孫宏斌

（咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

基于數(shù)據(jù)挖掘的體育成績管理系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

孫宏斌

（咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 咸陽 712000）

為了將體育教師從繁蕪的數(shù)據(jù)管理工作中解脫出來從而專注于教學(xué)質(zhì)量的提高，提出了一種基于數(shù)據(jù)挖掘的成績管理的設(shè)計方案，并給出了方案的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的過程。該方案的設(shè)計主要采用.NET三層體系架構(gòu)，數(shù)據(jù)庫平坦采用SQL Server 2005，程序開發(fā)平臺為Visual Studio 2008，實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)操作簡便、功能良好的特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計要求。

ASP.NET三層架構(gòu)；SQL Server數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)分析；系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

隨著社會的發(fā)展和教育制度的拓寬，對體育教育越來越重視，體育測試已經(jīng)納入到學(xué)生的成績中來，作為檢測學(xué)生的綜合素質(zhì)的一項(xiàng)指標(biāo)。體育測試的成績是以長度和時間等標(biāo)準(zhǔn)來測試的，需要把這些數(shù)值按照國家標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換成具體的分?jǐn)?shù)，學(xué)生眾多和數(shù)據(jù)量的龐大，讓體育成績管理的工作量很大，而且大多數(shù)實(shí)際工作中是教師手工錄入的，因此工作效率也比較低下［1］。因此在實(shí)際工作中急需一種數(shù)據(jù)記錄和分析的系統(tǒng)，讓這些工作變動簡單，將教師從這些工作量中解放出來，從而專注于提高教學(xué)質(zhì)量，解決高效面臨的實(shí)際問題。計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在國外興起的很早，基于計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也很早就展開了研究，不少企業(yè)都建立了自己的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要還是在企業(yè)中應(yīng)用的比較多，在高校中數(shù)據(jù)挖掘基本還是理論研究的比較多，實(shí)際管理中應(yīng)用的還是少數(shù)［2］。針對高校的成績管理的需求，許多學(xué)者進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘的研究，將數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用到教學(xué)管理系統(tǒng)中，并且效果顯著，學(xué)校的管理水平有很大的提高，在這種情況下，作者根據(jù)高校體育教學(xué)中的特點(diǎn)提出了體育成績管理系統(tǒng)的方案，旨在通過該系統(tǒng)的應(yīng)用去解決目前高校體育教學(xué)管理中存在的不便。幫助學(xué)生養(yǎng)成體育鍛煉的習(xí)慣［3］。

1　對于系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)與要求

理論和實(shí)際應(yīng)用表明，數(shù)據(jù)挖掘在管理系統(tǒng)中具有功能完善，可操作性好，出錯率底，易于使用等很多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)保證了基于數(shù)據(jù)挖掘的管理系統(tǒng)會越來越得到廣泛地應(yīng)用。正因?yàn)檫@些不可或缺的特征和優(yōu)點(diǎn)，文中將設(shè)計基于數(shù)據(jù)挖掘的體育教學(xué)管理系統(tǒng)，設(shè)計成功后的教學(xué)管理系統(tǒng)將替代教師去完成各種繁瑣的數(shù)據(jù)處理和分析的工作，實(shí)現(xiàn)教學(xué)成績自動化管理，這些功能的實(shí)現(xiàn)必定會提高高校體育教學(xué)的效率并保證高校體育教育擁有良好的質(zhì)量。

2　ASP.NET技術(shù)與系統(tǒng)分析

2.1ASP.NET技術(shù)的三層架構(gòu)

ASP.NET是在ASP技術(shù)上進(jìn)行演變發(fā)展而來的，將ASP 和.NET技術(shù)結(jié)合后開發(fā)出來的一種全新的技術(shù)。ASP.NET主要用來設(shè)計動態(tài)頁面，相較于其他技術(shù)，ASP.NET主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1）ASP.NET是將ASP和.NET結(jié)合而來開發(fā)的技術(shù)，前兩者都有很高的使用率，ASP.NET具備兩者的全部優(yōu)點(diǎn)并避免了兩者的不足，因此ASP.NET必將受到大家的喜愛［4］。2）ASP.NET是基于.NET的，不僅提供了.NET的基礎(chǔ)類庫，而且還一并支持常用的別的多種開發(fā)語言。3）ASP.NET提供了多種技術(shù)控件，是系統(tǒng)開發(fā)變得更加容易。4）ASP.NET是基于HTML存儲的，因此具備比較高的可移植性，使重復(fù)使用變得很簡單易行。

ASP.NET的三層架構(gòu)可以劃分為用戶層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。用戶層是直接面向用戶的一層，和用戶的交互都由該層完成、業(yè)務(wù)邏輯層是對業(yè)務(wù)相關(guān)的邏輯進(jìn)行處理，是最核心的一層、數(shù)據(jù)訪問層主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫的訪問進(jìn)行操作，并提供反饋。這樣的三層式的劃分可以提高系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的速度和系統(tǒng)的運(yùn)行效率。之所以選擇三層結(jié)構(gòu)去進(jìn)行開發(fā)，是因?yàn)檫@樣3個應(yīng)用層都可以專注的去處理自己層面的業(yè)務(wù)，而且應(yīng)用起來比較簡單，大多數(shù)情況下只要更改少量的代碼就可以在其他的服務(wù)器上使用，性能也比較強(qiáng)，3個層通過系統(tǒng)接口進(jìn)行鏈接，模塊化的分工不僅提高了開發(fā)效率，而且便于后續(xù)的維護(hù)和更改。圖1給出了三層架構(gòu)的模型圖。

圖1　三層架構(gòu)的模型圖Fig.1　Illustraton of three layer architecture

2.2系統(tǒng)分析

系統(tǒng)開發(fā)過程中，系統(tǒng)分析是一個很重要的工作，不僅要對功能需求和性能需求進(jìn)行分析，還要對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程進(jìn)行分析。需求分析是軟件開發(fā)工作的第一步，需要知道應(yīng)該實(shí)現(xiàn)什么樣的功能和具有什么性能以滿足用戶的需要，在體育成績管理系統(tǒng)中系統(tǒng)針對的用戶有3種即管理員、教師和學(xué)生，這3種用戶具有不同的權(quán)限和不同的操作，圖2給出了這3種用戶的操作權(quán)限。數(shù)據(jù)流程分析在系統(tǒng)設(shè)計之前也要考慮，主要是為了防止在數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動的過程中發(fā)生流動不暢和數(shù)據(jù)前后不一致等現(xiàn)象，在發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)該提出解決的方法相應(yīng)的去解決。

圖2　3種用戶的操作權(quán)限Fig.2　Permissions of three kind of users

3　系統(tǒng)設(shè)計

3.1系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計

在系統(tǒng)的設(shè)計過程中，功能模塊的設(shè)計是很重要的工作，在前期的設(shè)計分析中得出的功能的需求，模塊化設(shè)計就是將不同的功能需求變成一個個可以實(shí)現(xiàn)的模塊。功能模塊的設(shè)計工作就是明確不同模塊的功能然后實(shí)現(xiàn)模塊之間的調(diào)用，將復(fù)雜的問題簡單化，并且便于后續(xù)的維護(hù)和二次開發(fā)。在劃分子模塊的過程中，首先要明確各個子模塊獨(dú)立的條件，在整個系統(tǒng)中采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)去劃分各個子模塊，確保清晰明確，能緊密聯(lián)系在一起的子模塊要進(jìn)行合并，即要滿足實(shí)際工作的需要，又要保證系統(tǒng)的流暢性和簡單化［5］。

在體育成績管理系統(tǒng)中，采用5個子模塊去構(gòu)建該系統(tǒng)最為合適，該系統(tǒng)的模塊框圖由圖3所示。

圖3　系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)模塊劃分Fig.3　The system function modules

1）測試類型管理

測試類型管理是由教學(xué)大綱規(guī)定的用于體育測試的相關(guān)項(xiàng)目，包括測試類型的修改、測試類型的設(shè)置、測試類型的刪除和測試類型的新增等相關(guān)的操作。

2）測試項(xiàng)目管理

測試項(xiàng)目管理是指測試所關(guān)聯(lián)到的具體的體育項(xiàng)目的相關(guān)的業(yè)務(wù)進(jìn)行管理，和測試類型管理基本一致的是，測試項(xiàng)目管理的子模塊也是修改、刪除、設(shè)置、分權(quán)重置等子模塊。

3）成績管理

成績管理是該系統(tǒng)中最重要的子模塊，包括成績的錄入、成績的刪除、成績的修改，成績的導(dǎo)出、成績的查詢和分制轉(zhuǎn)換等操作，具體的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4　成績管理模塊圖Fig.4　Performance management module

4）成績分析

成績分析是對學(xué)生的成績進(jìn)行統(tǒng)計并根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的算法進(jìn)行分析，是整個系統(tǒng)中最核心的模塊。

5）系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理是每個系統(tǒng)類軟件設(shè)計中必須含有的模塊，是最基本的功能模塊主要功能包括用戶的修改、新增、刪除、分配等用戶的操作和數(shù)據(jù)庫的備份和還原等針對數(shù)據(jù)庫的操作。

3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

每個數(shù)據(jù)系統(tǒng)中都有大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是如何存放、讀取和操作必須明確的給出，因此，在系統(tǒng)設(shè)計的過程中要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，數(shù)據(jù)庫設(shè)計在系統(tǒng)設(shè)計中是十分重要的工作。對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計就是對系統(tǒng)中所包含的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系和聯(lián)系進(jìn)行設(shè)計，并在這個基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫設(shè)計的工作通常包括數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計和數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計［6］。

1）數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計

將數(shù)據(jù)中客觀存在的結(jié)果進(jìn)行抽象，找出其中的關(guān)聯(lián)，并用概念模型的方法表示出來，在進(jìn)行模型表述的時候經(jīng)常使用的是E-R圖的方法，經(jīng)過實(shí)際的研究，該體育管理系統(tǒng)共有用戶信息實(shí)體、學(xué)生信息實(shí)體、測試項(xiàng)目實(shí)體、測試結(jié)果實(shí)體、成績信息實(shí)體等5個方面。

2）數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計

概念設(shè)計是將客觀事物轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可識別的數(shù)據(jù)模型，而邏輯設(shè)計剛好相反，是將概念設(shè)計的結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之成為計算機(jī)可以支持的邏輯結(jié)構(gòu)。邏輯設(shè)計的實(shí)質(zhì)是對數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化。在系統(tǒng)設(shè)計的時候，需要遵循規(guī)范化的理論，這樣不僅可以使系統(tǒng)設(shè)計變得更加容易，而且可以提高數(shù)據(jù)庫的操作速度。在概念圖得出的E-R圖轉(zhuǎn)換為邏輯圖的時候，需要遵循一一對應(yīng)的原則。所以該管理系統(tǒng)的邏輯設(shè)計共有以下5個關(guān)系模式：學(xué)生信息、用戶信息、測試項(xiàng)目、測試結(jié)果和成績信息。

3）數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計

在完成數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計和邏輯設(shè)計之后，就要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計，物理設(shè)計是對具體的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行明確的定義，包括對數(shù)據(jù)庫的選擇和實(shí)體相關(guān)屬性的確定等工作。在實(shí)際使用中，物理設(shè)計和具體使用的DBMS是有很大關(guān)聯(lián)的，因此，通常按照給定的DBMS存儲數(shù)據(jù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計，對具有給定的某個應(yīng)用，系統(tǒng)會自動選擇最優(yōu)的存儲結(jié)構(gòu)以達(dá)到最快的處理速度。通過這種結(jié)構(gòu)設(shè)計處理的結(jié)果一般是短跑數(shù)據(jù)庫［7］。物理設(shè)計一般用數(shù)據(jù)表的形式給出，圖5給出了學(xué)生信息表作為示例。

圖5　學(xué)生信息表Fig.5　Student information table

4　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

體育成績管理的實(shí)現(xiàn)包括體育測試類型、體育測試項(xiàng)目、成績管理和分制轉(zhuǎn)換等項(xiàng)目。

1）體育測試類型

體育測試類型對應(yīng)的功能模塊有測試類型的新增、刪除、修改和權(quán)限重置等模塊。圖6給出了體育測試類型管理的系統(tǒng)界面圖。

圖6　體育測試類型管理的系統(tǒng)界面Fig.6　Sports management system interface test type

2）體育測試項(xiàng)目

體育測試項(xiàng)目管理是對體育測試項(xiàng)目的信息進(jìn)行一系列的管理，該管理包含的模塊主要有體育測試項(xiàng)目的新增、修改、刪除和權(quán)限重置等。上述四項(xiàng)內(nèi)容在模塊設(shè)計上基本相同，圖7給出測試項(xiàng)目新增的流程圖作為參考。

3）成績管理

成績管理是對系統(tǒng)中成績相關(guān)的部分進(jìn)行管理，其包含的功能模塊主要有成績的錄入、修改、刪除、查詢等模塊。其中成績的錄入和計算是最重要的部分，占用了數(shù)據(jù)流程比較大的時間和工作量［8］。

4）分制轉(zhuǎn)換

分制轉(zhuǎn)換的目的就是將學(xué)生的實(shí)際得到的分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)自動評定的等級，根據(jù)實(shí)際情況，在該體育成績管理系統(tǒng)中，分制轉(zhuǎn)換的流程圖可如圖8所示。

圖7　體育測試類型管理的系統(tǒng)界面Fig.7　The flow chart of the new test project

圖8　分制轉(zhuǎn)換的流程圖Fig.8　Flow chart of system transformation

5　結(jié)　論

文中在數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)原理掌握的基礎(chǔ)上，基于ASP.NET的三層架構(gòu)對體育教學(xué)過程中的成績管理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，對系統(tǒng)設(shè)計的功能模塊進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并討論了具體的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和實(shí)現(xiàn)過程中會遇到的一些問題，最終的系統(tǒng)能完成測試類型管理、測試項(xiàng)目管理、成績錄入、成績轉(zhuǎn)換等功能模塊，實(shí)現(xiàn)了體育成績的自動化和信息化的管理，使教師的成績管理工作效率得到提高，將教師從繁瑣的數(shù)據(jù)管理中解放出來，從而更專注于教學(xué)。

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Design and implementation of sports performance management system based on data mining

SUN Hong-bin
（Xianyang Vocational Technical College，Xianyang 712000，China）

In order to PE teachers from data management work get freed to focus on improving the quality of teaching，the paper proposed a design scheme of performance management based on data mining，and presents the design and implementation process.This design mainly uses.NET three layer architecture，database using SQL Server 2005 flat，the program development platform for Visual Studio 2008，the actual application shows that，the system is easy to operate，good function，meet the design requirements.

ASP.NET three layer architecture；SQL server database；systems analysis；system implementation

TM933.4

A

1674－6236（2016）05-0074-04

2015-04-02稿件編號：201504030

孫宏斌（1976—），男，陜西咸陽人，碩士，講師。研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練。