“互聯(lián)網(wǎng)+”下職校教務(wù)管理平臺的研究與開發(fā)

劉娟

摘要：互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)時代需要職校的教務(wù)管理與時俱進(jìn)。在分析職校教務(wù)管理的流程和需求后，采用SSH2架構(gòu)進(jìn)行分層設(shè)計，并對各模塊進(jìn)行了功能設(shè)計，然后對開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)庫連接、安全控制、報表管理等進(jìn)行了闡述。實踐表明，“互聯(lián)網(wǎng)+”下的教務(wù)管理平臺實現(xiàn)了對傳統(tǒng)職校信息化建設(shè)的重塑。

關(guān)鍵詞： 互聯(lián)網(wǎng)+；教務(wù)管理平臺；SSH框架；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）25-0065-03

近年來，隨著計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、Wireless Fidelity等技術(shù)的高速發(fā)展，職校校園網(wǎng)建設(shè)也日趨完善，整體信息化進(jìn)程不斷推進(jìn)。學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大與層次的多樣化，使得校園也成為大數(shù)據(jù)應(yīng)用的地方，其中以教務(wù)管理尤為突出。借助互聯(lián)網(wǎng)和信息化手段管理教務(wù)工作，可以有效整合教學(xué)資源，規(guī)范數(shù)據(jù)儲存與共享，使用戶訪問不受時間和地域限制，高效解決問題。因此，從職校的實際需求出發(fā)，構(gòu)建了一個“互聯(lián)網(wǎng)+”下的一體化教務(wù)管理平臺。

1 業(yè)務(wù)流程分析

職校教務(wù)管理是從學(xué)生入學(xué)到畢業(yè)的一系列繁雜業(yè)務(wù)的操作，主要包括新生從報到建立學(xué)籍到組織資源安排課程、從發(fā)放教材安排上課到組織考試、管理成績等一系列的業(yè)務(wù)流程。教務(wù)管理流程如圖1所示。

2 功能需求分析

根據(jù)教務(wù)工作實際需求，得出平臺主要使用對象為教務(wù)管理員、教師和學(xué)生。

教務(wù)管理員需求：能進(jìn)行學(xué)籍、成績、排課、考務(wù)和教材等教務(wù)信息的錄入、查詢、修改、刪除、導(dǎo)出等操作；

教師需求：能進(jìn)行學(xué)生成績錄入、修改、導(dǎo)出等操作；可以查詢其他教務(wù)信息和維護(hù)個人信息；

學(xué)生需求：可以查詢個人成績、學(xué)籍信息、課表和考試安排，維護(hù)個人信息。

此外，還需設(shè)置系統(tǒng)管理員進(jìn)行平臺和用戶管理。并且還應(yīng)具有用戶登錄、日志記錄、數(shù)據(jù)備份、安全退出等功能。

3 總體設(shè)計

3.1 技術(shù)方案

平臺基于B/S模式，選用Tomcat為Web服務(wù)器、MS SQL Server為后臺數(shù)據(jù)庫，以MyEclipse為開發(fā)環(huán)境，使用Java語言、JSP等技術(shù)開發(fā)。

采用輕量級的J2EE架構(gòu)—SSH2（Struts2+Spring+Hibernate）框架，將平臺分為Web表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和數(shù)據(jù)庫層。SSH2框架分層體系圖如圖2所示。

其中，Web表示層是與用戶的交互界面，采用Struts2框架，通過JSP和Action類來實現(xiàn)，主要負(fù)責(zé)收集用戶請求、返回結(jié)果頁面。業(yè)務(wù)邏輯層是整個平臺的核心，采用Spring框架實現(xiàn)，并負(fù)責(zé)與Struts2和Hibernate整合；主要進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯處理，為表示層提供業(yè)務(wù)方法。數(shù)據(jù)持久層，采用Hibernate框架實現(xiàn)，負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)庫層中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成類持久對象和對應(yīng)的DAO實現(xiàn)，供業(yè)務(wù)邏輯層調(diào)用[1]。數(shù)據(jù)庫層負(fù)責(zé)存放系統(tǒng)的應(yīng)用數(shù)據(jù)，提供訪問的數(shù)據(jù)源。

分層設(shè)計使得每層職能明確，各層間通信通過接口互聯(lián)，降低了各層間的耦合度，提高了組件的復(fù)用性，有利于平臺的維護(hù)和擴(kuò)展。

3.2 功能設(shè)計

本教務(wù)管理平臺由系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)信息管理、學(xué)籍管理、成績管理、教學(xué)資源管理、排課管理、考務(wù)管理和教材管理八個模塊組成，具有用戶登錄、分權(quán)訪問、信息存儲、維護(hù)、查詢導(dǎo)出，安全退出等功能。平臺功能結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

1） 系統(tǒng)管理

實現(xiàn)權(quán)限管理、用戶管理以及系統(tǒng)相關(guān)的維護(hù)?？梢詫巧x權(quán)，完成用戶創(chuàng)建維護(hù)、角色分配以及系統(tǒng)菜單設(shè)置、日志記錄、數(shù)據(jù)備份、安全控制等維護(hù)功能。

2） 基礎(chǔ)信息管理

實現(xiàn)專業(yè)和班級信息的管理?？梢栽O(shè)置專業(yè)名稱、代碼及學(xué)制信息；能進(jìn)行編班、分配班主任等班務(wù)管理。

3） 學(xué)籍管理

實現(xiàn)學(xué)生學(xué)籍信息、學(xué)籍異動、在校獎懲和畢業(yè)信息的管理。能夠進(jìn)行學(xué)籍信息的批量管理，可以對學(xué)生休學(xué)、轉(zhuǎn)專業(yè)等學(xué)籍異動及在校獎懲情況進(jìn)行記錄和查詢導(dǎo)出；能進(jìn)行畢業(yè)審核并生成畢業(yè)生信息表。各類信息可以進(jìn)行組合查詢后以報表形式導(dǎo)出。

4） 成績管理

可以實現(xiàn)成績錄入、修改、查詢、分析統(tǒng)計等功能。能在規(guī)定時間內(nèi)錄入和修改成績，可以按條件進(jìn)行成績查詢、導(dǎo)出；并能對成績進(jìn)行分類統(tǒng)計生成圖形化報表或者補(bǔ)考、重修名單等文檔報表。

5） 教學(xué)資源管理

實現(xiàn)教師管理和教室管理。能對教師個人信息、主講課程、教學(xué)成果等進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對全校的教室大小、使用情況進(jìn)行分類管理。

6） 排課管理

主要實現(xiàn)教學(xué)計劃管理、課程安排和課表查詢功能?？梢怨芾黹_設(shè)課程的代碼、名稱、學(xué)時，性質(zhì)等信息，并制定每學(xué)期各專業(yè)教學(xué)計劃用于課程安排；能根據(jù)教師、班級（職校每個班級有固定教室）、時間的需求，按照一定條件自動排課，然后檢驗沖突手動調(diào)整，最終生成合理可行的總課表、教師課表和班級課表；并可以按照條件查詢、導(dǎo)出不同類型的課表。

（7） 考務(wù)管理

實現(xiàn)考試安排及查詢導(dǎo)出。能根據(jù)課程、班級、學(xué)生人數(shù)、教室信息，安排考試時間、科目、班級、考場及監(jiān)考教師，并生成考試表安排供用戶查詢導(dǎo)出。

8） 教材管理

實現(xiàn)教材的集中管理。主要包括教材信息與征訂、教材發(fā)放、庫存管理等功能，實現(xiàn)了教材的進(jìn)銷存管理。

3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

主要包括數(shù)據(jù)庫表設(shè)計和表間關(guān)聯(lián)設(shè)計。本平臺設(shè)計了用戶表、角色表、用戶角色表、學(xué)生表、成績表、教師表等多個數(shù)據(jù)庫表，以MS SQL Server為后臺數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，運(yùn)用Power Designer將數(shù)據(jù)庫表映射到數(shù)據(jù)庫中。endprint

3.4 包結(jié)構(gòu)設(shè)計

平臺在My Eclipse下開發(fā)，通過建立目錄樹的包結(jié)構(gòu)來分類管理類文件。主要的包結(jié)構(gòu)如下：

1） cn.zx.jwgl.domain包：存放需要進(jìn)行映射轉(zhuǎn)換的實體類；

2） cn. zx.jwgl.dao包：存放DAO接口；

3） cn.zx.jwgl.dao.impl包：存放DAO 接口的實現(xiàn)類；

4） cn.zx.jwgl.service包：存放Service接口；

5） cn.zx.jwgl.service.impl包：存放Service接口的實現(xiàn)類；

6） cn.zx.jwgl.action包：存放Struts2的Action類；

7） cn.zx.jwgl.util包：存放所有工具類；

8） cn.zx.jwgl.cfg包：存入所有配置文件；

9） cn.zx.jwgl.filter包：存入所有過濾器類。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)

平臺使用時會頻繁地訪問數(shù)據(jù)庫，例如在成績錄入時期，用戶數(shù)和并發(fā)量的劇增會造成數(shù)據(jù)庫連接瓶頸，故采用“數(shù)據(jù)庫連接池”技術(shù)來加快響應(yīng)時間，提高訪問效率。連接池的思想是將一定數(shù)量已建好的連接預(yù)先存入“連接池”中，若要建立連接，則直接從“連接池”中取出，用完后再放回池中供它用[2]。

本平臺使用c3p0連接池，在Tomcat 中配置數(shù)據(jù)源時，在sevrer.xml中添加元素定義數(shù)據(jù)源，在web.mxl中添加元素聲明數(shù)據(jù)源。并且在Hibernate配置文件中指明數(shù)據(jù)源、驅(qū)動類型等參數(shù)；本平臺在實際使用中，應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置合適的連接個數(shù)及每個連接的最大使用次數(shù)，其中最小和最大連接池容量是設(shè)置的關(guān)鍵。

4.2 用戶登錄

各類用戶通過Web頁面登錄，輸入用戶名、密碼和驗證碼后，點擊登錄按鈕，登錄表單里的驗證數(shù)據(jù)會提交至服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫中保存的數(shù)據(jù)做比較，驗證成功后，會根據(jù)用戶角色進(jìn)入相應(yīng)的用戶主頁面。如果登錄信息有誤驗證失敗，則返回參數(shù)提示用戶信息錯誤等待重輸，用戶登錄時序圖如圖4所示。

平臺采用模糊錯誤提示，即不論用戶名或者密碼有誤，都只給出“登錄信息錯誤，請重輸”的提示信息，以防止用戶信息暴露被攻擊者偵測[3]。登錄時使用驗證碼校驗，防止客戶機(jī)被惡意軟件自動登錄等暴力破解攻擊，提高服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性。

4.3 安全控制

4.3.1 權(quán)限控制

本平臺采用RBAC（Role Based Access Control） 進(jìn)行權(quán)限控制，在角色分配中，把權(quán)限控制分為模塊級與數(shù)據(jù)級兩種，如果角色具有模塊級權(quán)限，可以瀏覽模塊；如果具有數(shù)據(jù)級權(quán)限，則還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行增刪查改等操作[4]。

平臺用戶分為系統(tǒng)管理員、教務(wù)管理員、教師、學(xué)生四類角色。系統(tǒng)管理員擁有最高的權(quán)限；教務(wù)管理員擁有教務(wù)各個模塊管理權(quán)限，能進(jìn)行信息增刪查改和導(dǎo)出操作；教師可以進(jìn)行授課成績的錄入、修改、導(dǎo)出操作，可以對授權(quán)模塊查詢；學(xué)生可以查詢個人成績、學(xué)籍信息、課表和考試安排。

權(quán)限控制通過數(shù)據(jù)庫中設(shè)計用戶表、角色表、權(quán)限表、用戶-角色表、角色-權(quán)限表來描述。RBAC降低授權(quán)管理的復(fù)雜性和管理開銷，保證了系統(tǒng)安全環(huán)境。

4.3.2 數(shù)據(jù)加密

本平臺使用DES（Data Encryption Standard）加密算法。它是一種對稱加密算法，加密性能高，處理速度快，顯著提高系統(tǒng)安全性。使用JCE （Java Cryptography Extension） —Java內(nèi)置密碼擴(kuò)展包，完成數(shù)據(jù)加密/解密[5]，具體算法用Bouncy Castle的JCE來實現(xiàn)，設(shè)計了EncryptorDES類，由它提供加密/解密的接口。

4.3.3 日志記錄

日志用來記錄用戶登錄信息和各種操作以及異常信息（如攻擊者的痕跡）、程序錯誤原因等。管理員需要經(jīng)常查看日志并且備份。日志記錄可以使管理員了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，準(zhǔn)確定位故障，排除安全隱患。

4.4 Ajax技術(shù)

Ajax是對JavaScript、DOM和XMLHttpRequest等技術(shù)的整合，利用Ajax技術(shù)可使Web應(yīng)用系統(tǒng)與服務(wù)器進(jìn)行異步交互，實現(xiàn)局部刷新而不需重載頁面[6]，讓用戶可以無縫使用系統(tǒng)，提高了用戶體驗并減少帶寬占用。

本平臺廣泛采用Ajax技術(shù)來優(yōu)化用戶操作。例如在新增班級時，會對輸入的班級名稱進(jìn)行檢驗，若輸入的班級已經(jīng)存在，則提示“此班級已存在”，不允許新增。又如輸入學(xué)生信息時，會對身份證號碼進(jìn)行檢查，符合規(guī)則才允許輸入其他信息后保存；否則顯示紅色提示：“身份證號有誤”，且“保存”按鈕呈灰色不可用狀態(tài)。

4.5 報表管理

1） 導(dǎo)出文檔報表。本平臺主要采用Java的開源項目來生成Excel和PDF兩類格式報表。其中，Excel格式選用功能和效率均較好的PIO創(chuàng)建，PDF格式采用開源站點SourceForge的項目iText生產(chǎn)。

2） 生成圖形報表。除了文檔報表，對于成績信息等還可以生成圖形報表。以Java Servlet為后臺服務(wù)組件，借助JFreeChart組件生成統(tǒng)計分析表圖片，并將圖片直接下載到瀏覽器中，實現(xiàn)了餅狀、柱狀和曲線三種分析圖顯示功能，直觀、清晰地顯示統(tǒng)計結(jié)果，對了解學(xué)生成績等信息的分布及變化趨勢有重要的參考價值。

4.6 中文編碼和分頁顯示

平臺的頁面都做了中文編碼處理避免出現(xiàn)亂碼。但若在每個頁面中均編寫代碼會產(chǎn)生大量的重復(fù)代碼，故使用過濾器處理，同時在 web.xml 中配置好統(tǒng)一字符編碼。

平臺使用Struts2實現(xiàn)分頁顯示。把數(shù)據(jù)庫表中的每行數(shù)據(jù)封裝成對象，用類型為List的方法返回它們，并在Action里定義一個List屬性，用這個List接收查詢后封裝的對象，最后通過Logic標(biāo)簽遍歷集合里的對象，可以查詢集合對象的屬性使之顯示在頁面上。

5 結(jié)束語

從職校教務(wù)管理信息化的要求出發(fā)，開發(fā)了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的教務(wù)管理平臺，測試結(jié)果總體達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，仍有細(xì)節(jié)有待完善。運(yùn)用此網(wǎng)絡(luò)平臺極大地提高了教務(wù)管理的效率，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)與資源共享，推進(jìn)了職校的信息化進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李剛.輕量級J2EE企業(yè)應(yīng)用實戰(zhàn)：Struts Spring Hibernate整合開發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007：423-453.

[2] 王萍.基于Web的教務(wù)管理信息系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].中國管理信息化：綜合版，2006，9（3）：90-93.

[3] 林萍.基于SSH+DWR的高?？蒲泄芾硐到y(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].計算機(jī)應(yīng)用與軟件，2014，31（7）：66-68

[4] 杜建彬.基于角色的訪問控制在教務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用探究[J].科教導(dǎo)刊，2010，31（2）：134-135

[5] 360百科.DES算法[EB/OL].[2017-07-20].https：//baike.so.com/doc/5429347-5667575.html.

[6] Ryan Asleson. AJAX基礎(chǔ)教程[M]. 金靈，譯.北京：人民郵電出版社，2006.