大學(xué)物理實驗成績管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳平

大學(xué)物理實驗成績管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳平

（貴州大學(xué)物理學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

結(jié)合貴州大學(xué)物理學(xué)院物理實驗教學(xué)示范中心實際，采用主流的B/S模式和Django開源框架技術(shù)開發(fā)了大學(xué)物理實驗教學(xué)成績管理平臺，實現(xiàn)了對學(xué)生成績的規(guī)范化、信息化管理。降低了教師工作量，提高了學(xué)生成績信息準(zhǔn)確度，便于查找和存檔。平臺對實驗成績的多維度分析有利于提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。

成績管理平臺；實驗室教學(xué)；物理實驗；實驗操作能力

1 引言

“大學(xué)物理實驗”是高等學(xué)校理工類專業(yè)學(xué)生的一門公共必修基礎(chǔ)課程?！按髮W(xué)物理實驗”可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)掌握物理理論知識，為大學(xué)物理課程提供實驗基礎(chǔ)，同時可以提高學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力和良好的實驗學(xué)習(xí)習(xí)慣[1]。

本校的大學(xué)物理實驗中心提供了包括經(jīng)典力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)等多個物理實驗，涉及理、工、農(nóng)、林、生等專業(yè)。學(xué)生人數(shù)多，授課教師教學(xué)任務(wù)重，對學(xué)生實驗成績進行匯總處理的工作量很大。

為適應(yīng)實驗室管理的需要，便于實驗中心對學(xué)生成績進行規(guī)范化、信息化管理，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)質(zhì)量[2]，開發(fā)了基于B/S架構(gòu)的大學(xué)物理實驗室成績管理系統(tǒng)，以方便管理實驗成績。管理教師可以自主進行刪除、增加和修改數(shù)據(jù)庫的操作，授課教師可以通過互聯(lián)網(wǎng)隨時訪問數(shù)據(jù)庫。減少了教師工作量，提高了學(xué)生成績信息的準(zhǔn)確度[3]。

基于B/S架構(gòu)的大學(xué)物理實驗室成績管理系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：方便易用，零客戶端維護；易于操作的人、機界面，方便錄入與查詢成績；基于RBAC的權(quán)限控制，靈活安全；具有良好的可擴展性和數(shù)據(jù)分析功能[4-5]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 技術(shù)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用Django開源框架[6]，Django是一個開放源代碼的Web應(yīng)用框架，由Python寫成，采用了MTV的框架模式，即模型M、視圖V和模版T，該框架具有良好的開放性、擴展性；后臺數(shù)據(jù)庫采用了開源的Mariadb關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，具有靈活、高效，維護成本低等特點。Django框架的運行原理如圖1所示。

圖1 Django運行原理圖

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計

2.2.1 成績錄入

成績采用百分制。在每個學(xué)期初排課，因為法定節(jié)假日、活動安排等原因?qū)е虏荒芡瓿傻膶嶒炚n，要對放假、請假等情況做相應(yīng)標(biāo)注，并且統(tǒng)計平均成績時對因放假或活動安排等因素導(dǎo)致無實驗成績的，排除在統(tǒng)計之外。

由一個或多個專業(yè)的學(xué)生組成一個實驗班，按1PA、1PB、1PC等進行編號；學(xué)生成績要能批量錄入，一般以實驗班的成績作為一個批次錄入。重修學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排參加到相應(yīng)的實驗中，單獨錄入重修成績。

2.2.2 成績查詢

查詢成績時，可以根據(jù)學(xué)生的班級名稱、所屬實驗班、學(xué)生的姓名、學(xué)生的學(xué)號等條件進行查詢，查詢結(jié)果顯示每次實驗成績及平均成績。如成績有誤或有學(xué)生名單遺漏等，允許修改添加并重新計算。

2.2.3 批量導(dǎo)入、導(dǎo)出功能

學(xué)生的信息由教務(wù)處提供，學(xué)生名單為Excel格式，由班級、學(xué)生姓名、學(xué)號、實驗班等項構(gòu)成，批量錄入學(xué)生的信息，減少工作量，也減少人為因素造成的信息錯誤。

實驗成績按學(xué)生班級分開，以Excel格式導(dǎo)出，并上報教務(wù)處備案。

2.2.4 異常成績的展示

錄入成績功能中，人機交互界面設(shè)定了學(xué)生分?jǐn)?shù)為0～100，但是在輸入過程中，人為因素難以避免，通過異常成績展示可以展示實驗分?jǐn)?shù)過低的學(xué)生成績，以便管理人員分析是因為人為錯誤還是因為學(xué)生曠課等因素導(dǎo)致實驗分?jǐn)?shù)過低。

2.2.5 實驗成績的多維度分析

通過對實驗成績的多維度分析，可以找到規(guī)律，在開始一些有一定難度的實驗前有針對性地對學(xué)生進行輔導(dǎo)，提示實驗中一些易錯的環(huán)節(jié)，提高學(xué)生的實驗成績，也可以對一些實驗成績不佳的專業(yè)提出工作建議，找到該專業(yè)學(xué)生實驗成績不佳的原因。不同專業(yè)實驗成績分析如圖2所示，可以發(fā)現(xiàn)某些專業(yè)的學(xué)生實驗成績偏低。

圖2 不同專業(yè)實驗成績分析圖

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)運行環(huán)境

選擇了安全、低維護、穩(wěn)定的CentOS7開源操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫采用了Mariadb開源數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是mysql的替代產(chǎn)品；Web服務(wù)器采用了低內(nèi)存占用、高并發(fā)的輕量級的Nginx；服務(wù)器網(wǎng)關(guān)接口采用了uwsgi；前端采用了Bootstrap開源框架，支持Firefox、Chrome、Edge等瀏覽器及移動端訪問。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

在Django框架中默認(rèn)提供了強大的ORM（對象關(guān)系映射）功能，只需要面向?qū)ο缶幊?，不需要面向?shù)據(jù)庫編寫代碼，對數(shù)據(jù)庫的操作都轉(zhuǎn)化成對類屬性和方法的操作，而且屏蔽了不同數(shù)據(jù)庫操作上的差異，使得不再關(guān)注使用的是mariadb、oracle，還是PostgreSQL，通過簡單配置就可以輕松更換數(shù)據(jù)庫, 而不需要修改代碼。但是在映射過程中會有性能損失，為此對數(shù)據(jù)庫進行了性能優(yōu)化，用以提高用戶的訪問響應(yīng)速度。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)由于采用了B/S架構(gòu)的設(shè)計，各授課教師在完成所授課程后，隨時隨地登入系統(tǒng)錄入學(xué)生的實驗成績，在對學(xué)生實驗成績的管理方面，特別是對各項實驗成績的評定計算方面應(yīng)用較好，評定成績誤差少，實現(xiàn)對物理實驗成績的高效管理，并且利用大數(shù)據(jù)對實驗成績進行多個維度分析，有針對性地提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

［1］劉毅，胡林.大學(xué)物理實驗教程［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2017.

［2］宣華，付小龍，劉玉龍，等.學(xué)生成績系統(tǒng)的研究與創(chuàng)新［J］.實驗技術(shù)與管理，2011，28（2）：101-103.

［3］李軍，韓亮.基于決策統(tǒng)計的成績管理系統(tǒng)設(shè)計［J］.電氣自動化，2008，30（5）：52-53.

［4］王成良，何玉林.基于B/S模式應(yīng)用系統(tǒng)下的資源訪問控制［J］.計算機應(yīng)用研究，2000（4）：66-68.

［5］王廷永，胡吉平.基于B/S數(shù)據(jù)庫模式的公文流轉(zhuǎn)系統(tǒng)［J］.計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2002（11）：62-64.

［6］白昌盛.基于Django 的Python Web開發(fā)［J］.信息與電腦，2019（24）：37-40.

TP311.52

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.047

2095－6835（2021）08－0121－02

陳平（1977—），女，山東人，碩士，實驗師，主要從事大學(xué)物理與實驗教學(xué)以及材料物理學(xué)方面的研究。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕