基于云原生技术的高校毕业设计管理平台设计与实现

赵莲芬 李树强

关键词：云原生技术；高校毕业设计管理；答辩管理；进度监控管理

0 引言

随着高校信息化建设的深入发展，毕业设计作为大学生学习过程中最后一次综合运用所学知识，系统地进行自主研究的实践活动，毕业设计的管理工作已经成为学校信息化管理的重要组成部分。当前高校毕业设计管理工作存在着诸多问题，如效率低下、系统不稳定、可扩展性差、用户体验不佳等[1]。随着云原生技术的兴起和发展，基于云原生技术构建的系统具有部署快、运维成本低、扩展性强、性能稳定可靠等特点。因此，本文提出了一种基于云原生技术的高校毕业设计管理平台。该平台主要由用户管理、选题管理、评分管理、答辩管理、进度监控管理等模块组成。

1 云原生

1.1 云原生技术概述

云原生（Cloud-Native） 是指以云为基础的开发、部署和运营模式，通过构建可编程的基础设施，以适应快速变化的市场需求，是云计算的发展方向[2]。云原生技术能够实现应用系统的弹性伸缩、高可用、易运维、低成本等优势[3]。

1.2 云原生技术的优势

与传统技术相比，云原生技术具有以下优势：

1） 提高资源利用率：通过引入微服务架构，将应用系统划分为多个独立的功能模块，每个模块都具备单独部署和管理的能力。这一设计思想不仅降低了传统技术的资源利用率，同时也提高了系统的可扩展性。

2） 提高系统稳定性：通过使用云原生技术对应用系统进行弹性伸缩，避免了传统技术中应用系统在进行升级时需要重新部署应用系统，导致应用系统难以快速上线和运行。这一设计思想降低了系统的维护难度和成本[4]。

3） 增强系统安全性：云原生技术可以为应用系统提供高可用、易运维、低成本等优势，但这也给安全性带来了一定挑战。云原生技术提供了一套基于容器和服务网格的安全框架，能够将应用程序和基础设施进行解耦，实现业务层与安全层之间的隔离。

4） 降低运维难度：云原生技术提供了一套可编程的基础设施模型，通过使用该模型可以将应用程序分解为多个功能模块，并在业务层对各个模块进行管理。

5） 降低成本：传统技术架构在开发、运维和升级方面都需要大量的人力物力投入，而云原生技术能够为应用系统提供弹性伸缩、易运维、低成本等优势。此外，云原生技术还能为企业提供多种云服务，例如 IaaS、PaaS和SaaS等服务，进一步降低了企业的采购成本和维护成本[5]。

2 毕业设计管理平台的设计

该平台采用微服务架构，以 Kubernetes作为服务编排工具，采用开源的 Docker容器来实现容器的部署、扩展、调度和管理[6-8]。系统中所有的功能模块都是可编排的，可以按照需求灵活地进行修改和扩展，在应用运行过程中不会出现单点故障。

该系统在设计时充分考虑到系统的可扩展性，通过模块化的方式对毕业设计管理流程进行封装，形成一个灵活多变的工作流，使得各模块之间能够通过相互调用来实现整个系统功能。每个模块都是一个独立的服务，通过服务调用来实现其他模块功能。这种方式一方面避免了重复造轮子，另一方面也解决了每个模块之间存在的耦合问题。在每个模块内部，各个功能可以通过接口进行调用。系统架构如图1所示。

2.1 学生端

学生端在小程序上进行操作，可接收浏览管理员发送的公告通知及下载相关文件，可按年份進行查看全部课题，选择课题提交申请，对于我的课题进行管理，查看已选课题，进行任务书、答辩稿等上传提交，查看下载成绩单。学生端功能图，如图2所示。

2.2 教师端

教师端主要是为指导教师提供毕业设计的管理服务，首先可接收浏览管理员发送的公告通知及下载相关文件，其次，对课题进行管理，可查看我的课题、添加课题供学生申请，处理学生课题申请的请求；再次，可对我的学生进行管理，查看其任务书、答辩稿及成绩；最后，可进行评分操作，分为指导评分、评阅评分、答辩评分、答辩汇总等功能。若是答辩组长还要进行组员的分配，进行评阅分配、答辩汇总等。教师端功能图如图3所示。

2.3 管理端

后台管理员具有超级权限，首先负责公告通知的下发，同时可以上传相关文件供教师和学生进行下载浏览；其次负责答辩管理，对教师、学生进行分组，同时确定答辩组长，把控答辩模式；再次，对教师和学生进行管理，可查看、修改他们的个人信息，可添加、删除教师和学生；接着，可按年份查看已有课题，可进行课题清理，处理学生与课题之间的关系，同时可以查看、导出学生的成绩单；最后，可以进行进度管理，把控时间，进行相关提醒。管理员端功能图如图4所示。

3 毕业设计管理平台的实现

3.1 实验环境

开发语言：node.js、vue.js、Java。

开发工具：微信开发者工具、Visual Studio Code。

应用容器化技术：Kubernetes 容器编排技术。

微服务框架：Spring Cloud。

3.2 学生端功能

学生端主要功能有：登录、消息查看、选题管理、成绩单查看与下载、文件管理、个人中心等功能。实现的登录界面和首页如图5和图6所示。

1） 用户登录功能实现登录功能中学生和教师的账号分别是自己的学号和工号，由管理员批量导入系统，设置初始密码，登录成功后，自己修改密码。

2） 学生选题管理功能实现学生进入课题管理后，可以选择年份、专业方向、教师查看每位老师的课题，提交自己的课题意向，当某位老师接受选题后，学生可以查看自己的课题信息。当学生绑定课题成功后，显示我的课题，在“我的课题”中，可以查看课题信息，可以上传任务书和答辩稿，还可以修改个人的推优意向。课题管理中“我的课题”实现结果如图7所示。

3） 学生端其他功能实现学生进入首页后，除了核心业务选题管理外，还可以查看管理员或教师推送的公告和消息，可以查看下载与毕业设计相关的文件和模板，可以查看自己毕业设计过程中的指导评分、评阅评分、答辩评分及论文的总成绩。

3.3 教师端功能

教师端的主要功能有：查看处理选题消息、查看毕业进度消息、课题管理、我的学生管理、指导评分、评阅评分、答辩评分、小组管理、答辩汇总、文件管理等。登录后的首页如图8所示。

1） 课题管理功能的实现教师在课题管理中，可以按年份、专业查看所有教师的课题，可以添加、修改、删除课题，可以同意或驳回学生的选题意向，可以解除与学生的课程绑定关系，可以查看修改学生信息，可以上传学生的任务书、答辩稿、选择答辩状态。课题管理界面如图9所示。

2） 评分管理功能的实现学生上传任务书和答辩稿之后，指导老师可以下载任务书和答辩稿进行查阅，并对学生进行指导评分，实现的界面如图10所示。指导老师评分完成后，由答辩组长分配评阅教师，评阅教师可对论文实现评阅评分。论文进入答辩阶段后，由3至5 名的答辩老师进行答辩评分，最后由答辩组长汇总形成最终的答辩评分。

3） 小组管理功能的实现当某位教师被管理员指定为答辩组长时，该教师具有小组管理的功能。该教师可以为本组教师分配或撤销评阅学生、分配或撤销答辩汇总学生，分配完成后，本组的教师就可以对分到的学生进行评阅评分和答辩评分。分配评阅学生的界面如图11所示。

4） 教师端其他功能的实现教师进入首页后，除了上述核心业务外，还可以查看公告、学生的选题消息、学生任务书及答辩稿更新消息，可以查看下载与毕业设计相关的文件和模板，还可以管理学生的任务书及答辩稿，可以对学生基本信息进行管理，可以查看学生各个阶段的成绩及评语，最后对学生成绩进行查看下载批量打印。

3.4 管理员端功能

管理员端主要功能有：用户管理、角色管理、年份选择、公告管理、全部课题管理、答辩管理、事务管理、进度管理、系统管理等。后台界面如图12所示。

1） 答辩管理功能的實现答辩管理主要实现答辩教师分组，当毕业设计评阅完成后进入答辩阶段，答辩管理可以实现所有教师的答辩分组及撤组，指定答辩组长及答辩成员，填写答辩时间和地点。当分好组后，实现组内学生的指定。修改分组信息界面如图13所示。

2） 进度管理功能的实现进度管理主要对整个毕业设计阶段的所有时间节点进行管理，包括课题录入时间、学生选题时间、课题审核时间、上传任务书、答辩稿时间、各个阶段评分时间进行管理。实现界面如图14所示。同时，对各个阶段，每个教师任务完成情况进行监控，对没有完成任务的教师进行消息提醒。

3） 管理员端其他功能的实现管理员除了上述核心业务外，可以对公告、文件进行管理，可以对所有课题进行分类查找、搜索查找，并进行相应管理，可以单个或者批量对学生的任务书、答辩稿进行下载，可以进行事务管理，包括年份的新建、课题清理、没有课题的特殊学生的管理，可以对用户和角色进行管理。

5 结束语

本文介绍了一种基于云原生技术的高校毕业设计管理平台，该平台通过采用微服务架构和模块化设计优化原有的毕业设计管理流程。使用 Kubernetes 对系统进行集群部署，使系统具备横向扩展能力。该平台主要功能包括用户管理、选题管理、评分管理、答辩管理、进度监控管理等。此外，该平台基于云原生技术，可以实现系统自动化运维、敏捷开发、快速部署等优点，大大提高了系统的可靠性和稳定性。本文提出的设计思想和实践经验能为相关领域的研究和实践提供有益的借鉴和启示。