所示。

图3-3 教师用例图

实验课程辅助管理系统在对需求做解析后，整个系统主要分为三个部分：管理员和学生、教师，每个模块下的分支功能不一样。对功能做出如下说明：

学生模块：

账号登录认证。

管理个人资料信息，修改可修改的信息项。

提交实验预约，同时查看历史已提交的实验预约记录。

学生成绩复查申请，同时查看历史已复查申请的记录。

作业上交，同时查看历史已上交的记录。

管理员模块：

维护普通用户，审核普通用户的账号，可以冻结普通用户的登录权限，或者删除普通用户账号。

公告维护：管理员发布公告，公布一些必要的消息，让学生和教师浏览。

数据统计：对教师和学生的性别、人数等进行可视化分析。

教师模块：

录入学生成绩，并可以销毁某个学生成绩，更新学生成绩数据，模糊搜索学生成绩数据等。

布置作业，并可以销毁某个作业，更新作业数据，模糊搜索作业数据等。

管理学生成绩复查申请数据。

维护作业上交数据。

查看学生用户提交的实验预约数据，教师有权利审批它。

1. 1. 非功能需求分析

系统非功能需求有非常多，比如性能需求、可承载最大用户数、稳定性、易用性需求等。本系统分析时考虑到易用性需求，因为系统是给人使用的，所以必须充分从用户的角度出发，考虑用户体验，使系统易理解易上手易操作。

1. 1. 数据流程分析

一层数据流程图包括了登录、用户功能和检索维护等模块，在登录模块使用到的数据存储有用户账户文档，用户功能模块需要的存储是用户各功能模块数据文档，检索维护是使用以上这些数据文档通过关键词进行检索。

系统的一层数据流图如下图所示。

图3-2系统数据流图（一层）

二层数据流程是对一层数据流层图中填写登录信息、用户功能的细化。即：填写登录信息细化为填制信息、后台审核，用户功能细化为教学资料、实验课程、实验布置、选课、成绩管理、实验报告查看等操作。

系统的二层数据流图如下图所示。

图3-4系统数据流图（二层）

1. 系统设计
   1. 系统架构设计

目前B/S体系的系统主要的数据访问方式是：通过浏览器页面用户可以进入系统，系统可以自动对用户向服务器发送的请求进行处理，处理请求是在系统后台中进行的，用户在浏览器页面上进行相应操作，就能够看到服务端传递的处理结果。实验课程辅助管理系统主要分为视图-模型-控制三层架构设计。在视图层中，主要是操作在服务器端向客户端反馈并显示的数据，在模型层中，主要处理相关的业务逻辑、数据整合等，最后的控制层它介于视图和模型之间，主要是调整两层之间的关系，最终落实数据的传递。

系统架构图如下图所示。

图4-1系统架构图

1. 1. 系统功能结构

系统设计的目的是分析系统包括的所有功能结构，为开发人员设计开发和实现系统做好准备工作。经过前期的需求调查、分析和整理之后，确定的总体需求主要包括多个模块，分别是：学生、教师、教学资料、实验课程、实验布置、选课、成绩管理、实验报告。系统整体角色分为三个部分，一是学生、二是教师、最后是管理员。权限分布也是很明显，学生是在除去浏览信息之外还具有查询和管理自己教学资料、实验课程、实验布置、选课、成绩管理、实验报告查看等权限；管理员是最高权限拥有者。

系统功能结构图如下图所示。

图4-2系统功能结构图

1. 1. 数据库设计
      1. 概念模型

对于一个要开发的系统来说，E-R图可以让别人能更快更轻松的了解此系统的事务及它们之间的关系。根据系统分析阶段所得出的结论确定了在实验课程辅助管理系统中存在着多个实体分别是用普通用户、管理员、教学资料、实验课程、实验布置、选课、成绩管理、实验报告。

系统总体ER图如下图所示。

图4-4系统总体ER图

1. 1. 1. 数据表

数据库逻辑结构就是将E-R图在数据库中用具体的字段进行描述。用字段和数据类型描述来使对象特征实体化，最后形成具有一定逻辑关系的数据库表结构。实验课程辅助管理系统所需要的部分数据结构表如下表所示。

access_token临时访问表:

achievement_management成绩管理表:

article文章表:

article_type文章分类表:

collect收藏表:

comment评论表:

course_selection选课表:

experimental_arrangement实验布置表:

experimental_course实验课程表:

experimental_instrument实验仪器表:

experimental_report实验报告表:

hits点赞表:

instrument_borrowing仪器借用表:

message留言板表:

notice公告表:

praise点赞表:

resources_material教学资料表:

slides轮播图表:

Student学生表:

Teacher教师表:

Upload上传表:

User用户表:

1. 系统实现

登录模块的实现

系统的登录窗口是用户的入口，用户只有在登录成功后才可以进入访问。通过在登录提交表单，后台处理判断是否为合法用户，进行页面跳转，进入系统中去。

登录合法性判断过程：用户输入账号和密码后，系统首先确定输入输入数据合法性，然后在login.jsp页面发送登录请求，调用src下的mainctrl类的dopost方法来验证。

用户登录模块的IPO如下所示：

输入：用户名和密码。

处理：

1）检测用户输入的账号、密码是否正确及在数据库已对应存在。

2）从数据库中提取记录，并储存在本地的session中（timeout默认=30min）。

3）根据用户名，将其显示在系统首页上。

输出：是否成功的信息。

登录流程图如下所示。

图5-1登录流程图

系统登录界面如下所示。

图5-2系统登录界面

用户登录的逻辑代码如下。

if(ac.equals("adminlogin"))

{

String username = request.getParameter("username");

String password = request.getParameter("pwd");

String utype = request.getParameter("cx");

request.setAttribute("random", "");

go("/login.jsp", request, response);

else{

String sql1 = "select * from allusers where username='"+username+"' and pwd='"+password+"'  ";

List<HashMap> userlist1 = dao.select(sql1);

if(userlist1.size()==1)

{

request.getSession(). setAttribute("username", userlist1.get(0).get("username"));  

request.getSession(). setAttribute("cx",  userlist1.get(0).get("cx"));  

gor("main.jsp", request, response);

}else{

request.setAttribute("error", "");

go("/login.jsp", request, response);

}

}

}

管理员首页模块

系统呈现出一种简洁大方的首页：界面简约、鳞次栉比，用户能轻车熟路的使用。出于对系统使用群体广泛的顾虑，应有良好性能的后台。

如下图所示为系统的首页界面。

图5-3系统首页界面

其中载入前台页面的主要代码如下。

<td><%@ include file="qttop.jsp"%></td>

<td><%@ include file="qtleft.jsp"%></td>

<td><%@ include file="qtdown.jsp"%></td>

学生教学资料模块

学生教学资料流程图如下所示。

图5-12学生教学资料流程图

学生教学资料界面如图所示。

图5-13学生教学资料界面图

实验课程模块

实验课程提交过程中，首先使用getmap(id,"xinxi")，通过作业ID得到课程数据，将课程数据赋值给实验课程提交，调用CommDAO的insert方法将上交数据插入上交表中，最后查看个人历史实验课程提交交记录，可以销毁历史上交数据。

实验课程提交流程图如下所示。

图5-12实验课程提交流程图

实验课程提交界面如图所示。

图5-13实验课程提交界面图

实验报告模块

实验实验报告提交界面如图所示。

图5-15实验报告提交界面

个人资料管理模块

用户点击登录填写账号信息登录后台管理界面后。用户登录成功后会将个人信息保存在session作用域中，点击自己的用户名时，会跳转到个人详细信息页面，由后台通过Freemarker取出session作用域中的用户信息进行动态渲染，例如，邮箱、电话号码、用户名等等。同时页面上会显示修改个人信息和修改密码的按钮，这时用户可以修改自己的登录密码以保障账号的安全性，防止被人窃取账号，通过UserController.java的updatePassword()实现，同时也可以根据自己的个人信息是否变动做出相应的修改，通过updateUserInfo()实现。

密码修改流程图如下所示。

图5-19密码修改流程图

个人资料修改界面

图5-20个人资料修改界面

密码修改关键代码如下所示。

if(ac.equals("uppass"))

{

String olduserpass = request.getParameter("ymm");

String userpass = request.getParameter("xmm1");

String copyuserpass = request.getParameter("xmm2");   

HashMap m = dao.getmaps("yonghuming",(String)request.getSession().getAttribute("username"), "yonghuzhuce");

if(!(((String)m.get("mima")).equals(olduserpass)))

{

request.setAttribute("error", "");

go("mod2.jsp", request, response);

}else{

//String id = (String)user.get("id");

String sql = "update yonghuzhuce set mima='"+userpass+"' where yonghuming='"+(String)request.getSession().getAttribute("username")+"'";

dao.commOper(sql);

request.setAttribute("suc", "");

go("mod2.jsp", request, response);

}

}

1. 系统测试
   1. 测试目的

在对该系统进行完详细设计和编码之后，就要对实验课程辅助管理系统的程序进行测试，检测程序是否运行无误，反复进行测试和修改，使之最后成为完整的软件，满足用户的需求，实现预期的功能。

1. 1. 测试过程

在软件的测试过程中，通常测试人员需要针对不同的功能模块设计多种测试用例。通过测试用例能够及时发现代码业务逻辑上是否与真实的业务逻辑相对应，及时发现代码上或逻辑上的缺陷，以此来来完善系统，提高软件产品的质量，使软件具有良好的用户体验。

登录测试用例表如下所示。

表6-1登录测试用例

学生成绩复查申请测试用例表如下所示。

表6-2教学资料提交测试用例

学生成绩管理测试用例表如下所示。

表6-3学生成绩管理测试用例

1. 1. 测试结果

经过对此系统的测试，得出该系统足以满足用户日常需求，在功能项目和操作等方面也能满足操作员对于其他用户的管理。但是，还有很多功能有待添加，这个系统仅能满足大部分的需求，还需要对此系统的功能更进一步的完善，这样使用起来才能更加的完美。

1. 总结与展望

通过实验课程辅助管理系统的开发，本人巩固了之前学过的知识，如今将平时所学到的知识融合在设计中，在设计过程中，做了很多的准备，首先，在数据库系统的设计过程中，尤其是在数据库的工作原理、工作特点，对其深刻的讨论，与此同时，对于小型站点来说，最好服务器的选择，其次，利用所学的知识点分析所做的系统，并在此基础上设计。

目前本系统已经上线，正在试运行阶段，用户反馈良好，基本完成用户所需，试运行过程中没有出现阻断性问题，有一些不足和小问题也及时予以修正，系统上线后，为了保证数据的安全性，对系统进行了备份操作，系统备份是每两个月备份一次，数据库备份为每周备份一次，系统部署在租赁的云平台服务器中。

本次系统上线成功后，得到了用户的高度认可，但是在功能上和性能上还需做进一步的研究处理，使其有更高的性能和更好的用户体验。

系统在以后的升级过程中，需要解决一系列用户所提出的问题，例如打印过程中如何避免浏览器的兼容性问题，大量用户访问时，如何保持较高的响应速度，在系统今后的升级过程中将着重解决这些安全性问题。

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