《软件工程》实战— 在线教育平台开发

一、项目概述

1.1 项目背景与目标

   随着教育数字化转型加速，传统教育模式逐渐向线上迁移，教育机构急需一个支持多终端访问、实时互动及高并发场景稳定运行的在线教育平台。本项目旨在构建学生、教师、管理员三位一体的协作教学环境，实现 50-200 人并发下的视频直播、作业提交与考试测评功能，并提供可扩展的 API 接口，支持未来功能模块化扩展。

1.2 核心功能需求

• 用户角色：学生（课程学习、作业提交、考试参加）、教师（课程创建、作业批改、考试发布）、管理员（用户管理、系统监控、数据安全）。
• 功能模块：课程管理、作业与考试系统、实时互动讨论、多终端适配（Web/APP/ 桌面客户端）、高并发视频流处理。

二、项目管理与团队分工

2.1 团队组织结构

2.2 工作分解结构（WBS）

                                                   项目工作分解结构 (WBS) 示意图

三、系统架构设计

3.1 分层微服务架构

采用前后端分离设计，分为接入层、业务服务层、数据服务层、支撑层四层架构：

                                                          系统分层架构示意图

3.2 关键技术选型

• 前端：Vue.js + Electron（多端适配）
• 后端：Spring Boot + Spring Cloud（微服务）
• 视频处理：FFmpeg + CDN（动态码率切换）
• 数据存储：MySQL（结构化数据）+ MongoDB（非结构化数据）+ Redis（缓存）

四、核心功能实现

4.1 课程学习功能

4.1.1 视频播放模块（Java 后端接口）

/*** 视频流服务接口*/
@RestController
@RequestMapping("/video")
public class VideoController {@Autowiredprivate VideoService videoService;/*** 获取动态码率视频流* @param courseId 课程ID* @param quality 清晰度（720P/1080P）* @return 视频流响应*/@GetMapping("/stream")public ResponseEntity<InputStreamResource> getVideoStream(@RequestParam String courseId,@RequestParam String quality) throws IOException {// 根据网络状态动态切换码率String streamUrl = videoService.generateStreamUrl(courseId, quality);URL url = new URL(streamUrl);HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();InputStream inputStream = connection.getInputStream();return ResponseEntity.ok().contentType(MediaType.parseMediaType("video/mp4")).body(new InputStreamResource(inputStream));}
}

4.2 作业与考试系统

4.2.1 作业提交功能（前端 Vue 组件）

<template><div class="homework-submit"><input type="file" accept=".pdf,.zip" @change="handleFileUpload" /><button @click="submitHomework">提交作业</button></div>
</template><script>
export default {methods: {handleFileUpload(e) {const file = e.target.files[0];this.uploadFile(file);},async uploadFile(file) {const formData = new FormData();formData.append('file', file);// 分片上传至MinIOawait axios.post('/homework/upload', formData, {headers: { 'Content-Type': 'multipart/form-data' }});alert('作业提交成功');}}
};
</script>

4.3 实时互动讨论

4.3.1 WebSocket 通信实现（Spring Boot）

/*** 讨论区WebSocket服务*/
@ServerEndpoint("/discussion")
public class DiscussionWebSocket {private static final Set<Session> sessions = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());@OnOpenpublic void onOpen(Session session) {sessions.add(session);}@OnMessagepublic void onMessage(String message, Session session) {// 广播消息至所有客户端sessions.forEach(s -> s.getAsyncRemote().sendText(message));}@OnClosepublic void onClose(Session session) {sessions.remove(session);}
}

五、项目度量与风险管理

5.1 工作量估算（功能点法）

/*** 功能点估算工具类*/
public class FunctionPointCalculator {private static final int[] WEIGHTS = {3, 4, 6}; // 简单/中等/复杂功能点权重public static int calculateFunctionPoints(int simple, int medium, int complex) {return simple * WEIGHTS[0] + medium * WEIGHTS[1] + complex * WEIGHTS[2];}public static void main(String[] args) {int totalFP = calculateFunctionPoints(10, 8, 5); // 简单功能点10个，中等8个，复杂5个System.out.println("总功能点数：" + totalFP); // 输出：10*3+8*4+5*6=30+32+30=92}
}

5.2 风险矩阵分析

                                                             项目风险矩阵示意图

六、测试与部署

6.1 性能测试（JMeter 模拟高并发）

# 模拟500用户并发请求课程接口
jmeter -n -t course_test.jmx -l result.jtl -e -o report

6.2 部署架构图

                                                          系统部署架构示意图

七、总结与展望

     本项目通过分层微服务架构实现了在线教育平台的核心功能，结合敏捷开发流程与量化管理手段，确保了项目的高效推进。未来可进一步扩展 AI 学情分析、第三方服务集成等功能，持续优化用户体验与系统性能。

- 项目周期：45天
- 团队规模：5人
- 技术亮点：高并发视频流处理、多端自适应设计、自动化测试覆盖率85%