基于大数据的高校教务管理平台设计

2020-05-11鲁志芳

微型电脑应用 2020年1期

摘要：针对当前高等院校教务管理信息系统运行中面临数据爆炸的挑战，基于系统工程理论，采用大数据技术设计了新型的教务信息系统。在仔细分析教务管理工作流程的基础上，从用户的角度出发，将系统划分为学籍管理、教师管理等8大功能模块。为了提升系统的易用性与便捷性，系统采用C/S和B/S混合架构实现。在设计数据库时引入了数据库连接池机制，降低了因数据库的连接和断开而造成的时间损耗，提升了约30%的系统响应速度。此外，还优化了系统内各个实体的信息数据表，降低了数据存储所需的空间。运行结果表明，本系统可以满足教务管理工作中的数据增长需求。

关键词：大数据; 教务管理; C/S架构; B/S架构

中图分类号： TP311 文献标志码： A

Desgn of Unversty Educatonal Admnstraton Platform Based on Bg Data

LU Zhfang

（Foundaton Department， Shangha Dongha Vocatonal and Techncal College， Shangha 200241）

Abstract： Amng at the challenge of data exploson n the operaton of educatonal admnstraton management nformaton system n colleges and unverstes n Chna， a new educatonal admnstraton nformaton system s redesgned based on the bg data technology n ths paper. The system starts from the theory of system engneerng. n the desgn， ths paper carefully studes the process of educatonal admnstraton management. From the user's pont of vew， the system s dvded nto eght functonal modules： student status management， teacher management and so on. n order to mprove the usablty and convenence of the system， C/S and B/S hybrd archtecture s used to mplement the system. Furthermore， the database connecton pool mechansm s ntroduced n the desgn of database， whch reduces the tme loss caused by the connecton and dsconnecton of database and mproves the system response speed by 30%. n addton， the nformaton data tables of each entty n the system are optmzed to reduce the space requred for data storage. The result of operaton shows that the system can meet the demand of data growth n educatonal admnstraton.

Key words： Bg data; Educatonal admnstraton; C/S; B/S

0 引言

隨着高等学校办学规模的扩张，教学资源不断收紧，给高校的教务管理工作带来了较大的压力。近年来，经过一轮信息化的建设，高校教务管理已经基本实现了信息化。但由于学生数量快速增长、课程信息日趋复杂等因素的影响，教务管理信息系统的运行面临着数据量暴增的严峻挑战。具体表现为：数据的增长导致系统架构变得臃肿，只能依靠增添数据服务器进行数据存储;数据项的复杂导致数据读取、写入时速度降低;数据库的连接、断开操作占用大量的系统响应时间。以上问题表明，需要借助新的技术手段对现有高校教务信息系统进行改进[1-4]。

本文从系统工程的理论出发，基于大数据场景设计了全新的教务管理信息系统。采用C/S和B/S混合架构技术构建，实现了8大功能模块。系统内还引入数据库连接池机制，并通过优化系统内实体的数据表，降低所需的存储空间。系统整体取得了良好的效果，可以满足现阶段的应用需求。

1 系统概述

1.1 需求分析

为了高效、完整的完成教务管理系统的设计，需要借助成熟的软件工程理论指导设计。在软件工程理论中，需求分析是软件系统设计的第一步。其是指通过逻辑梳理，将需要描述的复杂业务流程完备的转化为系统的功能模块[5-6]。高校的教务管理工作十分繁杂，涉及了教学、管理、行政等各方面的人员。而高效的教务管理是维护高校日常工作稳定的基础[7-9]。因此，为了更优的进行需求分析，本文从用户的角度出发，进行教务管理工作的划分。

高校教务管理工作中，涉及的相关人员，如图1所示。

图1中，共包含了5类不同用户，分别是学生、教师、教务管理员、系部教务员和系统管理员。对于教务管理工作，教师和学生是教学的两端。学生和老师需要在教务管理系

统中查询自己当前的教学任务、奖惩、考评等信息，接受教务人员的管理;教务管理人员需要对排课、考试等教务管理工作进行全面安排;系部教务员则需要及时审核相关的教务工作，给予配合并做出指导。系统管理人员是针对教务管理信息系统而存在的。区别于传统教务管理工作，当使用信息系统完成教务管理时，需要专业的计算机人员对整个信息系统的稳定运行负责。系统管理员在信息系统中拥有最高权限，根据信息系统的复杂程度，系统管理人员可以根据各自负责的工作再划分为数据库管理员、用户管理员等。

1.2 系统设计

根据1.1小节中的需求分析，从系统用户的角度出发，可以构建系统功能模块，如图2所示。

可以看出，由于高校教务管理工作的复杂，系统共划分为学籍管理、教师管理、教学计划管理、选课管理、排课管理、考试管理、成绩管理和教材管理等8个功能模块。接下来对每个功能模块的详细功能进行介绍。

学籍管理。学籍管理包括了对学生基本信息的管理，如学籍信息的注册、学籍的变动等。该模块主要针对于学生用户的管理工作，还包括学生奖惩信息的管理和成绩的管理。

教师管理。该模块包括对于教师基本信息的管理和教师教学任务的管理。此外，由于现在高校引入了绩效管理，该模块还可以对教师的业绩、奖惩信息、考评信息进行管理。

教学计划管理。教学计划管理模块主要用于教务管理人员为教师制定教学计划，教学计划包含了专业课、课程的设置和教学计划的修订管理。

选课管理。高校教学中，学生除了完成必修课之外，还需要选修课的学分。该模块可以发布每个学期的选课计划，管理每个学期的学生选课权限以及选修课成绩。

排课管理。排课管理模块可以对选修课和必修课的相关参数进行设置，包括课程的上课地点、时间、允许选择的人群范围等。同时，该模块可以根据每个课程的参数，自动生成学生课表和教师课表，避免传统的人工排课给教务管理工作人员带来的压力。

考试管理。考试管理模块主要用于期中、期末考试时的考场安排，试卷批改安排和成绩登记。此外，还包括补考的相关管理工作。

成绩管理。成绩管理模块的用户包括教师、学生两类。对于教师而言，主要包括成绩的录入管理;对于學生，主要用于学生成绩的查询。

教材管理。教材管理面向的用户主要是系部管理员。在该模块中，用户可以完成教材库的管理。同时，完成教材的订购和收发管理。

2 系统实现

2.1 系统架构

系统的架构，如图3所示。

由于系统面向高校的教务管理工作，业务流程复杂，涉及了多个不同角色的用户。从系统设计的角度看，这些业务中有并行业务、独立业务和数据服务业务，因此系统使用了C/S和B/S的混合结构[10-11]。

考虑到系统的响应速度，在教务管理人员和系统间采用C/S结构，C/S结构即客户/服务器模式。该模式保证了教务管理人员在权限允许的情况下，直接通过客户端程序完成对服务器的操作，可以大幅度提升教务管理工作人员的工作效率[12-13]。

考虑到用户的易用性与系统的可维护性，在教师、学生和系统间采用B/S架构。B/S模式即浏览器/服务器模式，该模式下客户端只是传递服务器中的程序结构，由服务器负责各种数据的增删查改。因此，当教务系统需要升级维护时，只需要对服务端的程序进行维护即可，大幅提升了教师和学生的用户体验。

2.2 数据库设计

随着高校规模的扩张，高校的教务管理工作中涉及的数据量也成指数级别的增长。因此，合理的应用大数据技术进行系统数据的处理，可以保证系统平稳的运行[14-15]。在本系统中，存在着多个客户端的界面。在用户的访问过程中需要不断的连接，然后断开数据库。这对传统的软件系统是一个较大的开销。因此，本文采用了数据库连接池设计，如图4所示。

即在数据库和线程间建立缓冲池机制，以此提升系统的数据处理能力，从而提升系统性能。经测试，系统响应时间可以加快30%。

在设计完数据库和客户端的连接方式后，需要对数据库的结构进行设计。在设计数据库时，本文基于SQL技术。首先，明确系统中涉及的各个主体，以学籍管理模块为例，在该模块中涉及到了课程信息、班级信息、系别信息、专业信息、学生信息、教师信息、选课信息等，这些实体的信息间又是相互交错。因此，需要使用E-R图。对这种关联的信息进行描述，如图5所示。

可以看出，在该模块中，不同实体间存在着1∶n，1∶m，m∶n等多个对应关系。仔细研究这种对应关系，可以大幅度降低每个信息表的复杂度与重复度。然后，需要对这些实体进行表结构的设计。本文使用表的方式，对这些实体的表结构予以展示，具体结果如表1～表6所示。

可以看出，在进行表的设计时，为了降低每一张表的大小。尽量做到每个表信息的独立。以学生成绩信息为例，通过Stu_Num 、Course_Num、Tea_Num 3个关键字，即可关联到对应的学生、课程和教师信息，完成数据的查询与读取。

2.3 系统功能模块实现

本节以用户登录、选课管理、成绩管理3个子功能模块为例，介绍系统用户界面的实现方式。

（1）用户登录

系统用户登录的界面，如图6所示。

在实现该功能模块时，需要考虑用户的权限。因此，在设置LogngButton_Clck（）这个触发用户登录的方法时，需要检验用户的权限。可以看出，在该界面上区分了学生、老师和教务管理人员3个不同的用户身份，保证了系统权限的一致性。

（2）选课管理

学生的选课界面图，如图7所示。

在选课管理功能模块中，涉及了两类不同的用户，分别是教务管理工作人员和学生。首先，教务管理人员给出课程的相关信息：课程名称、代码、上课时间等。学生登录后，可以看到自身权限下的选课列表，点击课程列表前的方框即可完成课程的选择。

（3）成绩管理模块

学生成绩管理模块的界面图，如图8所示。

在该模块中，学生可以查到自己所修的所有课程的成绩，包括每门课程的属性、学分以及成绩的组成结构（平时成绩、考试成绩）。此外，还可以查询到自己当前需要补考的科目，以及所修的总学分。

3 总结

本文为了提升高校教务管理工作的效率，在充分研究高校教务管理工作流程的基础上设计了教务管理的信息系统。在系统设计的过程中，首先进行了详尽的系统需求分析，从系统用户的角度出发，设计了功能模块，保证了系统功能的完备性。在系统实现的过程中，为提高系统访问的快捷性与用户操作的友好性，使用了C/S和B/S的混合架构。针对教务管理中可能出现的数据量爆增问题，重点设计了系统的数据库。通过使用数据库连接池技术，将系统数据库的连接效率提升了30%。此外，系统还基于SQL技术，仔细设计数据实体的表结构，从而保证了数据库的精简和稳定。

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