1. 研究目的与意义
随着计算机行业的高速发展，新冠疫情的肆虐，加之教育部推进“互联网 教育”发展。教学模式也由原本的线下教学，发展为线上线下相结合的模式。互联网教学的不断深入发展，线上教育诸多问题也暴露无遗，课后教师下发作业学生接收不及时，教师作业批改困难，学生和教师联系不便，作业问题不能及时反馈。学生对学习过程中遇到的问题课后不能及时有效地向教师提出，教师也不能实时给予清楚明晰的解答。因此，目前急需一款能够解决师生信息不流通的系统，给师生一个有效的沟通平台。至此，我们有必要对课辅系统进行研究。
本课题拟完成基于JavaEE的课辅Online系统的设计与实现，以解决师生课后沟通反馈困难的问题。课辅Online系统拟采用commons组件实现上传文件和下载文件的功能，使用Quzrtz作业调度框架，执行一个作业而创建简单的或复杂的调度，从而实现学生在规定时间内提交作业的功能。该教辅系统的好处是：1.教育资源通过网络跨越了空间距离的限制；2.教师与学生、学生与学生之间，通过网络进行全方位的交流，拉近了教师与学生的心理距离，增加教师与学生的交流机会和范围。3.有利于提高学生的自主学习能力。2. 课题关键问题和重难点
基于JavaEE的课辅Online系统分为五个大模块：
用户管理：系统支持教师和学生账号的注册、登录、信息修改等功能；
班级管理模块：由教师创建班级，设置班级基本信息。学生可申请加入班级，由教师审核后加入。教师以班级为单位上传教材、笔记和作业等文档内容；
3. 国内外研究现状（文献综述）
| 三、文献综述 线上教学一般分为纯线上教学和混合式教学。而纯线上教学是基于传统的翻转课堂、混合式教学在空中课堂中实施的远程交互式教学。线上教学对教师与学生的角色定位、教师的信息化素养、教学流程的重组、学习过程的监测、评价方式的跟进等都提出了更高的要求。在传统的教学中，主要以板书与多媒体课件相结合的线下面授方式，课上老师讲解理论知识内容，对于课上不理解的知识点，老师也能面对面地给学生予以解答。[1]线上教学打破了传统的固有教学模式，针对本门课程自身的性质与特点，在线教学存在诸多需要克服的问题。 (1)线上课程涉及知识点较多，有些晦涩难懂，线上理论教学中，在有限的时间内学生理解难度增大。 (2)在正常教学过程中，实验教学与理论教学相结合，受线上教学的局限性，实验教学会受到影响。 (3)线上教学对网络通信环境要求较高，偏远地区无法满足该要求，势必会对部分同学的学习效果产生影响。[2]所以这时候就需要一个优秀的课辅系统的出现，去解决上述出现的问题。 关于教育信息化，当我们的社会从工业社会进入信息社会时，我们的经济从工业经济向知识经济发展，我们的教育也从现代化走向信息化。2018年4月25日教育部印发《教育信息化2.0行动计划》中提到，2022年基本实现“三全两高一大”的发展目标。其中，“三全”指教学应用覆盖全体教师、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校；“两高”指信息化应用水平和师生信息素养普遍提高；一大指建成“互联网 教育”大平台。 我国已有一些网络教学平台，如软酷网，与多个高校合作，提供在线视频学习，课程回放，各类证书考核等功能。各大重点高校的在线教学平台等都为我们提供了良好的学习平台。但由于传统教学观念的束缚，远程教育并未得到很好的推广。因此，上面提到的政策的实施以及观念的转变显得尤为重要。 以美国为例，美国是目前远程职业培训规模最大的国家。44%的高等学校向全社会提供各种远程教育，接受远程高等教育的学员约占全日制在校学员32%，此外，还有21%的高校计划在今后3年内开展远程教育。近年来美国高校远程教育课程建设快速发展，达到了5.4万种。其中本科课程3.5万种，研究生课程1.4万种，非学历学位课程5000种。虚拟大学的办学模式。所有的教学活动和教育管理是通过现代教育技术实现的，现代教育技术几乎成为学员唯一获取知识的手段。 要提高我国网络教学水平，必须注重网络教育的教学设计，加强适应性个性化教学，合作性教学，加强资源库的标准化建设。我国的网络基本已普及到全国各大中小城市，但现在网络教育资源并不是很丰富，再加上在教育水品并不高的广大农村地区。因此在未来，我国的网上教育平台的建设将有很大的前景。当今国外网络教学发展得较国内更加迅速，除了普及广泛外，已经向更高层次的应用和标准化方面发展。 这里提出基于JavaEE的课辅Online系统的设计与实现，通过集成各种优秀、开源的J2EE Web框架，不仅实现了各层的松散耦合，还可创建独立的应用程序，同时大量减少构建配置。[3]JAVA语言是在C 语言的基础上发展而来的一种编程语言，与C 语言相比JAVA语言的适应性与独立性更强，在计算机软件开发中得到了广泛的应用。[4]JAVA与C 相比能够有效降低计算机应用的复杂性。C 容易受环境影响，受到诸多的局限，难以发挥运算符重载等多项功能。[5]不仅如此，JAVA语言能够实现对内存空间中垃圾文件的自动化清理，及时释放内存，提升系统内存使用率。[6]JAVA的这些特点使编程软件的开发领域和使用范围的得到极大的扩展。[7] 课辅Online系统采用B/S架构，J2EE作为开发平台[8]，MySQL作为数据库管理系统，MySQL的伟大之处在于它能运行在当今所有流行的平台上[9]，系统使用Java进行编程实现。所谓B/S架构指的就是浏览器与服务器架构，本质上是对C/S架构的一种改进，在该架构下用户主要是通过浏览器来访问服务器，从而实现数据的交互。与传统的C/S架构相比，B/S架构使用浏览器取代了用户本机的客户端，省掉客户端维护更新，其次B/S架构不依赖特定的网络硬件环境，适用范围更广，而且基于B/S架构的网络系统可拓展性强，系统维护开销小。[10]值得一提的是，本系统采用Quartz框架技术实现作业的限时提交功能，从而督促学生利用课余时间尽快完成学习任务。Quartz是由OpenSymphony组织在JAVA语言基础上进行开发来实现的开源框架，属于任务调度范畴Quartz系统的调度核心组件有任务调度器 Scheduler、触发器Trigger、任务Job，三者相互合作完成整个任务调度工作。Scheduler主要是管理按照固定时间或某一频率执行的任务，实质上是任务执行的控制器。触发器是用来规定作业执行时间的，触发器种类有很多，有各自对应的使用场景，在实际生产中使用频率最高的种类是CornTrigger。Job是业务系统中的具体工作内容，使用者需要继承Job类且重写类中的声明函数execute（JobExecutionContextcx），然后在方法体中自定义需要执行的任务。调度开始后，Quartz根据Trigger制定的调度规则定时执行Job的execute（ ）函数，相关的业务工作就会被执行。[11]
【参考文献】 [1]程雪姣，皮忠玲，洪建中，等.网络直播模式对教学效果的影响---以“职业规划课程”为例[J].现代教育技术，2020(2):85-90 [2]刘威，常瑞，谢耀滨.面向系统能力培养的嵌入式系统课程教学模式改革与实践[J].计算机教育，2019(1):39-41. [3]喻佳，吴丹新. 基于SpringBoot的Web快速开发框架[J]. 电脑编程技巧与维护，2021(09):3. [4]曹文渊.Java语言在计算机软件开发中的应用[J]. 电子技术与软件工程，2019(02).53-54. [5]张永强. 计算机软件Java编程特点及其技术分析[J]. 计算机产品与流通，2019(01):23. [6]秦楷. JAVA语言特点及其在计算机软件开发中的运用[J]. 中国新通信，2019，21(01): 91. [7]王越. Java编程语言在计算机软件开发中的应用[J]. 电子技术与软件工程，2019(01): 35. [8]张清华. 基于B/S模式的在线培训考试系统设计与实现[D]. 湖南：湖南大学，2017. [9]Bell Charles， Kindahl Mats， Thalmann Lars. MySQL High Availability[M].O'Reilly Media， 2013. [10]聂旭. B/S架构网络系统数据库访问性能提升技术及其应用研究[D]. 武汉: 华中科技大学， 2017. [11]宋晓慧. 基于Java Web的数据分析系统的设计与实现[D].北京：北京邮电大学，2019. [12]Letkowski J. Doingdatabase design with MySQL[J]. Journal of Technology Research， 2015，6: 1-15. |
4. 研究方案
| 四、方案设计及论证 1. 系统功能结构
图1课辅Online系统功能结构 1）教师管理部分 用户管理：该功能主要是教师登录系统，进行注册，登录。登录成功后可以查询和修改自己的信息。 班级管理：该功能主要是教师对班级的管理，可以创建新班级，审核申请加入人员的信息，上传教材。 教材管理：该功能是教师对学生发布上课的课件信息，传教材（文档、PPT、视频等）或笔记（文档、图片等）。 作业管理：该功能是教师向同学发放作业，教师发布作业的题干并设置截止时间，该班级的学生需要在截止时间之前提交作业，达到截止时间后学生不能提交。 留言板：系统提供班级内部的留言板功能，供老师和该班学生进行在线交流。
2）学生管理部分 用户管理：该功能主要是学生登录系统，进行注册登录。登录成功后可以查询和修改自己的信息。 班级管理：该功能是学生申请加入指定班级，教师同意申请后，学生可以查看该班级的信息。 教材管理：该功能是所在班级的学生可以在线查阅教师上传的课件并选择下载。 作业管理： 该功能是学生在教师规定的时间内完成作业并提交，在规定时间内可以多次提交修改。 留言板：系统提供班级内部的留言板功能，供老师和该班学生进行在线交流。
2.核心功能流程图
图2用户管理功能流程图
图3 班级管理功能流程图
图4教材管理功能流程图
图5作业管理功能流程图
3.研究方案 1）数据库表设计。
图6 数据库E-R图 各实体类描述如下： 用户表（用户编号，主键自动递增，用户名称，密码, 用户类型） 学生信息表（学生编号，主键自动递增，用户类型，学生姓名，班级编号） 教师信息表（教师编号，主键自动递增，用户类型，教师姓名） 班级表（班级编号,主键自动递增，班级名称，班级人数，教师编号，学生编号） 教师班级表（教师编号，班级编号） 文件表(文件编号，主键自动递增，教师编号，班级编号，文件标题，文件类型，上传时间，文件地址，下载次数） 留言表表（留言编号，主键自动递增，教师编号，学生编号，班级编号，标题，内容，发布时间） 教师发布作业表（作业编号,主键自动递增，班级编号，教师编号，作业内容，开始时间，结束时间） 学生完成作业表(作业编号，班级编号，学生编号，完成状态，作业文件，上传地址，完成时间)
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5. 工作计划
2022-2023-1学期：
第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料，进行相关技术的学习。
第17周：与导师沟通进行课题总体规划。
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