应用型本科大学生科技创新系统设计与开发

邱胜海 王云霞 杨铭 马银忠

摘要：近年来，应用型本科越来越注重大学生科技创新能力的培养。描述了影响创新能力的多种因素，针对评价学生创新能力缺少必要的基础数据，提出开发一个TIMIS系统的必要性，分析设计了该系统的功能结构、数据库概念模型和逻辑模型，设计了集成多个技术的软件架构体系，并应用Bootstrap、Spring、SpringMVC与MyBatis数据库等相关技术完成了系统的开发。实践证明，TIMIS具有易用性、可扩展性及用户体验良好等特点，有助于合理收集创新能力相关的基础数据，对挖掘大学生科技能力提升的外在因素或内在因素提供研究的基础。

关键词：科技创新管理信息系统；创新能力；Spring MVC；系统架构；概念模型

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）04-0073-03

Design and Development of The Technological Innovation System for College Student in the application-oriented undergraduate universities

QIU Sheng-hai， WANG Yun-xia， YANG Ming， MA Yin-zhong

（Department of Mechanical. Engineering，Nanjing Institute of Technology， Nanjing 211167， China）

Abstract： In recent years， people pay more and more attention to the cultivation of College Students' scientific and technological innovation ability in application-oriented universities. It is necessary to develop a TIMIS in view of the lack of necessary basic data for evaluating innovation capability factors. It analyzes the function structure， database concept model and logic model of the TIMIS.It designs the software architecture integrated with multiple technology. It completes the development of TIMIS by using Bootstrap， Spring， SpringMVC and MyBatis technology. Practice shows that TIMIS has usability，scalability and a good user experience， which is helpful to collect the basic data of students' innovation ability.It provides the basis for further research on the external factors or internal factors of improving the scientific and technological ability of Colleg e students.

Key words： Technological Innovation Management Information System（TIMIS）； Innovation Capability； Spring Model-View-Controller； System Architecture； Concept Model

1 概述

随着我国经济及科技的深入发展，社会各行业迫切需要大量的高科技创新型人才，我国非常重视高科技人才的培养和引入，制订了各种高科技人才培养及引进计划，并投入大量资金重点资助各类高层次创造性人才，如“万人计划”、“千人计划”等。这些举措能快速提升科研院校广大科研工作者的创新能力、参与国际化科技竞争的实力以及进行科研创新的积极性，另一方面，进一步提升在校大学生的科研创新能力。应用型本科教育主要培养有一定的理论基础、掌握新技术、具备较强的实践能力和创新意识的高层次应用型人才，此类高校在教学改革的探索中非常注重学生实践环境的强化，满足了中国经济社会发展对高层次应用型人才的需求，有力的推进中国高等教育的大众化[1]，而实践教学是培养学生实践能力和创新能力的重要环节，也是提高学生社会职业素养和就业竞争力的重要途径。

应用型本科学校如何培养创新性人才是高等教育改革中的重要课题，国内学者提出了很多的方法及对策。文献[2]从提升职业能力培养内涵的角度，构建了应用型本科实践教学体系；文献[3] 提出了以企业需求为导向的校企多渠道联合创新培养的途径，探索校企合作下创新人才培养的模式；文献[4-5]从大学生参加实验及实践技能竞赛角度探索大学生综合素质人才培养模式；文献[6]从工科大学生创新知识、创新能力和创新品格三大要素出发，运用层次分析法等工具研究提升大學生的创新素质的若干举措；文献[7-8]建立了大学生科研创新能力评价指标体系，并应用AHP及模糊评价法进行实证研究。虽然多个学者提出了提升大学生创新能力的举措或者建立评价指标体系，但是这些措施或者评价方法实施起来往往因缺少基础数据的支持而十分困难，如评价学生的思维能力、发现问题的能力等指标值就非常抽象化，很难准确评估能力的强弱，造成评价结果不科学、不公正和不合理。根据多年指导学生进行科研创新项目的实践，给出影响学生进行科研创新能力的多种因素，并针对这些因素开发一个科技创新管理信息系统来管理创新信息，旨在为正确评价学生的科研创新能力提供可靠的基础数据。

2 TIMIS总体分析与设计

2.1 系统的功能分析与设计

根据应用型本科大学生的创新能力评价指标[7-8]、影响因素[6][9-10]及多年的大学生科研项目指导经验，分析得出大学生创新能力主要体现在创新者所需各种知识、创新者所具备的能力及创新者所具有的品质三大要素，其中创新知识体现在在校所学的专业知识、数学应用、英语水平、计算机语言及工具使用能力、专业选修及知识体系结构等；创新能力体现在申报项目、发表的论文、论著及专利申报、科技竞赛获奖等级及数量、参与科技讲座、技能拓展训练、科技技能培训、阅读文献及使用、参与老师课题情况及毕业设计的质量等；创新品质体现在项目团队中的表现及贡献、出席学术会议、产权意识情况及科技交流心得体会等。通过记录并统计影响创新能力的相关基础信息，可以间接反映学生创新能力的水平高低，如通过统计学生的基金项目申报成功数与申报数之比，可反映学生对新知识的探索能力与观察能力；通过成员在项目组中的表现，可反映学生的团队协作能力、沟通能力与领导能力等创新品质；可以查询申报项目时其团队成员的知识体系结构，就能了解项目是否能够完成，同时也为项目组成员调换提供了依据。

根据以上分析，最终确定TIMIS的功能结构如图1所示。

TIMIS功能简要描述如下：学生基础信息管理包括学号、姓名、所在班级、所学专业等个人详细信息的维护；学生知识体系管理主要对该学生的数学水平、计算机水平、英语水平以及其它专业知识的维护；基金项目申报管理则是在校生申报国家、省部、学校及企业各类基金项目，包括项目名称、项目等级、起止日期、主要内容、关键词、关键技术、主要验收成果等，团队管理则主要记录项目组成员信息，专长、承担的任务等；发表论文管理主要记录学生在校期间公开发表的论文及引用情况，包括论文名称、作者排名、摘要及关键词、出版物来源、时间等信息；其它如专利、专著与论文情况类似；科技竞赛情况主要描述竞赛名称、主办单位、竞赛时间、获奖情况、个人排名等信息；参加科技实践情况包括对开放性实验、参与老师的课题情况、毕业设计及社会实习等信息进行记录；技能拓展主要记录学生在校期间的各种技能培训等；科技文献应用管理主要记录阅读的科技文献并加以应用的信息；团队协作贡献管理主要记录学生参与课题的贡献信息；科技交流心得主要记录各种科研交流活动时的身份，如主持人、报告人、专家、成员等；出席会议情况主要记录学生出席国际、国内、校内科技交流大会信息。

2.2 TIMIS系统的数据库分析与设计

根据TIMIS系统的功能描述及数据收集情况，分析得到系统的主要实体有：学生、项目、论文、专利、会议、科技竞赛、技能拓展、知识结构、文献、科技实践及科技交流等。其中实体学生与项目具有多对多的参与团队联系、学生与论文、专利、会议、科技竞赛、文献之间都是多对多联系、学生与知识结构、技能拓展、科技实践、科技交流是一对多联系，根据数据库的设计知识和数据分析，得到TIMIS系统的数据库概念模型，如图2所示，由于篇幅所限，图2中省略了关系的属性。

根据图2的概念模型以及数据库的规范化设计要求，进行数据库的逻辑设计，使之既具有无损连接，又具有函数依赖的特点，范式至少达到3NF，主要关系的逻辑设计模型如下所示，各个关系属性主键用下划线表示，外键用波浪线表示，为节省篇幅，部分关系及各关系的部分属性略去。

学生（学号，姓名，专业，班级等）、项目（编号，题目，开始日期，结束日期，类型等）、团队（学号，项目编号，身份，排名，状态、主要贡献等）、论文（编号，题目，来源，年份等）、发表（编号，论文编号，学号，排名，贡献等）；专利（专利号，名称，日期，类型等）；申请专利（编号，专利号，学号，排名，贡献等）；技能拓展（编号，名称，日期，拓展类型，学号，评价效果等）；知识结构（编号，知识名称，知识类型，学号，掌握程度等）

3 TIMIS系统的架构设计

TIMIS系统采用分布式J2EE多层次架构软件体系（SSM 框架集，Spring SpringMVC Mybatis）设计，自底向上分别为数据库层、数据访问层、业务逻辑层、控制层和表示层构成，其中数据库层采用功能强大的MySQL关系型数据库；数据访问层由MyBatis持久层开源框架提供支持，该框架消除了几乎所有的JDBC代码、参数的手工设置以及结果集的检索。仅使用简单的 XML或注解用于配置和原始映射，将接口和普通的 Java对象映射成数据库中的记录，大大节约了开发人员后台的工作量；业务逻辑层定义若干业务接口类及对应的实现类，并引用Spring开源框架数据访问层的DAO接口，通过大量的注解减少开发人员的代码工作量；控制层采用SpringMVC开源框架，该架构分离了控制器、模型对象、分派器以及处理程序对象的角色；表示层采用Bootstrap开源框架，是基于 HTML、CSS、JavaScript 技术的客户端架构技术，具有简洁灵活、Web组件丰富、布局美观、动态响应速度快及客户体验友好等特点。由于TIMIS系统采用了灵活的轻量级架构体系，开发人员工作量小，开发效率高。TIMIS系统的总体架构如图3所示。

4 TIMIS系统的实现

TIMIS系统的实现采用SSM 框架技术实现，以基金项目申报管理模块为例，其实现步骤如下：

1） 創建数据库所有的表对象，其中project表为基金项目信息表；

2） 创建Project实体POJO类，该类的属性与project数据表的字段一一对应；

3） 创建IProjectDao接口及MyBatis持久层框架支持的projectMapper.xml映射文件；

4） 创建IProjectService接口及对应的实现类ProjectServiceImpl，该实现类通过Spring框架技术注入IProjectDao接口，间接实现IProjectDao接口的所有DAO方法；

5） 创建projectMgr.jsp，在该页面上使用Bootstrap框架技术，使得界面美观，体验性好；

6） 创建ProjectContrloler控制类，使用SpringMVC框架技术，该类将处理得到的数据信息传给对应projectMgr.jsp文件，用来展现数据给用户；

7） 创建spring-mvc.xml配置文件，该文件用来简化控制逻辑，用于各个层间的解耦；

8） 创建spring-mybatis.xml配置文件，该文件用于Spring与MyBatis的集成，使得DAO层的开发工作简单和高效率。由于篇幅所限，代码略去，完成的界面如图4所示。

5 结束语

TIMIS系統融合了Bootstrap框架技术、数据库技术、MyBatis持久层架构技术、Spring及SpringMVC框架技术、现代MIS分析与设计等技术，它全面使用Java开发语言来实现系统功能，使用MySQL数据库来记录、存储和查询系统的数据。开发完成的TIMIS系统具有友好的用户界面、操作简便性、可扩展性以及高效的运行性能等特点，用户使用系统体验好、响应速度快。大学生科技管理人员能够通过本系统记录在校大学生的个人基础信息、参与科技项目、论文、专利、文献、技能训练及科技竞赛的创新能力信息以及团队协作及沟通能力的创新品质信息，为进一步挖掘提升大学生科技能力的外在因素或内在因素提供研究的基础平台。

参考文献：

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