高校課程重修管理系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)研究

文/廣東東軟學(xué)院 付冬波 李達(dá)志 林燕萍

隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的快速發(fā)展，黨和國家對教育信息化工作愈加重視。在2018年4月13日，教育部正式印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》的通知,提出要加快教育現(xiàn)代化和教育強(qiáng)國建設(shè)[1]。該通知引領(lǐng)我們要更加堅持應(yīng)用驅(qū)動、更加堅持深度融合，以有效地運(yùn)用信息化工具及技術(shù)來促進(jìn)教育[2]。

一、開發(fā)背景及意義

我校課程重修業(yè)務(wù)由教務(wù)部和各學(xué)院協(xié)同完成。由教務(wù)部負(fù)責(zé)工作組織，各院系部及專業(yè)負(fù)責(zé)組織學(xué)生報名及審核。之前一直采用的是傳統(tǒng)的紙質(zhì)版流程申請及利用EXCEL報表進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計這一管理模式。每學(xué)期開學(xué)之初，需要進(jìn)行課程重修選擇的學(xué)生人數(shù)較多，那么如何合理地將各學(xué)生安排在各開課班級，以及根據(jù)重修人數(shù)重開教學(xué)班等問題，暫時沒有得到有效合理的方法解決。學(xué)生與老師之間的交互反饋、各班級人數(shù)的統(tǒng)計等工作往往會耗費大量的時間和精力，且工作效率低下、學(xué)生滿意度低以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也難以得到有效的保障。

圖1 MVC框架設(shè)計圖

通過開發(fā)該系統(tǒng)，在教務(wù)部下發(fā)重修報名通知后，學(xué)生可通過系統(tǒng)便捷地查詢和選擇本學(xué)期可申請重修的課程和教學(xué)班級；各學(xué)院能通過專業(yè)、課程、學(xué)生等多重復(fù)合條件查詢本學(xué)院重修申請記錄，批量審閱學(xué)生的重修申請，調(diào)整重修教學(xué)班或退回重修申請，并能及時反饋意見給學(xué)生。從而為學(xué)生和老師提供了便利的申請和審批渠道，打破了課程重修的數(shù)據(jù)孤立和數(shù)據(jù)互傳空間問題，提高了學(xué)校教育信息化建設(shè)工作。

二、系統(tǒng)設(shè)計

1.開發(fā)工具

本系統(tǒng)運(yùn)用Idea作為開發(fā)工具。

2.框架設(shè)計

系統(tǒng)共分4大模塊，分別為重修申請模塊、專業(yè)負(fù)責(zé)人模塊、開課學(xué)院模塊和教務(wù)模塊。

3.基本處理流程

首先將課表數(shù)據(jù)從教務(wù)系統(tǒng)搜集到數(shù)據(jù)平臺(ETL)，通過ETL工具將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)集成平臺服務(wù)器導(dǎo)入到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中。在導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫后利用接口進(jìn)行獲取，利用頁面進(jìn)行展示。

4.技術(shù)架構(gòu)

(1)基礎(chǔ)軟件。包括操作系統(tǒng)、Java運(yùn)行環(huán)境、Web服務(wù)器軟件、Oracle 11g、安全組件、單點登錄組件、其他需要的軟件等。

(2)支撐層。采用自主研發(fā)的成熟技術(shù)開發(fā)平臺，主要提供界面集成框架、報表分析、用戶管理及權(quán)限控制、業(yè)務(wù)流程服務(wù)、接口服務(wù)發(fā)布等。

(3)應(yīng)用層。主要采用時下流程的Java開源技術(shù)—SSM框架。其中Mybatis負(fù)責(zé)加載數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)持久化到數(shù)據(jù)庫；Spring負(fù)責(zé)對象的依賴注入及面向切面的日志處理、事務(wù)處理。另外采用SpringMVC作為應(yīng)用的MVC框架。SpringMVC是采用Java Servlet/JSP 技術(shù)實現(xiàn)了基于Java EE Web的應(yīng)用框架，也是MVC設(shè)計模式的經(jīng)典實現(xiàn)。如圖1所示，MVC即把一個應(yīng)用的輸入、處理、輸出流程按照Model、View、Controller的方式進(jìn)行分離，將單個應(yīng)用劃分為模型層、視圖層、控制層。

(4)展現(xiàn)層。采用自主設(shè)計的HTML&CSS，結(jié)合Bootstrap+jQuery+layerui的前端框架組合，提供美觀的界面展示組件和靈活的前端腳本控制。

5.部署架構(gòu)

有一臺服務(wù)器作為應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。服務(wù)器上部署了tomcat中間件、oracle數(shù)據(jù)庫，并且根據(jù)備份策略設(shè)定了定時備份任務(wù)等。

6.接口設(shè)計原則

專用化原則：接口支持的功能應(yīng)明確，確保單個接口支持單一功能。

最小化原則：接口的輸入輸出不宜過大，應(yīng)針對不同的輸入輸出組合給出不同的接口設(shè)計。

兼容性原則：接口的更新迭代應(yīng)確保版本兼容，避免對已開發(fā)系統(tǒng)造成太大影響。

健壯性原則：接口應(yīng)對輸入、輸出數(shù)據(jù)的合法性進(jìn)行檢查，并確保內(nèi)部錯誤不對調(diào)用方造成影響。

表1 出錯處理設(shè)計

7.安全保密設(shè)計

(1)應(yīng)用安全。

身份驗證：要求身份驗證貫串在Web程序的各個頁面。

授權(quán)：對用戶的授權(quán)要區(qū)分用戶的角色，及要細(xì)分用戶的權(quán)限劃分。

輸入檢驗：適當(dāng)?shù)妮斎霗z驗是對付現(xiàn)今應(yīng)用程序攻擊的最有力的防范措施之一。適當(dāng)?shù)妮斎霗z驗是一個有效的對策，它有助于防止 XSS、SQL 注入、緩沖區(qū)溢出以及其他的輸入攻擊。

SQL注入防范：采取必要的sql注入防范措施。

XSS攻擊防范：采取HTTP過濾器，過濾XSS危險字符。

會話管理：Web應(yīng)用程序是建立在無狀態(tài)的 HTTP 協(xié)議上的，所以會話管理是應(yīng)用程序級需要負(fù)責(zé)的。可通過加密身份驗證Cookie的內(nèi)容，以及限制會話的生命周期，以保護(hù)會話狀態(tài)不被未經(jīng)授權(quán)訪問等來加強(qiáng)系統(tǒng)的安全。

異常操作：通過控制，不向客戶端泄漏信息，且記錄詳細(xì)的錯誤消息，以及通過捕獲異常數(shù)據(jù)和行為等方式來保證系統(tǒng)的安全。

(2)數(shù)據(jù)安全。

備份：通過備份保證數(shù)據(jù)本身的存儲安全。

數(shù)據(jù)庫用戶權(quán)限限制：通過數(shù)據(jù)庫用戶權(quán)限限制，使用戶只能訪問權(quán)限范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。

加密存儲：用戶口令、數(shù)據(jù)庫口令等加密存儲。

授權(quán)體制：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過嚴(yán)格的授權(quán)體制得以保護(hù)。

8.出錯處理設(shè)計

系統(tǒng)出錯處理設(shè)計如表1所示。

9.運(yùn)行環(huán)境

(1)服務(wù)端運(yùn)行環(huán)境：Windows server 2008，Mysql5.7，Tomcat 8服務(wù)器，JDK1.8及以上。

(2)客戶端運(yùn)行環(huán)境：客戶端瀏覽器需要IE9及以上或 Google Chrome 瀏覽器。

web網(wǎng)頁端在校園網(wǎng)內(nèi)24小時運(yùn)行，用戶在校園網(wǎng)內(nèi)可以隨時進(jìn)行訪問。

三、系統(tǒng)功能

1.學(xué)生申請功能模塊

學(xué)生能登錄該系統(tǒng)查看自己的學(xué)科歷史成績，且能在教務(wù)部指定的時間內(nèi)選擇需要重修的課程。重修的課程顯示可申請重修課程的教學(xué)班信息(教學(xué)班上課時間及與其個人課程沖突信息)，學(xué)生進(jìn)行申請操作。若所選課程無開班記錄，則把信息反饋給專業(yè)負(fù)責(zé)人，由專業(yè)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)該課程的替換。在審核結(jié)束以后，學(xué)生能查看審核結(jié)果以及駁回反饋信息。開課班級人數(shù)已滿的，可進(jìn)行重修預(yù)報名操作，供教務(wù)部在課程重修結(jié)束以后統(tǒng)計各開課課程重修申請失敗人數(shù)，根據(jù)其實際情況決定是否重修開班。

2.專業(yè)負(fù)責(zé)人功能模塊

學(xué)生所選重修課程沒開課時，專業(yè)負(fù)責(zé)人可根據(jù)實際情況指定相應(yīng)的課程進(jìn)行課程替換。若無替換課程，則把結(jié)果反饋給相應(yīng)學(xué)生。

3.開課系部功能模塊

開課院系負(fù)責(zé)人在規(guī)定的時間內(nèi)完成學(xué)生重修申請的審批，系統(tǒng)提供批量審批功能，若需退回學(xué)生的申請，則需將退回原因反饋給學(xué)生；開課院系負(fù)責(zé)人可根據(jù)該學(xué)生的課程沖突情況，為學(xué)生替換其他教學(xué)班。

4.教務(wù)負(fù)責(zé)人功能模塊

教務(wù)部負(fù)責(zé)人可設(shè)置課程重修申請的起止時間段；查閱已完成審批的課程重修請求，并可對其進(jìn)行最終審閱并導(dǎo)出課程重修匯總表；查看各開課課程重修申請預(yù)報名人數(shù)，根據(jù)其實際情況決定是否重修開班。

四、系統(tǒng)特點

1.程序模塊清晰，界面簡潔

系統(tǒng)分為學(xué)生、專業(yè)負(fù)責(zé)人、開課院系和教務(wù)負(fù)責(zé)人四大功能模塊，層次分明，權(quán)限明了，職責(zé)明確。

2.系統(tǒng)安全及保密性強(qiáng)

該系統(tǒng)在應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)層面上均做了安全保護(hù)設(shè)計，能有效保證系統(tǒng)使用的安全性。

目前已通過墨盒測試方法，對系統(tǒng)各模塊功能進(jìn)行檢測。經(jīng)檢測，該系統(tǒng)能夠滿足我校課程重修管理工作需求，各功能模塊運(yùn)行正?！，F(xiàn)已通過教務(wù)部和相關(guān)學(xué)院驗收，且已投入使用中。

課程重修管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)有效地提高了我校教師的工作效率及學(xué)生對課程重修選擇的滿意度，側(cè)面也促進(jìn)了我校師生的教學(xué)效果，同時也是學(xué)校信息化建設(shè)不斷往前發(fā)展的見證。在學(xué)校未來的發(fā)展進(jìn)程中，我們?nèi)孕杈o跟時代科技的步伐，用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)和工具促進(jìn)學(xué)校教與學(xué)的整體效果。