摘 要：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)的普及，高校學籍檔案管理面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。為提高高校學籍檔案管理的效率和準確性，本文設(shè)計了一種基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)設(shè)計方案。該系統(tǒng)旨在提供便捷的學籍檔案查詢和管理功能，支持數(shù)據(jù)的實時、同步更新，滿足學校和相關(guān)部門的需求。通過對系統(tǒng)進行測試，證明該系統(tǒng)能夠提高高校學籍檔案管理的效率，具有較高的實用價值和推廣前景。

關(guān)鍵詞：移動互聯(lián)網(wǎng)；檔案管理；數(shù)據(jù)錄入；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：TN 919.5" " " " " 文獻標志碼：A

傳統(tǒng)學籍檔案管理方案存在管理效率低、信息更新不及時、數(shù)據(jù)不準確以及保密性不足等問題，這些問題嚴重制約了高校學籍檔案管理工作有序地進行。與此同時，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為高校學籍檔案管理工作帶來了新的發(fā)展機遇。一方面，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)能夠借助網(wǎng)絡(luò)、移動設(shè)備等現(xiàn)代信息技術(shù)工具，實現(xiàn)對學籍檔案的遠程訪問、數(shù)據(jù)更新和信息查詢等功能，提高了學籍管理的效率和準確性。另一方面，通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，學籍檔案管理系統(tǒng)可以及時更新學生的個人信息、學業(yè)成績和獎懲情況等，使高校管理者可以隨時掌握學籍信息的最新動態(tài)，為學校管理工作提供更精準和實時的數(shù)據(jù)支持。因此，本文進行基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)設(shè)計，對系統(tǒng)的整體架構(gòu)進行分析，并對系統(tǒng)的展示層、控制層和訪問層進行規(guī)劃。為高校學籍檔案管理工作提供一種全新的思路和技術(shù)手段，促進高校管理工作的信息化建設(shè)與發(fā)展。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)設(shè)計的總框架分為3層，分別為展示層、控制層和訪問層。系統(tǒng)總框架設(shè)計圖如圖1所示。

展示層是系統(tǒng)的用戶界面，通過移動應(yīng)用或者網(wǎng)頁的形式呈現(xiàn)給用戶，用戶可以通過該界面對學籍檔案進行瀏覽、查詢、修改。該層的作用是以用戶友好的方式呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，并提供良好的用戶體驗?？刂茖邮窍到y(tǒng)的核心邏輯處理部分，負責處理用戶請求、邏輯計算和業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)，該層通過接收用戶的請求，進行身份驗證并控制權(quán)限，然后調(diào)用相應(yīng)的服務(wù)模塊進行數(shù)據(jù)處理、計算和分析。訪問層負責與數(shù)據(jù)庫進行交互，該層負責將控制層的請求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫操作語言，并將查詢結(jié)果反饋給控制層。此外，訪問層將存儲和讀取數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)安全并保證其完整性。基于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景，通過這種系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，使高校學籍檔案管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)學籍檔案查詢和管理功能。

2 軟件設(shè)計

2.1 展示層

在高校學籍檔案管理系統(tǒng)中，展示層是負責用戶界面和交互功能的模塊，主要負責向用戶展示學籍檔案的信息，并提供給用戶友好的操作方式。為滿足以上需求，首先，使用Adobe XD工具進行用戶界面（UI）設(shè)計，確定系統(tǒng)的整體布局、顏色搭配以及各功能模塊的位置和樣式，當定義UI設(shè)計中相應(yīng)的表單字段和選項時，需要考慮用戶的使用習慣和需求，保證其具有簡潔性、直觀性和易用性以及整體風格一致和美觀。其次，在UI設(shè)計的基礎(chǔ)上，使用HTML標記語言定義展示界面的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容；使用CSS樣式表進行界面的美化和布局；使用JavaScript編寫交互邏輯，實現(xiàn)動態(tài)效果和用戶操作的響應(yīng)，以將設(shè)計轉(zhuǎn)化為實際可交互的界面。此外，由于高校學籍檔案管理系統(tǒng)可能在PC、手機、平板等不同設(shè)備上進行展示，因此，使用CSS媒體查詢檢測設(shè)備屏幕的特性，并采用不同的樣式；根據(jù)Flexbox彈性布局實現(xiàn)自適應(yīng)的頁面布局，以適應(yīng)不同尺寸的屏幕。展示層需要提供查詢、篩選、排序和編輯等用戶與系統(tǒng)進行交互的功能。為實現(xiàn)這些功能，利用JavaScript庫處理用戶輸入和用戶事件（點擊、滾動、鍵盤輸入等），并響應(yīng)相應(yīng)操作，AJAX技術(shù)通過異步請求獲取后端數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)展示在界面上，以提高用戶體驗，減少頁面刷新的次數(shù)。最后，在展示層設(shè)計過程中，應(yīng)注重用戶體驗的優(yōu)化，使用動畫效果和過渡效果增加界面的流暢感和用戶引導。通過以上步驟和技術(shù)，可以實現(xiàn)高校學籍檔案管理系統(tǒng)展示層的用戶界面和交互功能，以提供用戶便捷、直觀的操作方式，使其能夠輕松瀏覽和管理學籍檔案信息。

2.2 控制層

2.2.1 數(shù)據(jù)錄入模塊

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)錄入模塊的主要目的是接收用戶提供的學籍數(shù)據(jù)，并將其有效地存儲到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，以供后續(xù)的分析處理和管理工作。為實現(xiàn)該目標，首先，設(shè)計用戶界面API訪問接口，以便用戶可以方便地輸入和編輯學籍數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)錄入過程中，采用Spring MVC的Validator接口驗證機制，確保錄入數(shù)據(jù)的準確性和完整性，驗證數(shù)據(jù)包括對學生個人信息以及對學籍信息格式、長度和合法性等方面的驗證。學籍數(shù)據(jù)驗證流程如圖2所示。

如圖2所示，MySQL定義一個數(shù)據(jù)庫連接，用于與數(shù)據(jù)庫進行交互，使用try-with-resources語句確保連接在被使用完后可以自動關(guān)閉，同時設(shè)置數(shù)據(jù)庫連接為非自動提交模式，確保在事務(wù)完成前，對數(shù)據(jù)庫的更改不會被提交。為增加錄入數(shù)據(jù)的可讀性和可維護性，使用預(yù)編譯SQL語句，插入、更新或刪除數(shù)據(jù)。SQL語句在執(zhí)行過程中可能會遇到SQL語法錯誤、數(shù)據(jù)庫連接失敗、權(quán)限不足等各種異常情況，這些異常會影響程序的正常運行。為解決以上難點，在執(zhí)行SQL語句的過程中使用try-catch語句捕獲和處理SQLException異常。當catch語句捕獲到SQLException異常時，為保持數(shù)據(jù)的一致性，設(shè)定堆棧跟蹤標簽，便于快速定位問題所在，及時使用數(shù)據(jù)庫連接對象執(zhí)行回滾事務(wù)操作；如果未發(fā)生異常情況，則提交事務(wù)以進行保存。綜上所述，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入模塊，涉及數(shù)據(jù)錄入、驗證等多個方面，通過合理的設(shè)計可以實現(xiàn)高效、準確和可靠的學籍檔案信息錄入功能。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理模塊

當用戶將學籍檔案和相關(guān)信息錄入完成后，使用Pandas中的read_csv函數(shù)加載數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)處理模塊進行處理分析。數(shù)據(jù)處理模塊主要是對導入系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)歸一化等預(yù)處理操作，以消除不同數(shù)據(jù)特征之間的量綱差異，使其更準確可靠，并為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用提供基礎(chǔ)。對高校學籍檔案錄入數(shù)據(jù)的預(yù)處理操作主要包括以下3個步驟。a）去除錯誤或不完整的數(shù)據(jù)。檢測并去除錄入數(shù)據(jù)中的錯誤或不完整數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)的準確性和完整性。b）格式轉(zhuǎn)換。將CSV、JSON等不同格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的XML格式，以便于后續(xù)處理和分析。c）數(shù)據(jù)歸一化。利用Z-score歸一化方法對數(shù)據(jù)進行歸一化處理，以消除不同數(shù)據(jù)特征之間的量綱差異，使其更準確。Z-score歸一化是將原始數(shù)據(jù)的均值和方差轉(zhuǎn)換為標準正態(tài)分布的一種歸一化方法，計算過程如公式（1）所示。

（1）

式中：z'為歸一化后的學籍檔案錄入數(shù)據(jù)值；z為學籍檔案錄入數(shù)據(jù)原始值；m為數(shù)據(jù)集的均值；s為數(shù)據(jù)集的標準差。利用NumPy分析技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘算法，對經(jīng)過預(yù)處理操作后的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)挖掘等工作，以發(fā)現(xiàn)其潛在規(guī)律、關(guān)聯(lián)關(guān)系和趨勢等。當數(shù)據(jù)集的維度較高時，為降低計算復(fù)雜度和提高數(shù)據(jù)的可解釋性，采用主成分分析（PCA）技術(shù)進行維數(shù)約簡，其核心在于通過特征值的順序選擇相應(yīng)的特征向量以捕捉數(shù)據(jù)中的主要變異。在這個過程中，根據(jù)MLE極大似然估計法選取一個0～1的數(shù)值作為保留的浮點數(shù)，以確定需要保留正態(tài)能量的比例。主成分分析（PCA）降維操作具體步驟如下：將經(jīng)過預(yù)處理操作后的數(shù)據(jù)加載到Pandas DataFrame中，并計算數(shù)據(jù)集各特征之間的協(xié)方差矩陣，如公式（2）所示。

v（a，b）=e×[（a-μa）（b-μb）] " " "（2）

式中：a和b分別為特征列向量系數(shù)和行向量系數(shù)；μa和μb分別為二者的均值；e為數(shù)據(jù)期望值。選取前k個最大特征值對應(yīng)的特征向量作為主成分，其中，k是一個超參數(shù)，并利用選定的主成分對原始數(shù)據(jù)進行降維，將原始數(shù)據(jù)的每個特征映射到選定的k個主成分上。通過以上步驟可以降低數(shù)據(jù)的維度，減少計算復(fù)雜度，提高數(shù)據(jù)的可解釋性。對PCA降維后的數(shù)據(jù)進行聚類預(yù)測，得到聚類標簽列data_clustered，其中每個元素為該樣本所屬的聚類。如果數(shù)據(jù)集有標簽列（目標變量），使用高斯濾波方法進行濾波分類訓練，設(shè)二維標簽列數(shù)據(jù)為（x，y），高斯濾波計算過程如公式（3）所示。

（3）

式中：f（x，y）為濾波后的標簽列數(shù)據(jù)集；σ為權(quán)重參數(shù)。通過以上步驟，數(shù)據(jù)處理模塊可以對學籍數(shù)據(jù)進行預(yù)處理、主成分分析等操作，有效提高學籍檔案管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，可以幫助使用者更好地了解學籍檔案相關(guān)信息的特點和規(guī)律，從而為后續(xù)決策提供支持。此外，在移動互聯(lián)網(wǎng)背景下，需要利用加密算法、訪問控制技術(shù)等保障數(shù)據(jù)處理過程中數(shù)據(jù)的安全性，保護隱私，采取對數(shù)據(jù)進行加密、權(quán)限管理、訪問控制等措施，防止非法獲取和濫用數(shù)據(jù)的風險。

2.2.3 數(shù)據(jù)匯總模塊

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)設(shè)計中，數(shù)據(jù)匯總模塊的設(shè)計旨在提供高效的數(shù)據(jù)存儲和管理功能，并為用戶提供快速的數(shù)據(jù)訪問和匯總服務(wù)。通過引入臨時中間層，系統(tǒng)能夠有效減輕對數(shù)據(jù)庫的直接訪問壓力，從而提升系統(tǒng)的性能和效率。首先，需要使用COUNT函數(shù)定義一個學籍信息處理類型集合，該集合包括學籍信息的各項特征，設(shè)學籍信息處理類型集合為Rj，如公式（4）所示。

（4）

式中：n為學籍信息的特征數(shù)量；gn為學籍信息第n個單項特征。通過定義學籍信息處理類型，可以使數(shù)據(jù)匯總模塊能夠準確地對不同類型的學籍檔案信息進行分類匯總處理，同時，也可以方便其他模塊或系統(tǒng)的調(diào)用。繼而，編寫網(wǎng)絡(luò)爬蟲程序進行學籍檔案信息的匯總，設(shè)學籍檔案信息匯總集合為ph，計算過程如公式（5）所示。

ph=wi，h j，k·qj " " " " " " " " " "（5）

式中：h為學生年級階段節(jié)點；i為入學時間；k為學號；j為信息類型；qj為學籍信息類型集合，則wi，h j，k為學籍檔案匯總信息向量。在數(shù)據(jù)存儲方面，利用MemcachedCache快速緩存器的分布式存儲方式，將學籍數(shù)據(jù)匯總后分布到系統(tǒng)的多個節(jié)點上，實現(xiàn)學籍信息的并行讀寫，進而提高系統(tǒng)的吞吐量和負載能力。

2.3 訪問層

在基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)設(shè)計中，訪問層是連接前端和后端的重要環(huán)節(jié)，它負責將用戶發(fā)起的請求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫操作，并將結(jié)果返回給用戶。在設(shè)計訪問層的過程中，需要考慮到系統(tǒng)的可擴展性和可維護性，以滿足未來可能的增長和需求變化。同時，還需要合理分配服務(wù)器資源，避免訪問層成為系統(tǒng)瓶頸，影響用戶體驗。首先，下載和安裝Apache Web服務(wù)器軟件，配置服務(wù)器的端口、日志文件路徑等基本設(shè)置，并創(chuàng)建虛擬主機，以便實現(xiàn)在同一臺服務(wù)器上托管多個網(wǎng)站。其次，安裝Express.js定義路由規(guī)則，將HTTP請求映射到相應(yīng)的處理器函數(shù)上，在每個處理器函數(shù)中編寫業(yè)務(wù)邏輯，以響應(yīng)請求并生成相應(yīng)的輸出。同時，使用中間件來處理身份驗證請求和日志記錄響應(yīng)之間的共享邏輯。在處理請求中的參數(shù)的過程中，使用Node.js的內(nèi)置URL模塊解析URL字符串，獲取請求的路徑和查詢參數(shù)，并使用數(shù)據(jù)校驗工具或自定義的驗證規(guī)則驗證參數(shù)。配置MyBatis框架，以指定數(shù)據(jù)庫連接信息和對象-表映射規(guī)則，并使用注解或XML配置與數(shù)據(jù)庫表的映射關(guān)系。當與數(shù)據(jù)庫進行交互時，使用SQL進行數(shù)據(jù)的查詢或更新操作，并將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序可以直接使用的格式。最后，在處理器函數(shù)中使用Thymeleaf的上下文對象，定義頁面結(jié)構(gòu)和動態(tài)內(nèi)容，并將數(shù)據(jù)傳遞給模板引擎，生成最終的HTML輸出。綜上所述，在基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)中，訪問層扮演著重要的角色，其設(shè)計需要綜合考慮多個因素，以達到高效、安全、穩(wěn)定的運行效果。

3 測試試驗

3.1 測試環(huán)境

為評估基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)的實用性和穩(wěn)定性，進行模擬測試來檢測系統(tǒng)的性能。測試使用華為MateBook X Pro筆記本電腦作為測試設(shè)備，配備第10代Intel Core i7處理器、16GB內(nèi)存和512GB固態(tài)硬盤，操作系統(tǒng)為Windows 10。同時，為模擬真實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，采用路由器和交換機進行網(wǎng)絡(luò)連接，并使用移動5G網(wǎng)絡(luò)進行測試。在測試過程中，選擇5個不同的信息節(jié)點，并對學籍檔案信息的錄入速度、系統(tǒng)的響應(yīng)速度以及數(shù)據(jù)的準確性進行測試。

3.2 試驗結(jié)果

本文選取了5個不同的信息節(jié)點，測試高校學籍檔案管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集時間、數(shù)據(jù)傳輸速率以及數(shù)據(jù)準確性，具體試驗結(jié)果見表1。

表1 測試結(jié)果

節(jié)點 數(shù)據(jù)采集時間/s 數(shù)據(jù)傳輸速率/（MB·s-1） 數(shù)據(jù)準確率/%

1 8.18 22.2 99.2

2 8.12 22.3 98.5

3 7.95 21.7 98.7

4 8.04 21.9 98.9

5 8.00 22.0 99.1

由表1的測試結(jié)果可以得出，系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)采集時間為8.058M/s，說明本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集效率較高，能夠快速獲取學籍檔案信息；系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)傳輸速率為22.02MB/s，表明本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度相對較快，能夠快速將學籍檔案信息傳輸至目標節(jié)點；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)準確率達到98.5%以上，表明本系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理過程中具有較高的準確性，有效避免數(shù)據(jù)錯誤和漏報情況發(fā)生。綜上所述，基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)設(shè)計不僅可以提高學籍管理效率，而且通過提供準確、及時的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，進一步提升高校學籍信息處理的有效性。

4 結(jié)語

綜上所述，本文從高校學籍檔案管理的實際需求出發(fā)，對基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學籍檔案管理系統(tǒng)進行整體設(shè)計。系統(tǒng)硬件采用了先進的移動處理器和存儲設(shè)備，系統(tǒng)架構(gòu)采用現(xiàn)代化的Web架構(gòu)，從而實現(xiàn)高效的移動辦公和學籍檔案信息的自動存儲、處理和展現(xiàn)。試驗結(jié)果表明，移動互聯(lián)網(wǎng)加持下設(shè)計的高校學籍檔案管理系統(tǒng)能夠有效提升高校學籍檔案管理的效率和精度，具有較高的實用性。該系統(tǒng)還可以進一步拓展和升級，不斷滿足高校學籍檔案管理的新需求，建設(shè)更智能、便捷、安全的學籍管理新生態(tài)。

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基金項目：2022年湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學院青年基金項目“基于移動互聯(lián)網(wǎng)的高校學生學籍檔案管理系統(tǒng)研究——以湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學院為例”（項目編號：QN2022-19）。