何中華,張晨陽(yáng),陳瀚宇

四川鐵道職業(yè)學(xué)院,四川 成都 610097

0 引言

在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下,各行各業(yè)都在積極探索如何充分利用海量數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程,提升效率,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化服務(wù)。教育行業(yè)同樣不例外,大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入為教育改革和創(chuàng)新提供了無(wú)限可能,體育選課也迫切需要適應(yīng)這一變革,以滿足學(xué)生日益多樣化的體育選課需求。傳統(tǒng)體育選課方式往往受到時(shí)間、空間和信息傳遞的限制,導(dǎo)致選課信息不對(duì)稱、效率低下、資源利用不充分等,課程滿意度不高。針對(duì)這些問(wèn)題,借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于大數(shù)據(jù)的體育選課平臺(tái)成為解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。本文通過(guò)深入分析高校體育教育的需求和現(xiàn)有選課系統(tǒng)的不足,結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),提出一種新型的體育選課方案,以提高選課過(guò)程的透明度,降低選課難度,增加學(xué)生選課成功的概率,并為高校提供更全面、準(zhǔn)確的學(xué)生體育活動(dòng)數(shù)據(jù),推動(dòng)高校體育教育的現(xiàn)代化進(jìn)程,提高學(xué)生參與體育活動(dòng)的積極性和滿意度。因此,本文將圍繞大數(shù)據(jù)背景下體育選課平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開(kāi)研究。研究成果可為高校體育教育的信息化和智能化提供有力的支持,同時(shí)也為其他領(lǐng)域的教育改革提供參考。

1 相關(guān)技術(shù)

設(shè)計(jì)的體育選課平臺(tái)采用前后端分離的系統(tǒng)架構(gòu)。前端使用TypeScript作為主力語(yǔ)言,Vue3作為JavaScript框架,ElementPlus作為基礎(chǔ)組件庫(kù),并以Vite作為前端構(gòu)建工具。后端使用Java作為主力語(yǔ)言,SpringBoot作為開(kāi)發(fā)框架,數(shù)據(jù)庫(kù)使用Mysql。借助學(xué)?，F(xiàn)有大數(shù)據(jù)中心,可以實(shí)時(shí)、快捷提取平臺(tái)需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并根據(jù)選課需要建立資源優(yōu)化模型。

1.1 語(yǔ)言

Java是一門(mén)面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言,具有簡(jiǎn)單性、面向?qū)ο蟆⒎植际?、健壯性、安全性、平臺(tái)獨(dú)立與可移植性、多線程、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn),具有廣泛的使用場(chǎng)景,是目前主流的后端編程語(yǔ)言。

TypeScript是微軟開(kāi)發(fā)的一個(gè)開(kāi)源的編程語(yǔ)言,通過(guò)在JavaScript的基礎(chǔ)上添加靜態(tài)類型定義構(gòu)建而成。TypeScript通過(guò)TypeScript編譯器或Babel轉(zhuǎn)譯為JavaScript代碼,可運(yùn)行在任何瀏覽器,任何操作系統(tǒng)。TypeScript的優(yōu)勢(shì)在于能夠提供更早的錯(cuò)誤檢測(cè)和更好的代碼健壯性,從而提高開(kāi)發(fā)效率與代碼質(zhì)量[1]。

1.2 框架

Vue3是一個(gè)用于構(gòu)建用戶界面JavaScript框架,具有一套強(qiáng)大的響應(yīng)式系統(tǒng),使得開(kāi)發(fā)者在操作數(shù)據(jù)與前端元素時(shí)更加靈活。

SpringBoot基于Spring設(shè)計(jì),不僅繼承了Spring框架原有的優(yōu)秀特性,而且通過(guò)簡(jiǎn)化配置進(jìn)一步簡(jiǎn)化了Spring應(yīng)用的整個(gè)搭建和開(kāi)發(fā)過(guò)程,通過(guò)集成大量的框架,很好地解決了依賴包的版本沖突[2]。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)

MySQL是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng),是目前最流行的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之一,體積小、速度快、總體擁有成本低,尤其是開(kāi)放源碼。一般中小型和大型網(wǎng)站的開(kāi)發(fā)都選擇 MySQL作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)[3]。

1.4 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)是指在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合,這些數(shù)據(jù)通常具有海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的特點(diǎn),新的處理模式使其具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力,以適應(yīng)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以幫助人們從海量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息,從而節(jié)省時(shí)間,提高工作效率;大數(shù)據(jù)技術(shù)通過(guò)使用全局?jǐn)?shù)據(jù),能夠更精確地統(tǒng)計(jì)出結(jié)果,更接近事物真相,幫助人們了解事物背后的真相;大數(shù)據(jù)技術(shù)可以收集大量數(shù)據(jù),通過(guò)大數(shù)據(jù)計(jì)算和分析技術(shù),人們可以了解事物發(fā)展過(guò)程中的真相,并分析出學(xué)生學(xué)習(xí)和鍛煉規(guī)律,從而更好地進(jìn)行科學(xué)決策;大數(shù)據(jù)技術(shù)可以通過(guò)收集和分析學(xué)生的行為數(shù)據(jù),幫助老師了解學(xué)生的行為,有助于教學(xué)過(guò)程作出更明智的決策;大數(shù)據(jù)技術(shù)可以幫助老師改變過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)思維,建立數(shù)據(jù)思維,從而更好地利用數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)決策和行動(dòng)。

本平臺(tái)利用學(xué)校大數(shù)據(jù)中心海量學(xué)生數(shù)據(jù),從學(xué)生興趣愛(ài)好、專業(yè)知識(shí)、教學(xué)資源和課程評(píng)價(jià)等多維度建模優(yōu)化選課模型,讓學(xué)生、任課教師在選課平臺(tái)中獲得更優(yōu)的方案。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能闡述

系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于學(xué)校目前的體育專選課程開(kāi)設(shè)情況,以及課程信息化建設(shè)需求,進(jìn)行課程選課信息平臺(tái)自主研發(fā),打破傳統(tǒng)行政班級(jí)進(jìn)行專選分班教學(xué),解決教學(xué)資源分配不平衡、利用不充分等問(wèn)題,以滿足學(xué)校師生體育專選課程選課實(shí)際需求。

結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況,經(jīng)過(guò)分析與設(shè)計(jì)后,本系統(tǒng)主要由統(tǒng)一身份認(rèn)證、教師、學(xué)生管理3大功能模塊組成。其中教師功能模塊分為課程管理、在行課程統(tǒng)計(jì)打印3個(gè)子模塊;學(xué)生功能模塊分為在線選課、已選課程2個(gè)子模塊;身份認(rèn)證模塊依托學(xué)校數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一認(rèn)證平臺(tái),通過(guò)CAS技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登錄,系統(tǒng)具體功能如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊示意圖

2.1.1 身份認(rèn)證模塊

依托學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái),體育選課平臺(tái)用戶身份有學(xué)生、教師2種類型,通過(guò)統(tǒng)一的登錄入口進(jìn)行登錄,登錄后系統(tǒng)將通過(guò)數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù),進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)并查找用戶角色,根據(jù)角色對(duì)應(yīng)的不同權(quán)限,顯示不同的系統(tǒng)菜單。

2.1.2 教師功能模塊

教師功能模塊包含課程管理、在行課程、統(tǒng)計(jì)打印3個(gè)子模塊。

1)教師用戶進(jìn)入課程管理后,系統(tǒng)將根據(jù)登錄教師個(gè)人信息查詢并展示該教師名下全部課程,課程信息將通過(guò)校園大數(shù)據(jù)平臺(tái)提供的課程數(shù)據(jù)接口與教務(wù)系統(tǒng)同步,教師無(wú)需手動(dòng)維護(hù)課程信息。

2)在行課程子模塊中,教師可依托課程管理子模塊中的課程數(shù)據(jù),發(fā)布在行課程,發(fā)布時(shí)可配置課程簡(jiǎn)介、選課開(kāi)始時(shí)間、選課結(jié)束時(shí)間、每班最大選課人數(shù)、最大選課人數(shù)等數(shù)據(jù)。

3)統(tǒng)計(jì)打印子模塊中,教師能看學(xué)生選擇課程情況,提供選課學(xué)生名單的在線打印及導(dǎo)出功能。

2.1.3 學(xué)生選課模塊

用戶基礎(chǔ)信息表學(xué)生選課模塊分為在線選課及已選課程2個(gè)子模塊。

學(xué)生用戶登錄后,進(jìn)入已選課程子模塊,系統(tǒng)將顯示學(xué)生已選的全部課程記錄。

學(xué)生用戶進(jìn)入在線選課子模塊,系統(tǒng)將根據(jù)該生個(gè)人信息查詢并展示該生可選的全部課程,學(xué)生用戶選擇課程可進(jìn)入課程詳情頁(yè)面查看課程詳細(xì)信息。選課人數(shù)達(dá)到最大值后,該課程將變?yōu)椤安豢蛇x”狀態(tài)。選課時(shí)間結(jié)束后,課程將不再顯示。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)作為軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)底層,數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),本系統(tǒng)使用開(kāi)源MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)引擎作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)表主要有用戶、課程、選課3種類型表。

2.2.1 用戶基礎(chǔ)信息表

用戶基礎(chǔ)信息表用于存儲(chǔ)教師學(xué)生基礎(chǔ)信息與權(quán)限信息,如學(xué)號(hào)/工號(hào)、登錄名、姓名、角色等。其中用戶權(quán)限相關(guān)表的設(shè)計(jì)基于RBEC權(quán)限模型,如用戶表(user)、角色表(role)、用戶角色關(guān)系表(user_role)、權(quán)限表(menu)、角色權(quán)限關(guān)系表(role_menu);此外還有教學(xué)單位信息表(department_info)、班級(jí)信息表(class_info)等基礎(chǔ)信息表與關(guān)聯(lián)關(guān)系表,用戶與權(quán)限ER結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 用戶與權(quán)限ER結(jié)構(gòu)

2.2.2 課程基礎(chǔ)信息表(curriculum)

課程基礎(chǔ)信息表用于存儲(chǔ)課程基礎(chǔ)信息,主要字段為課程名稱、創(chuàng)建時(shí)間、是否啟用。在行課程信息表(curriculum_start)用于存儲(chǔ)即將進(jìn)行或正在進(jìn)行選課的課程數(shù)據(jù),主要字段有選課開(kāi)始時(shí)間、選課結(jié)束時(shí)間、任課老師id、課程簡(jiǎn)介、每班最大選課人數(shù)、最大選課人數(shù)等。

2.2.3 選課信息表(stu_curriculum)

用于存儲(chǔ)學(xué)生已選課程信息,主要字段為課程id、學(xué)生id、選課時(shí)間,課程信息ER結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 課程信息ER結(jié)構(gòu)

3 平臺(tái)運(yùn)行與用戶評(píng)價(jià)

體育選課平臺(tái)采用B/S架構(gòu),用戶僅需要在瀏覽器中輸入正確的網(wǎng)址即打開(kāi)網(wǎng)站使用服務(wù)。需要注意的是,該系統(tǒng)僅對(duì)市場(chǎng)上主流的,如基于Chrome、Firefox內(nèi)核的瀏覽器進(jìn)行兼容適配,使用低版本的IE內(nèi)核瀏覽器訪問(wèn)則可能造成錯(cuò)誤。

平臺(tái)設(shè)計(jì)完成后在6個(gè)班級(jí),共305名學(xué)生中進(jìn)行了體育選課運(yùn)行,結(jié)果顯示系統(tǒng)運(yùn)行良好,未發(fā)生系統(tǒng)異常及嚴(yán)重系統(tǒng)漏洞。選課后向參與選課的305名學(xué)生發(fā)放了調(diào)查問(wèn)卷,調(diào)查了學(xué)生對(duì)選課平臺(tái)的滿意度,滿意度統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

體育選課平臺(tái)在學(xué)校教育信息化過(guò)程中具有較強(qiáng)的專業(yè)性,可以拓寬學(xué)習(xí)渠道,提高體育課程教學(xué)質(zhì)量,對(duì)現(xiàn)代教育教學(xué)管理具有重要意義。利用好選課平臺(tái)不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教師的教學(xué)效率,還有助于學(xué)校體育教學(xué)信息化的提升,實(shí)現(xiàn)學(xué)校體育教學(xué)的業(yè)務(wù)流程重組,達(dá)到高效運(yùn)作、科學(xué)管理的目標(biāo)。