面向中小学生的计算机编程设计和实现 计算机科学技术专业.docx

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1、题目面向中小学生的计算机编程在线教学系统的设计与实现摘要随着人工智能时代的发展，编程教育已经逐渐成为我国教育领域中的研究重点。近年来，国家教育部门多次出台编程教育政策，均明确将逐渐推进中小学各个阶段的编程技术。然而，目前我国的编程教育仍然缺乏优质的教学资源，传统编程教育形式单一、枯燥无味，不适合中小学生。因此，需要创造性地开发新形式资源，具有互动性和趣味性。所以，面向中小学生的在线编程教学的前景非常广阔。与传统编程教育相比，借助于互联网优势的在线编程教育更加灵活，功能也更加丰富多样。经过系统的研究、分析和设计，本文最终设计并制作了一个基于SSM(Spring+SpringMVC+MyBatis

2、)架构的面向中小学生的计算机编程在线教学系统。通过对系统业务进行梳理，给出了系统的功能性需求分析。基于此，本文将系统所要实现的主要业务划分为管理员模块、教师模块和学生模块。然后通过系统设计，来完成各功能模块对应实体和数据库表结构的设计，设计出符合MVC框架理念的工具类和方法并通过编程实现。最后，对在线编程教学系统的各项功能进行了功能测试。测试结果显示，在线编程教学系统实际运行稳定，符合各项要求。关键词：SMM；编程教育；少儿编程；在线教学AbstractWiththeadventoftheeraofartificia1inte11igence,programmingeducationhasbe

3、comearesearchhotspotintheeducationfie1d.Inrecentyears,thenationa1educationdepartmenthasissuedanumberofpo1icies,a11ofwhichhavemadeitc1earthatprogrammingeducationwi11begradua11yimp1ementedinprimaryandsecondaryschoo1s.However,thecurrentprogrammingeducationinourcountry1ackshigh-qua1ityeducationa1resourc

4、es.Thetraditiona1programmingeducationformissing1eandboring,andisnotsuitab1eforprogrammingeducationforprimaryandmidd1eschoo1students.Needtodeve1opinteractiveandinterestingnewformsofresources.Therefore,theprospectofon1ineprogrammingeducationisverybroad.Comparedwithtraditiona1programmingeducation,on1in

5、eprogrammingeducationthattakesadvantageoftheInternetismoref1exib1eandhasmorediversefunctions.Aftersystematicana1ysisanddesign,thispaperdesignsandimp1ementsacomputerprogrammingon1ineteachingsystemforprimaryandmidd1eschoo1studentsbasedonSSMarchitecture.Throughcombingthebusinessofthesystem,thefunctiona

6、1requirementsana1ysisofthesystemisgiven.Basedonthis,thisartic1edividesthebusinesstobeimp1ementedbythesystemintomanagementmodu1e,teachermodu1eandstudentmodu1e.Thencomp1etethedesignofthecorrespondingentityanddatabasetab1estructureofeachfunctiona1modu1ethroughthesystemdesign1ink,anddesignthetoo1c1asses

7、andmethodsthatconformtotheconceptoftheMVCframeworkandimp1ementitbyprogramming.Fina11y,performfunctiona1testsonthevariousfunctionsoftheon1ineprogrammingteachingsystem.Thetestresu1tsshowthattheactua1operationofon1ineprogrammingteachingisstab1eandmeetsvariousrequirements.Keywords:SMM;ProgrammingEducati

8、on;Chi1drenProgramming;On1ine1earning目录摘要AbstractII1 .绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状11.3 工作内容21.4 论文组织结构22 .相关技术概述32.1 MVC设计模式32.2 SSM框架42.2.1 SPring框架42.2.2 SpringMVC框架52.2.3 MyBatis框架62.3 MySQ162.4 本章小结63 .系统需求分析73.1 系统可行性分析73.2 业务流程分析73.3 功能需求分析83.3.1 管理员模块83.3.2 教师模块93.3.3 学生模块103.4 本章小结114 .系统设计124

9、.1 系统架构设计124.1.1 系统总体架构设计124.1.2 系统技术架构设计124.2 系统功能设计134.2.1 系统功能结构设计134.2.2 系统功能顺序图144.3 数据库设计164.3.1 系统类图设计164.3.2 数据库表设计184.4 本章小结245 .系统实现与测试265.1 开发环境265.2 开发框架环境配置265.2.1 数据表实现265.2.2 创建Web工程275.3 功能实现305.3.1 登录拦截305.3.2 用户登录315.3.3 管理员模块功能345.3.4 教师模块功能405.3.5 学生模块功能455.4 系统测试505.4.1 基础功能测试50

10、5.4.2 核心功能测试515.5 本章小结52结论54551身寸571.1 论1.2 研究背景及意义在“互联网+”的高速发展下，人工智能技术的发展日新月异，它正在不断地改变着各个行业，并且潜移默化地逐渐渗透到我们的口常生活中。伴随着人工智能时代的正式降临，编程能力作为其一项重要的技能，渐渐受到工业界和教育界的关注，日渐成为全球培养创新性人才的战略实施重点。因此，编程教育日益凸显时代价值，备受人们关注，成为国内外教育研究的热点。编程教育可以有效地提升人们的计算思维能力，研究发现，具有良好计算思维能力的学生能更有效、辩证地解决问题。然而，计算思维能力和编程能力的培养并非是一朝一夕就可以实现的，需

11、要从少儿时期就开始培养。美国规划十年内在整个全国范围内展开中小学生的编程教育，英国政府明确规定全国中小学生必须学习编程，就在去年，编程教育已基本成为日本全国小学生的必修课程。作为培养少儿信息技术知识素养和独立探究思维能力的重要手段，中小学编程教育的主要目的是通过计算编程思维启蒙、可视化图形编程等人工智能相关知识的综合学习，激发中小学生探索的好奇心，培养他们的计算思维能力和创造力14115jO因此，编程教育工作者应以培养学生思维作为落脚点来开展编程教育。由于受到传统教育手段和方法的限制，许多中小学老师普遍采用了填鸭式的教学手段来教授人工智能和应用程序设计，学生不仅提不起兴趣，而且上课时就像听天书

12、一样晦涩难懂，这会使学生的未来发展受阻。近年来，互联网的发展克服了知识获取的时间和空间限制，在线教育呈现爆发式增长。随着各类在线教育平台的开发和应用日趋成熟，编程教育也逐渐采用了线上模式进行授课。因为去年的新冠肺炎疫情，教育体系积极地采用线上的方式进行教学和授课，在线教育市场大幅度扩容，引起社会各界高度重视。在少儿编程行业兴起的过程中，本就依赖于计算机的编程课程依托在线教育优势，能够更好地在未来竞争中占据关键地位，因此，对于所有企业来说，发展线上编程教育课程必是长期发展战略部署中的重要一步。在线编程教育主要有以下几个特点：(1)不受时空限制，学生可以与不同城市的老师和同学一起学习交流；(2)充

13、分利用优质教学资源，通过在线技术手段，将最好的教学内容和理念传播出去；(3)容易激发学生的学习兴趣，学生不仅可以制定自己的学习计划并通过在线学习资源进行学习，还可以在教学平台上互相交流讨论。1.3 国内外研究现状目前，少儿编程教育普及率最高的国家是美国，普及率为44.8%；2014年,英国将编程列为所有学校的必修课，规定5至7岁的孩子学习算法的含义以及如何将其转化为程序并执行；2016年，澳大利亚将编程教育列为国家必修课，孩子们10岁便开始学习编程，到了12岁就能通过编程解决实际问题；德国将编程教育规定为全国中小学生的必修课程，以色列规定从小学一年级开始学习编程U）。由此可见，我国的少儿编程教

14、育远远落后于西方发达国家。日本中小学人工智能教育课程体系现状：日本的编程教育根据学生的年龄和认知能力分为不同阶段，相互关联，环环相扣，逐步提升学生人工智能的认知能力与技术能力。小学的人工智能教育以编程教育为核心,帮助小学生了解计算机,了解编程；中学以信息教育为核心，帮助初中生深入理解信息技术在社会生活中的作用与影响，通过编程制作简单的程序；让高中生使用信息技术解决生活中遇到的实际问题U1目前，我国少儿编程教育的主要问题：计算机教育知识体系滞后，教学方法和内容陈旧乏味，缺乏完整合理的程序设计教学大纲，师资队伍建设滞后。1.4 工作内容本人参与了基于SSM框架的在线编程教学系统的研究以及项目的设计

15、和应用实现的各个阶段，以下是具体的工作内容：1 .系统的需求分析。本文对在线编程教学系统进行需求分析，根据用户的类型系统主要分为三大功能模块，借助用例图、业务流程图等详细分析各个模块的业务需求和数据库的结构逻辑，为之后系统的实现做好了充足的准备。2 .参与系统设计。根据需求分析并结合项目特点确定系统的总体构架设计，划分系统功能模块，结合流程图阐述各个功能模块的具体设计。分析系统中各项实体类之间的关系，完成数据库表的逻辑设计与物理设计。3 .参与系统功能模块的具体开发与实现。根据需求分析和系统设计的结果，完成了管理员功能模块、教师功能模块、学生功能模块的实现。4 .参与系统测试工作。对系统各个功能模块做出测试，确保开发的系统符合预期需求，对测试效果做出了总结。1-4论文组织结构论文一共分为五章，详细内容安排如下：第一章绪论，概述在线编程教学系统的研究发展背景与其意义、国内外研究现状、主要工作内容以及论文的组织结构。第二章相关技术概述，介绍系统实现所需要的关键技术。第三章系统需求分析，进行系统的可行性、业务流程和功能需求的分析。第四章系统设计，介绍系统的架构、功能和数据库的设计，为系统的实现奠定基础。第五章系统实现与测试，论述系统中各个模块的实现、测试以及功能测试结果。2.相关技术概述基于JaVaEE