王科翔,劉星含,婁志城,翟朋坤,胡映臣,張明豪

(河南科技大學,河南 洛陽 471000)

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,智慧學習平臺已成為當今學習方式的重要組成部分。目前,市面上已有許多學習平臺,如Coursera、edX和Udacity等,這些平臺通過在線課程、獨立學習和社交學習等方式,為學生提供了更多的選擇和學習資源。但是現(xiàn)有學習平臺也存在一些問題,如功能不夠完善、用戶體驗不好等制約了學習平臺的發(fā)展。

為了解決這些問題,基于Spring Boot+Vue框架的智慧學習平臺應運而生。該平臺利用Spring Boot+Vue框架的優(yōu)勢,具有更高的穩(wěn)定性、可擴展性和可維護性[1]。該平臺通過豐富的學習功能和個性化學習體驗,例如在線測試、作業(yè)管理和社交互動等,更好地滿足學生的需求[2]。

隨著互聯(lián)網(wǎng)和人工智能的不斷發(fā)展,智慧學習平臺將會變得更加智能化和個性化,一方面滿足了學生的學習需求,另一方面更加注重數(shù)據(jù)安全和用戶隱私保護,確保用戶信息的安全[3]。因此,基于Spring Boot+Vue框架的智慧學習平臺在未來具有廣闊的發(fā)展前景,并將成為學習方式的重要組成部分[4]。

1 需求分析

1.1 需求分析

基于Spring Boot+Vue框架的智慧學習平臺需滿足學生、教師和管理員的需求。學生需要便捷、高效、多樣化的學習功能,支持移動端訪問。教師需要方便管理課程和學生的平臺,包括添加課程、章節(jié)、管理作業(yè)、測試、反饋學生學習情況、在線交流、答疑等功能。管理員需要高可靠性、安全性的平臺,具有高可用性、可擴展性、穩(wěn)定性和保護用戶隱私的功能。綜上所述,平臺需要提供豐富多樣的學習功能,方便管理課程和學生,具有高可靠性和安全性等特點,滿足了廣大用戶的需求。

1.2 風險預測

在智慧學習平臺的設計和開發(fā)過程中,可能會面臨以下風險:

(1)需求變更風險。

在需求挖掘和驗證階段可能出現(xiàn)誤解或變更,導致需求不明確或不完整。這可能導致開發(fā)過程中需要頻繁更改設計和代碼,增加開發(fā)成本和時間。

(2)技術(shù)風險。

使用新的技術(shù)和框架進行平臺開發(fā)可能會帶來技術(shù)風險,如技術(shù)不成熟、技術(shù)難度大、技術(shù)可靠性低等。

(3)人員風險。

平臺開發(fā)過程中可能會出現(xiàn)人員流動或技術(shù)能力不足等問題,導致開發(fā)進度受到影響或質(zhì)量不穩(wěn)定。

(4)安全風險。

平臺可能面臨各種安全風險,如數(shù)據(jù)泄露、系統(tǒng)漏洞、攻擊和盜竊等。

(5)市場風險。

智慧學習平臺可能在市場上面臨激烈的競爭或者市場需求出現(xiàn)變化,導致平臺無法滿足用戶需求或不能持續(xù)盈利。

以上風險預測需要在項目開始時進行評估和管理,并且在整個開發(fā)周期中進行風險跟蹤和應對。針對每個風險,需要采取相應的預防和應對措施,以最大限度地降低風險發(fā)生的可能性,減少對平臺造成的損失。

2 開發(fā)框架以及設計流程

2.1 Spring Boot+Vue框架

Spring Boot是Spring框架的一個子項目,通過自動配置、快速開發(fā)和微服務架構(gòu)等特性,使開發(fā)者能夠快速創(chuàng)建基于Spring的應用程序。Vue.js是一款漸進式JavaScript框架。它通過組合視圖層和數(shù)據(jù)模型,提供了一種更加簡潔、高效、靈活的開發(fā)方式,能夠幫助開發(fā)者快速構(gòu)建交互式的Web界面。

2.2 技術(shù)選擇

2.2.1 后端框架

Spring Boot是Spring框架的一個子項目,旨在簡化Spring應用程序的開發(fā)和部署。Spring Boot自帶了很多開箱即用的功能,能夠更快地搭建Web應用程序。該平臺使用MyBatis Plus ORM框架進行數(shù)據(jù)庫訪問和持久化操作,生成數(shù)據(jù)訪問層代碼。同時,Maven是一種流行的Java項目管理工具,可以幫助開發(fā)者構(gòu)建、管理和發(fā)布Java項目。

2.2.2 前端框架

平臺選擇使用Vue+ElementUI框架實現(xiàn)前端頁面的開發(fā)。此框架提供了響應式設計和兼容性優(yōu)化等功能,能夠幫助開發(fā)人員快速構(gòu)建美觀且適配不同設備的前端頁面。該平臺使用了Vue組件化開發(fā),將應用程序拆分成多個獨立的組件,使得應用程序更易于維護和擴展。同時,該平臺使用Axios發(fā)送異步請求和處理響應數(shù)據(jù)。該項目使用Vue Router路由管理工具,實現(xiàn)前端路由和單頁應用程序的構(gòu)建,并使用Vuex狀態(tài)管理工具,方便地管理應用程序的狀態(tài)和數(shù)據(jù),存儲緩存數(shù)據(jù)。

2.2.3 數(shù)據(jù)庫

該平臺使用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲和管理數(shù)據(jù),以滿足平臺數(shù)據(jù)管理的需求。此外,該平臺使用Redis做緩存數(shù)據(jù)庫,存儲經(jīng)常需要查詢的數(shù)據(jù),減少對數(shù)據(jù)庫的大量的查詢,以減輕服務的壓力。

2.2.4 Git版本控制系統(tǒng)

該平臺使用Git進行多人協(xié)作,幫助協(xié)調(diào)不同人員之間的工作,避免代碼沖突,協(xié)調(diào)代碼的修改和集成,幫助開發(fā)者管理和協(xié)調(diào)多個人員對同一個代碼庫的修改。

2.3 設計流程

平臺流程設計如圖1所示。通過對平臺的以智慧學習為主要功能的整體進行思考與設計,該平臺應該具有以下欄目:

圖1 流程設計

2.3.1 課程管理

該平臺提供豐富的在線課程資源,用戶可以在平臺上搜索、選擇和學習自己感興趣的課程,包括在線視頻課程、圖書資料、實驗課程等。

2.3.2 學習記錄

該平臺會記錄用戶的學習歷史,包括已完成的課程、已瀏覽的資源、學習時長等,用戶可以隨時查看自己的學習進度和成果。

2.3.3 論壇交流

該平臺提供在線論壇交流功能,用戶可以在平臺上發(fā)布自己的學習心得和體會,與其他用戶進行互動交流,增加學習樂趣。

2.3.4 個性化推薦

該平臺會根據(jù)用戶的學習歷史和興趣,提供個性化的課程推薦,幫助用戶快速找到自己感興趣的內(nèi)容。

2.3.5 考試評測

該平臺提供在線考試評測功能,用戶可以參加在線測試和評測,了解自己的學習成果,提高學習效果。

2.3.6 后臺管理

該平臺提供后臺管理功能,管理員可以對用戶信息、課程信息、資源信息等進行管理和審核,保證平臺的信息質(zhì)量和安全性。

2.4 主要技術(shù)實現(xiàn)

基于特征的推薦算法的主要思路是通過對用戶和課程視頻的特征進行匹配,計算出它們之間的相似度,然后將相似度較高的課程視頻推薦給用戶。

2.4.1 算法的主要方程

(1)用戶特征向量表示。

將用戶的行為和屬性信息轉(zhuǎn)換為一個特征向量,例如:

(1)

其中,u1～un表示用戶的n個特征。

(2)課程視頻特征向量表示。

將課程視頻的屬性信息轉(zhuǎn)換為一個特征向量,例如:

(2)

其中,i1～in表示課程視頻的n個特征。

(3)相似度計算。

通過計算用戶特征向量與課程視頻特征向量之間的相似度來評估它們之間的匹配程度,例如:

(3)

(4)推薦生成。

根據(jù)用戶的歷史行為和相似度得分,生成推薦列表,例如:

(4)

2.4.2 算法的實現(xiàn)主要思路

首先,對用戶和課程視頻的行為和屬性信息進行提取和轉(zhuǎn)換,構(gòu)建它們的特征向量表示。使用向量的內(nèi)積計算用戶和課程視頻之間的相似度得分。其次,根據(jù)用戶的歷史行為和相似度得分,生成推薦列表。使用基于規(guī)則的推薦策略,例如基于相似度得分的排序策略,也可以使用機器學習算法,在此本文使用了基于協(xié)同過濾的推薦算法。最后,通過實驗數(shù)據(jù)和用戶反饋評估推薦效果,調(diào)整模型參數(shù)和算法策略,不斷優(yōu)化推薦結(jié)果。

2.5 利用主要技術(shù)實現(xiàn)的主頁面

主頁面的設計使用基于特征的推薦算法,通過對用戶和課程視頻的特征進行匹配,計算出用戶的偏好,然后將相似度較高的課程視頻推薦給用戶,以此達到前期吸引用戶的目的。

3 功能測試和性能測試

功能測試和性能測試是軟件開發(fā)過程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。在此,本文以智慧學習平臺為例,簡要介紹功能測試和性能測試方法。

3.1 功能測試

功能測試是驗證軟件系統(tǒng)是否按照需求規(guī)格說明書中所定義的功能運行。在功能測試中,測試人員會根據(jù)需求規(guī)格說明書中的每個功能點進行測試,并將測試結(jié)果進行記錄和分析。智慧學習平臺的功能測試步驟如下:

首先,測試用戶是否能夠正確登錄系統(tǒng);其次,測試用戶是否能夠選擇并進入需要學習的課程;再次,測試用戶是否能夠進行課程學習,并且學習內(nèi)容是否正確顯示;最后,測試用戶是否能夠查看課程學習進度和成績。經(jīng)測試,系統(tǒng)均能滿足用戶需求。

3.2 性能測試

性能測試是驗證軟件系統(tǒng)在不同負載下的性能表現(xiàn)。在性能測試中,測試人員會模擬大量用戶并發(fā)訪問系統(tǒng),對系統(tǒng)的響應速度、吞吐量、負載均衡等指標進行測試,并記錄測試結(jié)果。智慧學習平臺的性能測試步驟如下:

首先,文章根據(jù)用戶訪問模式和預期負載量,設計不同的性能測試場景,模擬用戶對系統(tǒng)的訪問;其次,按照測試計劃,執(zhí)行性能測試;再次,對測試結(jié)果進行分析,找出系統(tǒng)存在的性能問題;最后,根據(jù)測試結(jié)果和分析,編寫性能測試報告,描述系統(tǒng)的性能表現(xiàn)和存在的問題。對于智慧學習平臺的“在線學習”功能,文章模擬100名學生同時訪問系統(tǒng),進行測試,在模擬測試中均未發(fā)生異常情況。

4 結(jié)語

本文研究和開發(fā)了基于Spring Boot+Vue框架的智慧學習平臺,測試驗證了其功能和性能,提供了一個可行的解決方案,并提出了設計和開發(fā)建議。但是,該平臺也存在性能優(yōu)化的不足。未來的研究可以進一步完善功能和性能,并探索新技術(shù)和方法以提高平臺質(zhì)量和用戶體驗。