SSM概念可视化程序设计学习系统
摘 要
随着计算机技术的发展，特别是计算机 络技术与数据库技术的发展，使用人们的生活与工作方式发生了很大的改观。 络技术的应用使得计算机之间通信、在线学习成为可能，而数据库技术的应用则为人们提供了数据存储、课程检索等功能，从而使得工作更高效地进行。
本课题研究的概念可视化程序设计学习系统，主要功能模块包括学生管理、课程查询、课程类别、已选课程、在线学习以及概念图知识店管理等，采取面对对象的开发模式进行软件的开发和硬体的架设，能很好的满足实际使用的需求，完善了对应的软体架设以及程序编码的工作，采取MySQL作为后台数据的主要存储单元，采用SSM框架进行系统的开发，实现了本系统的全部功能。本次 告，首先分析了研究的背景、意义，为研究工作的合理性打下了基础。针对概念可视化程序设计学习系统的各项需求以及技术问题进行分析，证明了系统的必要性和技术可行性，然后对设计系统需要使用的技术软件以及设计思想做了基本的介绍，最后来实现系统各大模块。
关键词：概念可视化程序设计学习系统；SSM框架；MySQL数据库
SSM concept visual programming learning systemAbstract
With the development of computer technology, especially the development of computer network technology and database technology, great changes have taken place in people’s way of life and work. The application of network technology makes communication between computers and online learning possible, while the application of database technology provides people with functions such as data storage and course retrieval, so as to make the work more efficient.
The main functional modules of the concept visualization program learning system studied in this subject include student management, course query, course category, selected courses, online learning and concept map knowledge store management. The object-oriented development mode is adopted for software development and hardware architecture, which can well meet the needs of practical use, The corresponding software erection and program coding are improved. MySQL is used as the main storage unit of background data, and the SSM framework is used for system development to realize all the functions of the system. This report first analyzes the background and significance of the research, which lays a foundation for the rationality of the research work. This paper analyzes the requirements and technical problems of the concept visualization program learning system, proves the necessity and technical feasibility of the system, then makes a basic introduction to the technical software and design idea needed to design the system, and finally realizes the major modules of the system.
Key words:Concept visualization program learning system; SSM framework; Mysql database
目 录
第1章 绪论
1.1 研究背景
第2章 相关技术介绍
2.1 开发技术
2.2 ssm框架介绍
2.3 MySQL数据库
2.4 B/S结构
2.5 B/S体系工作原理
2.6 ssm框架各层关系
2.7JavaScript 运行模式
第3章 系统分析
3.1 可行性分析
3.2 功能需求分析
3.2.1 前台用户功能
3.2.2 后台管理员功能
3.3 非功能需求分析
3.4 安全性需求分析
3.4.1 系统的安全性
3.4.2 数据的安全性
3.5 数据流程分析
第4章 系统设计
4.1 系统架构设计
4.2 系统总体设计
4.3 系统功能设计
4.4 数据库设计
4.4.1 数据需求分析
4.4.2 数据库概念设计
4.4.3 数据库表设计
第5章 系统实现
5.1 注册模块的实现
5.2 登录模块的实现
5.3 用户资料修改模块的实现
5.4 课程信息数据管理模块的实现
5.5 已选课程模块的实现
5.6 在线学习管理模块的实现
5.7 概念图知识点管理模块的实现
第6章 系统测试
6.1 测试目的
6.2 功能测试
6.3 性能测试
第7章 总结与展望
参考文献
致谢
- 绪论
- 研究背景
可视化有很多种方式，包括知识的可视化，界面的可视化等。在计算机语言中可视化还可以理解为：语句的可视化，界面设计的可视化，运行结果的可视化等等。作为计算机语言和算法的教学平台，主要强调的是语句的可视化，以及运行结果的可视化。语句的可视化，即把语句本身及语句间的关系用图形的方式表示出来。
现代教育技术在教育中发挥着极其重要作用。近些年来移动学习的发展对自主学习平台的设计提出了更高的要求。随着 会的快速发展，国民教育日益普及化、信息化和现代化，计算机和信息技术的飞速发展，使得自主学习在国民教育体系中占据了重要的地位。特别是移动互联 络和移动媒体技术的大规模应用，为可以应用在移动设备上的自主学习环境提供了支持。近年来，在经历了远程学习和数字学习的发展阶段之后，远程教育正在向着移动学习的方向飞速发展。充分利用移动计算技术和便携式设备，使学习者可以不受空间和特定环境的限制自主学习。
第二章研究了概念可视化程序设计学习系统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。
- 相关技术介绍
- 开发技术
本系统前端部分基于MVVM模式进行开发，采用B/S模式，后端部分基于Java的ssm框架进行开发。
前端部分：前端框架采用了比较流行的渐进式JavaScript框架Vue.js。使用Vue-Router和Vuex实现动态路由和全局状态管理,Ajax实现前后端通信，Element UI组件库使页面快速成型，项目前端通过栅格布局实现响应式，可适应PC端、平板端、手机端等不同屏幕大小尺寸的完美布局展示。
后端部分：采用ssm作为开发框架，同时集成MyBatis、Redis等相关技术。
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- ssm框架介绍
SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）框架集由Spring、MyBatis两个开源框架整合而成（SpringMVC是Spring中的部分内容）。常作为数据源较简单的web项目的框架。
1.1 Spring
Spring就像是整个项目中装配bean的大工厂，在配置文件中可以指定使用特定的参数去调用实体类的构造方法来实例化对象。也可以称之为项目中的粘合剂。
Spring的核心思想是IoC（控制反转），即不再需要程序员去显式地`new`一个对象，而是让Spring框架帮你来完成这一切。
1.2 SpringMVC
SpringMVC在项目中拦截用户请求，它的核心Servlet即DispatcherServlet承担中介或是前台这样的职责，将用户请求通过HandlerMapping去匹配Controller，Controller就是具体对应请求所执行的操作。SpringMVC相当于SSH框架中struts。
1.3 mybatis
mybatis是对jdbc的封装，它让数据库底层操作变的透明。mybatis的操作都是围绕一个sqlSessionFactory实例展开的。mybatis通过配置文件关联到各实体类的Mapper文件，Mapper文件中配置了每个类对数据库所需进行的sql语句映射。在每次与数据库交互时，通过sqlSessionFactory拿到一个sqlSession，再执行sql命令。
页面发送请求给控制器，控制器调用业务层处理逻辑，逻辑层向持久层发送请求，持久层与数据库交互，后将结果返回给业务层，业务层将处理逻辑发送给控制器，控制器再调用视图展现数据。
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- MySQL数据库
科技的进步，给日常带来许多便利：教室的投影器用到了虚拟成像技术，数码相机用到了光电检测技术，比如超市货物进出库的记录需要一个信息仓库。这个信息仓库就是数据库，而这次的超市商品管理系统也需要这项技术的支持。
用MySQL这个软件，是因为它能接受多个使用者访问，而且里面存在Archive等。它会先把数据进行分类，然后分别保存在表里，这样的特别操作就会提高数据管理系统自身的速度，让数据库能被灵活运用。MySQL的代码是公开的，而且允许别人二次编译升级。这个特点能够降低使用者的成本，再搭配合适的软件后形成一个良好的 站系统。虽然它有缺点，但是综合各方面来说，它是使用者的主流运用的对象。
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- 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。
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- B/S体系工作原理
B/S架构采取浏览器请求，服务器响应的工作模式。
用户可以通过浏览器去访问Internet上由Web服务器产生的文本、数据、图片、动画、视频点播和声音等信息；
而每一个Web服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接，大量的数据实际存放在数据库服务器中；
从Web服务器上下载程序到本地来执行，在下载过程中若遇到与数据库有关的指令，由Web服务器交给数据库服务器来解释执行，并返回给Web服务器，Web服务器又返回给用户。在这种结构中，将许许多多的 连接到一块，形成一个巨大的 ，即全球 。而各个企业可以在此结构的基础上建立自己的Internet。
在 B/S 模式中，用户是通过浏览器针对许多分布于 络上的服务器进行请求访问的，浏览器的请求通过服务器进行处理，并将处理结果以及相应的信息返回给浏览器，其他的数据加工、请求全部都是由Web Server完成的。通过该框架结构以及植入于操作系统内部的浏览器，该结构已经成为了当今软件应用的主流结构模式。
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- ssm框架各层关系
DAO层、Service层这两个层次都可以单独开发，互相的耦合度很低，完全可以独立进行，这样的一种模式在开发大项目的过程中尤其有优势。
Controller，View层因为耦合度比较高，因而要结合在一起开发，但是也可以看作一个整体独立于前两个层进行开发。这样，在层与层之前只需要知道接口的定义，调用接口即可完成所需要的逻辑单元应用，一切显得非常清晰简单。
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- JavaScript 运行模式
JavaScript是一种属于 络的高级脚本语言,已经被广泛用于Web应用开发,常用来为 页添加各式各样的动态功能,为用户提供更流畅美观的浏览效果。通常JavaScript脚本是通过嵌入在HTML中来实现自身的功能的。
1.1是一种解释性脚本语言（代码不进行预编译）。
1.2主要用来向HTML（标准通用标记语言下的一个应用）页面添加交互行为。
1.3可以直接嵌入HTML页面，但写成单独的js文件有利于结构和行为的分离。
1.4跨平台特性，在绝大多数浏览器的支持下，可以在多种平台下运行（如Windows、Linux、Mac、Android、iOS等）。
1.5 JavaScript脚本语言同其他语言一样，有它自身的基本数据类型，表达式和算术运算符及程序的基本程序框架。JavaScript提供了四种基本的数据类型和两种特殊数据类型用来处理数据和文字。而变量提供存放信息的地方，表达式则可以完成较复杂的信息处理。
- 系统分析
- 可行性分析
开发任何一个系统，都要对其可行性进行分析，对其时间和资源上的限制进行考虑，这样可以减少系统开发的风险。同时，分析之后不仅能够合理的运用人力，还能在各方面资源的消耗上得到节省。下面就对技术、经济和 会三个方面来介绍。
实用性方面，本次设计的主要任务是在概念可视化程序设计学习系统内课实现课程查询、课程类别、已选课程学习、概念图知识点管理等，符合当前潮流的发展。从用户角度出发，同时也考虑系统运营成本和人力资源，采用 络上的便捷方式，实现线上业务，使得业务流程更系统，也更方便用户的体验，比较实用。
经济性方面，由于本课题中设计的概念可视化程序设计学习系统的主要目的是为了能够更加方便及快捷的进行课程信息的查询管理及检索服务，也就是能够可以直接投入使用的信息化软件。同时这个概念可视化程序设计学习系统所带来的实际应用方面的价值是远远的超过了实际系统进行开发与维护方面的成本，因此，从经济上来说开发这个软件是可行的。
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- 功能需求分析
概念可视化程序设计学习系统的功能主要分为台用户根据自己的需求进行注册登录，学生浏览课程信息，在线学习。老师进行课程知识点发布等，后台系统管理员主要对注册用户，课程管理、课程类别管理、概念图知识点管理维护。
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
老师用例图如下所示。
图3-3 老师用例图
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- 前台用户功能
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前台学生功能如下：
注册账 ：学生填写个人信息，并验证手机 码。
登录：根据账 密码进行登录操作。
浏览课程信息数据：学生可以浏览主页面的课程信息数据。
维护个人信息：学生因个人信息的变更可以随时修改自己注册信息。
课程查询：学生可以查看课程名称、课程类别、章节、知识点、课程附件信息等。
已选课程：学生可以查看已经选择的课程信息、知识点章节等。
教师功能如下：
课程信息：发布课程信息可供学生浏览。
课程查询：可以添加课程信息、知识点、章节点、课程附件上传系统供学生前台查看。
概念图知识点管理：主要发布概念图知识点信息。
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- 后台管理员功能
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管理员功能如下：
修改密码：管理员可以随时修改自己进入系统的登录密码，以保证系统的安全性。
课程信息管理：对课程信息进行维护，添加、删除、修改信息。
学生管理：对学生信息进行维护管理等。
课程查询管理，已选课程管理，概念图知识点管理。
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- 非功能需求分析
首先主要考虑的是系统功能软件，在具体设计的环节上，是不是能够较好的满足各类用户的基本功能需求，如果不能较好的满足用户需求，那么这个系统的存在是没有价值的。软件系统的非功能性求分析，从7个方面展开，一个是性能分析，针对系统；一个是安全分析，针对系统，一个是完整度分析，针对系统，一个是可维护分析，针对系统，一个是可扩展性分析，针对系统，一个是适应业务的性能分析。面对概念可视化程序设计学习系统存在的性能、安全、扩展、完整度等7个方面性能综合比对分析后发现，需要相应的非功能性需求分析。
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- 安全性需求分析
- 系统的安全性
- 安全性需求分析
安全性对每一个系统来说都是非常重要的。安全性很好的系统可以保护企业的信息和用户的信息不被窃取。提高系统的安全性不仅是对用户的负责，更是对学校的负责。尤其针对于概念可视化程序设计学习系统来说，必须要有很好的安全性来保障整个系统。
系统具有对使用者有权限控制，针对角色的不通限制使用者的权限，以此来确保系统的安全性。
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- 数据的安全性
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数据库中的数据是从外界输入的，当数据的输入时，由于种种原因，输入的数据会无效，或者是脏数据。因此，怎样保证输入的数据符合规定，成为了数据库系统，尤其是多用户的关系数据库系统首要关注的问题。
因此，在写入数据库时，要保证数据完整性、正确性和一致性。
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- 数据流程分析
对系统的数据流进行分析，系统的使用者分为二类，用户与管理员。系统主要对界面信息传送，登录信息的验证，注册信息的接收，用户各种操作的响应做处理。
系统顶层数据流图如下图所示。
图3-2 顶层数据流图
要判断用户是是什么身份，是根据登录的数据来判断后，跳转到对应的功能界面。在系统的内部用户就可以对数据进行操作，数据库中心就可以接收到系统传输的有效数据流来对数据sql语句进行对应操作。
系统底层数据流图如下图所示。
系统可以分为前台和后台两部分，每一种操作后系统都返回操作结果。前台和后台的数据连接主要通过数据库，既分别对数据库做不同的操作。
- 系统设计
- 系统架构设计
本概念可视化程序设计学习系统的架构设计主要分为可以3层，主要有Web层，业务层，Model层。其中web层还包括View层和Controller层，Model层包括元数据扩展层和数据访问层。
系统架构如下图所示。
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。它强制性的把应用程序的输入、输出和处理全部分开，将其分为三个核心部分，这三个部分分别有不同的功能。
图4-1系统架构图
视图层视图是指被用户所看到的并且能够与之进行交互的界面。视图可以向用户展示相关的数据，并接收用户输入的数据，但对用户数据不进行任何实际业务操作处理。
模型层通过控制层来处理视图层传递的数据，同一个模型可以给不同的视图提供数据，也可以被不同的视图重复使用。由于 Model 的主要内容是数据、方法和行为，其也是 MVVM 中逻辑最为复杂，代码量最多的部分，其中包含了许多应用中需要用到的业务逻辑，因此模型层的开发也变得尤为重要，后期一般不会对模型层进行大规模改动，也是 MVVM最稳定的部分。
控制层主要负责视图层和模型层之间的数据传输和处理请求操作。当用户通过视图发送数据和请求时，控制层可以接收请求和数据并决定调用哪些模型、通过模型的哪些操来处理数据和请求，处理完成后，控制层再将数据返回给相应的视图。
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- 系统总体设计
概念可视化程序设计学习系统总体分为前台用户（学生、教师）模块和后台管理员模块。两个模块表现上是分别独立存在，但是访问的数据库是一样的。每一个模块的功能都是根据先前完成的需求分析，并查阅相关资料后整理制作的。
综上所述，系统功能结构图如下图所示。
图4-2 系统功能结构图
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- 系统功能设计
登录模块：登录模块是进入系统的入口，所有用户必须登录后才能访问系统。登录需要输入用户名和密码，如果多次尝试登录需要输入验证码。登录时需要选择用户的角色，是一般用户还是管理员登录等。登录成功后，会通过数据库获取用户的权限，并跳转至用户的主页面。
课程信息数据模块：可分为课程信息数据浏览、课程信息数据检索、课程信息数据维护三个模块，管理员对课程信息数据有维护的权限，发布新的课程信息数据、更新已有的课程信息数据等。
概念图知识点管理模块：概念图知识点管理分为概念图知识点添加、修改和删除。概念图知识点信息由管理员进行修改、添加、删除操作。
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- 数据库设计
- 数据需求分析
- 数据库设计
从前面可以分析到数据库中最重要的是功能是：课程信息，学生、老师信息，已选课程信息，同时存在课程查询和概念图知识点管理。分析可以得到如下数据描述：
平台用户：用于记录用户的各种信息，包括姓名、性别、手机、邮箱、专业、照片等数据项。
管理员：记录管理员的登录信息。包括用户名，密码，权限等数据项。
课程信息：存储课程信息数据项。
已选课程：存储学生的已选课程信息。
概念图知识点管理：存储概念图知识点信息数据项。
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- 数据库概念设计
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根据前面的数据流程图，结合系统的功能模块设计，设计出符合系统的各信息实体。
系统ER图如下图所示。
图4-3 系统ER图
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- 数据库表设计
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概念可视化程序设计学习系统所拥有的数据表有以下：课程查询表，已选课程表，课程信息表，课程类别表，概念图知识点表等。
由于数据表较多，只展示系统主要数据表，如下表所示。
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名称 |
类型 |
长度 |
不是null |
主键 |
注释 |
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student_user_id |
int |
11 |
是 |
是 |
学生用户ID |
|
user_name |
varchar |
64 |
是 |
否 |
用户名 |
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full_name |
varchar |
64 |
否 |
否 |
姓名 |
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age |
varchar |
64 |
否 |
否 |
年龄 |
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gender |
varchar |
64 |
否 |
否 |
性别 |
|
class_name |
varchar |
64 |
否 |
否 |
班级名称 |
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examine_state |
varchar |
16 |
是 |
否 |
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recommend |
int |
11 |
是 |
否 |
智能推荐 |
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user_id |
int |
11 |
是 |
否 |
用户ID |
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create_time |
datetime |
0 |
是 |
否 |
创建时间 |
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