大數(shù)據(jù)下的教務(wù)管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

張積鑫，黃志超，遲玉紅

（西京學(xué)院，陜西西安，710123）

0 概述

教務(wù)管理工作在學(xué)校的日常教學(xué)管理中是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。各大高校自身的教學(xué)管理制度和學(xué)校各類資源的情況復(fù)雜多樣。在信息化高速發(fā)展的時(shí)代，為了更好、更高效的完成教務(wù)管理工作，人們必須借助信息化的教務(wù)管理系統(tǒng)[1]。伴隨著“大數(shù)據(jù)技術(shù)”的發(fā)展，各個(gè)行業(yè)都廣泛的應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，我們要盡快的研究和開發(fā)新的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，來挖掘出這些數(shù)據(jù)的隱藏信息，進(jìn)行有效的分析，利用這些數(shù)據(jù)來引導(dǎo)學(xué)校的發(fā)展，提高學(xué)校未來整體的教學(xué)質(zhì)量[2]。隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)能更加緊密的融合在一起，才能對數(shù)據(jù)的分析與處理產(chǎn)生更多的有益影響。因此，在日常教學(xué)管理各環(huán)節(jié)中教務(wù)管理系統(tǒng)有著舉足輕重的作用[3]。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能顯著提高高校日常的教學(xué)管理的效率，同時(shí)對高校進(jìn)行教學(xué)方式方法改革提供了積極的參考的作用。

1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本節(jié)通過對普通高校教務(wù)管理系統(tǒng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)落后，難以處理“大數(shù)據(jù)”時(shí)代下的各類紛繁冗余的海量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致學(xué)校的教學(xué)管理效率低，進(jìn)而提出大數(shù)據(jù)下的教務(wù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以提高高校日常教學(xué)管理的效率與分析大量學(xué)生數(shù)據(jù)背后的隱藏信息的能力。

■1.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)將采用比較流行的MVC模型，MVC分別指的是：Model層、View層和Controller層。

把項(xiàng)目劃分成三個(gè)層次，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)中所說的高內(nèi)聚、低耦合的思想。

表現(xiàn)層：即展示給用戶的界面。簡單的說就是用戶在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)他的所看到的東西，在教務(wù)信息管理系統(tǒng)中就是那些JSP網(wǎng)頁。

業(yè)務(wù)邏輯層：就是指對用戶的每一個(gè)請求，進(jìn)行一系列的處理，在教務(wù)信息管理系統(tǒng)中是Manager。

數(shù)據(jù)訪問層：就是對數(shù)據(jù)庫的操作，包括增加、刪除、修改和查詢等，在教務(wù)信息管理系統(tǒng)中就是Dao和Domain包。

圖1 MVC模型部署圖

■1.2 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的大數(shù)據(jù)下的教務(wù)管理系統(tǒng)主要是為高校的教學(xué)過程管理提供便利，本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：學(xué)生登陸系統(tǒng)可以查看自己所選課程的所有成績、查看自己選了哪些課程、給老師的教學(xué)方式方法評分還可以選修自己喜歡的課程等等。老師則可以登陸系統(tǒng)來上傳自己學(xué)生的課程得分情況，查看自己教授哪些課程和上課地點(diǎn)及上課時(shí)間等。還有系統(tǒng)的管理員來管理本系統(tǒng)的日常運(yùn)維，擁有很高的權(quán)限，可以在本系統(tǒng)中增加新的成員、備份重要的數(shù)據(jù)等?？梢钥闯霰鞠到y(tǒng)主要有學(xué)生模塊、教師模塊、管理員模塊三個(gè)模塊。

管理員功能：管理和修改班級信息、管理課程安排、修改和打印課表、管理授課方案、管理和打印財(cái)務(wù)信息、管理學(xué)生、教師和管理員的信息、修改登錄密碼等。

教師功能：布置作業(yè)、批改作業(yè)、再現(xiàn)答疑、在線討論、課件上傳、學(xué)生成績管理、教學(xué)大綱上傳、修改登錄密碼。

學(xué)生功能：作業(yè)查看、作業(yè)提交、在線討論、課程查看、個(gè)人成績查看、課件下載、教學(xué)大綱下載、修改登錄密碼等。

1.2.1 數(shù)據(jù)庫的需求分析

教務(wù)信息管理系統(tǒng)需要提供數(shù)據(jù)信息的查詢、添加、修改以及刪除等功能。從而要求數(shù)據(jù)庫能完全的滿足各類數(shù)據(jù)的傳出和傳入。通過對上述系統(tǒng)功能的分析，根據(jù)教務(wù)信息管理系統(tǒng)的功能需求總結(jié)出如下數(shù)據(jù)項(xiàng)：

（1）用戶信息：用戶號、學(xué)號、密碼、姓名、性別、年齡、班級號、注冊時(shí)間、用戶類型、密保問題、密保答案、備注

（2）班級信息：班級號、班級名稱、注解

（3）課程信息：課程號、課程名稱、課程類型、教師號、注解

（4）教學(xué)計(jì)劃信息：計(jì)劃序號、學(xué)年、上學(xué)期/下學(xué)期、班級號、課程號、教師號、注解

（5）課程班級信息：班級名、學(xué)年、上學(xué)期/下學(xué)期、班級號、星期幾、第幾節(jié)課、課程號、注解

（6）學(xué)生所選課程：班級號、學(xué)生號、課程號、學(xué)年、上學(xué)期/下學(xué)期

（7）學(xué)生所得成績：學(xué)生名、學(xué)生號、課程號、成績、年份、上學(xué)期/下學(xué)期、注解

（8）教師教學(xué)評價(jià)：教師名、學(xué)年、上學(xué)期/下學(xué)期、教師號、學(xué)生號、綜合能力得分、崗位職能得分、教學(xué)能力得分

1.2.2 數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)就是對信息世界的建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象。通常采用實(shí)體-聯(lián)系方法,即E-R圖。根據(jù)數(shù)據(jù)庫需求分析規(guī)劃出的實(shí)體有：用戶信息、班級信息、課程信息、教學(xué)計(jì)劃、班級課程、學(xué)生選課、學(xué)生成績、教師評價(jià)等八個(gè)實(shí)體信息。各個(gè)實(shí)體具體的實(shí)體屬性圖如圖2-圖9所示。

圖2 用戶信息屬性

圖3 班級信息屬性

圖4 課程信息屬性

圖5 教學(xué)計(jì)劃屬性

圖6 班級課程信息

圖7 學(xué)生選課信息

圖8 學(xué)生成績信息

圖9 教師評價(jià)信息

本文根據(jù)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)理論來設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫表：為了使數(shù)據(jù)處理更加高效，我們需要設(shè)定結(jié)構(gòu)清晰，含有約束條件的數(shù)據(jù)庫表，組成本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，讓本系統(tǒng)能夠更加高效的存儲和處理數(shù)據(jù)，以適應(yīng)用戶的各種應(yīng)用需求。將信息實(shí)體的概念結(jié)構(gòu)變更為MySQL所支持的數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)中共設(shè)計(jì)了8個(gè)數(shù)據(jù)庫表，各表的字段和含義如表1-表8所示。

表1 用戶信息表（user）

表2 班級信息表(class)

班級名 class_name varchar (50) 非空

表3 課程信息表（course）

表4 教學(xué)計(jì)劃表(plan)

表5 班級課程表（cplan）

表6 學(xué)生選課信息表（scource）

表7 學(xué)生成績表（score）

表8 教師教學(xué)評價(jià)表（evaluate）

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

■2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

系統(tǒng)性：系統(tǒng)雖然是有不同的模塊構(gòu)成的，但是要知道它作為一個(gè)統(tǒng)一的整體存在的。所以，在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要從整體系統(tǒng)各個(gè)方面進(jìn)行考慮，要做到系統(tǒng)代碼統(tǒng)一，傳遞語言盡量一致，設(shè)計(jì)規(guī)范要標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路一致，保證一次開發(fā)能夠多次利用，方便以后程序修改和完善時(shí)設(shè)計(jì)人員能夠更好的理解程序。

靈活性：也就是對環(huán)境的適應(yīng)能力，目的是使系統(tǒng)能夠長久保持生命力。因此，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具良好的開放性以及結(jié)構(gòu)的可變性，代碼不要全寫死。在系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該盡量多用模塊化的結(jié)構(gòu)，從而提高各模塊之間的獨(dú)立性，并減少模塊間的聯(lián)系，使各子模塊間聯(lián)系降低。這樣將會便于不影響其他模塊的情況下，對系統(tǒng)的單個(gè)模塊的進(jìn)行修改和增加新內(nèi)容，提高系統(tǒng)適應(yīng)能力。

可靠性：可靠性是指恢復(fù)系統(tǒng)的抗干擾能力和干擾。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的社團(tuán)管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有一定的安全性和穩(wěn)定性，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)備份糾錯(cuò)、備份和恢復(fù)等。

經(jīng)濟(jì)性：以經(jīng)濟(jì)手段來滿足系統(tǒng)的要求，盡可能的降低系統(tǒng)成本。不能盲目的追求硬件的高配置、高技術(shù)，要以用戶的實(shí)際需求為前提；另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量避免過于復(fù)雜化，各模塊應(yīng)該以簡潔為主，從而縮短時(shí)間、減少消耗。

■2.2 系統(tǒng)運(yùn)行要求的環(huán)境

本文研究設(shè)計(jì)的高校教務(wù)管理系統(tǒng)，為保證其正常運(yùn)行，應(yīng)該配備有完善的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境，有符合硬件要求的服務(wù)器端和符合系統(tǒng)運(yùn)行的軟件環(huán)境。

（1）硬件環(huán)境

本系統(tǒng)運(yùn)行所要求的硬件環(huán)境不高，至于服務(wù)器端，購置一臺普通的服務(wù)器即可，至于客戶端，只要是能夠連接網(wǎng)絡(luò)、瀏覽網(wǎng)頁和輸入信息等基本要求的電腦即可。

（2）開發(fā)環(huán)境

教務(wù)信息管理系統(tǒng)網(wǎng)站頁面使用Dreamweaver來進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)用html和CSS樣式來對本系統(tǒng)的界面和布局進(jìn)行美觀設(shè)計(jì)。Java代碼部分使用MyEclipse來編程實(shí)現(xiàn)。首選MySQL數(shù)據(jù)庫組為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

3 結(jié)語

近年來，大數(shù)據(jù)技術(shù)變得非常熱門，隨之帶來的是能夠處理大量數(shù)據(jù)的技術(shù)出現(xiàn)，使得處理數(shù)據(jù)的能力和效率大大提高。由此，大數(shù)據(jù)逐漸的應(yīng)用到各行各業(yè)，給所在的行業(yè)帶來了極大的便利。而在教育領(lǐng)域中也有大數(shù)據(jù)的身影，盡管有很多高校都擁有自己的教務(wù)管理系統(tǒng)，但是其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已偏老化，在數(shù)據(jù)量異常龐大的今天，在處理大量數(shù)據(jù)處理的時(shí)候越來越無法滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求，所以本系統(tǒng)運(yùn)用當(dāng)下流行的大數(shù)據(jù)技術(shù)，旨在提高高校處理大量數(shù)據(jù)的能力。