【泰山学院毕业设计】基于Java Web的线上学习考核系统的设计与实现

2023-08-09 14:23 作者:趣毕业 0人读过 | 我要投稿

摘要

随着信息技术的不断发展，线上学习考核系统在教育领域中得到了广泛的应用。本系统是基于Java Web技术开发的线上学习考核系统，系统实现了学生线上考试、系统自动阅卷、教师上传学习资料等功能，有效的降低了教学人员的工作压力，同时使学生的学习不受时间和空间的限制，解决了传统教学方式的问题与弊端。

本系统的核心功能是在线考试，学生可以通过系统进行在线考试，系统自动阅卷并生成考试成绩，同时系统会显示题目解析帮助学生理解错题。教师可以通过系统进行试题的录入和管理，包括试题的类型、题目、答案、解析和分值等信息，教师还可以上传课件、习题和教学视频等资料，方便学生进行自主学习。

系统提供成绩记录、错题分析功能，能够帮助教学人员更全面的了解学生的学习情况和问题，提高教学质量。此外，本系统提供学习论坛功能，学生有疑惑可以在论坛发帖提问，由教师或同学来进行解答，有效提升学生的学习效率。

关键词：线上学习考核系统；JavaWeb；自动化

ABSTRACT

With the continuous development of information technology, online learning examination systems have been widely applied in the field of education. This system is an online learning and examination system developed based on Java Web technology. The system implements functions such as online exams for students, automatic grading of papers, and uploading of learning materials by teachers, effectively reducing the work pressure of teaching staff. At the same time, students' learning is not limited by time and space, avoiding the drawbacks of traditional teaching and examination.

The core function of this system is online exams. Students can take online exams through the system, and the system automatically scores and generates exam scores. Teachers can input and manage test questions through the system, including information such as question types, questions, answers, and scores. At the same time, teachers can also provide materials such as courseware, exercises, and teaching videos to facilitate students' autonomous learning.

The system provides score analysis, error analysis, and learning forum functions, which can help teachers better understand students' learning situation and problems, improve teaching quality. If students have doubts, they can also post and ask questions on the forum, and teachers or classmates can provide answers, effectively improving students' learning efficiency.

Key words: Online learning assessment system; Java Web; automation

1 引言

1.1 研究背景

随着信息化时代的发展，网络技术的使用遍布各个领域，人们的日常生活也因网络变得更加轻松便捷。在这种网络环境的背景下，教育单位开始尝试把教学和考试搬到线上进行，以适应互联网时代移动学习的趋势，提高学生学习的主动性、参与度[1]，使学生能够根据自己的实际情况，随时随地的进行自主学习。网上考试不但能节省教师以及考试管理者大量宝贵时间，而且能使工作变得更加规范化效益化，同时对于提高教学质量、整体教学水平具有非常重要的意义[2]。伴随着网络技术在教育领域中的应用越来越广泛，利用现代信息技术构建的网络线上学习考试系统展示出了更多的优势。

1.2 国内外研究现状

随着网上考试的应用与发展，它逐渐体现出灵活性与适用性的优点，并且已经在国际上获得了许多的应用，例如美国的研究生入学考试，微软的工程师资格考试，都采用了网上考试的出题、答题、评分等形式。

在国内，线上考试的发展也变得更加迅速。例如全国计算机等级考试，所有人都可以利用在线考试平台进行答题，教学人员也可以利用网络对试题进行修改，这给学生和教学人员带来了很大的便利。目前，不仅是在全国计算机等级考试中的线上考试系统被应用，各高校也都在积极的对线上学习考试系统进行开发，并在自己的大学中进行应用，例如根据江苏省教育厅和江苏省财政厅关于推进职业学校智慧校园建设的通知（苏教职〔2016〕 3号），江苏海事职业技术学院制定了海事学院智慧校园建设规划方案[3]。在今后的发展过程中，在线考试势必会得到更加广阔的发展。

在学校教育领域，以Coursera、Edx、Udacity、中国大学MOOC、学堂在线等为代表的在线教育平台应用越来越广泛[4]。随着世界范围内互联网的应用范围不断扩大，人们利用网络进行测试的方式也变得越来越普遍。比如著名的“ACCA”等，就开始采取在线考试的方式。由此可以看出，线上考试已是世界范围内的一种发展趋势。

1.3 研究意义

线上学习考核系统为学生提供一种区别与传统的学习方式和考试方式，本系统设计的目的是让学生更加方便和灵活地进行学习和考试，减轻时间和空间因素的影响，提高学习和考试的效率。此外，本系统提供上传教学资料和管理学生成绩错题的功能，方便教师进行教学管理和评估，提高了教学质量和效率。

目前，就对教师在教学中选择教学策略和方法、学生在学习中对自身学习情况的了解中，在线考试和在线辅导相结合无疑是教师工作和学生学习的有效方式。在线学习与考试与传统教育方式相比，具有提高批卷效率，节约答疑时间，确保考试公正，学习时间和空间不受限等优势。

综上所述，本系统的目标和意义在于对传统的线下学习与考试模式进行改进，从而降低教学人员的工作压力，提升他们在组织考试工作中的效率。同时，对于学生的学习内容，学习时间，学习方法以及学生自身的综合素质等都应该提供合理化、量化的管理规则[5]。

2 需求分析

2.1可行性研究分析

2.1.1技术可行性

本系统使用的Java web技术已经得到广泛应用，具有面向对象多、可移植性强等优势。Spring Boot框架具有快速开发、开箱即用、易于部署等优点。MySQL数据库是一种常用的关系型数据库，可以满足系统的数据存储和管理需求。因此，从技术角度来看，本系统可行性较高。

2.1.2经济可行性

本系统的开发成本包括硬件设备成本和软件工具成本。硬件设备为开发系统使用的个人电脑，成本较低。软件工具方面使用的都是网络上免费的开发工具，成本可以忽略不计。因此从经济角度来看，本系统可行性较高。

2.1.3 法律可行性

本系统需要遵守相关的法律法规和政策。例如，需要保护学生和教师的个人信息和隐私，需要保护知识产权，需要遵守相关的考试规则和规定等。所以，在开发和使用这个系统的过程中，需要遵守相关的法规和政策，确保系统的合法性和安全性。所以从法律可行性来看，这个系统也是可行的。

2.2 功能需求分析

本系统共设计用户管理、学习资料上传与查看、线上考试、学习论坛四个主要功能。

管理员能够增加、删除、修改全部的用户信息以及用户密码，用户可以修改个人信息和密码。

教师可以上传学习资料例如课件、教学视频等，也可以删除系统内的学习资料。学生进入系统后可查看系统内的学习资料，也可通过资料的科目、上传教师等信息查询学习资料。

教师可以创建考试，限制考试时间和更改考试内容，学生在系统内选择试卷即可参加考试。系统应具备自动阅卷功能，考试结束后显示考试成绩，同时记录学生错题和学生成绩，方便教师和学生查看错题和成绩。

学生可以在学习论坛内发帖提问，教师和学生可以回复问题，管理员可以修改、删除论坛内的提问。

2.3 系统用例图

本系统共设计三种用户角色：学生、教师、管理员。

管理员可以进行学生管理、教师管理、系统管理、考试管理、论坛管理、试卷管理等。管理员用例图如图3所示。

教师可以进行考试管理以及试卷管理，管理学习资料和教学视频，使用学习论坛等功能。教师用例图如图2所示。

学生可以使用线上考试，查看考试记录以及错题记录，查看学习资料等功能。学生用例图如图1所示。

2.4 系统数据流图

学生进入系统后使用线上考试功能，在答案栏内选择或输入答案，系统自动阅卷并记录学生成绩和学生错题，在考试结束后显示考试成绩。学生考试数据流图如图4所示。

教师进入系统后可对学习资料和试卷进行管理，使用考试管理功能可查询学生考试记录。教师数据流图如图5所示。

学生进入学习资料页面可直接查看系统内的学习资料，也可按照科目查询相应的学习资料进行学习。学习资料查询数据流图如图6所示。

3 系统设计

3.1 系统设计原则

本系统的设计遵循实用性和易操作性两个核心原则。首先，实用性是系统应用推广的前提，因此在系统开发过程中，不仅需要根据用户需求分析并设计功能，而且要根据实际情况分析功能是否实用，舍去多余的功能，在解决用户需求的同时提高实用性。其次，易操作性是为了使用户更快的熟悉系统，因此系统设计过程中应避免界面设计和系统操作过于繁琐，着重简化操作流程，尽量设计一键完成最佳。

3.2 系统结构设计

软件系统整体结构设计的关键任务为把系统科学的分为若干个作用模块，正确处置每一个模块间以及模块内部具有的联系以及数据关联[6]。本系统主要为学生提供线上考试和学习功能。学生登录进入系统后可以进行线上考试，系统自动阅卷并记录学生成绩和错题，也可按科目查找学习资料进行学习。教师可以上传教学资料进行教学，也可查看学生的成绩和错题。系统主要功能图如图7所示。

学生进入系统后在线上考试界面选择试卷即可开始测试，测试结束后在考试管理界面查看成绩和错题解析。教师进入系统后在试卷管理界面对试卷进行管理，例如修改考试题目，在考试管理界面查看学生成绩和错题。在线考试模块功能图如图8所示。

学生进入学习资料界面后可以按照科目等关键词查询学习资料并且进行观看。教师进入系统后在能够对学习资料进行管理，包括学习资料的上传、更改和查看。学习资料模块如图9所示。

学生和教师进入个人信息界面可以修改个人信息和密码。个人信息模块功能图如图10所示。

管理员进入系统后可对系统用户和系统功能进行全面管理。管理员功能模块功能图如图11所示。

3.3 系统流程

3.3.1 用户登录流程

在登陆过程中，用户必须输入正确的账号和密码才能获得系统访问权限，如果用户输入的账号和密码与数据库中的数据不一致，系统将禁止本次登录操作，并弹出账号或密码错误的提示。用户登录流程如图12所示。

3.3.2 学生考试流程

学生完成登陆操作进入到系统主页，然后进入考试界面选择试卷即可开始考试。考试过程中如果考试时间结束，系统会自动交卷，在考试时间内学生也可选择交卷，交卷后系统会显示考试成绩并提示退出考试[7]。考试流程图如图13所示。

3.3.3 添加、修改和删除信息流程

在进行信息的增删改查操作时，为了保证数据的正确性，需要对输入的数据进行正则校验，以及制定规则和限制。在提交数据时，需要调用接口，将数据传输到后端进行处理。为了减轻服务器的负担，需要对无效请求进行过滤和处理，避免不必要的资源浪费。添加、修改和删除信息流程图如图14、图15、图16所示。

3.4数据库设计

要保证系统的高效运行，必须设计合理的数据库，选择正确的字段数据类型和表之间的相互关联[8]。本系统的设计主要包括线上考试、学习资料上传、用户管理等模块。这些模块都需要大量的数据来支持其正常运行。因此，在数据库设计时，需要充分考虑数据的高效性，减少数据冗余。一方面，高效的数据设计可以提高系统的性能和响应速度，从而提升用户体验。另一方面，减少数据冗余可以降低存储成本和维护成本，同时也可以避免数据不一致性和错误。因此，本系统的数据库设计需要综合考虑各个模块的需求，精心设计数据结构和数据关系，以实现高效、稳定和可靠的数据管理。

本系统使用实体联系模型来建立数据模型，该模型通过实体、属性、关系三部分来定义信息，实体是数据模型中的对象；属性为实体的特性或特征；关系为实体之间的联系[9]。本系统的E-R图如图17所示。

3.4.1 数据库表

试题表用于保存题目名称、选项、排序、分值、正确答案、答案解析等数据，如表1所示。

考试记录表内保存试卷名称、考试时间、考试分数、考试人姓名、试题名称、正确答案、考生答案、答案解析等内容，如表2所示。

学习论坛表内储存创建时间、帖子标题、帖子内容、发帖人id等内容，如表3所示。

教学资料表内存储标题、创建时间、课程名称、教师姓名、教师工号等内容，如图4所示。

教师表内存储教师姓名、性别、职称、联系电话等数据，如表5所示。

4 系统实现

4.1 技术介绍

4.1.1 Java Web介绍

Java Web技术是用Java技术来解决web互联网领域的技术总和，它包括Servlet、JSP、JavaBean、JDBC等技术，可以跨平台、跨服务器运行，具有线程多、面向对象丰富、可移植性强等优势[10]。Java Web技术具有大量的开源框架和工具可以使用，常用的Java Web框架包括spring、MyBatis、struts2等。同时，Java Web应用程序也可以部署在Tomcat、Jetty、WebLogic等Web服务器中。

4.1.2 Spring Boot介绍

Spring Boot是一个基于Spring框架的全新框架，它简化了spring应用的初始搭建和开发过程。相比于传统的Spring应用程序，Spring Boot具有可快速构建独立spring应用、直接嵌入Tomcat服务器、自动化配置spring和第三方库、极少的代码生成和XML配置等优势。

4.1.3 MySQL介绍

MySQL是一种开放源代码的关系型数据库管理系统，它使用SQL（Structured Query Language）作为管理工具。MySQL具有稳定可靠、可扩展、安全、易用和开放等特点。它能够处理大量的数据和用户请求，支持多种存储引擎，包括InnoDB、MyISAM等，这些存储引擎具有不同的特点和优势，可以根据需要进行选择。同时，MySQL提供了多种安全性选项，如密码加密、访问控制等，可以保证数据的安全性。MySQL的语法简单易懂，可以快速学习和使用，同时也有大量的文档和教程可供参考。

4.2 登录界面

用户在登录界面先选取登陆角色再填入相应的账号和密码后才能登陆本系统。登录界面如图18所示。

4.3 学生首页

用户登录后进入系统首页，首页内可查阅教学视频和教学资料以及系统公告，进行考试，使用学习论坛。系统首页、查阅教学视频。系统首页和教学视频界面如图19、图20所示。

学生进入考试后，根据题目选择自己的答案，系统会立即判断答案是否真确，并在学生完成考试后显示分数。如图21、图22所示。

4.4 系统后台

管理员进入后台界面可以对系统用户、系统界面、教学资料、试题和试卷、学习论坛进行管理，个人中心内可以修改密码和个人信息。教学资料管理和学生管理如图23、图24所示。

学生进入后台界面后，可以在个人中心进行密码和个人信息的修改，在考试管理中查看成绩记录和错题记录。修改密码和查看错题如图25、图26所示。

教师进入管理界面后，在试卷管理功能内可以修改或者删除考试，在考试管理功能内可以查看学生成绩和学生错题，在教学资料管理内可以上传或删除教学资料。试卷管理界面和教学资料管理界面如图27、图28所示。

5 系统测试

5.1 测试目的

系统测试的目的是验证系统的功能和性能是否符合设计要求和用户需求。具体而言，系统测试可以检查系统的各项功能是否完备；发现系统中存在的缺陷和问题，并及时修复，以提高系统的质量和可靠性；检查系统的界面设计，以提高系统的易用性和用户满意度。

5.3 测试用例

本次测试将围绕系统的三个主要功能模块，即登录、线上考试、教学资料上传和查看来进行测试。测试用例将围绕着主要功能模块进行具体的设计，一个核心功能点可以推导出一条测试用例。在测试实施用例时，必须对测试用例的需求进行严格的控制，测试结束后给出具体的实验案例和实验结果。

在对系统登录功能测试中，先对不选择登录角色能否登录成功进行测试，然后对输入正确和不正确的密码进行测试。登录测试结果如表6所示。

在考试界面，进行选择正确选项，选择不正确选项，完成考试操作，即可完成线上考试测试。线上考试测试结果如表7所示。

对教学视频教学资料功能测试将分为两部份，第一部分为使用教师账号在科目1的教学视频里上传测试视频2，删除测试视频1。第二部分为使用学生账号在教学视频界面对使用教师账号上传的科目进行检索，并打开视频进行观看。上传教学资料测试结果如表8所示。

5.4 测试小结

本章对系统测试工作展开了具体的论述和说明，利用构建的测试计划，撰写的测试用例，来实现对系统核心功能的测试。测试结束后对测试数据展开分析，根据测试结果来判断，本系统功能均已实现并且拥有较好的稳定性，可以满足日常的基本需求。

6 总结

本系统设计的主要目的为达到教学过程的信息化和自动化，提高学生学习效率，减少教学人员工作量。从最终的成果来看，系统实现了线上考试，自动阅卷，学习资料上传等功能，完成了设计的需求，做到了教学与互联网相结合使学习和教学在一定程度上摆脱了时间与空间的限制。

因为设计开发时间的以及自身软件开发水平的限制，本系统的设计和论文的撰写上有些不足：一是目前本系统的功能比较单一，无法全部解决教学过程中遇到的问题，后续会根据使用中遇到的问题添加新的功能；二是本系统前端设计不够美观，首页设计比较繁琐，用户无法快速熟悉本系统的操作流程，在将来会优先考虑简洁的设计，优化用户体验。

参考文献

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[7] 杨晓. 云师大课程考试系统的设计与实现[D]. 电子科技大学, 2013

[8] 安磊,张波.在线学习平台设计与实现[J].电脑编程技巧与维护,2020(03):17-19.

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[10] 高源.计算机软件开发中JAVA编程语言的应用[J].网络安全技术与应用,2021(01):40-42.

致谢

本次论文的撰写到此结束了，首先感谢王浩淼导师几个月以来的指导。导师的指导态度十分严谨，对论文的格式以及用词语句提出了十分严格的要求。导师对毕业设计相关工作也非常关注，经常在百忙之中抽出时间指导我的毕业设计和论文，并在发现问题后为我提供解决思路和方法。然后，感谢泰山学院的领导和教师，大学四年期间对我细心的教导，不仅使我学到了软件工程方面的知识，也使我的各方面能力得到成长。

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