文/姚曦

身體素質(zhì)是國(guó)民之根本，而學(xué)生的身體素質(zhì)更是重中之重。我國(guó)于2014年在全國(guó)范圍內(nèi)開展了體質(zhì)測(cè)試工作，要求于測(cè)試結(jié)束后，將體質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)上報(bào)至配套的官方系統(tǒng)。但該系統(tǒng)只對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，不進(jìn)反饋，因而在學(xué)校層面，收集了大量體質(zhì)健康數(shù)據(jù)卻無法有效利用。

針對(duì)當(dāng)前體質(zhì)健康測(cè)試工作中數(shù)據(jù)利用率不足，測(cè)試與反饋脫離的情況。本文開發(fā)實(shí)現(xiàn)了基于B/S架構(gòu)的大學(xué)生體質(zhì)健康系統(tǒng)。運(yùn)用聚類分析的方法，實(shí)現(xiàn)了大學(xué)生體質(zhì)健康的分組教學(xué)，最終達(dá)到了優(yōu)化學(xué)院體育教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生體質(zhì)健康的目的。

1 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的在于為各大高校的體質(zhì)健康體質(zhì)數(shù)據(jù)提供有效的管理。從面向用戶角度，本系統(tǒng)的主要參與者為三類：系統(tǒng)管理員用戶、教師用戶、學(xué)生用戶。

從系統(tǒng)架構(gòu)方面，系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理、系統(tǒng)服務(wù)、學(xué)生交互三個(gè)功能模塊。

1.1 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理。其用戶登錄模式為超級(jí)管理員或普通管理員模式。包含以下3個(gè)子模塊。

1.1.1 用戶管理模塊

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)管理員、教師、學(xué)生三類用戶的操作管理。

1.1.2 學(xué)生數(shù)據(jù)模塊

主要執(zhí)行系部、專業(yè)、班級(jí)、學(xué)生基本信息四個(gè)模塊的基本數(shù)據(jù)的添加、刪除、修改操作。該模塊劃分為系部管理模塊、專業(yè)管理模塊、班級(jí)管理模塊、學(xué)生管理模塊4個(gè)子模塊。

1.1.3 數(shù)據(jù)備份模塊

圖1：模塊架構(gòu)圖

圖2：體質(zhì)數(shù)據(jù)模塊類圖

主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的備份操作。

1.2 系統(tǒng)服務(wù)模塊

系統(tǒng)服務(wù)模塊的用戶登錄模式為教師用戶，主要功能為導(dǎo)入和編輯學(xué)生的體質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)、并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)人分析、評(píng)定統(tǒng)計(jì)、最后進(jìn)一步聚類進(jìn)行體育教學(xué)的分組劃分。包含以下4個(gè)子模塊。

1.2.1 體質(zhì)數(shù)據(jù)模塊

進(jìn)行學(xué)生體質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)的錄入、刪除、修改操作。提供了基于查詢條件組合設(shè)置的查詢功能

1.2.2 處方開具模塊

教師用戶通過分析學(xué)生的體質(zhì)健康數(shù)據(jù)，提出適合學(xué)生當(dāng)前體質(zhì)狀況的科學(xué)體育鍛煉的指導(dǎo)意見。

1.2.3 統(tǒng)計(jì)分析模塊

統(tǒng)計(jì)分析主要是針對(duì)學(xué)生群體的統(tǒng)計(jì)分析而設(shè)計(jì)。該功能主要用于群體指標(biāo)的分析，這樣可以便于了解群體的整體情況，發(fā)現(xiàn)普遍存在的問題，為教學(xué)政策的制定提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析模塊

對(duì)各年各年級(jí)學(xué)生的體質(zhì)測(cè)試結(jié)果運(yùn)用聚類算法，將學(xué)生進(jìn)行分組，方便教師對(duì)于不同組的學(xué)生中普遍存在的弱勢(shì)指標(biāo)進(jìn)行集中訓(xùn)練，改善教學(xué)方案，提升其綜合體質(zhì)素質(zhì)。另外，在此模塊中，教師可以查看和導(dǎo)出分組結(jié)果。

1.3 學(xué)生交互模塊

學(xué)生交互模塊的用戶登錄模式為學(xué)生用戶，其功能實(shí)現(xiàn)學(xué)生與系統(tǒng)的交互，主要負(fù)責(zé)接收學(xué)生的各項(xiàng)請(qǐng)求，并返回請(qǐng)求的應(yīng)答結(jié)果。包含以下4個(gè)子模塊。

1.3.1 學(xué)生信息模塊

學(xué)生的基本信息分為基本信息與補(bǔ)充信息?；拘畔⒌膬?nèi)容包含學(xué)生的系部、專業(yè)、班級(jí)、姓名、性別、出生年月信息。由系統(tǒng)管理模塊的管理員用戶錄入編輯，在學(xué)生用戶登錄后由本人進(jìn)行核對(duì)反饋。補(bǔ)充信息包括學(xué)生的民族、家庭住址、聯(lián)系方式信息。由本模塊中的學(xué)生用戶錄入編輯。這樣既減輕了教師錄入信息的工作量，又防止了學(xué)生對(duì)重要信息的不合理更改。

1.3.2 學(xué)生數(shù)據(jù)模塊

學(xué)生用戶可以查詢歷年來參加的體質(zhì)測(cè)試成績(jī)，數(shù)據(jù)的展示格式有三種：

（1）體質(zhì)測(cè)試的原始數(shù)據(jù)；

（2）體質(zhì)測(cè)試的百分制成績(jī)；

（3）體質(zhì)測(cè)試的分級(jí)成績(jī)。

1.3.3 分組查詢模塊

學(xué)生用戶可以查詢自己歷年的體質(zhì)測(cè)試的所屬分組。也可以查看同年級(jí)總體的分組情況，以及各個(gè)分組中各項(xiàng)體質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)情況。

1.3.4 處方查詢模塊

學(xué)生可以查詢體育教師對(duì)自己開具的個(gè)性化鍛煉指導(dǎo)處方。

2 系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)與開發(fā)工具

本系統(tǒng)基于Spring MVC框架，Spring MVC是一款基于MVC架構(gòu)模式的輕量級(jí)Web 開發(fā)框架。系統(tǒng)的各功能模塊都如圖1所示的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，工程的包結(jié)構(gòu)主要分為Controller層、Service層、Dao層及實(shí)體類層。系統(tǒng)采用B/S方式訪問。Web服務(wù)器采用Apache下的Tomcat服務(wù)器，前端網(wǎng)頁(yè)采用JSP、Bootstrap實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)

因篇幅原因，將重點(diǎn)介紹系統(tǒng)服務(wù)模塊下體質(zhì)數(shù)據(jù)模塊與聚類分析模塊的實(shí)現(xiàn)，其他模塊與此類同，不再贅述。

3.1 體質(zhì)數(shù)據(jù)模塊的實(shí)現(xiàn)

體質(zhì)數(shù)據(jù)模塊實(shí)體類與各類之間的關(guān)系如圖2所示。

Controller層：SportDataController為學(xué)生體測(cè)數(shù)據(jù)控制類，負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生體測(cè)的原始成績(jī)進(jìn)行增刪改查操作，對(duì)百分制成績(jī)和等級(jí)成績(jī)進(jìn)行更新與查詢的操作。對(duì)應(yīng)的方法包括：按條件查詢班級(jí)信息LocateClass，添加原始成績(jī)AddOriginal，修改原始成績(jī)UpdateOriginal，刪除原始成績(jī)DeleteOriginal，以文件方式上傳原始成績(jī)FileUpload，將查詢結(jié)果下載保存FileDown，按條件查詢?cè)汲煽?jī)ConditionQueryOriginal，按條件查詢百分制成績(jī)ConditionQueryPercent，按條件查詢等級(jí)成績(jī)ConditionQueryGrade。控制類依賴于4個(gè)實(shí)體類，分別為Student類（學(xué)生實(shí)體類），OriginalData類（原始成績(jī)實(shí)體類），PercentData類（百分制成績(jī)實(shí)體類），GradeData類（等級(jí)成績(jī)實(shí)體類）。

圖3：聚類分析模塊類圖

Service層：SportDataController控制類調(diào)用4個(gè)接口類的方法實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，分別為StudentService接口類（學(xué)生信息管理接口），OriginalDataService接口類（原始成績(jī)管理接口），PercentDataService接口類（百分制成績(jī)管理接口），GradeDataService（等級(jí)成績(jī)管理接口）。4個(gè)接口類由各自的ServiceImpl類來具體實(shí)現(xiàn)。

Dao層：調(diào)用4個(gè)Dao類接口訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。StudentDaompl類實(shí)現(xiàn)對(duì)Student實(shí)體類的按條件查詢操作，OriginaDataDaoImpl類實(shí)現(xiàn)對(duì)OriginalData實(shí)體類的增刪改查的操作，PercenDataDaoImpl類與 GradeDataDaoImpl類實(shí)現(xiàn)對(duì)各自實(shí)體的條件查詢操作，以及維護(hù)數(shù)據(jù)一致性的更新操作。

3.2 數(shù)據(jù)分析模塊的實(shí)現(xiàn)

聚類分析模塊實(shí)現(xiàn)學(xué)生體測(cè)數(shù)據(jù)的聚類分組。聚類分析模塊實(shí)體類與各類之間的關(guān)系如圖3所示。

Controller層：PercentDataController為百分制成績(jī)控制類，依賴于PercentData類（體測(cè)百分制成績(jī)實(shí)體類）與ClusterCenter類（聚類結(jié)果明細(xì)類），ClusterCenter類存儲(chǔ)了聚類詳細(xì)的聚類結(jié)果。PercentDataController實(shí)現(xiàn)百分制成績(jī)與對(duì)應(yīng)分組編號(hào)的關(guān)聯(lián)操作。ClusterController為分組控制類，實(shí)現(xiàn)分組操作。其依賴于3個(gè)實(shí)體：PercentData類（百分制成績(jī)實(shí)體類），ClusterCenter類（分組結(jié)果明細(xì)類），Cluster類（分組匯總類）。

Service層：PercentDataController控制類調(diào)用PercentDataService接口類（百分制成績(jī)管理接口）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。ClusterController控制類調(diào)用ClusterCenterService接口類（分組明細(xì)管理接口）和ClusterService接口類（分組匯總管理接口）實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。

Dao層：調(diào)用3個(gè)Dao類接口訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。PercentDataDaoImpl類將學(xué)生每年的體測(cè)成績(jī)分組編號(hào)關(guān)聯(lián)至百分制成績(jī)表。ClusterCenterDaoImpl類存儲(chǔ)每次分組的明細(xì)結(jié)果，ClusterDaoImpl類存儲(chǔ)每次分組的匯總結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的大學(xué)生體質(zhì)健康系統(tǒng)為監(jiān)測(cè)大學(xué)生的體質(zhì)健康狀況提供了一個(gè)可視化平臺(tái)。面向?qū)W生用戶，能形成個(gè)人獨(dú)立的體質(zhì)評(píng)價(jià)報(bào)告，方便學(xué)生觀測(cè)自己身體素質(zhì)的變化趨勢(shì)。面向教學(xué)管理用戶，能對(duì)學(xué)生群體進(jìn)行聚類分組，對(duì)學(xué)生提出個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)處方。該系統(tǒng)的開發(fā)為高校建立行之有效體育教學(xué)體系提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)支持和有效參考，具有極大的實(shí)踐意義。