摘要：在当今信息爆炸的知识时代，教育任务除了教授知识外，促进学生的全面发展，培养适应信息社会的新型人才，也成为了教育的重要任务，然而这仅仅依靠传统的教学方式是很难完成的。在大数据等新一代信息技术的推动下，世界上许多国家已经开始发展智慧教育，以培养求学者的创新能力、协作能力、解决复杂问题的能力以及终身学习的能力。而在此过程中，教育局与学校，学校与家长之间的沟通必不可少，是落实教学质量、让家长与老师时刻保持沟通的重要一环。
本论文详细介绍了基于微信的家校管理互动系统的设计与实现，系统一共分为四个模块，分别是校方通知信息管理、家校互动交流、用户个人信息管理和微信消息回复管理功能模块。分别从校方与老师、老师与家长、校方与家长以及用户个人这几个方面开展项目，保证沟通的有序与高效，同时保证了信息的完整。
本论文按照软件开发的基本流程和方法，使用流程图详细描述系统各个功能模块的业务逻辑、采用用例图进行需求发掘、通过ER图详细介绍数据库设计、运用时序图和类图阐述系统的详细设计，全面细致的介绍系统的设计解决方案。
论文基于J2EE框架设计与实现基于微信的家校管理互动系统。通过SpringMVC和Mybatis构建服务器端业务框架；通过HTTP协议实现教师附件的上传和下载，保证移动端小型文件的快速高效传输；使用MySQL数据库实现对用户的个人信息、学校公告、教师提醒等数据的存储管理；使用Ajax技术实现数据的自动获取、动态提示等功能；使用JSON节省传输空间，加快传输效率；使用AES加密技术，对微信信息进行加密处理，确保数据的安全性。
目前，一期开发已经全面结束，随着公司的快速发展，二期已经如箭在弦，相信基于一个快速发展的领域，这个系统会有更加广阔的发展前景。
关键词：智慧教育；web服务；文件上传；微信
ABSTRACT
ABSTRACT: In the era of information explosion of knowledge, an important task of education is to promote students’ all-round development and to train new-type talents who meet the information society. It is not easy to cultivate innovative talents who are competitive and can adapt to the new times only by traditional teaching methods. So it is much valued to apply technology to reforming education forms and innovating education patterns. A new generation of wisdom education classroom combined with big data has been already in full swing throughout the country, whose aim is to train students’ abilities in coordination, innovation, problem-solving and lifelong learning. In the process, communications play an integral role between the Bureau of education and schools, and a school and parents. Effective communications not only ensure the teaching quality but also connect teachers with parents closely.
The paper elaborates the design and implementation of family supervision management and interactive system based on WeChat. The system is divided into four modules: the school informed information management, parent-school interaction, personal information management and WeChat reply message management function module.
By following the basic flow and methods of software development, the thesis aims to introduce the solution about system design comprehensively and meticulously. In the thesis, the author uses the flow charts to describe business logic of every function module in detail , adopts the use case diagram to explore user needs, applies the ER diagram to describe the data base design and employs both sequence diagram and class diagram to explain system design specifically.
This system is based on framework design of J2EE and implementation of home-school management’s interactive system based on WeChat. The project can build the server business frame on the basis of SpringMVC and Mybatis, help teachers upload and download attachments by HTTP and ensure that the trivial files from mobile terminal be transferred quickly and efficiently. We can use the data base of MySQL to achieve the memory management of such data like personal information, notices of school and reminding from teachers. And we can employ the Ajax to achieve functions of automatically acquisition and dynamic prompt of data. Furthermore, we can utilize the JSON to save transmission space and speed up transmission efficiency. Using AES encryption technology, WeChat information is encrypted to ensure security of the data.
At present, the first stage of the system development has been done. Along with the rapid development of the company, the second stage is embargo. I believe on the basis of the rapidly developing field, this project will have more broad prospects for development.
KEYWORDS：Wisdom Education; Web service; File upload; WeChat
目 录
中文摘要 ii
ABSTRACT iii
目 录 5
1 引言 7
1.1 论文背景及意义 7
1.1.1 智慧教育理念快速传播 7
1.1.2 交互互动市场面临转折 7
1.1.3 微信快速发展 8
1.1.4 公司文化底蕴及项目开展地域优势 8
1.2 行业发展趋势 9
1.2.1 用户数量不断增多，需求日益丰富，发展空间广阔 9
1.2.2 家庭教育支出增加促进行业发展 9
1.2.3 市场集中度不断提高 9
1.2.4 信息传递方式日益多样化 10
1.3 论文主要工作 10
1.4 论文组织结构 10
1.5 本章小结 11
2 系统关键技术 12
2.1 SpringMVC框架 12
2.1.1 Spring Web MVC是什么 12
2.1.2 Spring Web MVC能帮开发者做什么 12
2.1.3 Spring Web MVC架构 13
2.2 MyBatis持久化框架 15
2.2.1 MyBatis及其优点 15
2.2.2 MyBatis的框架执行流程 15
2.3 HTML5+CSS3 16
2.3.1 HTML5 16
2.3.2 CSS3 17
2.4 jQuery框架 17
2.5 基于HTTP协议实现上传下载 17
2.6 微信JS-SDK 18
2.7 本章小结 18
3 家校管理互动系统需求分析 19
3.1 系统目标 19
3.2 系统功能性需求 19
3.2.1 校方通知信息管理功能性需求 20
3.2.2 家校互动交流功能性需求 21
3.2.3 用户个人信息管理功能性需求 22
3.2.4 微信消息回复管理功能性需求 23
3.3 系统非功能性需求 24
3.3.1 用户界面需求 24
3.3.2 易用性和可操作性需求 24
3.3.3 执行需求 25
3.4 本章小结 25
4 家校管理互动系统概要设计 26
4.1 系统设计目标和原则 26
4.2 系统总体架构设计 27
4.3 系统功能结构 29
4.4 数据库设计 30
4.4.1 数据库可是命名要求 30
4.4.2 数据库实体关系图 31
4.4.3 数据库表设计 32
4.5 本章小结 35
5 家校管理互动系统详细设计及实现 36
5.1 校方通知信息管理功能模块 36
5.1.1 学校公告管理子模块 36
5.1.2 教师提醒管理子模块 39
5.2 家校互动交流功能模块 44
5.3 用户个人信息管理功能模块 48
5.3.1 账号绑定子模块 48
5.3.2 个人信息及密码管理子模块 51
5.4 微信消息回复管理功能模块 54
5.5 本章小结 55
6 家校管理互动系统测试 56
6.1 系统测试环境 56
6.2 系统测试原则 57
6.3 系统测试用例 58
6.4 系统测试总结 60
6.5 本章小结 60
7 总结与展望 61
7.1 总结 61
7.2 未来展望 61
参考文献 62
1引言
智慧教育作为新时代教育培养人才的重要方式，已出发融入中小学，在全国范围内产生重要影响，而家校互动作为教育的重要一环，在落实教育质量、增进学校与老师、老师与家长之间的沟通交流、加强家长对学生的了解等方面起着至关重要的作用。本章将从项目的背景与意义、行业发展趋势等方面阐述本项目的价值和本人在项目中所做的工作。
1.1论文背景及意义
本节将从智慧教育理念快速传播、教育互动市场临近转折、微信快速发展、公司文化底蕴以及地域发展优势五个方面详细介绍论文背景及意义。
1.1.1智慧教育理念快速传播
在当今信息爆炸的知识时代，教育任务除了教授知识外，促进学生的全面发展，培养适应信息社会的新型人才，也成为了教育的重要任务，然而这仅仅依靠传统的教学方式是很难完成的。在大数据等新一代信息技术的推动下，世界上许多国家已经开始发展智慧教育，以培养求学者的创新能力、协作能力、解决复杂问题的能力以及终身学习的能力。
智慧教育的快速传播顺应了教育发展潮流，已经从国际传入到我国，并且成为了当前我国教育领域综合改革的方向和途径。但是我国的智慧教育理论体系还不健全，将教与学方式的根本转变作为智慧教育的核心已经迫在眉睫，运用信息技术改革教育体制以及教育模式已经成为我国重要发展战略，这必将推动我国教育的全方位改革[1-3]。
1.1.2交互互动市场面临转折
最近年来数据显示，液晶交互白板发展迅速，投影白板垄断市场的局面被打破，同时也为教育互动带来更多选择。
去年第二个季度，国内电子白板、投影白板交互市场显示，液晶电子白板的销售额超过投影白板，这是前所未有的，同时大尺寸的电子白板的销售量有了明显增加。这一超越表明液晶电子白板已经赶超传统投影白板，这也为交互式教育奠定基础。这同时也为国家智慧教育建设打下了硬件基础，为我们国家全面普及智慧教育理念提供了良好的硬件条件[4]。
1.1.3微信快速发展
从2011年发展至今，微信不断突破自身，从最初的即时通讯、分享照片等简单功能，增长到如今的朋友圈、摇一摇等功能，用户量也在飞速增长。这一成就的取得毫无疑问值得整个团队骄傲。
从微信的版本更新记录中我们可以看到，几乎微信每一个重大版本的更新，都精确的把握住了用户的需求点，这些显然不可能只靠开发产品前的简单设计规划，更多的需要产品负责人对当前用户需求敏锐而又准确的把握和感知。
微信，相比传统移动应用，尤其是腾讯应用来说，有一个很大的不同，这便是其开放性。可以说，微信是自那篇文章问世以来，第一个从一开始就走开放道路 的腾讯应用。微信的开放性提现在两个层面：其一，是内部插件可以自由删减。就像现在的桌面版QQ一样，微信可以让用户自己选择所需的插件，而自己不需要的 插件则可以自行禁用。这也是其他移动端应用身上所罕见的。
从2011年至今，微信的“日登陆用户”已经达到了5.7亿，庞大的用户群体使得各大商家越来越重视微信这个具有开放性的产品，纷纷投入到微信公众平台的开发当中[5-6]。
1.1.4公司文化底蕴及项目开展地域优势
论文的项目来自于北京华莘智慧教育科技有限公司，公司的母公司是派格太合环球传媒公司，派格传媒创建于1993年。公司以庆典活动、主题晚会策划承制；城市及企业宣传片策划承制；电影、电视剧投资、开发、制作、运营；互动体验主题展馆策划、设计、承建、运营；4D动感巨幕影院开发运营；5D炫秀旅游驻演开发、承制、推广、运营的综合能力和完整的业务体系。公司出品了很多知名的影视作品，有信心制作完美的课件，使教学内容的质量达到完美[7]。这使得制作精美的视频课件，成为项目的一大亮点。
近年来，在市委、市政府的正确领导下，江苏省南通市教育局紧紧围绕教育现代化示范区建设目标，突出重点，狠抓关键，深化教育领域综合改革，全面提高教育质量，有力推动了各项教育事业持续健康发展。南通市也是江苏省GDP前三的城市之一。优秀的经济基础、教育局对于教育的重视，使得南通市走在了教育改革的前列，因此在南通市实行新模式的教育体制、教学方法，相较于其他地区的推广是容易很多的。
综上所述，打造一套完整的集智慧教育云平台、教育资源共享平台、教育管理服务平台、大数据平台于一身的智慧教育体系，无论对于教育体制、受教育群体，还是对于软件公司，都是有着长远的意义的。而家校互动沟通交流，作为落实教学质量、增强教学水平，有着至关重要的作用
1.2行业发展趋势
家校互动服务行业在国内历经多年发展，已形成了相当数量的用户规模，并处于持续扩张阶段。本节将从行业发展的各个方面分析行业发展趋势。
1.2.1用户数量不断增多，需求日益丰富，发展空间广阔
家校互动行业发展空间极其巨大。随着社会的发展，家长的工作压力不断增大，家长关心孩子学习的时间十分有限，有一个沟通家长与学校之间的桥梁可以帮助家长更多的了解孩子在学校中的生活学习状况。
随着我国经济发展的良好态势，每用户的平均收入存在很大的增长空间，与此同时，产品内容的成熟丰富，以及家长对于家庭教育信息服务的需求释放，我们也越来越需要关于家校互动信息服务产品的市场。
据预测，涵盖础运营商收入的情况下至2016年底关于这样的服务市场规模将达到131.7亿元这样庞大的数字，市场发展空间十分广阔。
1.2.2家庭教育支出增加促进行业发展
中国家长从古以来十分重视孩子的教育，随着我国计划生育政策不断深入人心，每个家庭中只会有一个孩子的情况越来越普遍，家长对于孩子的投入也越来越大，伴随着“望子成龙望女成凤”的思想，教育支出在家庭所有支出的比重会不断增加。同时随着国民经济的不断提升，家庭收入不断增加，这种种迹象都在预示着家校互动行业有着广阔的发展空间以及巨大的市场。
1.2.3市场集中度不断提高
随着家校互动行业的快速发展，用户的快速增加，服务提供商对软件开发的要求也不断增加，市场竞争也趋向于对用户更加真实的、层次更为深入的挖掘。由此导致了行业内部的研发气氛会不断增加，不同服务提供商都将会寻找并开发其特色功能，来增加其行业竞争力，同时也会与周边业务进行合作，使其一直具备行业竞争力，资源的使用效率会不断提升，市场的集中度也会不断提高。
1.2.4信息传递方式日益多样化
随着互联网技术的不断发展，国家经济的不断进步，我国使用智能手机的用户不断增加，智能设备改变着人们的通讯方式，传统的打电话发短信已经不再是人们的唯一选择，用手机微信等消耗流量的APP应用不断被用户所青睐。同时这些用户中，75后乃至80后占据着绝大比例，而80后群体已经逐步进入婚育期，他们的孩子最大的已经上小学了，相比上一代孩子，这一代孩子接触互联网产品的机会更多，条件也更好，这使得互联网信息传递的受众更广泛，同时也加大了市场规模，推动了行业发展[4]。
总体来说，家长、教师等与教育切实相关的群体对家校互动服务行业的要求越来越大，同时市场份额也在与日俱增，这对于这个行业来说是机遇也是挑战。家校互动服务行业具有相当可观的发展前景和应用市场[8-9]。
1.3论文主要工作
笔者在实习期间独立完成了基于微信的家校管理互动系统的需求分析、详细设计、代码实现和测试工作，同时也参与了系统上端关于校务管理的代码实现。本论文将依据该系统进行撰写。
本系统基于J2EE框架设计与实现。通过SpringMVC和Mybatis构建服务器端业务框架；客户端通过HTML5、jQuery框架以及微信JS-SDK实现；通过HTTP协议实现教师附件的上传和下载，保证移动端小型文件高效快速的传输；使用MySQL数据库实现对用户的个人信息、教师的提醒、学校的公告等数据的存储管理；使用Ajax技术实现数据的自动获取、动态提示等功能；使用JSON节省传输空间，加快传输效率等；同时结合多种设计模式和设计原则，保证系统的可靠性和可拓展性。论文将按照软件开发的基本流程和方法，运用流程图全面展示业务流程、使用用例模型进行需求分析发掘、使用ER图详细介绍数据库设计、使用类图和时序图阐述系统的详细设计，必要时使用运行截图解释说明功能点，对上述功能要点的设计和实现进行详细阐述。
1.4论文组织结构
本论文以基于微信的家校管理互动系统的设计与实现为研讨对象，从论述项目背景开始，基于需求分析和相关技术对系统进行概要设计，然后一句概要设计设计解决方案，然后依据实际情况和解决方案对整个项目进行详细设计、模块实现，然后编写模块的功能测试用例，完成测试后最终完成项目的实施和运行。
本论文一共分为七个章节，每个章节的具体内容如下：
第一章，引言。本章主要介绍论文的来源及背景，分析论文的目的和现实意义，最后详细介绍论文的组织结构。
第二章，介绍论文来源的项目所使用的部分关键技术。介绍包括SpringMVC框架，JQuery框架，HTTP协议，Ajax技术动态获取资源，JSON传输，微信开发关键步骤以及微信提供的JS框架的使用。
第三章，对家校互动管理系统进行需求分析。对系统所涉及的全部业务和功能进行分析，挖掘用户的潜在需求，通过得到的需求列表探究系统的组成，分析系统功能，最终明确系统的非功能性和功能性需求，完成系统的模块划分。
第四章，对家校互动管理系统进行概要设计。包括系统的总体架构设计，通过系统构成、模块划分、数据库设计等方面介绍概要设计方案。
第五章，对家校互动管理系统进行详细设计和实现。主要包括移动端文件上传，数据库变化动态获取等功能模块的详细设计和实现方式的介绍并介绍项目部署所用到的优化方案。
第六章，对家校互动管理系统进行测试和验证。介绍了系统各个功能模块的单元测试以及测试用例，验证系统的正确性和完整性。
第七章，总结与展望。总结本文所做的工作成果以及工作中遇到的问题，并且对未来进行展望。
1.5本章小结
本章首先阐述了项目的来源、背景及意义，描述了本项目的必要性。通过对行业发展的现状的理解，展望项目的发展前景，同时分析了项目在整个智慧教育框架中的重要意义，并且借助微信，这一广泛被使用的平台，计划开发基于微信的家校互动管理系统。最后介绍了本人在项目中所做的主要工作和论文的组织结构。
2
系统关键技术
本章介绍了家校管理互动系统设计和实现所需要的相关技术，本系统基于微信平台的实现，服务器端整合了SpringMVC和Mybatis框架，使得系统的视图层，业务层和数据控制层分离，提高了系统的可拓展性和可维护性。在微信客户端使用了HTML5、CSS3和JQuery框架，增项页面的加载速度，提高了可操作性，改善了用户的使用效果，增强了用户体验。此外系统基于HTTP协议实现移动设备小型文件的上传和下载功能，实现小型文件的高效快速传输。使用了微信JS-SDK，获取微信接口，设计符合微信用户体验的功能，使用Ajax技术实现数据的自动获取、动态提示等功能，增强用户体验。
2.1SpringMVC框架
2.1.1Spring Web MVC是什么
Spring Web MVC使用了MVC架构模式，是一种基于Java的实现Web MVC设计模式的请求驱动类型的轻量级Web框架，将web层进行职责解耦，基于请求驱动指的就是使用请求—响应模型，框架的目的就是帮助简化开发，Spring Web MVC也是要简化日常Web开发的。
Spring Web MVC也是服务到工作者模式的实现，但进行可优化。前端控制器是DispatcherServlet；应用控制器可以拆为处理器映射器(Handler Mapping)进行处理器管理和视图解析器(View Resolver)进行视图管理；页面控制器/动作/处理器为Controller接口（仅包含ModelAndView handleRequest(request, response)方法）的实现（也可以是任何的POJO类）；支持本地化（Locale）解析、主题（Theme）解析及文件上传等；提供了非常灵活的数据验证、格式化和数据绑定机制；提供了强大的约定大于配置（惯例优先原则）的契约式编程支持。
2.1.2Spring Web MVC能帮开发者做什么
让开发人员能非常简单的设计出间接的Web层和轻量Web层；进行更简洁的Web层的开发；天生与Spring框架集成（如IoC容器、AOP等）；能简单的进行Web层的单元测试；支持灵活的URL到页面控制器的映射；非常容易与其他视图技术集成，因为模型数据不放在特定的API里，而是放在一个Model里（Map数据结构实现，因此很容易被其他框架使用）；非常灵活的数据验证、格式化和数据绑定机制，能使用任何对象进行数据绑定，不必实现特定框架的API；支持灵活的本地化、主题等解析；更加简单的异常处理；对静态资源的支持；支持Restful风格。
2.1.3Spring Web MVC架构
Spring Web MVC框架也是一个基于请求驱动的Web框架，并且也使用了前端控制器模式来进行设计，再根据请求映射规则分发给相应的页面控制器（动作/处理器）进行处理。Spring Web MVC的请求处理流程图如图2-1所示：
图2-1 Spring Web MVC请求处理流程图
具体执行步骤如下：
1.首先用户将请求发送到前端控制器，前端控制器根据请求信息（如URL）来决定选择哪一个页面控制器进行处理并把请求委托给它，即控制器的控制逻辑部分；图2-1中的1、2步骤；
2.页面控制器接收到请求后，进行功能处理，首先需要收集和绑定请求参数到一个对象，这个对象在Spring Web MVC中叫命令对象，并进行验证，然后将命令对象委托给业务对象进行处理；处理完毕后返回一个ModelAndView（模型数据和逻辑视图名）；图2-1中的3、4、5步骤；
3.前端控制器收回控制权，然后根据返回的逻辑视图名，选择相应的视图进行渲染，并把模型数据传入以便视图渲染；图2-1中的步骤6、7；
4.前端控制器再次收回控制权，将响应返回给用户，图2-1中的步骤8；至此整个结束。
以上是Spring Web MVC的请求处理流程图，接下来将详细描述Spring Web MVC的核心架构，如图2-2所示。
图2-2 Spring Web MVC核心架构
核心架构的具体流程步骤如下：
1.首先用户发送请求——>DispatcherServlet，前端控制器收到请求后自己不进行处理，而是委托给其他的解析器进行处理，作为统一访问点，进行全局的流程控制；
2.DispatcherServlet——>HandlerMapping， HandlerMapping将会把请求映射为HandlerExecutionChain对象（包含一个Handler处理器（页面控制器）对象、多个HandlerInterceptor拦截器）对象；
3.DispatcherServlet——>HandlerAdapter，HandlerAdapter将会把处理器包装为适配器，从而支持多种类型的处理器，即适配器设计模式的应用，从而很容易支持很多类型的处理器；
4.HandlerAdapter——>处理器功能处理方法的调用，HandlerAdapter将会根据适配的结果调用真正的处理器的功能处理方法，完成功能处理，并返回一个ModelAndView对象，对象中包含模型数据、逻辑视图名；
5.ModelAndView的逻辑视图名——> ViewResolver， ViewResolver将把逻辑视图名解析为具体的View；
6.View——>渲染，View会根据传进来的Model模型数据进行渲染、；
7.返回控制权给DispatcherServlet，由DispatcherServlet返回响应给用户，到此一个流程结束。
根据上面对Spring Web MVC的理解，我们可以总结出以下核心开发步骤：
1.DispatcherServlet在web.xml中的部署描述，从而拦截请求到Spring Web MVC；
2.HandlerMapping的配置，从而将请求映射到处理器；
3.HandlerAdapter的配置，从而支持多种类型的处理器；
4.ViewResolver的配置，从而将逻辑视图名解析为具体视图技术；
5.处理器（页面控制器）的配置，从而进行功能处理。
2.2MyBatis持久化框架
2.2.1MyBatis及其优点
MyBatis持久层框架支持定制化SQL、存储过程等。MyBatis避免了几乎所有的JDBC代码和手工设置参数以及抽取结果集。MyBatis使用简单的XML或注解来配置和映射基本体，将接口和Java的POJOs（Plain Old Java Objects，普通的Java对象）映射成数据库中的记录。
MyBatis有很多优点，例如：Mybatis实现了接口绑定，使用更加方便；对象关系映射的改进，效率更高；MyBatis采用功能强大的基于OGNL的表达式来消除其他元素等。
同时MyBatis简单易学，可以快速上手；同时MyBatis比较灵活，不会对应用程序或者数据库的现有设计强加任何影响；通过提供DAL层，将业务逻辑和数据访问逻辑分离，使系统的设计更清晰，更易维护，更易单元测试；sql和代码的分离，提高了可维护性；提供映射标签，支持对象与数据库的orm字段关系映射；提供对象关系映射标签，支持对象关系组建维护；提供xml标签，支持编写动态sql[10-13]。
2.2.2MyBatis的框架执行流程
MyBatis应用程序根据XML配置文件创建SqlSessionFactory，SqlSessionFactory在根据配置，配置来源于两个地方，一处是配置文件，一处是Java代码的注解，获取一个SqlSession。SqlSession包含了执行sql所需要的所有方法，可以通过SqlSession实例直接运行映射的sql语句，完成对数据的增删改查和事务提交等，用完之后关闭SqlSession。MyBatis执行流程图如图2-3所示。
