應(yīng)用型本科大學(xué)生科技創(chuàng)新系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

邱勝海 王云霞 楊銘 馬銀忠

摘要：近年來，應(yīng)用型本科越來越注重大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。描述了影響創(chuàng)新能力的多種因素，針對評價學(xué)生創(chuàng)新能力缺少必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提出開發(fā)一個TIMIS系統(tǒng)的必要性，分析設(shè)計了該系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫概念模型和邏輯模型，設(shè)計了集成多個技術(shù)的軟件架構(gòu)體系，并應(yīng)用Bootstrap、Spring、SpringMVC與MyBatis數(shù)據(jù)庫等相關(guān)技術(shù)完成了系統(tǒng)的開發(fā)。實踐證明，TIMIS具有易用性、可擴展性及用戶體驗良好等特點，有助于合理收集創(chuàng)新能力相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對挖掘大學(xué)生科技能力提升的外在因素或內(nèi)在因素提供研究的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：科技創(chuàng)新管理信息系統(tǒng)；創(chuàng)新能力；Spring MVC；系統(tǒng)架構(gòu)；概念模型

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）04-0073-03

Design and Development of The Technological Innovation System for College Student in the application-oriented undergraduate universities

QIU Sheng-hai， WANG Yun-xia， YANG Ming， MA Yin-zhong

（Department of Mechanical. Engineering，Nanjing Institute of Technology， Nanjing 211167， China）

Abstract： In recent years， people pay more and more attention to the cultivation of College Students' scientific and technological innovation ability in application-oriented universities. It is necessary to develop a TIMIS in view of the lack of necessary basic data for evaluating innovation capability factors. It analyzes the function structure， database concept model and logic model of the TIMIS.It designs the software architecture integrated with multiple technology. It completes the development of TIMIS by using Bootstrap， Spring， SpringMVC and MyBatis technology. Practice shows that TIMIS has usability，scalability and a good user experience， which is helpful to collect the basic data of students' innovation ability.It provides the basis for further research on the external factors or internal factors of improving the scientific and technological ability of Colleg e students.

Key words： Technological Innovation Management Information System（TIMIS）； Innovation Capability； Spring Model-View-Controller； System Architecture； Concept Model

1 概述

隨著我國經(jīng)濟及科技的深入發(fā)展，社會各行業(yè)迫切需要大量的高科技創(chuàng)新型人才，我國非常重視高科技人才的培養(yǎng)和引入，制訂了各種高科技人才培養(yǎng)及引進(jìn)計劃，并投入大量資金重點資助各類高層次創(chuàng)造性人才，如“萬人計劃”、“千人計劃”等。這些舉措能快速提升科研院校廣大科研工作者的創(chuàng)新能力、參與國際化科技競爭的實力以及進(jìn)行科研創(chuàng)新的積極性，另一方面，進(jìn)一步提升在校大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。應(yīng)用型本科教育主要培養(yǎng)有一定的理論基礎(chǔ)、掌握新技術(shù)、具備較強的實踐能力和創(chuàng)新意識的高層次應(yīng)用型人才，此類高校在教學(xué)改革的探索中非常注重學(xué)生實踐環(huán)境的強化，滿足了中國經(jīng)濟社會發(fā)展對高層次應(yīng)用型人才的需求，有力的推進(jìn)中國高等教育的大眾化[1]，而實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生社會職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競爭力的重要途徑。

應(yīng)用型本科學(xué)校如何培養(yǎng)創(chuàng)新性人才是高等教育改革中的重要課題，國內(nèi)學(xué)者提出了很多的方法及對策。文獻(xiàn)[2]從提升職業(yè)能力培養(yǎng)內(nèi)涵的角度，構(gòu)建了應(yīng)用型本科實踐教學(xué)體系；文獻(xiàn)[3] 提出了以企業(yè)需求為導(dǎo)向的校企多渠道聯(lián)合創(chuàng)新培養(yǎng)的途徑，探索校企合作下創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式；文獻(xiàn)[4-5]從大學(xué)生參加實驗及實踐技能競賽角度探索大學(xué)生綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)模式；文獻(xiàn)[6]從工科大學(xué)生創(chuàng)新知識、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新品格三大要素出發(fā)，運用層次分析法等工具研究提升大學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)的若干舉措；文獻(xiàn)[7-8]建立了大學(xué)生科研創(chuàng)新能力評價指標(biāo)體系，并應(yīng)用AHP及模糊評價法進(jìn)行實證研究。雖然多個學(xué)者提出了提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的舉措或者建立評價指標(biāo)體系，但是這些措施或者評價方法實施起來往往因缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持而十分困難，如評價學(xué)生的思維能力、發(fā)現(xiàn)問題的能力等指標(biāo)值就非常抽象化，很難準(zhǔn)確評估能力的強弱，造成評價結(jié)果不科學(xué)、不公正和不合理。根據(jù)多年指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研創(chuàng)新項目的實踐，給出影響學(xué)生進(jìn)行科研創(chuàng)新能力的多種因素，并針對這些因素開發(fā)一個科技創(chuàng)新管理信息系統(tǒng)來管理創(chuàng)新信息，旨在為正確評價學(xué)生的科研創(chuàng)新能力提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 TIMIS總體分析與設(shè)計

2.1 系統(tǒng)的功能分析與設(shè)計

根據(jù)應(yīng)用型本科大學(xué)生的創(chuàng)新能力評價指標(biāo)[7-8]、影響因素[6][9-10]及多年的大學(xué)生科研項目指導(dǎo)經(jīng)驗，分析得出大學(xué)生創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在創(chuàng)新者所需各種知識、創(chuàng)新者所具備的能力及創(chuàng)新者所具有的品質(zhì)三大要素，其中創(chuàng)新知識體現(xiàn)在在校所學(xué)的專業(yè)知識、數(shù)學(xué)應(yīng)用、英語水平、計算機語言及工具使用能力、專業(yè)選修及知識體系結(jié)構(gòu)等；創(chuàng)新能力體現(xiàn)在申報項目、發(fā)表的論文、論著及專利申報、科技競賽獲獎等級及數(shù)量、參與科技講座、技能拓展訓(xùn)練、科技技能培訓(xùn)、閱讀文獻(xiàn)及使用、參與老師課題情況及畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量等；創(chuàng)新品質(zhì)體現(xiàn)在項目團隊中的表現(xiàn)及貢獻(xiàn)、出席學(xué)術(shù)會議、產(chǎn)權(quán)意識情況及科技交流心得體會等。通過記錄并統(tǒng)計影響創(chuàng)新能力的相關(guān)基礎(chǔ)信息，可以間接反映學(xué)生創(chuàng)新能力的水平高低，如通過統(tǒng)計學(xué)生的基金項目申報成功數(shù)與申報數(shù)之比，可反映學(xué)生對新知識的探索能力與觀察能力；通過成員在項目組中的表現(xiàn)，可反映學(xué)生的團隊協(xié)作能力、溝通能力與領(lǐng)導(dǎo)能力等創(chuàng)新品質(zhì)；可以查詢申報項目時其團隊成員的知識體系結(jié)構(gòu)，就能了解項目是否能夠完成，同時也為項目組成員調(diào)換提供了依據(jù)。

根據(jù)以上分析，最終確定TIMIS的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

TIMIS功能簡要描述如下：學(xué)生基礎(chǔ)信息管理包括學(xué)號、姓名、所在班級、所學(xué)專業(yè)等個人詳細(xì)信息的維護(hù)；學(xué)生知識體系管理主要對該學(xué)生的數(shù)學(xué)水平、計算機水平、英語水平以及其它專業(yè)知識的維護(hù)；基金項目申報管理則是在校生申報國家、省部、學(xué)校及企業(yè)各類基金項目，包括項目名稱、項目等級、起止日期、主要內(nèi)容、關(guān)鍵詞、關(guān)鍵技術(shù)、主要驗收成果等，團隊管理則主要記錄項目組成員信息，專長、承擔(dān)的任務(wù)等；發(fā)表論文管理主要記錄學(xué)生在校期間公開發(fā)表的論文及引用情況，包括論文名稱、作者排名、摘要及關(guān)鍵詞、出版物來源、時間等信息；其它如專利、專著與論文情況類似；科技競賽情況主要描述競賽名稱、主辦單位、競賽時間、獲獎情況、個人排名等信息；參加科技實踐情況包括對開放性實驗、參與老師的課題情況、畢業(yè)設(shè)計及社會實習(xí)等信息進(jìn)行記錄；技能拓展主要記錄學(xué)生在校期間的各種技能培訓(xùn)等；科技文獻(xiàn)應(yīng)用管理主要記錄閱讀的科技文獻(xiàn)并加以應(yīng)用的信息；團隊協(xié)作貢獻(xiàn)管理主要記錄學(xué)生參與課題的貢獻(xiàn)信息；科技交流心得主要記錄各種科研交流活動時的身份，如主持人、報告人、專家、成員等；出席會議情況主要記錄學(xué)生出席國際、國內(nèi)、校內(nèi)科技交流大會信息。

2.2 TIMIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分析與設(shè)計

根據(jù)TIMIS系統(tǒng)的功能描述及數(shù)據(jù)收集情況，分析得到系統(tǒng)的主要實體有：學(xué)生、項目、論文、專利、會議、科技競賽、技能拓展、知識結(jié)構(gòu)、文獻(xiàn)、科技實踐及科技交流等。其中實體學(xué)生與項目具有多對多的參與團隊聯(lián)系、學(xué)生與論文、專利、會議、科技競賽、文獻(xiàn)之間都是多對多聯(lián)系、學(xué)生與知識結(jié)構(gòu)、技能拓展、科技實踐、科技交流是一對多聯(lián)系，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計知識和數(shù)據(jù)分析，得到TIMIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫概念模型，如圖2所示，由于篇幅所限，圖2中省略了關(guān)系的屬性。

根據(jù)圖2的概念模型以及數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化設(shè)計要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計，使之既具有無損連接，又具有函數(shù)依賴的特點，范式至少達(dá)到3NF，主要關(guān)系的邏輯設(shè)計模型如下所示，各個關(guān)系屬性主鍵用下劃線表示，外鍵用波浪線表示，為節(jié)省篇幅，部分關(guān)系及各關(guān)系的部分屬性略去。

學(xué)生（學(xué)號，姓名，專業(yè)，班級等）、項目（編號，題目，開始日期，結(jié)束日期，類型等）、團隊（學(xué)號，項目編號，身份，排名，狀態(tài)、主要貢獻(xiàn)等）、論文（編號，題目，來源，年份等）、發(fā)表（編號，論文編號，學(xué)號，排名，貢獻(xiàn)等）；專利（專利號，名稱，日期，類型等）；申請專利（編號，專利號，學(xué)號，排名，貢獻(xiàn)等）；技能拓展（編號，名稱，日期，拓展類型，學(xué)號，評價效果等）；知識結(jié)構(gòu)（編號，知識名稱，知識類型，學(xué)號，掌握程度等）

3 TIMIS系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計

TIMIS系統(tǒng)采用分布式J2EE多層次架構(gòu)軟件體系（SSM 框架集，Spring SpringMVC Mybatis）設(shè)計，自底向上分別為數(shù)據(jù)庫層、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層、控制層和表示層構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)庫層采用功能強大的MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)訪問層由MyBatis持久層開源框架提供支持，該框架消除了幾乎所有的JDBC代碼、參數(shù)的手工設(shè)置以及結(jié)果集的檢索。僅使用簡單的 XML或注解用于配置和原始映射，將接口和普通的 Java對象映射成數(shù)據(jù)庫中的記錄，大大節(jié)約了開發(fā)人員后臺的工作量；業(yè)務(wù)邏輯層定義若干業(yè)務(wù)接口類及對應(yīng)的實現(xiàn)類，并引用Spring開源框架數(shù)據(jù)訪問層的DAO接口，通過大量的注解減少開發(fā)人員的代碼工作量；控制層采用SpringMVC開源框架，該架構(gòu)分離了控制器、模型對象、分派器以及處理程序?qū)ο蟮慕巧槐硎緦硬捎肂ootstrap開源框架，是基于 HTML、CSS、JavaScript 技術(shù)的客戶端架構(gòu)技術(shù)，具有簡潔靈活、Web組件豐富、布局美觀、動態(tài)響應(yīng)速度快及客戶體驗友好等特點。由于TIMIS系統(tǒng)采用了靈活的輕量級架構(gòu)體系，開發(fā)人員工作量小，開發(fā)效率高。TIMIS系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖3所示。

4 TIMIS系統(tǒng)的實現(xiàn)

TIMIS系統(tǒng)的實現(xiàn)采用SSM 框架技術(shù)實現(xiàn)，以基金項目申報管理模塊為例，其實現(xiàn)步驟如下：

1） 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫所有的表對象，其中project表為基金項目信息表；

2） 創(chuàng)建Project實體POJO類，該類的屬性與project數(shù)據(jù)表的字段一一對應(yīng)；

3） 創(chuàng)建IProjectDao接口及MyBatis持久層框架支持的projectMapper.xml映射文件；

4） 創(chuàng)建IProjectService接口及對應(yīng)的實現(xiàn)類ProjectServiceImpl，該實現(xiàn)類通過Spring框架技術(shù)注入IProjectDao接口，間接實現(xiàn)IProjectDao接口的所有DAO方法；

5） 創(chuàng)建projectMgr.jsp，在該頁面上使用Bootstrap框架技術(shù)，使得界面美觀，體驗性好；

6） 創(chuàng)建ProjectContrloler控制類，使用SpringMVC框架技術(shù)，該類將處理得到的數(shù)據(jù)信息傳給對應(yīng)projectMgr.jsp文件，用來展現(xiàn)數(shù)據(jù)給用戶；

7） 創(chuàng)建spring-mvc.xml配置文件，該文件用來簡化控制邏輯，用于各個層間的解耦；

8） 創(chuàng)建spring-mybatis.xml配置文件，該文件用于Spring與MyBatis的集成，使得DAO層的開發(fā)工作簡單和高效率。由于篇幅所限，代碼略去，完成的界面如圖4所示。

5 結(jié)束語

TIMIS系統(tǒng)融合了Bootstrap框架技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、MyBatis持久層架構(gòu)技術(shù)、Spring及SpringMVC框架技術(shù)、現(xiàn)代MIS分析與設(shè)計等技術(shù)，它全面使用Java開發(fā)語言來實現(xiàn)系統(tǒng)功能，使用MySQL數(shù)據(jù)庫來記錄、存儲和查詢系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。開發(fā)完成的TIMIS系統(tǒng)具有友好的用戶界面、操作簡便性、可擴展性以及高效的運行性能等特點，用戶使用系統(tǒng)體驗好、響應(yīng)速度快。大學(xué)生科技管理人員能夠通過本系統(tǒng)記錄在校大學(xué)生的個人基礎(chǔ)信息、參與科技項目、論文、專利、文獻(xiàn)、技能訓(xùn)練及科技競賽的創(chuàng)新能力信息以及團隊協(xié)作及溝通能力的創(chuàng)新品質(zhì)信息，為進(jìn)一步挖掘提升大學(xué)生科技能力的外在因素或內(nèi)在因素提供研究的基礎(chǔ)平臺。

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