基于工作流的专业认证系统研究与设计*

熊蔚维， 谢春辉， 杨毅

(云南农业大学 大数据学院，云南 昆明 650201)

自我国2016年成为《华盛顿协议》正式成员国以来[1-2]，专业认证成为各高校关注的热点.专业认证规定了一套围绕“以学生为中心、以成果为导向、质量持续改进”的学生培养体系，为教育质量提供保障[3-5].专业认证包含学生、培养目标、毕业要求、课程体系、师资队伍和支持条件等七大模块[6]，根据专业的培养目标明确毕业要求，再将毕业要求进一步分解为更为详细的指标点，课程体系全面支撑指标点的达成，每门课程需落实到具体的教学目标，又由课程考核项支撑教学目标，由此共同构成专业认证指标体系.传统的人工管理手段不仅工作量大，而且涉及众多教师，难以及时准确反映动态变化要求.现阶段国内已有不少学者开发了专业认证系统，如王媛媛等[7]侧重于指标体系的结构化管理功能，提出了工程教育认证信息化系统的解决方案，但系统没有突出对培养目标和毕业要求等材料间支撑关系的管理功能，缺乏动态性；代孟悦等[8]从交通工程专业的专业认证需求出发，结合交通工程专业的主要课程，提出并实现了交通工程专业毕业要求达成度的评价系统，系统具有信息化和可视化的特点，但在通用性上存在不足.

本文提出一种基于工作流技术的专业认证系统，与已有的专业认证系统相比，该系统不仅能满足不同专业指标体系的动态配置，还能实现多位任课教师工作流任务的管理及毕业要求达成度的一键计算，大大减少教师的工作量，实现复杂任务常态化运行.

1 相关概念

1.1 工作流技术

工作流是一类能够完全或者部分自动执行的经营过程[9].工作流管理系统负责工作流的定义和管理，并按照流程定义执行任务结点，推动工作流实例在多个参与者之间执行，监控工作流的运行状态.工作流参考模型共有五个接口[10-11]，其核心是工作流引擎，通过调用不同的接口达到协同工作的目的，如图1所示.

1.2 Activiti工作流引擎

Activiti是一种轻量级开源工作流引擎，由Java语言开发，支持h2、MySQL和oracle等多种数据库操作，全面支持BPMN2.0格式的流程定义语言[12].BPMN2.0流程定义规范提供一套图形化的流程定义元素，具有规范的执行语义和格式，保证了基于BPMN2.0格式的流程定义文件在不同的引擎解析中的一致性.与JBPM和OSWorkFlow等主流工作流引擎相比，Activiti引擎能与Spring框架集成的特性使更多的开发人员选用Activiti工作流引擎.

图1 工作流管理系统参考模型[11]

本文使用的Activiti5工作流引擎提供七大Service接口[13]，每个接口封装了对工作流数据操作的方法.

2 专业认证系统分析与设计

2.1 专业认证工作难点

目前专业认证达成度量化评价工作的开展以人工汇总和手动计算为主，达成度计算流程如图2所示.人工计算达成度存在以下难题：

1)每门课程根据分配到的毕业要求指标点设定教学目标，再根据教学目标设定教学环节和考核方式.这样，不同课程的成绩构成不同，考试成绩与教学目标、教学目标与指标点、每门课程都有不同的支撑关系，计算工作十分复杂，工作量巨大.

2)专业教学工作不但涉及本专业课程教学，还有基础课和通识课等，教师来源于不同学院，而且教师向教务处提交的学生成绩只是卷面和总评两项，而专业认证却要根据考核方式决定成绩构成，增加许多额外工作量.特别是一门课程分多个教学班，或者学生以选修的方式组班进行教学，要将某个专业的学生从多个教学班中分离出来，手工操作工作量巨大.

图2 专业认证达成度评价流程

3)专业认证要求每学期教学工作结束都要进行评价，根据评价结果持续改进，这就决定了课程的教学目标和考核方式等都会发生变化，即每个学期的课程参数都潜在具有动态变化的要求，而且涉及大量来自不同学院的教师，给管理带来很大困难.

2.2 基于工作流的专业认证系统

针对专业认证工作中的难题，提出基于工作流的专业认证系统，系统以每学期专业负责人发起的认证工作流为基本单位，将本学期涉及的所有任课教师设置为工作流中的结点，教师在系统中会接收到明确的教学任务，包括教学目标、考核方式和成绩构成等信息，每位教师纳入工作流任务监管.系统特点如下：

1)每学期由专业负责人根据实际情况设置和修改指标体系，发起认证工作流，实现认证要求的动态配置.

2)工作流结点中的教师只需按照任务中的成绩构成组织并提交成绩，系统即自动完成本课程目标达成度计算.对于一课多班、选修组班的情况，系统会根据相关教师提交的成绩，自动筛选出本专业学生成绩，解决手工操作的难题.

3)数据中心模式，一个专业认证系统可用于多个学校多个不同专业的认证管理.

4)达成度计算的自动化.教师提交成绩后，系统自动按照评价体系计算出课程目标及毕业要求的达成度，大幅减少专业负责人和教师计算达成度的工作量.

2.3 专业认证系统业务流程分析

专业认证工作的主要参与人是专业负责人和任课教师，首先专业负责人完成指标体系设置，发起认证，将某个教学阶段涉及的多名教师纳入工作流，如图3所示.工作流中的每位教师，在完成教学后需按规定的成绩构成提交成绩，从而完成工作流任务.在实际教学中，许多核心专业课设置了多个教学班级，公共课往往采用选课方式，本专业学生分散在不同班级，造成最后计算课程目标和达成度时难以对本专业学生进行统计.本系统通过工作流设置，在工作流中的教师提交成绩时进行自动过滤和汇聚，解决这一问题.教学周期完成后，系统自动计算课程目标、指标点和毕业要求的达成度，最后完成培养目标达成度的计算.

图3 业务流程图

2.4 系统架构设计

专业认证系统采用MVC设计模式的浏览器和服务器结构的开发模式，用户不用安装客户端，通过网页即可访问系统.系统分为表现层、控制层、业务逻辑层和数据层，采用SSM框架进行开发，使用Java语言作为开发语言，Eclipse作为开发工具，将Activiti工作流引擎与Spring Boot框架进行整合，采用MySQL数据库存储业务数据和流程数据信息.系统总体架构设计如图4所示.

图4 系统架构设计

2.5 系统功能设计

综合系统业务需求，系统的总体功能模块可以分为指标体系管理模块、工作流管理模块、基础数据管理模块和达成度管理模块.其中，基础数据管理实现教师信息、学生信息、专业信息、院系信息及课程信息等基础教学信息的维护功能.指标体系管理模块提供构建不同专业认证指标体系的功能接口，实现指标体系的动态化需求.工作流管理模块是系统核心模块，由工作流引擎实现流程实例启动、任务查收和处理以及任务进度查看等功能.达成度管理模块负责计算本专业的毕业要求达成度.系统功能结构如图5所示.

2.6 数据库设计

系统数据库分为两类：1)Activiti工作流引擎数据库.由25张流程数据表构成，包括流程基础信息表和流程实例信息表等，支撑工作流引擎的运转.2)教学业务数据库.由24张数据表构成.有学校、院系、专业、班级、用户(专业负责人、教师和学生)、培养目标、毕业要求、指标点、课程、课程目标和考核方式等.其中与认证有关的每个实体都与“专业”相关，以区分不同专业.每一个达成度表中都设有“年级”字段，以实现每学期认证要求的动态设置.

3 系统实现

系统的核心业务流程分为：发起认证、任务处理和计算达成度三个步骤.由专业负责人设置指标体系，发起新的专业认证，即启动新的流程实例，由Activiti工作流引擎将任务派送到指定的任课教师.任课教师登录系统在任务管理模块查看和处理个人任务，系统提供课程大纲和成绩表模版的下载，同时可查看课程的详细信息，如图6所示.教师端只需要按照成绩构成模版提交成绩，无须其他操作，操作简单且便捷.每届学生教学工作完成后，系统自动根据指标体系的支撑结构和权重计算本专业毕业要求和培养目标的达成度.

图5 系统功能结构

图6 任务处理

4 结 语

针对专业认证工作中培养目标和毕业要求等管理复杂且计算工作量大的问题，设计和实现了基于工作流的专业认证系统，大幅度减少了专业负责人和任课教师的工作量，为认证工作的常态化运行奠定基础.