姚 斌，管進兵

（武漢工程科技學(xué)院 湖北 武漢 430200）

0 引言

現(xiàn)如今，在計算機技術(shù)快速發(fā)展的背景下，高等教育院校的各項管理工作都引入了數(shù)字化的管理模式，同時對于教育信息化、智能化的管理需求也變得日益復(fù)雜化和多元化。其中高等院校最為基礎(chǔ)和重要的一項工作就是日常的教務(wù)管理工作[1]，工作涉及人員多，包括所有的授課教師和學(xué)生；管理交叉項繁雜，包括課時安排、課程的增、選、改、調(diào)、刪，上課時間、地點安排，考試安排、成績管理等等，因此教務(wù)管理工作對于信息化的需求是最為迫切和必要的。在此前提下，很多高等院校也早已引入了信息化的管理手段，為其管理提供了極大的便利性。但仍存在一些問題制約了學(xué)院全面信息化建設(shè)的步伐。這些問題主要包括：（1）高等教育發(fā)展理念的變化與原有教育管理模式的不匹配問題，特別是近幾年來，為了滿足當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展的科技型轉(zhuǎn)型下的人才需求，國家高等教育的建設(shè)發(fā)展一直在嘗試求新、求變，使其能夠培養(yǎng)出更多高質(zhì)量的專業(yè)人才[2]，以滿足社會發(fā)展的需求。而高校傳統(tǒng)的教學(xué)管理模式面對社會需求的變化、生源數(shù)量與質(zhì)量的變化、教育目的和方向的變化都存在明顯的滯后性，相應(yīng)的信息化管理功能也比較單一，技術(shù)陳舊，很多動態(tài)管理的工作仍然需要通過人工來完成。（2）學(xué)校規(guī)模的快速擴張與信息化管理模式的不匹配問題，學(xué)校規(guī)模擴張首先帶來的就是人員數(shù)量的增加和校區(qū)的增加，而原有的信息化管理模式能否承載增加的數(shù)據(jù)量，對網(wǎng)絡(luò)拓撲的兼容性如何都成了問題。針對這些問題，構(gòu)建智慧教務(wù)綜合管理系統(tǒng)是高等學(xué)院信息化建設(shè)的必然發(fā)展趨勢，也是解決上述問題最有效的途徑。

1 核心技術(shù)概述

1.1 JavaEE 平臺

Java 平臺企業(yè)版（Java Platform Enterprise Edition，JavaEE）是基于Java 開發(fā)語言的一種標(biāo)準(zhǔn)軟件開發(fā)框架，由Java2 企業(yè)版（Java2 Enterprise Edition，J2EE）更名而來。是以SUN 公司為主導(dǎo)的，多家企業(yè)參與共同制定的企業(yè)級應(yīng)用程序開發(fā)規(guī)范[3]。該規(guī)范提供了分布式、多層次的應(yīng)用程序開發(fā)的模型框架，為企業(yè)級的分布式應(yīng)用平臺開發(fā)提供了通用的解決方案，并已成了當(dāng)前市場最為常見和主流的企業(yè)級應(yīng)用開發(fā)平臺。

JavaEE 的多層次體系架構(gòu)主要包括了表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層3 層，這種分層式的框架結(jié)構(gòu)，將每一層都單獨視為一個容器，對應(yīng)各個容器再采用組件的方式實現(xiàn)具體功能。容器與容器之間松耦合關(guān)聯(lián)、功能明確，表示層也稱為變現(xiàn)層，用于前端顯示頁面的相關(guān)功能實現(xiàn)，無論采用何種技術(shù)實現(xiàn)功能，都不影響邏輯層對其業(yè)務(wù)處理的支持；邏輯層也稱為業(yè)務(wù)層，用于實現(xiàn)系統(tǒng)核心事務(wù)的處理，例如數(shù)據(jù)的調(diào)度、日志管理、系統(tǒng)控制等，是表示層與數(shù)據(jù)層的承接層；數(shù)據(jù)層為架構(gòu)的最底層，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理，包括數(shù)據(jù)的訪問、存儲、更新、備份、恢復(fù)等，也就是針對數(shù)據(jù)庫的管理。這樣的分層結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢：表示層與數(shù)據(jù)層不能直接進行交互，為數(shù)據(jù)安全性與可靠性提供了有利保障；通過業(yè)務(wù)層的承上啟下，屏蔽了接口的差異性，大大提高了系統(tǒng)的兼容性，簡化了開發(fā)流程；各層之間松耦合關(guān)聯(lián)，各層功能更易于擴展和維護。

1.2 SSH 協(xié)議

安全外殼協(xié)議（Secure Shell，SSH），用于實現(xiàn)較為可靠的遠程會話及其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[4]，定義在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層，主要是防止遠程服務(wù)下的信息泄露。傳統(tǒng)的遠程會話服務(wù)，主要采用的是FTP、POP、Telnet 等協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互，而這些協(xié)議的可靠性與安全性都有所欠缺，基于這些協(xié)議的會話建立都是通過明文進行口令或數(shù)據(jù)的傳輸，很容易被截獲和破解。SSH 協(xié)議，通過對遠程會話中的信息增加“外殼”的方式進行數(shù)據(jù)加密，增加了數(shù)據(jù)被破解的難度。由于這種加密方式會增加數(shù)據(jù)的長度，影響網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，因此SSH 還提供了數(shù)據(jù)壓縮功能，甚至加密后的數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮比明文數(shù)據(jù)還要節(jié)省帶寬，從而大大提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速率。

1.3 B/S 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)架構(gòu)

瀏覽器/服務(wù)器模式（Browser/Server，B/S），是Web 服務(wù)開發(fā)的最為主流的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[5]，該架構(gòu)使得前端交互脫離了客戶端的環(huán)境約束，只需通過瀏覽器就可進行訪問和交互，所有的功能實現(xiàn)均通過后端服務(wù)器實現(xiàn)。

2 智慧教務(wù)管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)需求分析

智慧教務(wù)管理系統(tǒng)主要用于滿足高等院校的日常教務(wù)的信息化管理需求，并與高校的發(fā)展形式相匹配，能夠適應(yīng)學(xué)院的自身發(fā)展，提高相關(guān)管理工作的質(zhì)量和效率，并能夠真正實現(xiàn)與其他管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，減少“信息孤島”，有效降低人工成本的投入。在此前提下，智慧教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計主要功能除了包括常規(guī)的課程管理、考務(wù)管理、成績管理3 個模塊之外，還增加了評教管理和督導(dǎo)管理以及通用的數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出接口。高校傳統(tǒng)的教學(xué)管理模式是將教務(wù)、評教、督導(dǎo)分設(shè)為不同的部門，各自進行管理，也各自有獨立的信息化系統(tǒng)，涉及的數(shù)據(jù)交叉部分，就需要進行人工介入，需要人工完成大量的數(shù)據(jù)核對、校準(zhǔn)、導(dǎo)出和導(dǎo)入，不僅造成了時間、人力資源的大量浪費，還無法有效保證數(shù)據(jù)的正確性與安全性。因此智慧教務(wù)管理系統(tǒng)將與教務(wù)管理所涉及的交叉數(shù)據(jù)需求非常多的評教管理和督導(dǎo)管理也納入了系統(tǒng)的功能設(shè)計當(dāng)中，為了進一步改善系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享性，還提供了通用數(shù)據(jù)導(dǎo)出接口，即可進行人工的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，也可對其他管理工作系統(tǒng)進行擴展。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

智慧教務(wù)管理系統(tǒng)采用JavaEE 框架，基于JavaEE 分布式框架部署的能夠滿足不同校區(qū)間的數(shù)據(jù)共享和管理，多層式結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠大大提高系統(tǒng)平臺的兼容性和功能易擴展性、易維護性等。數(shù)據(jù)傳輸則采用了SSH 加密，進一步確保了數(shù)據(jù)的安全傳輸。系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計見圖1。

表示層通過瀏覽器終端提供用戶訪問界面和人機交互功能，采用業(yè)務(wù)-視圖-控制器（Model-View-Controller，MVC）模式[6]，將用戶請求、響應(yīng)等業(yè)務(wù)處理與靜態(tài)頁面顯示進行了分離，并由控制器實現(xiàn)兩者間的協(xié)調(diào)控制。簡單來說，就是將需要進行業(yè)務(wù)層處理的內(nèi)容從界面中抽離了出來，視圖模塊只用于控制頁面的顯示風(fēng)格、布局和一些靜態(tài)內(nèi)容的展示，采用HTML5+CSS 的技術(shù)解決方案，訪問界面能夠依據(jù)終端設(shè)備的不同分辨率進行自適應(yīng)顯示調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)能夠輕松在移動端和PC 端各類終端設(shè)備下保持界面統(tǒng)一的顯示效果；業(yè)務(wù)模塊，主要是針對業(yè)務(wù)處理部分中需要動態(tài)更新的內(nèi)容進行顯示控制，采用的核心技術(shù)為JavaScript，JavaScript 語言能夠直接在HTML5標(biāo)簽中嵌入編程，并通過HTML5 的表單事件激活調(diào)用，主要用于處理用戶交互信息的校驗、動態(tài)菜單更新、數(shù)據(jù)請求和響應(yīng)等事件的顯示控制，并將具體的事件處理交付給邏輯層；控制層用于實現(xiàn)MVC 模型的整體控制，對用戶請求進行分析和分類，并決定交付的Action(處理對象)是誰，以保證程序流程的正確跳轉(zhuǎn)。

邏輯層主要用于實現(xiàn)事件的響應(yīng)處理與數(shù)據(jù)的交互，采用的Spring 框架，是JavaEE 中應(yīng)用最為廣泛的一個輕量級開發(fā)框架。針對數(shù)據(jù)交互的事件處理部分，Spring 也采取的是分層策略，包括數(shù)據(jù)提交、數(shù)據(jù)映射、數(shù)據(jù)連接3 個層面。Spring 通過面向切面編程（Aspect Oriented Programming，AOP）技術(shù)實現(xiàn)功能程序設(shè)計的分離，并進行層級間的完全控制，包括日志管理、性能記錄、安全控制、事務(wù)處理和異?？刂频取?shù)據(jù)提交層用于將前端表示層或后端數(shù)據(jù)層獲取的數(shù)據(jù)源提交經(jīng)過校驗、篩選后提交至數(shù)據(jù)映射層；數(shù)據(jù)映射層則通過對象關(guān)系映射（Object Relational Mapping，ORM）技術(shù)建立數(shù)據(jù)源的關(guān)系映射[7]，由于現(xiàn)在的高級編程均采用面向?qū)ο蟮姆绞?，而?shù)據(jù)庫則采用的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論，兩者之間具有較大差異，需要通過ORM 技術(shù)建立虛擬的映射關(guān)系，將兩者的差異進行匹配；數(shù)據(jù)連接層用于規(guī)范客戶端應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交互接口。

數(shù)據(jù)層用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問和管理，提供了對數(shù)據(jù)庫訪問的通用接口，支持市場上主流的各類數(shù)據(jù)庫訪問，例如SQL Server、Oracle、MySQL、DB2 等。并提供了完善的數(shù)據(jù)持久化解決方案，支持對數(shù)據(jù)庫的事務(wù)操作，通過SQL 語句即可對數(shù)據(jù)庫進行增、刪、改、查操作。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

智慧教務(wù)管理系統(tǒng)的功能設(shè)計主要包括6 個主要功能模塊：課程管理、考務(wù)管理、成績管理、評教管理、督導(dǎo)管理和系統(tǒng)管理。6 個功能模塊下又分設(shè)了若干子功能模塊。功能設(shè)計圖見圖2。

課程管理用于實現(xiàn)全院的大排課信息化管理，包括自動排課、參數(shù)設(shè)置、調(diào)停課申請、排課沖突檢測4 個子功能。

考務(wù)管理用于實現(xiàn)全院考試事務(wù)的信息管理，考務(wù)管理與課程管理所涉及的交叉數(shù)據(jù)包括排課計劃、教師人數(shù)、排課班級、學(xué)生人數(shù)等。通過數(shù)據(jù)共享可以有效把控各門課程針對不同考核對象的考核標(biāo)準(zhǔn)、考核時間、考核方式等信息，并使其與實際的教學(xué)情況相匹配。子功能主要包括監(jiān)考管理、排考管理、排考沖突檢測、參數(shù)設(shè)置4 項。

成績管理用于實現(xiàn)全院學(xué)生的成績管理，包括成績錄入、成績查詢、成績分析、日志管理4 項子功能。對學(xué)生在校期間的成績考核進行了全面的記錄與分析，也可作為學(xué)情分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)。

評教管理用于實現(xiàn)學(xué)生對教師的講課效果的評定管理，包括測評打分、結(jié)果查詢、意見反饋、日志管理4 項子功能。可通過用戶權(quán)限分級實現(xiàn)不同模塊的功能操作，通過學(xué)生對教師的教學(xué)效果進行最為直接和準(zhǔn)確的反饋，有效促進教學(xué)效果的提高。

督導(dǎo)管理用于實現(xiàn)對教學(xué)督導(dǎo)團隊的工作管理，包括專家排課、意見反饋、結(jié)果分發(fā)、日志管理4 項子功能。通過該模塊能夠從同行視角對教師教學(xué)效果進行客觀評價，督導(dǎo)專家也可以通過系統(tǒng)查詢自己的聽課安排，上傳反饋意見，再通過結(jié)果分發(fā)下發(fā)至對應(yīng)系部、專業(yè)。

系統(tǒng)管理用于實現(xiàn)系統(tǒng)訪問的權(quán)限管理和應(yīng)用接口的統(tǒng)一管理，包括用戶權(quán)限、系統(tǒng)日志、賬號分配、數(shù)據(jù)導(dǎo)出/打印4 項子功能。

3 智慧教務(wù)管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 課程管理

該模塊訪問用戶主要為教務(wù)工作的相關(guān)管理人員、教師和學(xué)生，登錄系統(tǒng)后，教務(wù)人員可以通過該模塊進行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錄入、相關(guān)排課參數(shù)的設(shè)置、自動排課、排課沖突檢測、調(diào)停課等操作；教師可以進行課程查詢、調(diào)停課申請等操作；學(xué)生可以進行課程查詢。

3.2 考務(wù)管理

該模塊訪問用戶主要為考務(wù)工作的相關(guān)管理人員、教師和學(xué)生，登錄系統(tǒng)后，考務(wù)人員可以通過該模塊進行相關(guān)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、自動排考、排考沖突監(jiān)測、監(jiān)考人員調(diào)停等操作；教師可以進行監(jiān)考查詢、監(jiān)考調(diào)停、考核形式申請等操作；學(xué)生可以進行考試時間、考試課程的查詢。

3.3 成績管理

該模塊訪問用戶主要為教學(xué)工作的相關(guān)管理人員、教師和學(xué)生，登錄系統(tǒng)后，教師用戶可以通過該模塊進行成績錄入、成績分析、所屬班級成績查詢等操作；學(xué)生用戶可以進行成績查詢操作。

3.4 評教管理

該模塊訪問用戶主要為教學(xué)督導(dǎo)工作的相關(guān)管理人員、教師和學(xué)生，登錄系統(tǒng)后，教學(xué)督導(dǎo)用戶用于配置評教所需相關(guān)參數(shù)、查詢測評成績、向?qū)?yīng)系部、專業(yè)反饋測評結(jié)果；學(xué)生用戶可以通過該模塊進行測評打分操作；教師用戶可以進行測評成績查詢、意見查看操作。

3.5 督導(dǎo)管理

該模塊訪問用戶主要為教學(xué)督導(dǎo)工作的相關(guān)管理人員、督導(dǎo)專家和教師，登錄系統(tǒng)后，教學(xué)督導(dǎo)用戶可以進行專家聽課的計劃安排、記錄專家工作量、查看督導(dǎo)數(shù)據(jù)等操作；專家用戶可以進行聽課安排查詢、聽課工作量登記、提交評教結(jié)果等操作；教師用戶可以進行聽課評議結(jié)果查詢操作、提交反饋意見等操作。

3.6 系統(tǒng)管理

該模塊訪問用戶主要為系統(tǒng)管理員，登錄系統(tǒng)后，系統(tǒng)管理員可以進行用戶權(quán)限設(shè)置、賬號分配、密碼重置、日志管理等操作，數(shù)據(jù)打印/導(dǎo)出功能則由系統(tǒng)管理員選擇開放給哪類用戶。

4 結(jié)語

本文針對高等教育學(xué)院快速發(fā)展下教務(wù)管理工作信息化模式滯后的問題，提出了基于JavaEE 框架的智慧型教務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計方案，將日常教務(wù)管理與評教、督導(dǎo)工作進行了功能整合，大大提高了高校教務(wù)管理的工作效率，節(jié)省了人工投入成本，也提高了教務(wù)數(shù)據(jù)的可用性和共享性，為未來的智慧校園建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。