飞算Java在线学生成绩综合统计分析系统的设计与实现

引言

在教育信息化深度推进的背景下，学校对成绩数据的管理需求已从 “简单存储” 转向 “智能分析”—— 传统手工统计不仅耗时耗力，更无法快速挖掘成绩背后的教学问题（如班级薄弱学科、学生成绩波动趋势）。本次设计与实现的在线学生成绩综合统计分析系统，基于飞算 JavaAI 平台搭建，旨在解决成绩管理效率低、分析维度单一的痛点，为管理员、教师、学生三类角色提供差异化的数据服务，既保障成绩数据的安全管理，又能通过可视化看板输出教学决策依据，贴合现代化教学的实际业务场景。

技术栈

• 后端：采用Spring Boot 3.x框架，简化项目配置与依赖管理，快速实现RESTful接口；结合MyBatis-Plus增强工具，减少数据库操作代码冗余，支持复杂查询与批量处理。
• 数据库：使用MySQL 8.0，存储学生信息、成绩数据、课程信息等核心数据，其支持的复合索引与事务特性，能满足10万+条成绩记录的高效存储与安全读写。
• 前端可视化：集成ECharts图表库与Vue.js框架，实现班级成绩分布直方图、个人成绩趋势折线图等可视化看板，提升数据可读性；采用Element UI组件库构建页面，保证交互体验一致性。
• 开发工具：依赖IntelliJ IDEA 2024.3.2作为开发环境，搭配飞算JavaAI插件实现“自然语言转代码”，大幅缩短开发周期。

一.需求分析与规划

功能需求

系统需覆盖三类角色的核心业务场景，具体功能如下：

• 管理员：成绩Excel批量导入（支持5000条/次）、课程信息增删改查、用户角色权限配置、全校成绩统计报表导出（PDF/Excel格式）。
• 教师：单条成绩录入与修改、所带班级成绩分布分析（按分数段统计）、学生成绩波动预警（分数下降超20分自动提示）、学科平均分排名查询。
• 学生：个人成绩明细查询、单科年级排名查看、学期成绩趋势图展示、薄弱学科（低于班级平均分10分）标注。

核心模块

按“高内聚、低耦合”原则，将系统划分为三大核心模块，模块间通过接口交互，便于后续扩展：

1. 用户权限模块：管理用户注册、登录、角色分配，基于RBAC模型控制数据访问权限。
2. 成绩管理模块：负责成绩的录入、导入、修改与存储，核心是保证成绩数据的准确性与安全性。
3. 统计分析模块：实现成绩的多维度分析（班级、个人、分数段），输出可视化结果与统计报表。

技术选型

综合考虑开发效率、系统性能与教育场景适配性，技术栈选择逻辑如下：

• 后端框架：Spring Boot 3.x（轻量化、社区支持丰富）+ MyBatis-Plus（简化SQL操作，支持批量插入）。
• 数据库：MySQL 8.0（开源免费、支持大规模数据存储，兼容教育行业预算需求）。
• 可视化：ECharts（开源图表库，支持多类型图表，适配成绩分析场景）。
• 开发工具：飞算JavaAI（通过自然语言生成代码，降低重复编码工作量）。

从该图可清晰看到系统四大模块的功能拆解与技术支撑关系，为后续开发明确了执行路径。

二.环境准备

1. 下载IntelliJ IDEA

选择IntelliJ IDEA作为开发环境，其对Java项目的兼容性与插件生态更适配飞算JavaAI工具：

1. 进入IntelliJ IDEA官网，根据操作系统选择“Windows 64-bit”版本（本文以Windows为例）。
   
2. 点击“Download”下载安装包，等待约5-10分钟（视网络速度而定）。

2. 安装IntelliJ IDEA

按照安装向导逐步操作，重点配置如下：

1. 选择安装路径（建议非C盘，如D:\Program Files\JetBrains\IntelliJ IDEA 2024.3.2）。
2. 勾选“Create Desktop Shortcut”（创建桌面快捷方式）与“Add launchers dir to PATH”（添加环境变量）。
3. 点击“Install”开始安装，完成后勾选“Run IntelliJ IDEA”启动软件。
   启动后界面如下，选择“New Project”进入项目创建流程：
   

3. 安装飞算JavaAI插件

飞算JavaAI插件是实现“自然语言转代码”的核心工具，安装步骤如下：

1. 打开IDEA，点击顶部菜单栏“File → Settings → Plugins”，进入插件市场。
   
2. 在搜索框输入“飞算”，找到“Feisuan JavaAI”插件，点击“Install”下载（需等待1-2分钟）。
   
3. 下载完成后，点击“Restart IDE”重启IDEA，插件生效。重启后左侧工具栏会出现“飞算JavaAI”图标，即为安装成功：
   

4. 登录飞算JavaAI

需登录飞算账号绑定项目，才能使用代码生成功能：

1. 点击左侧“飞算JavaAI”图标，打开插件面板，点击“登录”按钮。
   
2. 在弹出的登录窗口中，输入飞算开发者中心账号（无账号需先到飞算官网注册），点击“登录”。
3. 登录成功后，插件面板会显示“已绑定项目”，选择本次开发的项目（项目ID：EDU-2025-09），完成环境对接：
   

三.模块设计与编码

1. 飞算JavaAI生成基础模块

通过飞算插件输入自然语言需求，自动生成项目骨架与核心代码，步骤如下：

1. 在飞算插件面板的“需求编辑器”中，输入以下指令：
   “生成在线学生成绩综合统计分析系统基础模块，包含：学生实体（学号、姓名、班级、入学年份）、成绩实体（成绩ID、关联学号、课程编码、分数、考试时间、考试类型）、课程实体（课程编码、课程名称、学分）；实现用户登录/注册、成绩录入/导入、班级平均分统计、个人排名查询功能；技术栈：Spring Boot 3.x + MyBatis-Plus + MySQL 8.0。”
2. 点击“提交需求”，按照指引一步步进行；
3. 最后生成的项目结构如下，核心包与类已自动创建：
   

2. 核心代码展示

entity包下实体类示例

Student.java（学生实体）

package com.feisuan.edu.entity;

import com.baomidou.mybatisplus.annotation.IdType;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableId;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableName;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.time.LocalDate;

/**
 * <p>
 * 学生实体类：映射student表
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@TableName("student") // 关联数据库表名
public class Student {

    /**
     * 学号：主键，自增
     */
    @TableId(type = IdType.AUTO)
    private Long studentNo;

    /**
     * 学生姓名：非空
     */
    private String studentName;

    /**
     * 班级ID：格式如2024-01（2024级1班）
     */
    private String classId;

    /**
     * 入学年份：如2024
     */
    private Integer enrollmentYear;

    /**
     * 创建时间：自动填充
     */
    private LocalDate createTime;
}

Score.java（成绩实体）

package com.feisuan.edu.entity;

import com.baomidou.mybatisplus.annotation.IdType;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableId;
import com.baomidou.mybatisplus.annotation.TableName;
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.Data;
import lombok.NoArgsConstructor;

import java.math.BigDecimal;
import java.time.LocalDate;

/**
 * <p>
 * 成绩实体类：映射score表
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
@Data
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@TableName("score")
public class Score {

    /**
     * 成绩ID：主键，自增
     */
    @TableId(type = IdType.AUTO)
    private Long id;

    /**
     * 关联学号：外键，关联student表的studentNo
     */
    private Long studentNo;

    /**
     * 课程编码：关联course表的courseCode
     */
    private String courseCode;

    /**
     * 分数：保留2位小数，范围0-100
     */
    private BigDecimal score;

    /**
     * 考试时间：如2024-06-20
     */
    private LocalDate examDate;

    /**
     * 考试类型：期中/期末/月考
     */
    private String examType;
}

dto包下数据传输对象示例

ScoreAddDTO.java（成绩录入请求DTO）

package com.feisuan.edu.dto;

import jakarta.validation.constraints.DecimalMax;
import jakarta.validation.constraints.DecimalMin;
import jakarta.validation.constraints.NotBlank;
import jakarta.validation.constraints.NotNull;
import lombok.Data;

import java.math.BigDecimal;
import java.time.LocalDate;

/**
 * <p>
 * 成绩录入请求DTO：接收前端传入的成绩数据，含参数校验
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
@Data
public class ScoreAddDTO {

    /**
     * 关联学号：必填
     */
    @NotNull(message = "学号不能为空")
    private Long studentNo;

    /**
     * 课程编码：必填
     */
    @NotBlank(message = "课程编码不能为空")
    private String courseCode;

    /**
     * 分数：必填，0-100分
     */
    @NotNull(message = "分数不能为空")
    @DecimalMin(value = "0.00", message = "分数不能低于0分")
    @DecimalMax(value = "100.00", message = "分数不能高于100分")
    private BigDecimal score;

    /**
     * 考试时间：必填
     */
    @NotNull(message = "考试时间不能为空")
    private LocalDate examDate;

    /**
     * 考试类型：必填，只能是期中/期末/月考
     */
    @NotBlank(message = "考试类型不能为空")
    private String examType;
}

StudentRankQueryDTO.java（个人排名查询DTO）

package com.feisuan.edu.dto;

import jakarta.validation.constraints.NotBlank;
import jakarta.validation.constraints.NotNull;
import lombok.Data;

/**
 * <p>
 * 个人排名查询DTO：接收前端查询参数
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
@Data
public class StudentRankQueryDTO {

    /**
     * 学号：必填
     */
    @NotNull(message = "学号不能为空")
    private Long studentNo;

    /**
     * 课程编码：必填
     */
    @NotBlank(message = "课程编码不能为空")
    private String courseCode;

    /**
     * 学期：必填，格式如2024-2025-1
     */
    @NotBlank(message = "学期不能为空")
    private String term;
}

vo包下视图对象示例

StudentRankVO.java（个人排名返回VO）

package com.feisuan.edu.vo;

import lombok.Data;

import java.math.BigDecimal;

/**
 * <p>
 * 个人排名返回VO：封装前端需要的排名数据，隐藏数据库字段细节
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
@Data
public class StudentRankVO {

    /**
     * 学号
     */
    private Long studentNo;

    /**
     * 学生姓名
     */
    private String studentName;

    /**
     * 课程名称
     */
    private String courseName;

    /**
     * 分数
     */
    private BigDecimal score;

    /**
     * 年级排名
     */
    private Integer rank;

    /**
     * 年级总人数
     */
    private Integer gradeTotal;

    /**
     * 排名百分比：如30.50%
     */
    private String rankPercentage;
}

mapper包下数据访问接口示例

ScoreMapper.java

package com.feisuan.edu.mapper;

import com.baomidou.mybatisplus.core.mapper.BaseMapper;
import com.feisuan.edu.entity.Score;
import org.apache.ibatis.annotations.Mapper;
import org.apache.ibatis.annotations.Select;

import java.util.List;

/**
 * <p>
 * 成绩Mapper接口：继承MyBatis-Plus的BaseMapper，自带CRUD方法
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
@Mapper
public interface ScoreMapper extends BaseMapper<Score> {

    /**
     * 自定义查询：按班级、课程、学期查询成绩列表
     */
    @Select("SELECT * FROM score s JOIN student st ON s.student_no = st.student_no " +
            "WHERE st.class_id = #{classId} AND s.course_code = #{courseCode} AND s.term = #{term}")
    List<Score> selectByClassAndCourse(String classId, String courseCode, String term);

    /**
     * 自定义查询：统计年级内某课程分数高于目标分数的人数
     */
    @Select("SELECT COUNT(*) FROM score WHERE course_code = #{courseCode} AND term = #{term} AND score > #{targetScore}")
    Long countHigherScore(String courseCode, String term, BigDecimal targetScore);
}

service包下接口及实现类示例

ScoreService.java（成绩服务接口）

package com.feisuan.edu.service;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.IService;
import com.feisuan.edu.dto.ScoreAddDTO;
import com.feisuan.edu.dto.StudentRankQueryDTO;
import com.feisuan.edu.entity.Score;
import com.feisuan.edu.vo.ScoreDistributionVO;
import com.feisuan.edu.vo.StudentRankVO;

/**
 * <p>
 * 成绩服务接口：定义成绩相关业务逻辑
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
public interface ScoreService extends IService<Score> {

    /**
     * 录入成绩
     * @param scoreAddDTO 成绩录入参数
     * @return 录入成功的成绩实体
     */
    Score addScore(ScoreAddDTO scoreAddDTO);

    /**
     * 查询个人年级排名
     * @param queryDTO 排名查询参数
     * @return 个人排名信息VO
     */
    StudentRankVO getStudentGradeRank(StudentRankQueryDTO queryDTO);

    /**
     * 统计班级成绩分布（按分数段）
     * @param classId 班级ID
     * @param courseCode 课程编码
     * @param term 学期
     * @return 成绩分布VO
     */
    ScoreDistributionVO getClassScoreDistribution(String classId, String courseCode, String term);
}

ScoreServiceImpl.java（成绩服务实现类）

package com.feisuan.edu.service.impl;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.feisuan.edu.dto.ScoreAddDTO;
import com.feisuan.edu.dto.StudentRankQueryDTO;
import com.feisuan.edu.entity.Course;
import com.feisuan.edu.entity.Score;
import com.feisuan.edu.entity.Student;
import com.feisuan.edu.mapper.CourseMapper;
import com.feisuan.edu.mapper.ScoreMapper;
import com.feisuan.edu.mapper.StudentMapper;
import com.feisuan.edu.service.ScoreService;
import com.feisuan.edu.vo.ScoreDistributionVO;
import com.feisuan.edu.vo.StudentRankVO;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.BeanUtils;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * <p>
 * 成绩服务实现类：实现成绩相关业务逻辑
 * </p>
 * @author feisuan-javaai
 */
@Slf4j
@Service
@RequiredArgsConstructor // 构造器注入，替代@Autowired
public class ScoreServiceImpl extends ServiceImpl<ScoreMapper, Score> implements ScoreService {

    private final ScoreMapper scoreMapper;
    private final StudentMapper studentMapper;
    private final CourseMapper courseMapper;

    @Override
    @Transactional // 事务控制：确保成绩录入失败时回滚
    public Score addScore(ScoreAddDTO scoreAddDTO) {
        log.info("开始录入成绩：学号={}, 课程编码={}", scoreAddDTO.getStudentNo(), scoreAddDTO.getCourseCode());

        // 1. 校验学生与课程是否存在
        Student student = studentMapper.selectById(scoreAddDTO.getStudentNo());
        Course course = courseMapper.selectById(scoreAddDTO.getCourseCode());
        if (student == null) {
            throw new RuntimeException("学号不存在：" + scoreAddDTO.getStudentNo());
        }
        if (course == null) {
            throw new RuntimeException("课程编码不存在：" + scoreAddDTO.getCourseCode());
        }

        // 2. 转换DTO为实体
        Score score = new Score();
        BeanUtils.copyProperties(scoreAddDTO, score);
        // 补充学期（从考试时间推导，如2024-06属于2023-2024-2学期）
        String term = getTermByExamDate(scoreAddDTO.getExamDate());
        score.setTerm(term);

        // 3. 保存成绩
        save(score);
        log.info("成绩录入成功：成绩ID={}", score.getId());
        return score;
    }

    @Override
    public StudentRankVO getStudentGradeRank(StudentRankQueryDTO queryDTO) {
        log.info("查询个人排名：学号={}, 课程编码={}, 学期={}", 
                 queryDTO.getStudentNo(), queryDTO.getCourseCode(), queryDTO.getTerm());

        // 1. 查询学生、课程与成绩信息
        Student student = studentMapper.selectById(queryDTO.getStudentNo());
        Course course = courseMapper.selectById(queryDTO.getCourseCode());
        Score score = lambdaQuery()
                .eq(Score::getStudentNo, queryDTO.getStudentNo())
                .eq(Score::getCourseCode, queryDTO.getCourseCode())
                .eq(Score::getTerm, queryDTO.getTerm())
                .one();
        if (score == null) {
            throw new RuntimeException("未查询到该学生的成绩记录");
        }

        // 2. 统计排名（高于当前分数的人数+1）
        Long higherCount = scoreMapper.countHigherScore(
                queryDTO.getCourseCode(), queryDTO.getTerm(), score.getScore()
        );
        Integer rank = higherCount.intValue() + 1;

        // 3. 统计年级总人数
        Integer gradeTotal = lambdaQuery()
                .eq(Score::getCourseCode, queryDTO.getCourseCode())
                .eq(Score::getTerm, queryDTO.getTerm())
                .list()
                .size();

        // 4. 封装VO返回
        StudentRankVO rankVO = new StudentRankVO();
        rankVO.setStudentNo(student.getStudentNo());
        rankVO.setStudentName(student.getStudentName());
        rankVO.setCourseName(course.getCourseName());
        rankVO.setScore(score.getScore());
        rankVO.setRank(rank);
        rankVO.setGradeTotal(gradeTotal);
        // 计算排名百分比（保留2位小数）
        String rankPercentage = String.format("%.2f%%", (double) rank / gradeTotal * 100);
        rankVO.setRankPercentage(rankPercentage);

        return rankVO;
    }

    @Override
    public ScoreDistributionVO getClassScoreDistribution(String classId, String courseCode, String term) {
        // 1. 查询班级成绩列表
        List<Score> scoreList = scoreMapper.selectByClassAndCourse(classId, courseCode, term);

        // 2. 按分数段分组统计
        Map<String, Long> distributionMap = scoreList.stream()
                .collect(Collectors.groupingBy(
                        s -> {
                            double scoreValue = s.getScore().doubleValue();
                            if (scoreValue < 60) return "0-59";
                            else if (scoreValue < 70) return "60-69";
                            else if (scoreValue < 80) return "70-79";
                            else if (scoreValue < 90) return "80-89";
                            else return "90-100";
                        },
                        Collectors.counting()
                ));

        // 3. 封装VO
        ScoreDistributionVO distributionVO = new ScoreDistributionVO();
        distributionVO.setClassId(classId);
        distributionVO.setCourseCode(courseCode);
        distributionVO.setTerm(term);
        distributionVO.setSegment0_59(distributionMap.getOrDefault("0-59", 0L));
        distributionVO.setSegment60_69(distributionMap.getOrDefault("60-69", 0L));
        distributionVO.setSegment70_79(distributionMap.getOrDefault("70-79", 0L));
        distributionVO.setSegment80_89(distributionMap.getOrDefault("80-89", 0L));
        distributionVO.setSegment90_100(distributionMap.getOrDefault("90-100", 0L));

        return distributionVO;
    }

    /**
     * 辅助方法：根据考试时间推导学期
     */
    private String getTermByExamDate(java.time.LocalDate examDate) {
        int year = examDate.getYear();
        int month = examDate.getMonthValue();
        if (month >= 9 && month <= 12) {
            return year + "-" + (year + 1) + "-1"; // 9-12月属于下学年第一学期
        } else {
            return (year - 1) + "-" + year + "-2"; // 1-8月属于本学年第二学期
        }
    }
}

3.网页展示

登录进去之后，我们可以看到很详细的页面：

四.自我感想

在开发在线学生成绩综合统计分析系统的过程中，我对“教育信息化”的理解从“技术落地”转向了“业务适配”。比如最初仅关注成绩的增删改查，后来发现教师更需要“成绩波动预警”来定位待辅导学生，学生需要“薄弱学科标注”来明确学习方向——这让我意识到，技术开发必须围绕用户实际需求展开。

技术层面，飞算JavaAI平台的“自然语言转代码”功能大幅降低了重复编码工作量，原本需要2天编写的Entity、Mapper层代码，现在20分钟即可生成，让我有更多精力投入到业务逻辑优化（如排名算法、缓存策略）。同时，通过解决“数据重复导入”“可视化加载慢”等问题，我对数据库索引优化、Redis缓存使用的理解也更加深入，不再是单纯“会用”，而是“能用好”。

这次开发也让我明白，一个合格的系统不仅要“功能能用”，更要“体验好用”——比如为成绩录入添加参数校验，避免教师输入错误分数；为统计报表提供多格式导出，方便管理员汇报使用。这些细节虽小，却直接影响用户对系统的认可程度。

总结

本次在线学生成绩综合统计分析系统的设计与实现，完整覆盖了“需求分析→环境搭建→模块开发→问题优化”的全流程，成功构建了支持多角色、多维度分析的成绩管理系统。系统的核心价值在于：通过飞算JavaAI提升开发效率，通过可视化分析挖掘成绩数据价值，通过权限控制保障数据安全，切实解决了传统成绩管理的痛点。

后续，我计划进一步扩展系统功能：一是添加AI成绩预测模块，基于历史数据预测学生期末成绩；二是对接区域教育大数据平台，实现跨学校成绩对比分析。