java-教学软件设计大学本科毕业论文.doc

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1、摘要当代社会，计算机软件因其方便、快捷、实用性强、存储量大等专有特点，被应用到了许多行业和领域。在教学领域，软件发展势头尤其强劲，计算机软件凭借其独特的先进性和多功能性，为教学领域带来了巨大的发展。现在市场上有许多与教学有关的软件。其中一些软件是使用浏览器/服务器模式和JavaEE架构的而开发的，如针对高校学生的教师点名软件、学生信息管理软件等，这些软件需要通过浏览器才能使用，大部分软件都需要网络支持。另外一些软件是应用软件，有的是针对教师的，如课件生成软件等，有的是针对学生的，如java自学软件等。这些软件虽然能够实现相应的功能，但也有一些弊端，如需要网络支持、不能向软件添加数据，只针对教师

2、或只针对学生等。为了适应市场，针对java课堂教学，java教学软件应该保证针对教师、学生等不同的角色具有不同的功能和不同的权限，还应该保证软件对数据具有读写功能，和对所有异常具有相应的处理部分。 关键字：市场、教学软件AbstractIn contemporary society , computer softwares have been applied to many industries and fields because of its convenient, practical, storage capacity and other proprietary features. In

3、 the field of teaching , software development momentum was particularly strong , with its unique computer software advancement and versatility , brought tremendous development for the teaching field .There are many teaching-related software on the market right now. Some of the software is to use the

4、 browser / server mode and JavaEE architecture and development, such as naming software , student information management software for college students and other teachers , the software needed to use the browser , most software requires network support. Other software applications , some for teachers

5、 , such as courseware generation software, for some students , such as self- java software . Although the software can achieve the corresponding functions , but there are some drawbacks, such as the need for network support, can not add data to the software , only for teachers or just for students.I

6、n order to adapt to the market , for classroom teaching java , java teaching software should be guaranteed to have different functions and different permissions different roles of teachers and students for , you should also ensure that software for data read and write capabilities, and for all excep

7、tions with appropriate treatment section.Keywords:Market，Teaching software目录1 引言11.1课题研究背景及意义11.1.1 背景和意义11.1.2 java教学软件的现状12 开发技术介绍22.1Java22.2Eclipse介绍22.3MySQL介绍33 系统设计43.1功能需求概述43.2系统功能模块划分43.2.1总体设计43.2.2模块具体功能53.3数据库设计53.3.1E/R图53.3.2关系模式63.3.2数据库模式73.4类的设计103.4.1类的分类103.4.2各类介绍114 系统的实现144.1用

8、户界面的设计与实现144.1.1用户体验设计原则144.1.2用户界面详细设计144.1.2.1主窗体设计144.1.2.2输入密码登录页面154.1.2.3教师主页面164.1.2.4学生主界面174.1.2.5管理员主界面155 结束语186 致谢197 参考文献201 引言1.1课题研究背景及意义 1.1.1 背景和意义随着世界经济和中国经济的不断发展，各种计算机编程语言的不断革新和进步，计算机技术和网络技术已经变得十分成熟，并成功渗透入各个行业领域。其中，Java语言具有简单、面向对象、与平台无关、动态、多线程等众多特点，功能强大、简单易学。已经成为目前使用最广泛的网络编程语言之一，并

9、被各行各业的人士所接受。为了改变现有课堂教学单一的教学模式，帮助学生在课下时间也有机会和兴趣学习知识，及时复习课堂内容，提高学生们的专业知识水平，教学用软件得到了广泛的推广和应用，为学校管理学生学习和帮助学生提高专业素质提供了很大的帮助。而教师们想要激发学生学习的热情，提高学生对所学知识的好奇心，促使学生对其有更加深入的理解，就必须让学生们在课下也能多利用时间学习，多做课下练习，所以没有教学软件是万万不行的。java教学软件不仅为老师提供了可以简化教学内容、系统的整理教学知识的工具，还为学生们带来了一种新型的学习方式，使学生们可以从厚重的纸质教材中脱离出来，随时随地就可以通过电脑获得大容量的j

10、ava语言知识和练习题。而且java教学软件相较于传统的多媒体课件具有更强的导向性，教师和学生们在使用软件的过程中，根据软件的流程，可以更加直观和清楚得了解内容的系统性和相互关系。今后，java教学软件通过不断地完善，一定会在java教学中带给大家更多的便利。1.1.2 java教学软件的现状目前虽然网络上的教学的软件数量很多，但针对java教学的软件比较少，在这样写已存在的java教学软件中，许多软件中的教学内容是固定的，不可修改，不可添加，另外一些软件只面向于教师，没有学生板块。整体来说，这些软件在功能上或多或少都存在一些瑕疵，都不太适合在学校教师和学生教学的过程中使用。不同的学习人群有不

11、同的学习要求，就需要有不同的软件做支撑，只有既满足教师又满足学生要求的教学软件才能真正被学校利用，才能被投入到教学过程中去。 2 开发技术介绍2.1JavaJava是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台（即JavaEE, JavaME, JavaSE）的总称。Java自面世后就非常流行，发展迅速，对C+语言形成了有力冲击。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于个人PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业

12、社群。在全球云计算和移动互联网的产业环境下，Java更具备了显著优势和广阔前景。Java由四方面组成：Java编程语言，Java文件格式，Java虚拟机（JVM）和Java应用程序接口（Java API）。Java分三个体系：JavaSE（J2SE）（Java2 Platform Standard Edition，java平台标准版），JavaEE(J2EE)(Java 2 Platform,Enterprise Edition，java平台企业版)，JavaME(J2ME)(Java 2 Platform Micro Edition，java平台微型版)。与传统程序不同，Sun 公司在推出

13、Java 之际就将其作为一种开放的技术，Java编程语言的风格十分接近C+语言。继承了C+语言面向对象技术的核心，Java舍弃了C+语言中容易引起错误的指針，改以引用取代，同时移除原C+与原来运算符重载，也移除多重继承特性，改用接口取代，增加垃圾回收器功能。Java不同于一般的编译语言和直译语言。它首先将源代码编译成字节码，然后依赖各种不同平台上的虚拟机来解释执行字节码，从而实现了“一次编写，到处运行”的跨平台特性。2.2Eclipse介绍本软件选择Eclipse3.7作为软件的开发环境。Eclipse是著名的跨平台的自由集成开发环境（IDE），而且是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发

14、平台。最初主要用来Java语言开发，但是众多插件的支持使得Eclipse拥有其他功能相对固定的IDE软件很难具有的灵活性，许多软件开发商以Eclipse为框架开发自己的IDE!就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是，Eclipse 附带了一个标准的插件集，包括Java开发工具（Java Development Kit，JDK）。另外，Eclipse支持诸如C/C+、COBOL、PHP等编程语言的插件已经可用，或预计将会推出。Eclipse 最初由OTI和IBM两 家公司的IDE产品开发组创建，起始于1999年4月。IBM提供了最初的Eclipse代码基础

15、，包括Platform、JDT 和PDE。Eclipse项目IBM发起，围绕着Eclipse项目已经发展成为了一个庞大的Eclipse联盟，有150多家软件公司参与到 Eclipse项目中，其中包括Borland、Rational Software、Red Hat及Sybase等。 Eclipse是一个开放源码项目，它其实是Visual Age for Java的替代品，其界面跟先前的Visual Age for Java差不多，但由于其开放源码，任何人都可以免费得到，并可以在此基础上开发各自的插件，因此越来越受人们关注。随后还有包括Oracle在内的许多 大公司也纷纷加入了该项目，Eclip

16、se的目标是成为可进行任何语言开发的IDE集成者，使用者只需下载各种语言的插件即可。2.3MySQL介绍系统选用了小巧简便但功能完善的MySQL数据库用来存储数据信息。Mysql是最流行的关系型数据库管理系统，是一种关联数据库管理系统，关联数据库将数据保存在不同的表中，而不是将所有数据放在一个大仓库内，这样就增加了速度并提高了灵活性。由于其体积小、速度快、总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，一般中小型网站的开发都选择MySQL作为网站数据库。与其他的大型数据库例如Oracle、DB2、SQL Server等相比，MySQL自有它的不足之处，但是这丝毫也没有减少它受欢迎的程度。对于一般的个人

17、使用者和中小型企业来说，MySQL提供的功能已经绰绰有余，而且由于MySQL是开放源码软件，因此可以大大降低总体拥有成本。MySQL遵守的不只是GPL协议，而是双授权模式（dual license）8即你在遵守GPL协议的开源项目使用MySQL，需要遵守GPL协议方能使用。如果你在非开源项目使用（即软件不打算开放源代码），且该软件用来销售，则需要向MySQL支付相应license费用。 3 系统设计3.1功能需求概述本软件作为java课堂教学和课下学习的辅助软件，主要完成java知识点的录入和查看功能。具体来讲，软件需要完成：不同角色的人员登录时对登录密码的验证，只有输入正确的密码，才能进入相

18、应主页面；不同角色的人员登录的主界面有不同的功能，学生只能查看软件内容中的章节、知识点、例题和习题内容，而不能添加，而教师既可以查看这些内容又可以根据需要进行添加；登录密码的管理问题，管理员在通过验证后可以查看学生和教师的登录密码，还可以更改学生、教师和管理员的登录密码。出这些主要功能之外，软件应保证不同角色的人员只能进入相应的主页面，而且在不同角色人员的主页面需要有与角色相对应的合适的简介内容和界面设计。3.2系统功能模块划分3.2.1总体设计相关网站地址相关网站地址JAVA教学软件 登录学生管理员退出教师学生主界面首页查看章、知识点、例题、习题教师主界面首页添加章、知识点查看章、知识点、例

19、题、习题管理员主界面首页查看密码修改密码添加例题添加习题 图3-1 软件功能模块划分图3.2.2模块具体功能 下面详细分析每个子模块的功能A)学生界面主页 简介介绍了软件基本信息以及对学生界面的功能描述。B)学生查看章、知识点、例题和习题 界面左侧有章节、知识点、例题和习题的目录，是要双击知识点就可以在右侧显示知识点具体内容。C)教师界面主页简介介绍了软件基本信息以及对教师界面的功能描述。D)教师添加章、知识点、例题、习题界面内有添加章和知识点、添加例题、添加习题三个标签，用来添加章名，知识点名、知识点内容，例题要求、例题代码、执行结果、例题分析，习题题干、参考答案、要点解析，并且添加的内容加

20、入数据库、写到相应文件中。E)教师查看章、知识点、例题、习题界面左侧有章节和知识点目录，是要双击知识点就可以在右侧显示知识点。F)管理员界面主页简介介绍了软件基本信息以及对管理员界面的功能描述。G)管理员查看密码 输入管理员密码，通过验证后可以显示学生和教师的登录密码。H)管理员修改密码输入管理员密码，通过验证后可以修改学生、教师或者管理员的登录密码。I)相关网站地址 界面内介绍了一些与java学习相关的网站地址3.3数据库设计3.3.1E/R图编号人员角色密码编号密码所属角色验证密码简介编号简介所属角色显示简介链接 编号链接内容 1 1 1 1 图3-2(a) E/R图章节编号章节名称知识点

21、编号知识点所在文件地址知识点名称所属章节编号添加知识点例题习题添加例题添加习题编号习题所在文件地址例题所在文件地址编号所属知识点编号所属知识点编号 1 n 1 1 n n 图3-2(b) E/R图3.3.2关系模式通过将E-R图转换成表，实现从E-R模型到关系模型的转换，转换结果如下，其中人员、密码、简介、链接、章节、知识点、例题、习题中的主键为编号，密码、简介中的所属角色是关联于人员编码的外键，知识点中的所属章节编号是关联于章节编号的外键，例题、习题中的所属知识点编号是关联于知识点编号的外键。人员（编号，角色）；密码（编号，密码，所属角色）；简介（编号，简介内容，所属角色）；链接（编号，链接

22、内容）；章节（编号，章节名称）；知识点（编号，知识点名称，知识点所在文件地址，所属章节编号）；例题（编号，例题所在文件地址，所属知识点编号）；习题（编号，习题所在文件地址，所属知识点编号）；3.3.2数据库模式由关系模式设计数据库中的表包括人员表People（其表结构如表3-1），密码表Password（其表结构如表3-2），简介表BriefIntroduction（其表结构如表3-3），链接表Link（其表结构如表3-4），章节表Chapter（其表结构如表3-5），知识点表KnowledgePoint（其表结构如表3-6），例题表Example（其表结构如表3-7），习题表Exercise

23、（其表结构如表3-8）。表3-1 People人员表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID人员编号int3否是自动增长2Role人员角色varchar10否表3-2 Password密码表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID密码编号int3否是自动增长2Word密码内容varchar10否只能由字母和数字组成 3BelongsTo所属角色varchar10否外键，参照people表的Role表3-3 BriefIntroduction简介表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID简介编号int3否是自动增长2Detail简介内容text否

24、3BelongsTo所属角色varchar10否外键，参照people表的Role 表3-4 Link 链接内容表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID链接编号int3否是自动增长2Detail链接内容text否表3-5 Chapter章节表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID章节编号int3否是自动增长2Name章节名称varchar30否表3-6 KnowledgePoint知识点表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID知识点编号int3否是自动增长2Name知识点名称varchar30否3FilePath知识点所在文件地址Varch

25、ar30否4ChapterID知识点所属章节IDInt 3否外键，参照chapter表中的ID表3-7 Example例题表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID例题编号int3否是自动增长2FilePath立体所在文件路径Varchar30否3KnowledgeID例题所属知识点IDint3否外键，参照knowledgepoint表中的ID表3-8 Exercise习题表序号字段名称字段说明字段类型宽度允许空是否主键备注1ID习题编号int3否是自动增长2FilePath习题所在文件路径Varchar30否3KnowledgeID习题所属知识点IDInt3否外键，参照kno

26、wledgepoint表中的ID 建立关系模型的SQL语句：1. People表：记录软件不同的登录角色create table password (ID int(3) not null auto_increment primary key,Role varchar(10) not null);2. Password表：记录不同角色的登录密码create table password (ID int(3) not null auto_increment primary key,Word varchar(10) not null,BelongsTo varchar(10) not null,fo

27、reign key(BelongsTo) references people(Role);3. BriefIntroduction表：记录不同角色主页面的简介内容create table briefintroduction(ID int(3) not null auto_increment primary key ,Detail text not null,BelongsTo varchar(10) not null,foreign key(BelongsTo) references people(Role);4. Link表：记录软件中的友情链接内容create table link(ID

28、int(3) not null auto_increment primary key , Detail text not null); 5. Chapter表：记录章节内容create table chapter (ID int(3) not null auto_increment primary key , Name varchar(40) not null); 6. KnowledgePoint表：记录知识点内容create table knowledgepoint (ID int(3) not null auto_increment primary key , Name varchar(

29、40) not null, FileName varchar(30) not null,ChapterID int(3) not null, foreign key(ChapterID) references chapter(ID) );7. Example表：记录例题内容create table example (ID int(3) not null auto_increment primary key , FileName varchar(30) not null,KnowledgeID int(3) not null, foreign key(KnowledgeID) reference

30、s knowledgepoint(ID);8. Exercise表：记录习题内容create table exercise (ID int(3) not null auto_increment primary key , FileName varchar(30) not null,KnowledgeID int(3) not null Foreign key(KnowledgeID) references knowledgepoint(ID);3.4类的设计3.4.1类的分类本软件是由19个类组成的，总体分为五大类：窗口类：Menu，Login，StudentMain，TeacherMain，

31、AdminMain内容类：Chapter，Point，Example，Exercise监听类：WhenPressButton，WhenPressBox，WhenSelectTree,WhenSelectTreeT数据库和文件类：DataBaseConn，FileUtil其他：Main，StartMySql，Request3.4.2各类介绍各个类的简单介绍如下：表3-9 类的简介表类名类作用说明Main软件启动的入口FrameUtil类中写入了DataBaseConn、Menu、Login、StudentMain、TeacherMain、AdminMain和Runtime的get 和 set 方

32、法StartMySql启动mysql数据库DataBaseConn连接数据库并响应软件中所有有关数据库的请求Request记录软件中所有的请求Menu设计选择登录身份的窗口Login继承JFrame，设计输入并验证登录密码的窗口StudentMain继承JFrame，设计学生主界面TeacherMain继承JFrame，设计教师主界面AdminMain继承JFrame，设计管理员主界面Chapter处理各种涉及章节内容的操作Point处理各种涉及知识点内容的操作Example处理各种涉及例题内容的操作Exercise处理各种涉及习题内容的操作FileUtil处理涉及文件新建和写入内容、读取内容

33、等操作WhenPressButton处理软件中各种点击按钮的情况WhenPressBox处理软件中各种点击下拉菜单的情况WhenSelectTree处理学生界面点击内容树的节点的情况WhenSelectTree处理教师界面点击内容树的节点的情况 每个类中又包含很多方法，以下是一些比较重要的方法的介绍：表3-10 Main类主要方法表类名方法名方法作用说明Mainpublic static void main(String args)是整个软件开始执行的入口。执行了StartMySql类中的启动数据库的方法，新建了FrameUtil、DataBaseConn、Menu、Login、Student

34、Main、TeacherMain和AdminMain类，并且对除FrameUtil外的其他类进行了实例化和初始化。表3-11 FrameUtil类主要方法表类名方法名方法作用说明FrameUtilpublic DataBaseConn getDbCFrame() 等获取DataBaseConn（Menu、Login、StudentMain、TeacherMain、AdminMain、Runtime）类的实例。FrameUtilpublic void setDbCFrame(DataBaseConn dbCFrame)等 以DataBaseConn（Menu、Login、StudentMain、

35、TeacherMain、AdminMain、Runtime）的实例为参数进行赋值。表3-12 StartMySql类主要方法表类名方法名方法作用说明StartMySqlpublic static void startMySql(FrameUtil util)方法中写入了执行mysql启动的语句。表3-13 Menu类主要方法表类名方法名方法作用说明Menupublic void init()Menu界面的初始化，添加了标签、按钮，设置了背景图片表3-14 Login类主要方法表类名方法名方法作用说明Loginpublic void init()Login界面的初始化，添加了标签、文本框、按钮，

36、设置了背景图片表3-15 TeacherMain类主要方法表类名方法名方法作用说明TeacherMainpublic void init()教师主界面的初始化。TeacherMainpublic void buildtree(Vector chapter)将从数据库中查询到的内容加入到“内容目录”的树中。表3-16 StudentMain类主要方法表类名方法名方法作用说明StudentMainpublic void init()学生主界面的初始化。StudentMainpublic void buildtree(Vector chapter)将从数据库中查询到的章节加入到“内容目录”的树中。表

37、3-17 Admin类主要方法表类名方法名方法作用说明AdminMainpublic void init()管理员主界面的初始化。AdminMainpublic void showPassword(String str,String job)将从数据库中查询到的某角色的密码添加更新到“查看密码”标签的相应位置。表3-18 WhenPressButton类主要方法表类名方法名方法作用说明WhenPressButtonpublic void actionPerformed(ActionEvent arg0) 在软件运行过程中监听，如果用户点击按钮，则根据按钮不同作出相应的处理。 表3-19 Whe

38、nPressBox类主要方法表类名方法名方法作用说明WhenPressBoxpublic void actionPerformed(ActionEvent arg0) 在软件运行过程中监听，如果用户点击下拉菜单，则根据下拉菜单不同作出相应的处理。 表3-20 WhenSelectTree类主要方法表类名方法名方法作用说明WhenSelectTreepublic void valueChanged(TreeSelectionEvent e)在软件运行过程中监听，如果用户点击下拉菜单，则根据下拉菜单不同作出相应的处理。4 系统的实现4.1用户界面的设计与实现 4.1.1用户体验设计原则 用户体验设

39、计是基于人机界面设计理论的，一个合理的人机界面会给用户带来良好的用户体验效果。一旦建立起用户界面的原型，就必须对它进行评估，以确定其是否满足用户的需求。对于交互式系统，用户体验设计和数据设计、体系结构设计及过程设计一样重要。用户体验的设计质量，直接影响用户对软件产品的评价，从而影响软件产品的竞争力和寿命，例如出错信息和警告信息，它们是出现问题时交互式系统给出的“坏消息” 。出错信息设计的不好，将向用户提供无用的甚至误导的信息，反而会加重用户的挫败感。因此必须对用户体验设计给与足够的重视。用户体验设计的原则是：A)用户界面适合于软件的功能B)容易理解;C)风格一致;D)及时反馈信息;E)出错处理

40、;F)操作方便。G)个性化针对用户体验设计原则进行的详细设计将在4.2节展开详细论述。4.1.2用户界面详细设计4.1.2.1主窗体设计 本系统的主窗体如图4-1所示，适合本软件的特点，共有学生登录，教师登录，管理员登录和退出四个选项。图 4-1 主窗口4.1.2.2输入密码登录页面 输入密码登录界面图4-2所示，软件中三个角色的登录界面相同，登录时依据输入的密码是否正确会出现不同的提示窗口。 图 4-2 登录界面4.1.2.3管理员主界面1) 查看密码界面，如图4-3：图4-3 管理员查看密码界面2) 修改密码界面，如图4-4：图4-4 管理员修改密码界面4.1.2.4教师主页面1) 教师主

41、页界面，如图4-5：图 4-5 教师主页2) 添加章节、知识点、例题和习题界面，如图4-6此界面分三个子界面，分别用于添加章节和知识点、例题、习题。图4-6 教师添加内容界面3） 友情链接界面，如图4-7所示，图4-7 友情链接界面4.1.2.4学生主界面1) 查看内容界面，如图4-8：图4-8 学生查看内容界面5 结束语本软件是一个面向所有教授java课程的老师和所有有java语言知识学习需要的学生的软件，以方便java教学为目的，具有一定实用性的数据库信息管理系统。分别从教师、学生和软件管理员三个角色的角度分析研究了java教学软件的各种需求和面临的问题，并针对这些需求和问题做出了一定的努

42、力和改善。在此次软件开发过程中，开发者加重了交互界面的设计比例，十分注重用户体验，在界面大小、界面背景、组件大小和位置、字体设置等许多方面都做了细致的研究和实验，并以用户角度，进行多次修改和完善，使得最终的软件界面清晰、美观。有利于用户在使用软件过程中保持心情愉快，提高学习兴趣。本软件主要完成了java课堂教学的一系列管理活动，包括各角色登录信息管理、学生查看章节知识点内容、学习例题、练习习题，教师对章节知识点等内容的添加和更新，管理员对所有用户信息的管理。但软件还存在一些不足，如在处理学生和教师对章节知识点等内容查看部分时，代码有冗余，另外软件中没有关于内容删除部分的功能，比较遗憾。6 致谢将近几个月的毕业