基于Web的興趣選修管理平臺

唐 強，戴有康，米承鐵，王 樂，關若鍇

(湖南師范大學 工程與設計學院，湖南 長沙 410081)

0 引 言

21世紀信息全球化、網絡化的格局已經形成。網絡的應用在校園系統(tǒng)[1-3]中尤其重要，校園網已經成為每個學校的信息基礎設施，也是家長和學生了解學校情況等動態(tài)不可或缺的平臺。隨著九年義務教育的全面普及，各中小學人數(shù)也在逐年增加，傳統(tǒng)課程安排，特別是學生興趣課程的選課方式已經無法滿足學生選課的需求。隨著信息技術的不斷提高，計算機網絡在各領域中的應用日漸成熟，其強大的功能已為人們深刻認識。使用計算機和網絡技術對信息進行管理[4-6]，將體現(xiàn)出手工管理無法比擬的優(yōu)點，例如：存儲量大、可靠性高、查找方便、檢索迅速、成本低等。

隨著家長對孩子教育的日益重視，課外興趣的培養(yǎng)已經成為當下中小學家庭的熱門話題，近年來校外的興趣培訓班異軍突起，在家長對孩子教育開支中占據(jù)了相當一部分。各中小學校根據(jù)市場的需要和廣大家長的要求逐步開設了各類學校興趣選修課，但在各學校實施過程中還普遍存在以下問題：目前選課方法依然還由教務工作人員公布本學期的課程情況；由于學校公布的課程信息大多為紙質形式體現(xiàn)，學生選課也以摘抄登記的方式進行，此方式對以后的查找、更新和維護帶來了不少的困難；無法實時查看當前的報名動態(tài)，對于學生的管理造成了非?；靵y的局面；傳統(tǒng)報名復雜，繁瑣。容易出狀況，特別是字跡不清時會給后續(xù)統(tǒng)計分班等帶來很大的困難。

目前大多數(shù)學校選課系統(tǒng)都側重于大學生，相對于國內廣泛的中小學校卻應用較少。由于大學與中小學校的課程安排和教學計劃的模式有較大的區(qū)別，所以直接將成熟的高校選課系統(tǒng)應用于中小學興趣選課，存在一定的不兼容性。

因此，針對各中小學校的實際問題和情況，開發(fā)了一個基于Web的興趣選修課管理平臺。該平臺不僅能解決各中小學存在的問題，而且易于管理和維護，能快速方便地幫助家長和學生實時了解學校開設的興趣課程和教師情況。對于各學校和老師的管理和調整，能更加方便快捷。希望通過該平臺為中小學校在興趣課程安排管理方面提供更加快捷的服務，同時還可以降低重復性工作的比重，減輕各環(huán)節(jié)中的工作量。

1 需求分析及關鍵技術

1.1 需求分析

面對各中小學興趣課程的需求日益高漲，各中小學在開設興趣課程過程中存在以下幾個突出問題：

(1)傳統(tǒng)方式是由老師向學校申請預開課程，學校教務處審核過后，公布本學期的興趣課程計劃，然后學生根據(jù)本學期的開課計劃選擇自己感興趣的課程進行報名，報名表反饋到教務處，再由教務處統(tǒng)籌教師、教學資源等。這種選課方式耗時長，過程容易出錯。

(2)大部分學校依然使用傳統(tǒng)人工方式管理選課文件檔案。這種方式存在諸多缺陷，且效率低。時間一長，將產生大量的文件，難以保存管理，且不便于查找，更新和維護。

(3)對于學生興趣班的調整，容易造成管理混亂。而且各學校的教學資源得不到共享，學生的選擇面局限于本校區(qū)。

(4)傳統(tǒng)手寫報名復雜，繁瑣。字跡不清時會給后續(xù)統(tǒng)計分班等帶來困難。

針對以上問題，該平臺將實現(xiàn)如下功能：

(1)各學校根據(jù)本學校的教學條件與教師資源向該平臺提出加入申請，平臺管理員對申請加入學校的教學條件和教師資源等進行審核。

(2)教師根據(jù)教學情況與教學時間安排向學校提出開設興趣課程的申請，學校管理員根據(jù)教師申請的情況結合學校的教學條件與資源進行審核。

(3)對學校審核通過的課程導入課程庫，學校管理員根據(jù)學校本學期的實際情況，從課程庫中發(fā)布本學校開設興趣課程的計劃安排。

(4)各校學生根據(jù)自己的情況與愛好以及開放課程的介紹，選擇平臺內各學校開設的興趣課程。選修完后，可查看老師的評語與成績。

業(yè)務基本流圖如圖1所示。

圖1 業(yè)務基本流圖

教師可以通過教師的端口對自己的信息進行維護和更新，還可以根據(jù)自己的情況向學校提出興趣課程開設的申請、對以前開設過的興趣課程進行查詢，也能對申請通過考核的課程進行管理。

學校管理員根據(jù)課程的要求和場地等條件對教師申請開設的興趣課程進行審核，對審核通過的課程導入到課程庫，對退回未通過審核的部分課程給出答復和理由，并根據(jù)課程庫發(fā)布本學期課程計劃。學校管理員也可根據(jù)教師人員的變動，對教師的信息進行修改和添加。

學生可以通過學生的端口對自己在平臺的信息進行維護，根據(jù)自己的喜好和需求對課程計劃中開設的興趣課程自主選課，在完成一門興趣選修課程后可以通過平臺查看自己的成績和老師的評語。

平臺管理員主要管理平臺中的所有學校、調整平臺關鍵參數(shù)。平臺管理員可以對提出申請加入平臺的學校進行審核、為加入平臺的學校進行維護。

1.2 關鍵技術

經過對業(yè)務需求的深入分析與相關技術的比較后，該平臺采用B/S構架[7-8]進行設計，UI展示采用JSP語言+Bootstrap框架，服務端采用Spring+Spring Web MVC+MyBatis進行實現(xiàn)。

Spring是J2EE應用程序開源框架[9-10]，是輕量級的IoC和AOP的容器框架，主要是針對JavaBean的生命周期進行管理的輕量級容器。Spring可以單獨使用，也可以和Spring MVC，ibatis等框架組合使用。

Spring Web MVC是SpringFrameWork后續(xù)的成果，是一種基于Java實現(xiàn)的Web MVC設計模式的請求驅動類型的輕量級Web框架[11-12]。SpringMVC使用了MVC架構模式的思想，將Web層進行職責解耦，通過注解實現(xiàn)高可配置性，簡化了程序員的開發(fā)。

MyBatis是支持定制化SQL、存儲過程以及高級映射的持久層框架[13-15]。避免了幾乎所有的JDBC代碼和手動設置參數(shù)以及獲取結果集。

2 平臺設計

2.1 設計目標

根據(jù)各個學校開設興趣課程的需求和存在的問題，設計和實現(xiàn)了一個面向各中小學校學生的基于Web的興趣課程選修平臺。對于學校來說，可以對在校學生進行統(tǒng)一管理，同時合理利用閑置的師資力量對學生進行專業(yè)的教學；對于家長來說，可以把自己的子女放在一個相對了解的、放心的環(huán)境學習；對于學生來說，可以在學校學習自己的興趣課程，同時增強同學間的感情、加強和同學的交流。

選課平臺的功能齊全且操作簡單，可滿足學校、家長、學生的需求。平臺在設計和實現(xiàn)過程中，力爭做到以下幾點：

(1)多學校接入，平臺對學校進行管理，單個學校出現(xiàn)故障，并不影響整個平臺的運行。

(2)操作簡單方便，頁面大方美觀，交互友好。學校管理員可以對教師與學生進行管理與維護，教師和學生可以通過瀏覽器在各自的端口中實現(xiàn)個人信息的維護和開課申請與選課等服務。

(3)數(shù)據(jù)簡潔明了，教師可以通過Excel導入學生信息，學?？梢耘刻幚韺W生信息，可以簡單快速查看老師開課的信息、學生選課的信息和往年課程的計劃等。

2.2 平臺總體設計

平臺分為兩大模塊：面向平臺管理人員、學校管理人員的管理后臺和面向教師、學生的用戶前臺。平臺共有平臺管理者、學校管理者、教師、學生4種角色，不同的角色擁有不同的操作權限。

體系結構如圖2所示。

圖2 體系結構

在平臺體系結構中，4個不同的角色可以通過瀏覽器登入訪問管理中心，管理中心根據(jù)不同的角色提供不同的服務。成功進入管理中心后，教師可以完成申請開課、錄入成績和下載課表等功能；學生可以完成瀏覽課程、自主選課和查詢成績等功能；學校管理員可以對學生、教師、課程和計劃進行管理等；平臺管理員可以對學校、系統(tǒng)、安全和基礎信息等進行管理。

2.3 平臺功能設計

平臺功能結構如圖3所示。

(1)系統(tǒng)與安全包括安全管理和系統(tǒng)管理。安全管理是該平臺的設計重點，平臺的每個節(jié)點都設置了訪問權限，平臺的每種角色都有著一定的權限，表示對各個節(jié)點是否有對應的訪問權限。以此來保證平臺中各種角色的用戶的獨立性以及數(shù)據(jù)的安全性。這部分功能正是由安全管理中的用戶管理來實現(xiàn)的。除此之外，安全管理還有記錄平臺運行日志的功能。

圖3 平臺功能結構

(2)用戶管理包括教師管理和學生管理。教師管理方便各學校的管理員對本校教師的基本信息進行管理?？筛鶕?jù)教師的人員變更、調動進行添加/刪除教師以及修改教師信息等操作；教師檢索功能可準確查看指定教師的信息。學生管理方便各學校的管理員對本校學生的基本信息進行管理并且給老師提供準確的學生名單?？捎蒃xcel表格導入學生名單或從平臺導出學生名單；也可根據(jù)學生流動情況進行相應的添加/刪除學生信息、修改學生信息等操作。

(3)課程管理包括課程庫管理、課程計劃管理、成績管理。課程庫管理主要針對平臺審核通過和待審核的課程管理，學校管理員可以對新申請開設的課程進行審核，并可維護已開設的課程；課程計劃管理可對本期開設課程進行維護，也可以查看歷史的課程計劃與賬單詳情，并根據(jù)歷史開課情況分析并設計本期開設課程；成績管理是管理學生的成績信息，教師可通過該模塊將學生成績一鍵導入或導出，學生可通過該模塊查詢自己的成績。

(4)個人管理中心包括統(tǒng)計分析、教師中心、學生中心。統(tǒng)計分析模塊可對課程開設情況、學生選課動態(tài)、教師工作量等進行統(tǒng)計分析；教師中心可以查看學生的選課情況，班級容量剩余情況，教師也可以通過教師中心維護個人信息，申請開設新課程，維護個人歷史開課信息、下載課程開班學生冊、登錄學生成績等；學生可以通過學生中心查看和維護自己的個人信息，查看校內通知公告，查找自己感興趣的興趣課程并進行報名，在學習完一門興趣課程還能通過平臺查看自己的成績，同時平臺還為學生提供了查詢自己的課程學習歷史記錄，查看自己的學習足跡等功能。

2.4 數(shù)據(jù)庫設計

平臺采用MySQL數(shù)據(jù)庫，平臺運行過程中產生的所有數(shù)據(jù)都需要持久化保存到數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)系統(tǒng)功能需要,為數(shù)據(jù)庫設計了admin、course_lib、course_plan、course_request、menu、platform_notice、school_notice、course_notice、role、role_menu、school、student、teacher等共19張表。E-R圖如圖4所示。

圖4 E-R圖

2.5 安全設計

在平臺的運行中會處理用戶提交來的表單，有可能會有用戶提交的惡意內容，破壞平臺的安全性。最常見的惡意內容當屬SQL注入，通過提交非法的表單內容使SQL數(shù)據(jù)庫執(zhí)行非預期語句，達到攻擊、入侵、提權服務器主機等目的。對于這類惡意內容，采用MyBatis預編譯語句的特性來防止。MyBatis預編譯語句會在執(zhí)行SQL語句之前將要執(zhí)行的語句先編譯好，這樣當執(zhí)行時僅僅需要用傳入的參數(shù)替換掉編譯好的語句中的占位符即可。這可以防止多數(shù)的SQL注入。除此之外，還在前端和表單處理程序對提交的表單進行安全性檢查，盡量防止可能的惡意語句被執(zhí)行，保證平臺運行的安全性。

3 系統(tǒng)應用與展示

該系統(tǒng)以操作方便、功能實用、減輕工作量為目標實現(xiàn)了基于Web的興趣選修管理平臺。平臺中實現(xiàn)了系統(tǒng)與安全、用戶管理、課程管理、個人中心等功能模塊。用戶管理可導入、導出用戶名單，也可根據(jù)用戶流動情況進行相應的添加、刪除、更新等操作。學校管理是平臺管理員對接入平臺的學校進行管理等功能的實現(xiàn)。在課程庫管理與課程計劃管理中是對申請興趣課程的開設與每學期開設的興趣課程計劃安排進行管理等功能的實現(xiàn)。系統(tǒng)管理是調整平臺關鍵參數(shù)等功能的實現(xiàn)。

學生管理如圖5所示；添加學生如圖6所示。

圖5 學生管理

管理員登入平臺后，進入到平臺的后臺處理。在后臺中可以進行用戶管理、學校管理、課程庫管理、課程計劃管理、管理員管理、查看統(tǒng)計分析和系統(tǒng)管理。圖5中在用戶管理下有學生管理和教師管理兩個子功能項，選擇學生管理可以在該功能項中對學生進行一些基本操作，如批量刪除、添加學生和導入學生。

圖6 添加學生

管理員在圖5的基礎上，選擇添加學生。在添加學生功能項中管理員可以添加學生的用戶名、姓名、密碼、性別、電話和介紹等基本信息。在點擊提交過后，回到學生管理界面，在其界面中會顯示當前添加的學生信息。

4 結束語

該平臺以解決實際問題為目的，從現(xiàn)實情況與實際業(yè)務出發(fā)，明確平臺角色，完善系統(tǒng)功能，較好地解決了中小學興趣課程開設中存在的問題。平臺已經開發(fā)完成，在測試運行過程中，運行狀態(tài)良好，授課老師可以申請開課和導出學生名冊，管理員可以實時查看學生選課動態(tài)，分析學生興趣方向變化等。平臺功能操作便捷，方便簡單，該系統(tǒng)具有較好的實用性以及擴展性。