高校學(xué)生綜合素質(zhì)測評系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

李文全 徐素萍

摘 要： 針對學(xué)生綜合素質(zhì)測評工作中存在的問題，在詳細(xì)分析高校綜合測評的業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，提出了基于Web的學(xué)生綜合素質(zhì)測評系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，在三層體系架構(gòu)基礎(chǔ)上，提出了基于角色的訪問控制策略，使用戶在Web環(huán)境下按角色安全地使用系統(tǒng)。為了防止服務(wù)器癱瘓和提高服務(wù)器并發(fā)處理能力，系統(tǒng)采用了內(nèi)存池技術(shù)和數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，提高了系統(tǒng)整體性能。測試結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞： 綜合測評； 信息管理； 系統(tǒng)開發(fā)； 可擴(kuò)展性

中圖分類號：TP319，DF059 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）09-37-05

Abstract： In view of the problems existing in the evaluation of student comprehensive quality， a Web based evaluation system of students comprehensive quality is proposed according to the detailed analysis of business process of comprehensive quality assessment. To improve stability and security， a role-based access control policy is presented on typical three tier architecture， which enables users to safely use the system by their roles in the Web environment. To prevent server paralysis and improve capability of concurrent processing， the system used memory pool and database connection pool technologies to improve the performances of system. Test results show that the system has high scalability and stability.

Key words： comprehensive assessment； information management； system development； scalability

0 引言

學(xué)生綜合素質(zhì)測評是對學(xué)生在某年度中的德育、體育、智育、能力等素質(zhì)的綜合評價，加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)測評管理，實現(xiàn)德、智、體、能素質(zhì)表現(xiàn)的數(shù)量化，不僅為評獎評優(yōu)、推薦就業(yè)提供事實依據(jù)，也是實現(xiàn)學(xué)生管理工作標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的重要手段[1-2]。

近年來，高校辦學(xué)規(guī)模擴(kuò)大，在校學(xué)生數(shù)量迅速增長，傳統(tǒng)的紙質(zhì)管理方式難以滿足管理人員的日常需求，逐漸暴露出效率低、出錯概率大、評價過程不透明、查詢統(tǒng)計困難等弊端。因此，迫切需要構(gòu)建符合現(xiàn)代化管理需求的基于Web環(huán)境的學(xué)生綜合素質(zhì)測評管理系統(tǒng)，實現(xiàn)綜合測評信息的系統(tǒng)化管理。

國內(nèi)外很多高校設(shè)計與開發(fā)了各自的學(xué)生綜合測評管理系統(tǒng)，但大多數(shù)系統(tǒng)僅用于對綜合測評信息的簡單收集和統(tǒng)計[3-4]。目前對于保證系統(tǒng)安全和評價質(zhì)量方面的研究不多，但這卻是研究基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境學(xué)生綜合測評系統(tǒng)的主要目標(biāo)，也是當(dāng)前面臨的最大困難和挑戰(zhàn)。筆者以韶關(guān)學(xué)院為例，針對綜合素質(zhì)測評過程中存在的問題，開發(fā)了一個依托校園網(wǎng)的學(xué)生綜合素質(zhì)測評系統(tǒng)。為使整個系統(tǒng)具有較高的運行效率和可擴(kuò)展性，采用了三層體系架構(gòu)，并在此架構(gòu)中實現(xiàn)了基于角色的訪問控制策略，保證了數(shù)據(jù)安全性。最后，為了提高系統(tǒng)的整體性能，采用了內(nèi)存池和數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，改善了系統(tǒng)響應(yīng)時間，提高了系統(tǒng)性能。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計

1.1 綜合素質(zhì)測評體系分析

綜合素質(zhì)測評是依據(jù)人才培養(yǎng)要求，從德育、智育、文體、能力四方面進(jìn)行綜合評價，其中每項成績都由基本分、獎勵分和扣分組成。德育、文體和能力測評采用自評與民主評議相結(jié)合的評價方法；智育測評是依據(jù)學(xué)年內(nèi)所有課程成績的平均分，并根據(jù)班級內(nèi)最高平均分折合成百分制，由系統(tǒng)自動計算。綜合測評的總成績計算公式為：

TC=0.2*M+0.6*I+0.1*S+0.1*A

其中，TC為測評總分，M為德育測評成績，所占比例為20%；I為智育測評成績，所占比例為60%；S為文體測評成績，所占比例為10%；A為能力測評成績，所占比例為10%。

1.2 業(yè)務(wù)流程分析

目前，韶關(guān)學(xué)院的測評方式是：學(xué)生填寫、班干審核、輔導(dǎo)員匯總的紙質(zhì)測評方式，其業(yè)務(wù)流程如圖1所示。學(xué)生處先將紙質(zhì)測評表通過各院系輔導(dǎo)員下發(fā)至各班測評小組，測評小組再發(fā)放給每位同學(xué)，并組織本班同學(xué)依據(jù)學(xué)校文件實事求是地填寫德、智、體、能四個方面的基本分、獎勵分和扣分，同時注明每項獎勵分的理由和扣分的原因。測評小組在查閱有關(guān)原始材料和相關(guān)記錄后，依據(jù)測評標(biāo)準(zhǔn)分別計算出德、智、體、能的測評成績，并根據(jù)權(quán)重系數(shù)，計算出每位學(xué)生的綜合測評總分，排出全班名次，上交至本學(xué)院輔導(dǎo)員。院系輔導(dǎo)員審核收齊的測評數(shù)據(jù)并上報到學(xué)生處，完成綜合素質(zhì)測評數(shù)據(jù)的采集工作。最后，學(xué)生處在全校測評數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，按要求生成各類統(tǒng)計報表，并上報至學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)。

通過業(yè)務(wù)流程圖分析可知，現(xiàn)行的綜合素質(zhì)測評工作存在如下問題。①數(shù)據(jù)采集效率低。在信息采集過程中，測評表是逐級下發(fā)，學(xué)生填寫完成后再逐級上報，整個過程是由人工完成，在多報、漏報、少報等情況發(fā)生時，存在大量的重復(fù)計算工作；而且在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄過程中容易出現(xiàn)人為錯誤，最終可能影響綜合測評數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。②測評過程不夠透明。測評小組在獎勵分和扣分審核過程中，存在較大的主觀隨意性，信息公示僅是公示測評總分和排名，具體加分項目和審議結(jié)果不公布，導(dǎo)致部分學(xué)生虛報多報獎勵分項目。嚴(yán)重影響了學(xué)校綜合測評結(jié)果的公正性和權(quán)威性。因此，結(jié)合學(xué)校實際情況，設(shè)計開發(fā)一個性能優(yōu)越，測評過程透明學(xué)生綜合測評管理系統(tǒng)勢在必行。

1.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1.3.1 概念模型設(shè)計

經(jīng)過與部分測評小組人員、輔導(dǎo)員、學(xué)生處管理員的訪談和實地調(diào)查，在詳細(xì)分析數(shù)據(jù)流程的基礎(chǔ)上，抽象出系統(tǒng)的實體主要包括德育測評、智育測評、文體測評、能力測評、學(xué)生、教師、學(xué)院、獎項、專業(yè)等。各實體之間的聯(lián)系如圖2所示。

1.3.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的實體聯(lián)系圖，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯模型，然后按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則，設(shè)計了系統(tǒng)數(shù)據(jù)表。根據(jù)實際需要設(shè)計的數(shù)據(jù)表主要有：德育測評表、智育測評表、文體測評表、能力測評表、綜合測評表、獎項表、評優(yōu)表、成績表、課程表、學(xué)生表、班級表、學(xué)院表、教師表。同時，為了減少數(shù)據(jù)冗余，所有數(shù)據(jù)表均滿足第三范式。例如，綜合測評表的結(jié)構(gòu)如表1所示。

1.4 功能模塊設(shè)計

根據(jù)需求說明，系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理、學(xué)生信息管理、課程成績管理、綜合測評管理、評優(yōu)管理，綜合查詢統(tǒng)計等六大模塊，如圖3所示。

系統(tǒng)管理提供正常運行所必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；學(xué)生信息管理和課程成績管理是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源；綜合測評管理是系統(tǒng)關(guān)鍵部分，實現(xiàn)學(xué)生的德育成績、智育成績、文體成績、能力成績的在線填報和審核。評優(yōu)管理實現(xiàn)學(xué)生評優(yōu)評先的在線申請和審核，學(xué)生處審核通過后發(fā)文公示；綜合查詢統(tǒng)計實現(xiàn)權(quán)限范圍內(nèi)對綜合測評成績和評優(yōu)評先信息的查詢統(tǒng)計。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是利用Web技術(shù)構(gòu)建一個高效、安全、穩(wěn)定、功能完備的分布式學(xué)生綜合素質(zhì)測評系統(tǒng)。為了使系統(tǒng)具有較高的運行效率和較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，采用三層體系結(jié)構(gòu)—表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層，具體如圖4所示。表示層是用戶與系統(tǒng)的接口，負(fù)責(zé)接受用戶在瀏覽器中的操作請求和轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，并將操作結(jié)果按用戶要求顯示在瀏覽器中。業(yè)務(wù)邏輯層是用戶與數(shù)據(jù)之間的橋梁，負(fù)責(zé)按角色權(quán)限解析表示層轉(zhuǎn)發(fā)的操作請求和解析數(shù)據(jù)層返回的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效存儲管理，并為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。該體系結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)和應(yīng)用分開，具有兩方面優(yōu)點：①方便數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；②方便地實現(xiàn)按角色訪問系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)的安全性。

2.2 基于角色訪問控制策略

綜合素質(zhì)測評成績關(guān)系到每位學(xué)生的切身利益，關(guān)系學(xué)校的公正性和權(quán)威性，因此，必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的訪問控制，保證數(shù)據(jù)的安全，防止數(shù)據(jù)惡意篡改。筆者根據(jù)用戶分類，設(shè)計了基于角色的訪問控制模型。在用戶與訪問權(quán)限之間引入普通學(xué)生、測評小組、輔導(dǎo)員和學(xué)生處四類角色。對每類角色賦予不同的操作權(quán)限，然后將用戶與角色相關(guān)聯(lián)，角色再與訪問權(quán)限相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)用戶與訪問權(quán)限的邏輯分離。通過角色的分配與取消來實現(xiàn)訪問權(quán)限的許可與拒絕，從而避免了用戶與可訪問權(quán)限的直接關(guān)聯(lián)[5-6]。具體如圖5所示?；诮巧L問控制策略具有兩方面優(yōu)勢：①簡化了授權(quán)管理的復(fù)雜性；②支持多樣化的安全策略，具有較大的伸縮性。

3 性能優(yōu)化

學(xué)生綜合素質(zhì)測評要求在規(guī)定時間內(nèi)完成所有成績的上報與審核。由于學(xué)生人數(shù)數(shù)量巨大，導(dǎo)致在短時間內(nèi)出現(xiàn)多用戶同時并發(fā)訪問服務(wù)器的現(xiàn)象[7-8]。因此，為了防止服務(wù)器癱瘓和提高服務(wù)器并發(fā)請求處理能力，筆者主要針對服務(wù)器采用了內(nèi)存池和數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)來優(yōu)化服務(wù)器的性能。

3.1 內(nèi)存優(yōu)化

內(nèi)存池是服務(wù)器系統(tǒng)上的允許多個進(jìn)程和線程共享的一個高速緩存，是提高服務(wù)器性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。系統(tǒng)初始運行時，預(yù)先設(shè)定一定數(shù)量的內(nèi)存塊，并利用鏈表形成內(nèi)存池。如果有新任務(wù)請求，則從內(nèi)存池中取出與之大小相近的一塊。當(dāng)任務(wù)完成，將釋放的內(nèi)存重新插入到內(nèi)存池中。采用內(nèi)存池技術(shù)可以提高內(nèi)存的利用效率，提高系統(tǒng)的響應(yīng)性能。

3.2 數(shù)據(jù)庫連接池

由于系統(tǒng)正常運行時服務(wù)器的訪問量較大，為了避免服務(wù)器頻繁地建立和刪除數(shù)據(jù)庫連接對象而增加系統(tǒng)開銷。筆者在系統(tǒng)初始化時，預(yù)先建立一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫連接放置在連接池中。當(dāng)用戶申請數(shù)據(jù)庫連接時，將當(dāng)前空閑的連接分配給申請用戶。如果沒有空閑連接，則等待其他用戶釋放連接后再分配。當(dāng)其他用戶釋放連接時，并不直接關(guān)閉連接，而將其放回連接池中，以便再分配給其他用戶使用。使用數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)在一定程度上可以有效地改善服務(wù)器響應(yīng)時間，降低系統(tǒng)資源開銷，提高系統(tǒng)性能。

3.3 優(yōu)化結(jié)果

為了測試優(yōu)化性能，將應(yīng)用程序部署到服務(wù)器上。服務(wù)器測試環(huán)境為雙E5630 2.53GHz CPU，內(nèi)存為8G，網(wǎng)絡(luò)為100M局域網(wǎng)，操作系統(tǒng)為Windows Server 2008。采用10臺內(nèi)存為CPU為Intel T2080 1.73GHZ，內(nèi)存為1G，操作系統(tǒng)為Windows XP Professional SP2的臺式機(jī)作為客戶端，并在每臺客戶端上部署了筆者編寫的多線程測試程序。測試時，客戶端分別啟動多個線程，每個線程模擬一個客戶。

測試1：壓力測試

采用多線程技術(shù)，分別在客戶端開啟了1、10、50、100、500、1000個線程，模擬并發(fā)用戶訪問服務(wù)器。記錄20次為測試結(jié)果，對其取平均值，其測試結(jié)果如表2。

從表2可以看出，隨著并發(fā)訪問連接數(shù)量的增加，CPU與內(nèi)存的使用率緩慢平穩(wěn)增長，說明服務(wù)器較好地利用了系統(tǒng)資源，避免了頻繁創(chuàng)建和刪除連接造成的系統(tǒng)開銷。同時，服務(wù)器并沒有出現(xiàn)連接失敗的現(xiàn)象，說明服務(wù)器具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，滿足大量并發(fā)訪問學(xué)生綜合素質(zhì)測評系統(tǒng)要求。

測試2：性能測試

在客戶端開啟不同數(shù)量的線程，分別對優(yōu)化前和優(yōu)化后的系統(tǒng)響應(yīng)時間測試，測試結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，采用內(nèi)存池和數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)后的總體響應(yīng)時間在大部分時段下都有明顯的降低。說明采用優(yōu)化技術(shù)后，系統(tǒng)充分利用了內(nèi)存池和數(shù)據(jù)庫連接池中的資源，有效減少了系統(tǒng)開銷，從而提高了系統(tǒng)的整體性能。

4 結(jié)束語

針對學(xué)生綜合素質(zhì)測評管理中存在的問題，采用三層體系架構(gòu)，實現(xiàn)了基于Web的學(xué)生綜合測評系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過引入角色訪問控制、內(nèi)存池和數(shù)據(jù)庫連接池等技術(shù)，提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。通過該系統(tǒng)，可以很好地解決數(shù)據(jù)采集效率低、測評過程不透明等問題，充分體現(xiàn)學(xué)生綜合測評過程的公平性和公正性。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效提升管理水平和工作效率。接下來，需要考慮現(xiàn)有軟、硬件資源共享問題，將云計算技術(shù)引入系統(tǒng)應(yīng)用中來。

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