唐 強(qiáng)，戴有康，米承鐵，王 樂，關(guān)若鍇

(湖南師范大學(xué) 工程與設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南 長沙 410081)

0 引 言

21世紀(jì)信息全球化、網(wǎng)絡(luò)化的格局已經(jīng)形成。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在校園系統(tǒng)[1-3]中尤其重要，校園網(wǎng)已經(jīng)成為每個(gè)學(xué)校的信息基礎(chǔ)設(shè)施，也是家長和學(xué)生了解學(xué)校情況等動(dòng)態(tài)不可或缺的平臺(tái)。隨著九年義務(wù)教育的全面普及，各中小學(xué)人數(shù)也在逐年增加，傳統(tǒng)課程安排，特別是學(xué)生興趣課程的選課方式已經(jīng)無法滿足學(xué)生選課的需求。隨著信息技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各領(lǐng)域中的應(yīng)用日漸成熟，其強(qiáng)大的功能已為人們深刻認(rèn)識(shí)。使用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對信息進(jìn)行管理[4-6]，將體現(xiàn)出手工管理無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，例如：存儲(chǔ)量大、可靠性高、查找方便、檢索迅速、成本低等。

隨著家長對孩子教育的日益重視，課外興趣的培養(yǎng)已經(jīng)成為當(dāng)下中小學(xué)家庭的熱門話題，近年來校外的興趣培訓(xùn)班異軍突起，在家長對孩子教育開支中占據(jù)了相當(dāng)一部分。各中小學(xué)校根據(jù)市場的需要和廣大家長的要求逐步開設(shè)了各類學(xué)校興趣選修課，但在各學(xué)校實(shí)施過程中還普遍存在以下問題：目前選課方法依然還由教務(wù)工作人員公布本學(xué)期的課程情況；由于學(xué)校公布的課程信息大多為紙質(zhì)形式體現(xiàn)，學(xué)生選課也以摘抄登記的方式進(jìn)行，此方式對以后的查找、更新和維護(hù)帶來了不少的困難；無法實(shí)時(shí)查看當(dāng)前的報(bào)名動(dòng)態(tài)，對于學(xué)生的管理造成了非?；靵y的局面；傳統(tǒng)報(bào)名復(fù)雜，繁瑣。容易出狀況，特別是字跡不清時(shí)會(huì)給后續(xù)統(tǒng)計(jì)分班等帶來很大的困難。

目前大多數(shù)學(xué)校選課系統(tǒng)都側(cè)重于大學(xué)生，相對于國內(nèi)廣泛的中小學(xué)校卻應(yīng)用較少。由于大學(xué)與中小學(xué)校的課程安排和教學(xué)計(jì)劃的模式有較大的區(qū)別，所以直接將成熟的高校選課系統(tǒng)應(yīng)用于中小學(xué)興趣選課，存在一定的不兼容性。

因此，針對各中小學(xué)校的實(shí)際問題和情況，開發(fā)了一個(gè)基于Web的興趣選修課管理平臺(tái)。該平臺(tái)不僅能解決各中小學(xué)存在的問題，而且易于管理和維護(hù)，能快速方便地幫助家長和學(xué)生實(shí)時(shí)了解學(xué)校開設(shè)的興趣課程和教師情況。對于各學(xué)校和老師的管理和調(diào)整，能更加方便快捷。希望通過該平臺(tái)為中小學(xué)校在興趣課程安排管理方面提供更加快捷的服務(wù)，同時(shí)還可以降低重復(fù)性工作的比重，減輕各環(huán)節(jié)中的工作量。

1 需求分析及關(guān)鍵技術(shù)

1.1 需求分析

面對各中小學(xué)興趣課程的需求日益高漲，各中小學(xué)在開設(shè)興趣課程過程中存在以下幾個(gè)突出問題：

(1)傳統(tǒng)方式是由老師向?qū)W校申請預(yù)開課程，學(xué)校教務(wù)處審核過后，公布本學(xué)期的興趣課程計(jì)劃，然后學(xué)生根據(jù)本學(xué)期的開課計(jì)劃選擇自己感興趣的課程進(jìn)行報(bào)名，報(bào)名表反饋到教務(wù)處，再由教務(wù)處統(tǒng)籌教師、教學(xué)資源等。這種選課方式耗時(shí)長，過程容易出錯(cuò)。

(2)大部分學(xué)校依然使用傳統(tǒng)人工方式管理選課文件檔案。這種方式存在諸多缺陷，且效率低。時(shí)間一長，將產(chǎn)生大量的文件，難以保存管理，且不便于查找，更新和維護(hù)。

(3)對于學(xué)生興趣班的調(diào)整，容易造成管理混亂。而且各學(xué)校的教學(xué)資源得不到共享，學(xué)生的選擇面局限于本校區(qū)。

(4)傳統(tǒng)手寫報(bào)名復(fù)雜，繁瑣。字跡不清時(shí)會(huì)給后續(xù)統(tǒng)計(jì)分班等帶來困難。

針對以上問題，該平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)如下功能：

(1)各學(xué)校根據(jù)本學(xué)校的教學(xué)條件與教師資源向該平臺(tái)提出加入申請，平臺(tái)管理員對申請加入學(xué)校的教學(xué)條件和教師資源等進(jìn)行審核。

(2)教師根據(jù)教學(xué)情況與教學(xué)時(shí)間安排向?qū)W校提出開設(shè)興趣課程的申請，學(xué)校管理員根據(jù)教師申請的情況結(jié)合學(xué)校的教學(xué)條件與資源進(jìn)行審核。

(3)對學(xué)校審核通過的課程導(dǎo)入課程庫，學(xué)校管理員根據(jù)學(xué)校本學(xué)期的實(shí)際情況，從課程庫中發(fā)布本學(xué)校開設(shè)興趣課程的計(jì)劃安排。

(4)各校學(xué)生根據(jù)自己的情況與愛好以及開放課程的介紹，選擇平臺(tái)內(nèi)各學(xué)校開設(shè)的興趣課程。選修完后，可查看老師的評語與成績。

業(yè)務(wù)基本流圖如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)基本流圖

教師可以通過教師的端口對自己的信息進(jìn)行維護(hù)和更新，還可以根據(jù)自己的情況向?qū)W校提出興趣課程開設(shè)的申請、對以前開設(shè)過的興趣課程進(jìn)行查詢，也能對申請通過考核的課程進(jìn)行管理。

學(xué)校管理員根據(jù)課程的要求和場地等條件對教師申請開設(shè)的興趣課程進(jìn)行審核，對審核通過的課程導(dǎo)入到課程庫，對退回未通過審核的部分課程給出答復(fù)和理由，并根據(jù)課程庫發(fā)布本學(xué)期課程計(jì)劃。學(xué)校管理員也可根據(jù)教師人員的變動(dòng)，對教師的信息進(jìn)行修改和添加。

學(xué)生可以通過學(xué)生的端口對自己在平臺(tái)的信息進(jìn)行維護(hù)，根據(jù)自己的喜好和需求對課程計(jì)劃中開設(shè)的興趣課程自主選課，在完成一門興趣選修課程后可以通過平臺(tái)查看自己的成績和老師的評語。

平臺(tái)管理員主要管理平臺(tái)中的所有學(xué)校、調(diào)整平臺(tái)關(guān)鍵參數(shù)。平臺(tái)管理員可以對提出申請加入平臺(tái)的學(xué)校進(jìn)行審核、為加入平臺(tái)的學(xué)校進(jìn)行維護(hù)。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過對業(yè)務(wù)需求的深入分析與相關(guān)技術(shù)的比較后，該平臺(tái)采用B/S構(gòu)架[7-8]進(jìn)行設(shè)計(jì)，UI展示采用JSP語言+Bootstrap框架，服務(wù)端采用Spring+Spring Web MVC+MyBatis進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

Spring是J2EE應(yīng)用程序開源框架[9-10]，是輕量級的IoC和AOP的容器框架，主要是針對JavaBean的生命周期進(jìn)行管理的輕量級容器。Spring可以單獨(dú)使用，也可以和Spring MVC，ibatis等框架組合使用。

Spring Web MVC是SpringFrameWork后續(xù)的成果，是一種基于Java實(shí)現(xiàn)的Web MVC設(shè)計(jì)模式的請求驅(qū)動(dòng)類型的輕量級Web框架[11-12]。SpringMVC使用了MVC架構(gòu)模式的思想，將Web層進(jìn)行職責(zé)解耦，通過注解實(shí)現(xiàn)高可配置性，簡化了程序員的開發(fā)。

MyBatis是支持定制化SQL、存儲(chǔ)過程以及高級映射的持久層框架[13-15]。避免了幾乎所有的JDBC代碼和手動(dòng)設(shè)置參數(shù)以及獲取結(jié)果集。

2 平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

根據(jù)各個(gè)學(xué)校開設(shè)興趣課程的需求和存在的問題，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向各中小學(xué)校學(xué)生的基于Web的興趣課程選修平臺(tái)。對于學(xué)校來說，可以對在校學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)合理利用閑置的師資力量對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)的教學(xué)；對于家長來說，可以把自己的子女放在一個(gè)相對了解的、放心的環(huán)境學(xué)習(xí)；對于學(xué)生來說，可以在學(xué)校學(xué)習(xí)自己的興趣課程，同時(shí)增強(qiáng)同學(xué)間的感情、加強(qiáng)和同學(xué)的交流。

選課平臺(tái)的功能齊全且操作簡單，可滿足學(xué)校、家長、學(xué)生的需求。平臺(tái)在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中，力爭做到以下幾點(diǎn)：

(1)多學(xué)校接入，平臺(tái)對學(xué)校進(jìn)行管理，單個(gè)學(xué)校出現(xiàn)故障，并不影響整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行。

(2)操作簡單方便，頁面大方美觀，交互友好。學(xué)校管理員可以對教師與學(xué)生進(jìn)行管理與維護(hù)，教師和學(xué)生可以通過瀏覽器在各自的端口中實(shí)現(xiàn)個(gè)人信息的維護(hù)和開課申請與選課等服務(wù)。

(3)數(shù)據(jù)簡潔明了，教師可以通過Excel導(dǎo)入學(xué)生信息，學(xué)?？梢耘刻幚韺W(xué)生信息，可以簡單快速查看老師開課的信息、學(xué)生選課的信息和往年課程的計(jì)劃等。

2.2 平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

平臺(tái)分為兩大模塊：面向平臺(tái)管理人員、學(xué)校管理人員的管理后臺(tái)和面向教師、學(xué)生的用戶前臺(tái)。平臺(tái)共有平臺(tái)管理者、學(xué)校管理者、教師、學(xué)生4種角色，不同的角色擁有不同的操作權(quán)限。

體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 體系結(jié)構(gòu)

在平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)中，4個(gè)不同的角色可以通過瀏覽器登入訪問管理中心，管理中心根據(jù)不同的角色提供不同的服務(wù)。成功進(jìn)入管理中心后，教師可以完成申請開課、錄入成績和下載課表等功能；學(xué)生可以完成瀏覽課程、自主選課和查詢成績等功能；學(xué)校管理員可以對學(xué)生、教師、課程和計(jì)劃進(jìn)行管理等；平臺(tái)管理員可以對學(xué)校、系統(tǒng)、安全和基礎(chǔ)信息等進(jìn)行管理。

2.3 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)如圖3所示。

(1)系統(tǒng)與安全包括安全管理和系統(tǒng)管理。安全管理是該平臺(tái)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，平臺(tái)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)置了訪問權(quán)限，平臺(tái)的每種角色都有著一定的權(quán)限，表示對各個(gè)節(jié)點(diǎn)是否有對應(yīng)的訪問權(quán)限。以此來保證平臺(tái)中各種角色的用戶的獨(dú)立性以及數(shù)據(jù)的安全性。這部分功能正是由安全管理中的用戶管理來實(shí)現(xiàn)的。除此之外，安全管理還有記錄平臺(tái)運(yùn)行日志的功能。

圖3 平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)

(2)用戶管理包括教師管理和學(xué)生管理。教師管理方便各學(xué)校的管理員對本校教師的基本信息進(jìn)行管理。可根據(jù)教師的人員變更、調(diào)動(dòng)進(jìn)行添加/刪除教師以及修改教師信息等操作；教師檢索功能可準(zhǔn)確查看指定教師的信息。學(xué)生管理方便各學(xué)校的管理員對本校學(xué)生的基本信息進(jìn)行管理并且給老師提供準(zhǔn)確的學(xué)生名單?？捎蒃xcel表格導(dǎo)入學(xué)生名單或從平臺(tái)導(dǎo)出學(xué)生名單；也可根據(jù)學(xué)生流動(dòng)情況進(jìn)行相應(yīng)的添加/刪除學(xué)生信息、修改學(xué)生信息等操作。

(3)課程管理包括課程庫管理、課程計(jì)劃管理、成績管理。課程庫管理主要針對平臺(tái)審核通過和待審核的課程管理，學(xué)校管理員可以對新申請開設(shè)的課程進(jìn)行審核，并可維護(hù)已開設(shè)的課程；課程計(jì)劃管理可對本期開設(shè)課程進(jìn)行維護(hù)，也可以查看歷史的課程計(jì)劃與賬單詳情，并根據(jù)歷史開課情況分析并設(shè)計(jì)本期開設(shè)課程；成績管理是管理學(xué)生的成績信息，教師可通過該模塊將學(xué)生成績一鍵導(dǎo)入或?qū)С?，學(xué)生可通過該模塊查詢自己的成績。

(4)個(gè)人管理中心包括統(tǒng)計(jì)分析、教師中心、學(xué)生中心。統(tǒng)計(jì)分析模塊可對課程開設(shè)情況、學(xué)生選課動(dòng)態(tài)、教師工作量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；教師中心可以查看學(xué)生的選課情況，班級容量剩余情況，教師也可以通過教師中心維護(hù)個(gè)人信息，申請開設(shè)新課程，維護(hù)個(gè)人歷史開課信息、下載課程開班學(xué)生冊、登錄學(xué)生成績等；學(xué)生可以通過學(xué)生中心查看和維護(hù)自己的個(gè)人信息，查看校內(nèi)通知公告，查找自己感興趣的興趣課程并進(jìn)行報(bào)名，在學(xué)習(xí)完一門興趣課程還能通過平臺(tái)查看自己的成績，同時(shí)平臺(tái)還為學(xué)生提供了查詢自己的課程學(xué)習(xí)歷史記錄，查看自己的學(xué)習(xí)足跡等功能。

2.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

平臺(tái)采用MySQL數(shù)據(jù)庫，平臺(tái)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)都需要持久化保存到數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)系統(tǒng)功能需要,為數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)了admin、course_lib、course_plan、course_request、menu、platform_notice、school_notice、course_notice、role、role_menu、school、student、teacher等共19張表。E-R圖如圖4所示。

圖4 E-R圖

2.5 安全設(shè)計(jì)

在平臺(tái)的運(yùn)行中會(huì)處理用戶提交來的表單，有可能會(huì)有用戶提交的惡意內(nèi)容，破壞平臺(tái)的安全性。最常見的惡意內(nèi)容當(dāng)屬SQL注入，通過提交非法的表單內(nèi)容使SQL數(shù)據(jù)庫執(zhí)行非預(yù)期語句，達(dá)到攻擊、入侵、提權(quán)服務(wù)器主機(jī)等目的。對于這類惡意內(nèi)容，采用MyBatis預(yù)編譯語句的特性來防止。MyBatis預(yù)編譯語句會(huì)在執(zhí)行SQL語句之前將要執(zhí)行的語句先編譯好，這樣當(dāng)執(zhí)行時(shí)僅僅需要用傳入的參數(shù)替換掉編譯好的語句中的占位符即可。這可以防止多數(shù)的SQL注入。除此之外，還在前端和表單處理程序?qū)μ峤坏谋韱芜M(jìn)行安全性檢查，盡量防止可能的惡意語句被執(zhí)行，保證平臺(tái)運(yùn)行的安全性。

3 系統(tǒng)應(yīng)用與展示

該系統(tǒng)以操作方便、功能實(shí)用、減輕工作量為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了基于Web的興趣選修管理平臺(tái)。平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與安全、用戶管理、課程管理、個(gè)人中心等功能模塊。用戶管理可導(dǎo)入、導(dǎo)出用戶名單，也可根據(jù)用戶流動(dòng)情況進(jìn)行相應(yīng)的添加、刪除、更新等操作。學(xué)校管理是平臺(tái)管理員對接入平臺(tái)的學(xué)校進(jìn)行管理等功能的實(shí)現(xiàn)。在課程庫管理與課程計(jì)劃管理中是對申請興趣課程的開設(shè)與每學(xué)期開設(shè)的興趣課程計(jì)劃安排進(jìn)行管理等功能的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)管理是調(diào)整平臺(tái)關(guān)鍵參數(shù)等功能的實(shí)現(xiàn)。

學(xué)生管理如圖5所示；添加學(xué)生如圖6所示。

圖5 學(xué)生管理

管理員登入平臺(tái)后，進(jìn)入到平臺(tái)的后臺(tái)處理。在后臺(tái)中可以進(jìn)行用戶管理、學(xué)校管理、課程庫管理、課程計(jì)劃管理、管理員管理、查看統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)管理。圖5中在用戶管理下有學(xué)生管理和教師管理兩個(gè)子功能項(xiàng)，選擇學(xué)生管理可以在該功能項(xiàng)中對學(xué)生進(jìn)行一些基本操作，如批量刪除、添加學(xué)生和導(dǎo)入學(xué)生。

圖6 添加學(xué)生

管理員在圖5的基礎(chǔ)上，選擇添加學(xué)生。在添加學(xué)生功能項(xiàng)中管理員可以添加學(xué)生的用戶名、姓名、密碼、性別、電話和介紹等基本信息。在點(diǎn)擊提交過后，回到學(xué)生管理界面，在其界面中會(huì)顯示當(dāng)前添加的學(xué)生信息。

4 結(jié)束語

該平臺(tái)以解決實(shí)際問題為目的，從現(xiàn)實(shí)情況與實(shí)際業(yè)務(wù)出發(fā)，明確平臺(tái)角色，完善系統(tǒng)功能，較好地解決了中小學(xué)興趣課程開設(shè)中存在的問題。平臺(tái)已經(jīng)開發(fā)完成，在測試運(yùn)行過程中，運(yùn)行狀態(tài)良好，授課老師可以申請開課和導(dǎo)出學(xué)生名冊，管理員可以實(shí)時(shí)查看學(xué)生選課動(dòng)態(tài)，分析學(xué)生興趣方向變化等。平臺(tái)功能操作便捷，方便簡單，該系統(tǒng)具有較好的實(shí)用性以及擴(kuò)展性。