基于Java技术的“物联网技术”课程学习系统设计

摘 要：首先介绍了物联网技术和课程学习系统的研究背景和意义，科学地论证了该系统研发的可行性，并进行了详尽的系统分析。通过系统分析明确了系统需求及核心功能。在此基础上，进一步设计了系统的整体框架、功能模块和数据库结构。“物联网技术”课程学习系统的主要功能包括：管理员对用户、课程、网站信息进行管理的功能；教师对课程和学生学习进行管理和评分的功能；教师进行线上教学、班级管理及线上考核的功能；用户线上学习的功能。 此系统基于B/S架构，采用MySQL为后台数据库，Tomcat为Web服务器，使用Servlet和JSP网页技术进行设计和实现。该系统提升了物联网技术学习的便捷性，使用户能够不受时空限制地进行学习，相较于传统的学习方式，更加灵活和便捷，为未来教育改革指明了方向。

关键词：物联网技术；课程学习系统；B/S；Java Web技术；UML；系统设计；智慧课堂

中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2025）01-0-05

0 引 言

近年来，物联网技术以惊人的速度渗透到人们生活的各个领域，包括物流运输、城市轨道、交通监控、医疗卫生、灾害预警等多个领域的蓬勃发展都离不开物联网技术的支撑[1-4]。物联网技术的发展对社会生活产生了深远影响，同时也触及到了教育教学领域。伴随着社会信息化进程的不断加快，当前的教育理念、教学内容、教学模式以至教育结构均受到了深远而重大的影响。在信息化社会的背景下，对教育有了新的要求，即教育要向高效化、终身化、全球化发展[5]。在这样的要求下，基于互联网的课程教育研究逐渐成为当今教育领域的热点，同样也是未来教学改革的一种趋势。

经过疫情风波的洗礼，国内的教学方式迎来了新的变革，线上教育成为一股新兴的浪潮。腾讯会议、钉钉等线上教育平台一度爆火，成为中小学生及大学生的重要学习工具。同时MOOC慕课、超星学习通等学习网站也成为了线上学习的另一重要渠道。目前，我国的在线学习市场规模已经达到了数千亿元级别，并且这一数字仍在持续增长中。同时，线上课程的灵活性和多样性使得许多传统高校也在积极探索在线学习的可能性。然而，在这一过程中，如何提供有效的在线学习支持服务成为了一个重要的问题[6]。相较于传统教学模式，本文所搭建的“物联网技术”课程学习系统能够使用户更加高效、便捷地进行学习，方便教师进行管理，同时极大地减轻了任课教师的工作负担，是当下学习的新风潮。“物联网技术”课程学习系统的出现，改变了传统的教学模式和学习方式，有利于我国的教育改革和发展。

1 作品介绍

1.1 本论文主要解决的问题

针对无法参与线下教学或偏好自学的学生所面临的学习问题，搭建了一个“物联网技术”课程学习平台。通过该平台，学生可以随时随地进行线上“物联网技术”学习，同时，教师可以在线进行发布课程、批改作业、查看班级信息等操作。此外，管理员可以对网站进行管理，维护平台运行，提升教师和学生的使用体验，并确保教学与学习的高效完成。

1.2 开发技术

本文的“物联网技术”课程学习系统设计方案采取B/S架构[7]，使用MySQL数据库存储相关数据，并运用JSP（Java Server Pages）技术进行开发。

B/S架构，即Browser/Server（浏览器/服务器）架构。得益于B/S架构的工作原理，用户无需安装额外软件，仅通过浏览器便可对后端服务器发起各类请求或进行相关操作。在网络畅通的情况下，用户可以随时随地地访问后端数据库服务器，实现不受时空限制的学习。

Java作为一种面向对象的编程语言，以其强大的功能以及简洁的使用方式，被人们充分认可，获得软件研发者的高度好评[8]。

用Java技术来解决Web范围的技术总和被称为Java Web技术。其主要包含Servlet技术、JSP技术、Spring技术以及数据连接技术（Java Data-Base Connection， JDBC）。

1.3 预期目标

本文旨在利用可视化的编程工具，构建一个基于B/S架构的课程学习系统。该系统的主要用户群体包括管理员、任课教师及学生，主要功能包括网站介绍、用户登录注册、学习视频查看、资料下载、留言以及后台管理。

具体要求如下：

（1）前端客户端：用户可以在前端登录课程学习系统，进行课程学习、资料查阅、资料下载、留言互动等。

（2）后台服务器端：实现用户信息的管理（增、删、改、查），以及用户权限的分级管理（管理员gt;教师gt;学生）。管理员可以对轮播图、公告、班级进行管理，同时拥有对教师管理功能的操作权限；教师可以对视频、课程、作业、作业提交情况、资料、系统等进行管理；学生则可以对课程、作业、作业提交情况和留言等进行管理。

2 系统分析

2.1 系统需求分析

基于B/S架构和Java语言的“物联网技术”课程学习系统应满足以下业务要求：

（1）多身份登录机制：系统应该设计多种登录身份，例如任课教师、学生和系统管理员；

（2）课程资料审核机制：系统应该具备对课程学习资料进行审核的机制；

（3）资料下载功能：系统应该具备视频和学习资料下载的功能，方便用户保存和学习；

（4）作业管理功能：系统应该具备发放作业、提交作业，作业打分等功能；

（5）信息管理功能：系统应该具备信息管理的功能，支持对学生、任课教师的个人信息以及登录密码的修改。

2.2 系统用户分析

经过以上对“物联网技术”课程学习系统的主要实现功能的分析得出，系统至少包含3个用户角色。下面将详细分析每种用户角色的需求和拥有的权限。

系统管理员：管理员主要负责系统的维护，拥有添加、删除、更改用户以及用户审核、管理课程、系统管理等权限。

学生：学生能够登录系统、修改个人信息、进行课程学习、提交作业以及查看自己成绩等。

任课教师：教师是除学生外的另一主体。他们可以通过课程学习系统修改个人信息、发布相关课程、批改学生作业、查看学生成绩等。

3个用户角色各自的需求见表1。

2.3" 系统主要流程分析

用户通过注册登录账号访问系统，可以进行线上学习以及后台管理。用户注册登录流程如图1所示。

学生登录系统之后观看网课视频进行学习，在个人中心查看作业情况，若有作业，提交作业。学生学习流程如图2所示。

教师需要登录系统，发布视频课程，添加教学资料，发布作业，批改作业和留言回复。教师教学流程如图3所示。

2.4 系统功能分析

统一建模语言（Unified Modeling Language， UML）作为面向对象需求分析方法的建模工具，具有规则统一、易于表达、功能强大的优势，适用于各类软件系统的需求建模。从一般的信息管理系统到大型复杂工程系统都可以用UML来描述、构建需求分析模型[9]。作为一种图形化语言，UML把软件开发中的多种方法整合到自身的设计流程中，适用于面向对象的软件设计。通过UML语言，软件工程领域的新技术、新思想被整合到设计流程中，不仅用于软件研究与设计阶段，还贯穿于软件的全部生命周期。本节将使用UML语言分析课程学习系统的具体功能需求。

学生学习：学生可以在系统里查看课程视频和学习资料、查看作业、下载作业、提交作业、留言，同时还可以查看作业成绩并打印成绩单。学生学习的用例如图4所示。

教师教学：该系统的核心功能为支持学生的在线学习活动，而在线学习必然离不开教师的教学。教师登录系统之后，可以在后台发布课程、发布作业、查看并批改作业、添加学习资料、留言管理、导出课程与作业等信息。教师教学用例如图5所示。

管理员管理：实现了用户权限管理功能，包括对用户信息的有效管控，对系统发布内容进行严格的安全审核，以及负责轮播图的设置、班级和系统管理等关键任务。管理员管理用例如图6所示。

3 系统设计

3.1 系统架构设计

经过对系统的详细分析，决定使用三层B/S架构，前端使用JSP脚本语言，后端使用Java语言进行课程学习系统的研发。用户通过客户端浏览器发送请求，表示层将信息发送到业务逻辑层，然后业务逻辑层将信息发送到数据访问层，实现系统功能。在服务器端，表示层、业务逻辑层、数据访问层是相对独立的单元，具有杜绝客户机直接操作后台数据库的能力，有效地防止了对系统后台的非法入侵[10]。

3.2 系统功能模块划分

系统的总体结构包含两部分：在线学习前台，主要服务于学生，提供资料查阅、学习视频播放、留言互动等功能，以便学生能够便捷地获取学习资源并参与学习交流。管理后台，系统管理员进行系统维护、用户管理等；教师进行课程发布、作业发布、作业批改等；学生进行作业查看、作业提交等。功能模块如图7所示。

3.3 数据库设计

概念设计阶段：本系统使用E-R图完成对数据库的概念设计。全局E-R图如图8所示。

逻辑结构设计：依据数据库的概念分析结果，将之前所得的抽象模型转化为具体的数据库表结构。以下是各表的设计详情。

（1）用户表：用户编号、登录名、登录密码、用户类型、用户类型编号、姓名、性别、年龄、电话、地址、审核情况、班级编号、工号/学号、邮箱；

（2）课程表：用户编号、课程编号、标题、内容、教师名称；

（3）作业表：用户编号、作业编号、标题、内容、班级编号、附件、时间；

（4）留言表：用户编号、作业编号、标题、内容、留言时间、性别、电话、回复；

（5）作业提交表：用户编号、作业编号、作业提交编号、标题、内容、附件、时间、分数、回复；

（6）公告表：公告编号、标题、内容、时间、图片；

（7）视频表：视频编号、用户编号、标题、内容、视频；

（8）资料表：资料编号、标题、内容、附件；

（9）轮播表：轮播编号、标题、图片；

（10）介绍表：介绍编号、类别、内容、时间；

（11）链接表：链接编号、名字、链接地址。

物理设计：根据对逻辑结构的分析，设计的主要数据库表包括用户表、课程表、作业表。

用户表包含了用户的个人信息、用户账号、密码、姓名、电话等信息。用户表具体设计见表2。

课程表共包含五个字段：用户编号、课程标题、课程内容、教师名称、课程编号信息。课程表具体设计见表3。

作业表包含了用户编号、作业标题、班级、作业内容、附件、时间、作业编号信息。作业表具体设计见表4。

4 结 语

本文设计了一个基于Java语言的“物联网技术”课程学习系统，该系统旨在突破时间、空间等因素对传统学习方式的限制，极大地提升了“物联网技术”课程在线学习的便捷性。该系统不仅优化了用户的学习体验，也极大地便利了管理员的日常工作。此系统的成功开发，为未来智慧教育系统的进一步发展提供了一种创新性的解决方案，拥有良好的应用前景。

注：本文通讯作者为冯锋。

参考文献

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[10]綦晓杰. 基于B/S架构的在线考试管理系统的设计与实现[D].长春：吉林大学，2012.