◆陳健熊 鄒琳

安全模型、算法與編程

高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

◆陳健熊 鄒琳

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院航空安全保衛(wèi)學(xué)院 四川 618307）

針對(duì)高校傳統(tǒng)體育教學(xué)的各項(xiàng)管理工作中存在的諸如記錄數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率高、效率低下、數(shù)據(jù)碎片化、很難進(jìn)行數(shù)據(jù)共享等問(wèn)題，綜合高校體育教學(xué)的相關(guān)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)使用了體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)則為根據(jù)平臺(tái)需求完成的能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。本文對(duì)高校體育教學(xué)的相關(guān)對(duì)象及其行為進(jìn)行了分析研究，通過(guò)Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)了一款適用于高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)方案，詳細(xì)分析了該平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中各數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了系統(tǒng)的評(píng)估。

高校體育；智慧平臺(tái)；數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)；教學(xué)管理

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)以及移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的高速發(fā)展，各行各業(yè)的傳統(tǒng)運(yùn)行模式和架構(gòu)都在進(jìn)行著潛移默化的轉(zhuǎn)變，便捷化、網(wǎng)絡(luò)化也勢(shì)必成為未來(lái)的發(fā)展方向[1]。作為教育教學(xué)與科學(xué)研究前沿陣地的高校，更應(yīng)該大力推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)信息化建設(shè)[2]。隨著招生規(guī)模地不斷增加以及測(cè)試種類(lèi)和方式地不斷更新，手工記錄和日常管理的簡(jiǎn)單辦公軟件已遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足當(dāng)代高校體育教育管理工作的需要。在日常教育管理工作當(dāng)中，教師希望通過(guò)一站式的訪問(wèn)實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)校體育工作的科學(xué)管理，這樣將減少大量人工處理過(guò)程，規(guī)范、簡(jiǎn)化流程，進(jìn)而提高工作效率；學(xué)生也希望通過(guò)集成化、便捷化的互聯(lián)網(wǎng)+移動(dòng)平臺(tái)完成從平時(shí)考勤、體測(cè)數(shù)據(jù)、理論考試等一系列數(shù)據(jù)整合填報(bào)記錄。本文主要通過(guò)對(duì)高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)進(jìn)行功能需求分析，完成平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)部分的設(shè)計(jì)構(gòu)思及實(shí)現(xiàn)。

1 平臺(tái)的需求分析

無(wú)論采用面向過(guò)程還是面向?qū)ο蟮姆绞竭M(jìn)行系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)，首要之事便是進(jìn)行功能需求分析。高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)是對(duì)體育學(xué)生及相關(guān)被測(cè)人員從選課、考勤、體測(cè)、理論考試、活動(dòng)參與、課外跑步、教學(xué)評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行統(tǒng)一管理的平臺(tái)，使用智慧管理平臺(tái)的對(duì)象主要有系統(tǒng)管理員、被測(cè)者（學(xué)生）、管理者（教師）。

1.1 使用對(duì)象需求分析

系統(tǒng)管理員主要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的管理維護(hù)，包括分配用戶(hù)權(quán)限、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)、設(shè)置更改系統(tǒng)環(huán)境參數(shù)、收集系統(tǒng)審計(jì)記錄、生成數(shù)據(jù)庫(kù)階段使用維護(hù)監(jiān)控分析報(bào)告、保證數(shù)據(jù)完整和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)暢通等。

學(xué)生可以通過(guò)平臺(tái)選擇課程、打卡考勤、進(jìn)行體測(cè)數(shù)據(jù)記錄上傳、參加體育類(lèi)理論考試、提交評(píng)教反饋、完成課外跑步任務(wù)、查看跑步排名及查詢(xún)成績(jī)信息等。

教師在系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)發(fā)布教學(xué)任務(wù)、設(shè)置考勤規(guī)則、設(shè)計(jì)考試題目以及查詢(xún)管理所轄學(xué)生的考勤、完成跑步情況、理論作答成績(jī)等一系列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)需求分析

主要內(nèi)容包括了教師、學(xué)生的個(gè)人信息，學(xué)校教學(xué)班級(jí)的設(shè)置信息有所屬院系、專(zhuān)業(yè)、班級(jí)、學(xué)期等，而學(xué)生用戶(hù)數(shù)據(jù)則主要包含活動(dòng)得分、考勤分?jǐn)?shù)、理論考試分?jǐn)?shù)、課外跑步數(shù)據(jù)及其分?jǐn)?shù)折算、體測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)等主要信息。

2 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)及劃分

通過(guò)對(duì)平臺(tái)功能需求進(jìn)行分析，整個(gè)系統(tǒng)由使用的用戶(hù)對(duì)象可被劃分為三大部分，每個(gè)部分又通過(guò)更小的功能模塊所構(gòu)成，這些功能模塊相對(duì)獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的部分功能，但又通過(guò)讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)表進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)。

高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)主要包括以下幾個(gè)模塊：

（1） 系統(tǒng)設(shè)置模塊

系統(tǒng)設(shè)置模塊主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行平臺(tái)的運(yùn)行、管理、維護(hù)工作，包括添加、修改、注銷(xiāo)用戶(hù)信息，完成數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的安全防護(hù)工作，收集分析運(yùn)行日志等操作。

（2） 體測(cè)管理模塊

體測(cè)管理模塊主要是負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生用戶(hù)進(jìn)行體質(zhì)體能測(cè)量工作，包括用戶(hù)的各項(xiàng)體測(cè)項(xiàng)目設(shè)置、體測(cè)環(huán)境參數(shù)設(shè)置、各項(xiàng)體測(cè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分類(lèi)比對(duì)等操作。

（3） 課程選擇模塊

課程選擇模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)中高校教學(xué)部分的框架設(shè)計(jì)，對(duì)參與的對(duì)象包括管理者用戶(hù)和學(xué)生用戶(hù)進(jìn)行所屬對(duì)應(yīng)，管理各學(xué)期對(duì)應(yīng)的課程信息，完成學(xué)生-教師-課程的關(guān)系對(duì)應(yīng)操作。

（4） 課外跑步監(jiān)測(cè)模塊

課外跑步監(jiān)測(cè)模塊主要負(fù)責(zé)平臺(tái)中對(duì)學(xué)生課外跑步情況的監(jiān)測(cè)工作，包括學(xué)生課外運(yùn)動(dòng)習(xí)慣監(jiān)測(cè)、學(xué)生運(yùn)動(dòng)任務(wù)完成情況記錄、單次及累計(jì)跑步時(shí)間距離等數(shù)據(jù)測(cè)量、用戶(hù)跑步排名查看等操作。

（5） 理論考試模塊

理論考試模塊主要負(fù)責(zé)體育教學(xué)理論部分的測(cè)評(píng)工作，包括體育理論試題類(lèi)型設(shè)置、題目選取、題目分?jǐn)?shù)設(shè)置、答題統(tǒng)計(jì)和得分查看等操作。

（6） 教學(xué)評(píng)價(jià)模塊

教學(xué)評(píng)價(jià)模塊主要負(fù)責(zé)進(jìn)行學(xué)生用戶(hù)對(duì)所屬體育課程及教師的量化評(píng)價(jià)和質(zhì)性評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)體育教學(xué)活動(dòng)情況的價(jià)值判斷，包括教學(xué)評(píng)價(jià)題目設(shè)置、評(píng)教信息查詢(xún)和教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果分析等操作。

（7） 成績(jī)管理模塊

成績(jī)管理模塊主要負(fù)責(zé)完成學(xué)期末各項(xiàng)成績(jī)的整合，將各分項(xiàng)的情況進(jìn)行分?jǐn)?shù)量化并整體統(tǒng)計(jì)，包括各項(xiàng)分?jǐn)?shù)規(guī)則設(shè)置、理論考試分?jǐn)?shù)生成、考勤分?jǐn)?shù)生成、課外跑步分?jǐn)?shù)生成、教師用戶(hù)對(duì)所授課程成績(jī)情況查看修改和成績(jī)單導(dǎo)出等操作。

（8） 數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊

數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊主要負(fù)責(zé)進(jìn)行各項(xiàng)基本數(shù)據(jù)的查詢(xún)，包括用戶(hù)個(gè)人信息查詢(xún)、考勤情況查詢(xún)、體測(cè)數(shù)據(jù)查詢(xún)、課外跑步排名查詢(xún)以及目標(biāo)完成度查詢(xún)等操作。

（9） 統(tǒng)計(jì)分析模塊

統(tǒng)計(jì)分析模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)表中各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、呈現(xiàn)和分析的工作，包括成績(jī)信息報(bào)表生成、各項(xiàng)信息導(dǎo)出、統(tǒng)計(jì)信息的可視化呈現(xiàn)以及打印等功能操作。

平臺(tái)的模塊結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)創(chuàng)建

數(shù)據(jù)庫(kù)是根據(jù)人們各種需要來(lái)存放管理各項(xiàng)數(shù)據(jù)的地方，在整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于對(duì)于用戶(hù)需求的詳盡分析，將其抽象對(duì)應(yīng)為一個(gè)完整的、便于維護(hù)的關(guān)系模型。隨著近年來(lái)系統(tǒng)數(shù)據(jù)量的幾何倍增，這對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)乃至數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中容易存在與需求不符、字段設(shè)計(jì)不合理、數(shù)據(jù)完整性喪失、前期設(shè)計(jì)不重視等問(wèn)題，這將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能[3]。本平臺(tái)采用Mysql這種基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行后臺(tái)管理。

圖1 平臺(tái)模塊結(jié)構(gòu)圖

3.1 設(shè)計(jì)方法

數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)采用信息建模的實(shí)體-聯(lián)系方法，即E-R（Entity Relationship）方法。它提供了表示實(shí)體、屬性、聯(lián)系的方式，是用以描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。其中實(shí)體對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)中的真實(shí)對(duì)象或抽象概念，同類(lèi)實(shí)體型具有相同的性質(zhì)屬性。根據(jù)前面需求分析，高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)主要涉及的實(shí)體有教師、學(xué)生、學(xué)院、課程、體測(cè)項(xiàng)目、跑步、理論考試、教學(xué)評(píng)價(jià)等。

屬性是實(shí)體所具有的某種特性，一個(gè)實(shí)體由多種屬性來(lái)描述。歷數(shù)上述實(shí)體的各項(xiàng)屬性，例如課程的主要屬性有課程代碼、課程名稱(chēng)、任課教師、上課時(shí)間、上課地點(diǎn)、開(kāi)課學(xué)期、課程人數(shù)、課程所屬單位和課程簡(jiǎn)介等。

聯(lián)系是實(shí)體與實(shí)體間互相連接的方式，即為關(guān)系，主要有一對(duì)一聯(lián)系（1:1）、一對(duì)多聯(lián)系（1:N）、多對(duì)多聯(lián)系（M:N）這三種類(lèi)型。例如學(xué)生與課程即為多對(duì)多聯(lián)系，學(xué)院和教師則為一對(duì)多聯(lián)系等。

3.2 數(shù)據(jù)表建立

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表時(shí)，應(yīng)該在根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)的同時(shí)滿(mǎn)足數(shù)據(jù)庫(kù)的延展性，將不同數(shù)據(jù)用不同數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)，并建立對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)字典，保證用戶(hù)數(shù)據(jù)查詢(xún)的方便快捷。數(shù)據(jù)表中字段也應(yīng)根據(jù)需求設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度最小的數(shù)據(jù)類(lèi)型，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致在數(shù)據(jù)量增大的情況下大量占用內(nèi)存資源，使得數(shù)據(jù)庫(kù)效率低下。

同時(shí)要將前面實(shí)體間建立的聯(lián)系轉(zhuǎn)化為關(guān)系，并將關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化處理，達(dá)到實(shí)際可用的關(guān)系模式所滿(mǎn)足的最低范式3NF（Third Normal Form）[4]。高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化處理后的主要關(guān)系模式有：

用戶(hù)信息（用戶(hù)編號(hào)、姓名、性別、身份證、生日、民族、所在地址）；

修學(xué)課程（課程編號(hào)、課程名稱(chēng)、任課教師名、課程時(shí)間、授課地點(diǎn)、所屬學(xué)期編號(hào)、課程活動(dòng)編號(hào)、所屬學(xué)院編號(hào)、課程類(lèi)型、課程限制人數(shù)、課程起止日期）；

課程考勤規(guī)則（數(shù)據(jù)編號(hào)、總有效次數(shù)、最低簽到有效次數(shù)、作弊監(jiān)測(cè)標(biāo)志、計(jì)分類(lèi)型、課程/活動(dòng)考勤、學(xué)期編號(hào)、自定義扣分、幾次缺勤扣分、初始分?jǐn)?shù)）；

班級(jí)信息（數(shù)據(jù)編號(hào)、所屬學(xué)院編號(hào)、年級(jí)編號(hào)、班級(jí)名稱(chēng)、學(xué)生編號(hào)）；

考勤分?jǐn)?shù)（數(shù)據(jù)編號(hào)、考勤用戶(hù)編號(hào)、考勤活動(dòng)編號(hào)、活動(dòng)類(lèi)型、學(xué)期編號(hào)、開(kāi)啟簽到次數(shù)、用戶(hù)簽到次數(shù)、一次簽到次數(shù)、二次簽到次數(shù)、簽到作弊次數(shù)、請(qǐng)假次數(shù)、考勤分?jǐn)?shù)、有效簽到次數(shù)、簽到總次數(shù)）；

理論考試設(shè)置（數(shù)據(jù)編號(hào)、所在學(xué)院、學(xué)期編號(hào)、考試項(xiàng)目編號(hào)、開(kāi)考時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、單選題個(gè)數(shù)、多選題個(gè)數(shù)、判斷題個(gè)數(shù)、答題時(shí)間、題目分?jǐn)?shù)）；

理論考試題目（數(shù)據(jù)編號(hào)、題目類(lèi)型、題干、選項(xiàng)描述、答案、使用題目次數(shù)、答對(duì)次數(shù)、選項(xiàng)被選次數(shù)、是否使用）；

理論考試答卷（數(shù)據(jù)編號(hào)、所屬學(xué)院、學(xué)生編號(hào)、題目編號(hào)、學(xué)期編號(hào)、試卷詳情、答題起始時(shí)間、提交時(shí)間、試卷得分、作答耗時(shí)）；

跑步信息（數(shù)據(jù)編號(hào)、跑步用戶(hù)編號(hào)、有效距離、有效次數(shù)、跑步類(lèi)型、跑步耗時(shí)、跑步得分、學(xué)期編號(hào)）；

體測(cè)環(huán)境（數(shù)據(jù)編號(hào)、測(cè)試名稱(chēng)、測(cè)試關(guān)聯(lián)班級(jí)編號(hào)、關(guān)聯(lián)教師編號(hào)、測(cè)試方式、設(shè)備名稱(chēng)、測(cè)試時(shí)間）；

體測(cè)信息（數(shù)據(jù)編號(hào)、用戶(hù)編號(hào)、身高cm、體重kg、BMI得分、肺活量、肺活量得分、立定跳遠(yuǎn)cm、立定跳遠(yuǎn)得分、引體向上/仰臥起坐個(gè)數(shù)、引體向上/仰臥起坐得分、800/1000米時(shí)間、800/1000米得分、50米時(shí)間、50米得分、坐位體前屈c(diǎn)m、坐位體前屈得分、加分項(xiàng)、加分備注、最終得分、左眼視力、左眼屈光、右眼視力、右眼屈光）；

教學(xué)評(píng)價(jià)題目（數(shù)據(jù)編號(hào)、關(guān)聯(lián)學(xué)院、關(guān)聯(lián)項(xiàng)目、學(xué)期編號(hào)、評(píng)教題目類(lèi)型、題干、選項(xiàng)、數(shù)據(jù)狀態(tài)）；

教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果（數(shù)據(jù)編號(hào)、評(píng)教學(xué)院、評(píng)教學(xué)生編號(hào)、評(píng)教課程編號(hào)、評(píng)教題目編號(hào)、評(píng)教答案）。

在數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)時(shí)要注意數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括字段名、字段類(lèi)型、字段約束條件、備注說(shuō)明等內(nèi)容。因?yàn)槲恼缕颍疚膬H以跑步信息數(shù)據(jù)表為例，表1為跑步信息數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)情況。

表1 跑步信息數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

4 結(jié)語(yǔ)

隨著步入信息化階段，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)生活的方方面面，大量重復(fù)性、數(shù)據(jù)性的傳統(tǒng)工作模式都被去紙化、信息化的互聯(lián)網(wǎng)+模式替代。本文通過(guò)對(duì)平臺(tái)使用對(duì)象和用戶(hù)功能需求展開(kāi)細(xì)致分析，完成了高校體育教學(xué)工作智慧管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。綜合實(shí)際使用情況對(duì)系統(tǒng)不斷完善和修正，平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)已滿(mǎn)足高校體育教學(xué)管理的基本需求。若后期還有相關(guān)功能需要拓展延伸，可在此設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上直接進(jìn)行修改或添加。

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中央高校教育教學(xué)改革專(zhuān)項(xiàng)資金（E2019080）