基于Java 的網(wǎng)上選課系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)

劉偉冉

（合肥工業(yè)大學計算機科學與技術(shù)專業(yè)，安徽 合肥230009）

本次開發(fā)的網(wǎng)上在線選課系統(tǒng)使用了B/S 架構(gòu)，通過JAVA語言作為程序設(shè)計語言，采納MySQL 數(shù)據(jù)庫保存系統(tǒng)相干數(shù)據(jù)。本文首先描述了網(wǎng)上在線選課系統(tǒng)的現(xiàn)狀，同時給出了本次系統(tǒng)開發(fā)所需的技術(shù)，然后對該系統(tǒng)做具體的需求分析，重點去研究網(wǎng)上在線選課系統(tǒng)的設(shè)計方案，具體包含以下幾個功能：添加課程、查看課程、修改課程、課程審核、查詢學生信息等功能模塊。

本次設(shè)計的系統(tǒng)，有優(yōu)點但也有不足的地方?；贘ava 語言的網(wǎng)上選課系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)觸及諸多方面的理論、方法和技術(shù)，本系統(tǒng)還有許多未知和新的問題需要解決，需要我們在實際應(yīng)用中不斷地累積和完善，其次頁面不是很精美，沒有做足夠的優(yōu)化，后期可以細致頁面樣式，增強可閱讀性與舒適感。系統(tǒng)只考慮了一些簡單情況，網(wǎng)上選課信息的基本組成，并未在設(shè)計課程等方面進行深入研究與考慮。如何應(yīng)付復雜的選課信息還值得加強。隨著技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用也將越來越廣，會使我們對該系統(tǒng)的要求越來越多，這就需要我們不斷地去探索新的需求，發(fā)展與時俱進地新的技術(shù)，與時俱進。

1 概述

1.1 背景簡介

科技給人們帶來便利，提升效率，不僅在生活，還有工作方面等。隨著現(xiàn)代計算機和其技術(shù)的快速發(fā)展，人們?yōu)榱死糜嬎銠C實現(xiàn)學校教學或企業(yè)人事管理能提升效率，使得計算機在各個方面中應(yīng)用十分的普及。

對于現(xiàn)今的中型與大規(guī)模企業(yè)來說，采用計算機來作為高效率完成企業(yè)勞動人事管理功能的應(yīng)用，是可以滿足現(xiàn)代企業(yè)制度要求、使得企業(yè)勞動人事管理走向效率化、科學化、規(guī)范化的重要組成部分。

計算機管理所帶來的無法比擬的優(yōu)點，其中有檢索迅速、查找方便、可靠性高、存儲量大、保密性好、壽命長、成本低等。這些優(yōu)點能夠極大地提高生活或工作中管理事情的效率, 也是企業(yè)的科學化、規(guī)范化管理,與世界接軌的重要條件。

大街上隨處可見的電子設(shè)備，電子信息。每個商戶所經(jīng)營的如此便捷，不再像古時候那樣，記賬只能手寫，算盤算。而現(xiàn)如今都是由一個個代碼編程實現(xiàn)。既提升了工作效率，同時又能保證準確性。所謂科技帶動人類發(fā)展，種種案例都能證明這句話不假。但是相對的，計算機技術(shù)所帶的有利有弊，所以我們用它來研究好的方面，做好的事情，促進科技的發(fā)展，而不是做無意義的事。

由于科技的不斷進步與發(fā)展，其衍生出來的應(yīng)用給人們的生活帶來了許多好處。對學校的教學管理亦是如此。以往只能手動的統(tǒng)計學生所選擇的課程。但是由于計算機應(yīng)用技術(shù)，現(xiàn)在越來越多的學校都在實行網(wǎng)上教學或安排課程或查詢課程與成績等功能。本論文所介紹的便是一個網(wǎng)上在線選課系統(tǒng)，方便其在教師設(shè)計和管理課程的同時，學生選課上的一些操作。

1.2 使用的語言和數(shù)據(jù)庫簡介

Java 被認為是高級的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言之一，擁有了C++語言各種優(yōu)點的基礎(chǔ)上，還去除了C++里難以理解的多重繼承、以及C/C++中那些允許訪問系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)的能力(指針)等概念，因此Java 語言具有來年各個相對較強大的特點分別為簡單易用和功能強大。

Java 語言作為靜態(tài)面向?qū)ο缶幊陶Z言的代表，很好地實現(xiàn)了面向?qū)ο罄碚?，使得復雜的編程能被程序員以簡單優(yōu)雅的思維方式實現(xiàn)。

由于Java 語言具備簡單性、分布式、安全性、多線程、面向?qū)ο?、健壯性、平臺獨立與可移植性、動態(tài)性等特點。所以可以編寫Web 應(yīng)用程序、桌面或手機應(yīng)用程序、分布式系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序等等。

MySQL 是一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，由瑞典一個公司開發(fā)。MySQL 是目前最流行的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一，在WEB 應(yīng)用方面，MySQL 是相比較之下比較適合的 RDBMS(Relational Database Management System，關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))應(yīng)用軟件。

MySQL 是一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫中不同的表存儲了不同卻又有聯(lián)系的數(shù)據(jù)，而不是統(tǒng)一將所有數(shù)據(jù)都放在一個地方，這樣并不方便管理，所以使用MySQL 增加了訪問數(shù)據(jù)地速度并且提高了數(shù)據(jù)使用地靈活性，數(shù)據(jù)便于管理。

MySQL 所使用的SQL 語言是最常用標準化語言，用于訪問數(shù)據(jù)庫的。該軟件采用了雙授權(quán)政策，分為商業(yè)版本和社區(qū)版本，由于其體積小、速度快、總體使用成本低，而且它開放源碼，一般中小型網(wǎng)站的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫開發(fā)都選擇MySQL 作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫。

1.3 本文研究的主要內(nèi)容

本論文主要介紹的是學校使用的網(wǎng)上選課系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)適用于學校教師及學生們，其功能模塊主要分為三個部分：管理員功能模塊；教師功能模塊；學生功能模塊；該系統(tǒng)致力于易于使用，具有較高的操作性、開發(fā)性和可維護性。

為了可使用性與嚴謹性，整個系統(tǒng)的開發(fā)過程嚴格遵守軟件工程的要求，模塊化分析、模塊化設(shè)計和模塊化代碼編寫。

第一章介紹開發(fā)環(huán)境的背景介紹，第二章介紹系統(tǒng)的設(shè)計流程，第三章介紹總體項目的詳細設(shè)計過程，第四章介紹運行的系統(tǒng)測試過程與結(jié)果，第五章對該系統(tǒng)的總結(jié)與感悟等結(jié)束語。

2 系統(tǒng)概述

2.1 設(shè)計目的

隨著現(xiàn)代化教育模式的逐步推進，各大高校的規(guī)模不斷擴大，如何快速有效地做好管理平臺的工作便成了迫切關(guān)注的問題。目前，在我國不管是普通高校還是具有知名度的高校，都開設(shè)了自己的網(wǎng)上在線選課系統(tǒng)。早在二十世紀七十年代末，美國就開始了在網(wǎng)上進行課題申報等課題的開發(fā)，而目前國外許多國家更是在網(wǎng)絡(luò)教學方面投入大量的資源，在網(wǎng)上給學生提供網(wǎng)上選課、在線學習等各種教學服務(wù)。

但是，通過對大部分高校的網(wǎng)上在線選課系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，這些網(wǎng)站都存在一個共同的問題，那就是以管理員為最高權(quán)限的管理方式，所有信息的取舍全部都依賴于管理員，教師不能獨立發(fā)布課程。這時網(wǎng)站之間的差異性就體現(xiàn)在網(wǎng)站是否能提供教師獨立發(fā)布課程的功能，管理員做審核，發(fā)布的課程能及時有效地展示在學生用戶的界面上供學生選課，本次開發(fā)的系統(tǒng)針對這一現(xiàn)象做了具體的處理。

2.2 設(shè)計思路

根據(jù)需求分析，將前臺后臺按功能劃分為若干的功能模塊。這樣劃分功能模塊，不僅能提升系統(tǒng)的可維護性，也能提高開發(fā)效率。網(wǎng)站應(yīng)包含如下的功能：

本系統(tǒng)中用戶分為管理員用戶、教師用戶、學生用戶。根據(jù)以上用戶劃分，每個用戶具有以下操作權(quán)限：

2.2.1 管理員用戶

a.能夠【用戶添加】包括管理員用戶、教師用戶及學生用戶的用戶名、密碼、真實姓名及用戶類型等。

b.能夠在【用戶管理】里查看所有用戶的個人基本信息并有刪除權(quán)限的操作功能。

c.能夠編輯【學生管理】中的學生是否已經(jīng)畢業(yè)，或者在讀，同樣有刪除權(quán)限的操作功能。

d.能夠修改或刪除【課程審核管理】中的課程，并且能夠?qū)徍怂械恼n程是否通過。

e.能夠查看【課程管理】的信息，并且可以查看所有審核通過或者審核不通過的課程。

f.能夠在【選課申請管理】中審核學生選修的課程，可根據(jù)實際情況判斷是否給予通過。

2.2.2 教師用戶

a.能夠在【課程添加】中發(fā)布自己的課程，包括課程名稱、學時、學分、時間、地點等信息。

b.能夠在【我的課程管理】中查看所發(fā)布課程的信息，同時教師用戶也有權(quán)限給添加的課程修改和刪除操作。

其中，EPS是指普通股每股利潤，ΔEPS是指普通股每股利潤變動額，EBIT是指息稅前利潤額，ΔEBIT是指息稅前利潤變動額。

c.能夠查看所有選修該教師課程的學生，并在【成績錄入】中為學生用戶添加分數(shù)。

2.2.3 學生用戶

a.能夠在【我的選修課】中查看所有已經(jīng)審核通過或者審核不通過的課程的相關(guān)信息，包括上課程名稱、學時、學分、地點等，同時學生用戶也具有放棄選修經(jīng)管理員用戶審核過的課程的權(quán)限。

b.能夠在【教師評分列表】里給所選課程的對應(yīng)的教師進行評分，同時也能查看自己的分數(shù)。

c.能夠在【課程申請】中查看到所有教師用戶發(fā)布成功的課程，根據(jù)自身需求申請所需要選修的課程。

2.3 系統(tǒng)需求分析

2.3.1 技術(shù)可行性

本系統(tǒng)采用了Eclipse 面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)工具和MySQL數(shù)據(jù)庫進行相關(guān)的開發(fā)。在系統(tǒng)開發(fā)中可以使用JDBC 對數(shù)據(jù)庫進行連接，也可以使用Hibernate 框架對數(shù)據(jù)庫進行連接，本系統(tǒng)采用了后者。MySQL 具有靈活、安全和易用等優(yōu)點，是一個非常簡單實用的SQL 數(shù)據(jù)庫，易于開發(fā)者學習使用與開發(fā)。

主要采用的語言為Java 語言，因為現(xiàn)在對于應(yīng)用來說，它是一種比較常見被應(yīng)用的語言。計算機系學生一般都會學習過的語言。網(wǎng)上的視頻教學與文檔也很多。不懂得可以詢問同學與老師或者百度搜索相應(yīng)的知識。

2.3.2 經(jīng)濟可行性

本系統(tǒng)采用的是B/S 結(jié)構(gòu)，所以無需開發(fā)客服端，并且所使用的技術(shù)也是開源的，在電腦安裝相應(yīng)的軟件便能運行本系統(tǒng)，大大的節(jié)省了開發(fā)的成本。在系統(tǒng)完成投入使用后，教師發(fā)布課程是非常方便的，同時管理者也可以節(jié)省大量的時間，學生也只需選擇自己的課程，不需要經(jīng)濟上的消費。因此經(jīng)濟可行性上是絕對行得通的，成本較低。

2.3.3 操作可行性

本系統(tǒng)在進行設(shè)計的時候，考慮到用戶的體驗，因此經(jīng)過了多次的整改，將易于操作上手的模式，作為本次系統(tǒng)設(shè)計的重中之重。因此操作簡單且方便，如果在操作過程中因操作失誤產(chǎn)生的錯誤，都會有相應(yīng)的頁面或彈框提示。

頁面上的功能也便于理解，點擊頁面上的按鈕功能也會隨之顯示出展示或可操作的頁面。所以在操作上可行性上也是行得通的。

2.3.4 分析結(jié)果

結(jié)合以上種種分析得出結(jié)論，該網(wǎng)上選課系統(tǒng)初步是可執(zhí)行且成本較低的系統(tǒng)。為保障開發(fā)的本系統(tǒng)是穩(wěn)定可行的，且避免引起后期不必要的弊端，上述一系列對系統(tǒng)開發(fā)進行總體的可行性分析是十分必要的。該系統(tǒng)無論是在技術(shù)、經(jīng)濟、操作等上都具有可行性，因此本系統(tǒng)的開發(fā)是十分可行的。

2.4 開發(fā)與運行環(huán)境

Eclipse 軟 件、MySql 數(shù) 據(jù) 庫、JSP 技 術(shù) 和Tomcat 服 務(wù) 器、JDK8.0、B/S 模式、SSH 框架。

運行平臺：Windows7/Windows10、Internet Explorer 瀏覽器、火狐瀏覽器、MySql 數(shù)據(jù)庫、Eclipse。

3 總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1.1 系統(tǒng)流程圖

圖1 系統(tǒng)流程圖

3.1.2 模塊結(jié)構(gòu)圖

圖2 管理員用戶功能模塊圖

圖3 教師用戶模塊圖

圖4 學生用戶模塊圖

3.1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫在整個系統(tǒng)中的角色是非常重要的，能夠直接影響系統(tǒng)是否能正常運行。設(shè)計一個合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，不僅僅能使數(shù)據(jù)存儲的效率得到提高，而且數(shù)據(jù)的完整性和一致性也能得到保障，使用效率提升。否則可能會冗余大量的數(shù)據(jù)使系統(tǒng)運行緩慢導致頁面等崩潰。

因此，在設(shè)計一個合理的數(shù)據(jù)庫時必須仔細思考,設(shè)計合理。在本系統(tǒng)中使用了MySQL 開源數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫與其它數(shù)據(jù)庫相比具有操作簡單、高性能的優(yōu)點，并且提供了多種形式的API及多種數(shù)據(jù)類型，且支持多種平臺、支持定長變長等功能。

本網(wǎng)站使用MySQL 實現(xiàn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。對系統(tǒng)的進行了需求分析和功能設(shè)計后，根據(jù)數(shù)據(jù)流程圖中的數(shù)據(jù)得到數(shù)據(jù)實體以及關(guān)系，得到數(shù)據(jù)庫E-R 模型。

圖5 學生和課程E-R 圖

依據(jù)上述需求分析，本系統(tǒng)建立了3 張數(shù)據(jù)表。

（1）admins 表：該表記錄了管理員的基本信息，即用戶名、密碼、用戶類型、真實姓名、年齡、狀態(tài)、電話等。該表可以用來判斷用戶登錄時，該用戶作為何種身份進入該系統(tǒng)。如表1 所示。

表1 管理員表（admins）

（2）courses 表：記錄了所開放的課程信息，即課程編號、課程名、上課時間、上課地點、課程名字、學時、學分等。如表2 所示。

表2 課程表（course）

（3）courseschoice 表：記錄課程選擇信息，即課程編號、課程名、上課時間、上課地點、學時、學分、狀態(tài)、學生名字、學生分數(shù)、評分、開始時間。如表3 所示。

表3 課程選擇表（coursechoice）

3.2 模塊功能設(shè)計

本系統(tǒng)主要實現(xiàn)兩大管理模塊：前臺的選課管理和后臺的信息管理。前臺的選課管理主要用于通過Internet 向登錄的用戶提供選課的一些基本信息，而后臺主要是實現(xiàn)用戶的管理以及對選課信息的管理。

3.2.1 前臺功能模塊

用戶通過瀏覽器訪問選課系統(tǒng)，跳出登錄界面，有三種登錄選擇：

a.登錄管理員賬號，可以進行對用戶的權(quán)限的管理，以及查看用戶的信息，以及修改用戶信息。

b.登錄教師賬號，可以進行課程添加、課程管理和學生成績錄入，查看學生選課信息操作。

c.登錄學生賬號，可以查看選修課信息，還有我的選修課、進行課程申請、給教師評分。

3.2.2 后臺功能模塊

后臺管理模塊的功能最為強大，后臺模塊中主要由用戶信息管理、選課系統(tǒng)信息管和管理員的自我信息管理三個模塊組成，其中用戶信息管理包括添加、刪除用戶和修改用戶信息；添加用戶即添加一些信息到數(shù)據(jù)庫中可以選擇不同的角色，用戶列表可以對所有用戶進行控制，也可以刪除或修改某些用戶和退出系統(tǒng)等，如修改用戶的操作權(quán)限。

語言邏輯關(guān)系還有編程，一般都在后臺體現(xiàn)的最為明顯。后臺處理了該系統(tǒng)在操作運行中會遇到的所有邏輯關(guān)系。而且后臺是一個系統(tǒng)比較重要的地方。如果后臺數(shù)據(jù)或邏輯關(guān)系錯誤，會導致前臺界面的信息錯誤或是根本進不去用戶操作頁面，導致網(wǎng)頁出現(xiàn)很多bug。所以編寫后臺時，要十分得嚴謹。不過我們對待每個系統(tǒng)都應(yīng)如此。

該系統(tǒng)后臺可根據(jù)用戶的三種狀態(tài)分成三個主體模塊來開發(fā)。

3.3 系統(tǒng)運行設(shè)計

3.3.1 管理員界面

系統(tǒng)的登錄基于角色來控制，不同的角色登錄時對應(yīng)著不同的口令。該系統(tǒng)賬號主要分成三個角色：學生、教師、管理員，賬號的總體控制由管理員來操作。

使用查詢語句查詢數(shù)據(jù)庫中用戶名的信息，用戶可以通過輸入正確的用戶名和密碼進入系統(tǒng)，如果用戶輸錯用戶名和密碼或是沒有輸入，則不能進入系統(tǒng)，不能進行操作。當用戶正確輸入用戶名、密碼后,單擊登錄按鈕時，系統(tǒng)會把用戶名、密碼與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比對，當用戶名、密碼與后臺數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一致是，登錄才能成功否則登錄失敗。

在地址欄中輸入：http：//localhost：8081/studentchoice 訪客可以進入前端網(wǎng)上選課系統(tǒng)登錄頁面。其中登錄狀態(tài)分為三種：為管理員，老師和學生。每個用戶進去的頁面都不一樣。管理權(quán)限也不一樣。可操作的功能也是不一樣的。系統(tǒng)如圖6 所示。

圖6 用戶登錄界面

用戶界面部分功能代碼：

圖7 輸入賬號或密碼錯誤界面

用戶登錄失敗或成功部分實現(xiàn)代碼：

圖8 管理員的用戶添加界面

圖9 管理員的用戶信息界面

管理員修改與添加、刪除管理員信息界面部分功能代碼：

圖10 管理員刪除用戶界面

圖11 管理員的用戶信息界面

圖12 管理員的課程信息審核界面

管理員審核課程信息部分功能代碼：

3.3.2 非管理員模塊

教師用戶登錄成功后可以進行課程添加、課程管理和學生成績錄入。

學生用戶登錄成功后可以進行課程申請、查看選修課和對所選課程的教師進行評分。

如圖所示。

圖13 教師的課程添加界面

教師添加課程部分代碼：

圖14 教師的分數(shù)添加界面

圖15 教師的已錄入成績界面

圖16 學生的課程申請界面

選修某門課程的學生信息：

圖17 學生的教師測評分數(shù)界面

圖18 學生的已評分界面

圖19 學生的教師評分修改界面

查詢課程信息部分功能代碼：

4 系統(tǒng)測試

在各個應(yīng)用軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程中，尤其是在大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)中，每個編程人員都不能避免地會產(chǎn)生錯誤。所以為了盡可能地發(fā)現(xiàn)并改正系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)中的錯誤，降低錯誤造成的損失，確保系統(tǒng)開發(fā)的質(zhì)量，需要進行多次系統(tǒng)的測試。

其中系統(tǒng)測試主要分為以下幾個部分。

4.1 功能測試

該系統(tǒng)的各個基本功能和要求，測試完成后出現(xiàn)的頁面和提醒，功能等是否能正常使用。表4 為測試多次的結(jié)果。

4.2 穩(wěn)定性測試

本系統(tǒng)利用JavaEE 開發(fā)的Maven下的web 工程項目，將Tomcat 服務(wù)器結(jié)構(gòu)與Web 密切結(jié)合，完成前后端兩者的集成輸出功能，使得Web 站點的開發(fā)更方便，實現(xiàn)的功能更強大，利用MySql 技術(shù)來集成Web 數(shù)據(jù)庫信息。這樣的整體設(shè)計與開發(fā)過程，使得網(wǎng)上教學互動答疑系統(tǒng)本身就有一定的穩(wěn)定性。

對該系統(tǒng)進行多次，且以不同身份登錄時，數(shù)據(jù)庫或服務(wù)器是否會不正常。應(yīng)確保每次操作，系統(tǒng)都是穩(wěn)定的。以確保用戶的使用體驗。測試中，并未出現(xiàn)過什么不穩(wěn)定的地方。

4.3 安全性測試

網(wǎng)上在線選課系統(tǒng)是基于B/S 結(jié)構(gòu)（Browser/Server），即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)開發(fā)的。從目前的技術(shù)看，局域網(wǎng)建立B/S 結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并通過Internet/Intranet 模式下數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，相對易于把握、成本也是較低的。安全性既也要保證用戶數(shù)據(jù)是否安全，保密性高。該系統(tǒng)不會被別的網(wǎng)站等非法竊取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫也要具有安全性。

由于這個系統(tǒng)是一次性開發(fā)到位的，它能有效地保護學校數(shù)據(jù)平臺和管理員管理訪問權(quán)限，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫也很安全。

表4

另一方面，作為一個網(wǎng)上選課系統(tǒng)，登錄管理員賬號后，可以在后臺添加用戶信息（包括管理員、教師和學生），可以添加多個管理員信息，由這些管理員設(shè)置教師和學生的登錄賬號和密碼，這樣就省去了每個人想要登錄系統(tǒng)都需要注冊的過程，提高了安全性同時也為教師和學生帶來了方便，節(jié)省了時間。