基于JAVA的課程設計管理系統(tǒng)的設計與開發(fā)

胡江婧 曹雙雙

摘? 要：隨著教育信息化的普及，傳統(tǒng)的人工課程設計管理模式已經很難適應現代化需求，針對此問題，設計實現了基于JAVA技術的課程設計管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用MVC設計模式以及MySQL數據庫技術進行開發(fā)，實現師生暢通式交流、在線實行課題雙選、過程數據實時處理、用戶行為計算分析等功能，達到最大程度的資源共享。測試結果表明，本系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定性，保證了數據的正確性及實時性，有效降低教師工作過程中產生的失誤，促進師生互動交流，保障了課程設計過程管理規(guī)范性。

關鍵詞：課程設計;管理系統(tǒng);JAVA

中圖分類號：TP311? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? 文章編號：2095-2945（2019）16-0080-03

Abstract： With the popularization of educational informatization， the traditional management mode of manual curriculum design has been difficult to meet the needs of modernization. In order to solve this problem， a curriculum design management system based on JAVA technology is designed and implemented. The system is developed using MVC design pattern and MySQL database technology to realize the functions of smooth communication between teachers and students， on-line subject selection， real-time processing of process data， calculation and analysis of user behavior， and so on， in order to achieve the maximum degree of resource sharing. The test results show that the system has a certain stability， ensures the correctness and real-time data， effectively reduces the mistakes in the process of teachers' work， promotes the interaction between teachers and students， and ensures the standardization of curriculum design process management.

Keywords： curriculum design; management system; JAVA

引言

課程設計是學生在教師指導下綜合運用自己所學知識解決問題的一次實踐過程，也是檢驗學生綜合素質以及教師教學質量的重要環(huán)節(jié)[1]。針對傳統(tǒng)人工管理模式而言，其管理效率較低，也存在工作過程中數據的泄露及正確率損失。各大高校在教學管理方面目前已經普遍實現的是學生學籍等方面管理，對課程設計管理這一方面很少涉及或不夠全面[2]。同時，學生在完成作品過程中不能與老師及時溝通，導致指導效果欠缺。而隨著當今遠程教育的發(fā)展和豐富網絡資源共享對其實現網絡化是必要的。因此，如何采用先進的技術和方法來提高課程設計的質量尤為重要。

提高課程設計質量直接有效的方式就是實行課程設計過程的管理，并且對用戶使用系統(tǒng)過程行為作出詳細數據分析，總結工作改進意見。通過本系統(tǒng)能夠有效提升課程設計的管理規(guī)范，最大限度地提高教學過程中課程設計的信息化建設。

1 功能需求分析

通過調研，明確本系統(tǒng)的總體任務是進行課程設計工作的有效管理。根據課程設計工作流程，系統(tǒng)設計為三級化登錄，系統(tǒng)角色分別為學生，教師，管理員[3]。各類角色擁有各自不同的權限，登入系統(tǒng)后通過瀏覽器與服務器的交互工作完成相關信息處理。

學生登入系統(tǒng)后可以進行查看課程設計相關通知和課題信息，瀏覽教師信息，在線選擇課題和查看最終雙選結果;查看教師提供的資源，上傳作品，能夠在線留言及教學評價，保存數據后并退出系統(tǒng)。

教師端進入系統(tǒng)后也能夠查看課程設計相關通知，查看學生信息;確定雙選結果，課程設計課題內容管理（包括課題內容上傳及增刪改，查看學生作品，上傳參考資料等），對學生問題進行答疑，查看教學評價。

系統(tǒng)管理員擁有系統(tǒng)最大權限，實現用戶信息統(tǒng)一管理（包括師生信息瀏覽，添加，修改刪除，實行管理員信息修改刪除等），管理課程設計通知消息（上傳公告，更改刪除公告內容），雙選時間管理、信息匯總統(tǒng)計，管理學生選題過程信息及成績輸出，保存數據后退出系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設計

通過上文需求調查與分析，結合課程設計流程，本系統(tǒng)功能主要體現在以下幾個方面：

2.1 課程設計工作實行分級化管理

不同的等級擁有不同的權限，管理員實施對系統(tǒng)的管理，而師生不需要進行注冊操作，登錄時使用學校錄入數據庫的賬號以及密碼即可。

2.2 課程設計過程實行智能化管理

教師和學生能夠按照工作要求，按時完成雙選工作，同時管理員也可對過程信息進行管理，使課程設計工作規(guī)范化，公開化，公平化。

2.3 設計過程實現師生溝通暢通性[4]

當師生不能及時見面時，防止問題得不到解決，學生可上線進行留言詢問，教師端可根據學生需求進行答疑，若存在多條相同批次問題，教師能通過系統(tǒng)在線聊天室對學生進行在線集中答疑。

2.4 課程設計數據實現可視化

系統(tǒng)可根據學生選題行為進行數據分析，包括選題趨勢，頻率等。通過一定的科學分析，了解學生的具體學習情況，進行工作的改進。

2.5 系統(tǒng)具有一定的安全性以及可擴展性

本系統(tǒng)僅供本校人員使用，完全禁止無關人員訪問服務器，同時系統(tǒng)功能擴充時不影響當前功能結構[5]。

根據設計要求，保證規(guī)范且高效地完成課程設計工作，系統(tǒng)模塊詳細功能如圖1。

3 功能實現

3.1 師生雙向選題模塊

這是系統(tǒng)關鍵的部分，學生選擇的結果直接影響到最后其課程設計作品完成以及最終成績的高低，合適的選題可以充分發(fā)揮出學生的學習能力，激發(fā)學生去主動探索新知識，同時也促進了教師課題質量提高及自身指導水平。

待選課通知下發(fā)后，學生根在正確的時間點進入系統(tǒng)進行選擇，根據自己實際情況選擇自己心儀的課題及教師，每個學生擁有兩種選擇，分別為第一志愿及第二志愿[7]。待初選題結束后，教師端上線可查看選題結果進行選題的確認，每名教師優(yōu)先選擇第一志愿所報學生，且只有當教師小組名額大于第一志愿所報學生數目時教師端才能順延選擇第二志愿學生，而對于選課過程余下未選到的學生，再統(tǒng)一集中進行第二次選課，對于終選結束后依舊未選到的同學，管理員采取隨機平均分配的方式以確保每個同學都完成選題工作。

學生觸發(fā)選題動作后，頁面通過二級聯動形式綁定數據，篩選后返回出所選的教師姓名tname，課題名稱cname，志愿類別wishtype等基本信息存入學生選課表單CHOOSE_COURSE中，系統(tǒng)通過動態(tài)取得DAO層所查詢到list數據得到學生所選課題詳細信息，按照第一志愿wishtype1及第二志愿wishtype2做出分類別呈現，教師端上線能夠查看學生對其的選擇情況，根據組內人數對學生進行選擇，若wishtype1_num < Tno.cgroup_num，則導師需在所報第二志愿人數中選擇剩余學生完善組員，對于第二輪選題后能未完成選題的同學，系統(tǒng)采取平均分配的思想完成整個分配流程，找出未滿員人數最大max_notfull的導師組，其他導師組以該組未滿員人數為標桿，算出每組可容納的人數，所有未滿員組可容納人數和為sum1，當sum1等于未選學生人數時，未滿員組別接收待選學生，完成整個雙選過程。

3.2 在線留言模塊

此模塊為師生互動模塊，合適且及時的師生交流可以更好解決學生設計過程中所遇難題，促進學生能力提升。當學生遇到難解決情況時，可以登入系統(tǒng)后在線向相關指導教師留言，解決自己不懂的問題，教師端登錄后可以查看學生所問的問題，并在線進行回復。當學生點擊留言按鈕后，觸發(fā)留言action：addliuyan通過Servlet配置文件，通過post方法得到表單中內容信息以及留言學生id，通過DAO層添加（insert）方法將留言內容以及留言學生id插入留言信息表中，教師端進行回復留言時，點擊回復觸發(fā)action后，系統(tǒng)得到表單內回復內容，被回復人id以及被回復留言內容將其存入回復信息表。

3.3 聊天室模塊

考慮到學生所提問題可能存在重復相似性，以及教師臨時集中對學生進行答疑等情況，為了提高教師工作效率，保障師生交流體系的暢通，構建聊天室模塊，優(yōu)化教學工作。

當用戶發(fā)送消息時，客戶端將用戶信息封裝后向服務器端發(fā)送連接請求，建立一個Socket對象與服務器端進行連接，連接成功后便可成功發(fā)送接收信息[8]。服務器端采用多線程形式滿足多個客戶端發(fā)送消息且處理信息，提高服務器工作效率及使用率，建立Server Socket類滿足實時數據交換，在端口處監(jiān)聽客戶端請求[9]。

3.4 教學評價模塊

教學評價是整個教學流程中檢驗教學質量重要的環(huán)節(jié)之一，以學生為主體，公正對教師教學情況進行客觀評價，進一步提高學校教學質量管理水平。

學生評教時根據評價等級-優(yōu)秀，良好，一般，及格，不及格五個等級對教師指導過程給予評價，每一類等級對應分數為30，25，20，15，10。當選擇checkbox中下拉列表某一等級時，request對象通過getParameter（）得到post表單中等級內容使其存入相應數據庫從而對應屬性值增加1，教師得到反饋表中Assess_num也對應增加1，系統(tǒng)將得到的屬性值后臺進行平均計算，反饋給各個老師。

3.5 數據導入/導出模塊

為了減輕管理員人工錄入學生教師信息的工作量，運用Java的反射和注解機制能夠有效實現數據庫與Excel文件的數據交互，保證了數據的正確性以及完整性，使用注解時自定義Excel基本信息，如字段名，字段標題，對齊方式等，再通過在Model層中屬性對應getter方法添加這些注釋，便能將其標記為Excel相關字段，未被注釋的字段則不受影響，同時使用反射的方式能獲取到類中方法屬性。利用反射與注解機制相結合，在實體類中，通過反射機制再基于注解定義的相關字段，創(chuàng)建相應Excel。

導入Excel文件意味著將已經生成的Excel模板存入系統(tǒng)數據庫中，此過程中需定義接口方法接收文件并對文件進行解析，在Excel文件中，每一行都對應于每一個實體對象，解析后得到存放多個對象的List，在解析過程中，首先檢驗文件格式以保證文件有效性，再循環(huán)每一行數據，將其賦值給對象，存入數據庫中。導出過程中引用反射機制，獲得實體類中屬性方法，再通過@Excel注解將JavaBean中字段找出，最后通過HSSFWorkbook對象將值設置到單元格中，實現數據的導出。

3.6 數據分析模塊

系統(tǒng)通過對用戶行為進行分析，將日志文件做出總結計算，生成分析報告，闡明用戶行為趨勢并給出相關建議，促進系統(tǒng)性能的優(yōu)化，同時也反饋給教師學生在課程設計工作過程中的表現，使其更深入了解學生學習掌握程度，提升工作能力。

為了實現數據的快速精準計算以及減少資源損耗，系統(tǒng)采用Hadoop存儲以及Spark技術結合進行數據構建，其中數據源層中包括用戶在使用本系統(tǒng)時產生的實時數據及數據庫中等脫機數據，在抽取數據源內數據時，根據采集的數據進行數據分析，MySQL數據庫內靜態(tài)數據通過Sqoop數據轉換工具進行導入，而對于在線產生的Log日志文件采用Flume文件收集工具進行采集，采集后的數據通過接口連接存儲在HDFS分布式系統(tǒng)中。其中NameNode組件查詢元數據返回一定數量DataNode節(jié)點，上傳后的數據以block塊形式儲存在HDFS系統(tǒng)內[10]。數據計算層中Spark計算框架實行讀取HDFS內數據內容構建出RDD，資源管理器分配出Executor，并啟動進程。DAGScheduler對根據RDD內部依賴關系形成的DAG圖進行解析，同時TaskScheduler進行分配任務，最后Task把Executor計算的結果反饋給Task調度器再行反饋給DAG調度器，系統(tǒng)通過調用MLib庫中分類、回歸等算法實現更多數據分析結果。最后系統(tǒng)調用echarts技術將結果分析進行可視化轉化，管理員查看直觀性圖表分析出學生的學習效果及教師教學狀態(tài)，將分析報告反饋給老師，從而對課程設計工作實行監(jiān)督改進。

4 系統(tǒng)測試

為了確保發(fā)布前系統(tǒng)質量，應對系統(tǒng)進行必要的測試環(huán)節(jié)，本系統(tǒng)采用綜合黑盒測試和白盒測試兩種方式完成測試。以本系統(tǒng)雙選結構模塊為例，從用戶的角度出發(fā)，參照雙選模塊中程序流程、數據聯系及參數闡明等，采用黑盒模型中等價類劃分法、邊界值分析法結合白盒中基本路徑測試對該模塊中程序結構進行計算分析。

該測試結果一切順利，同理對于系統(tǒng)其他功能模塊采取相應方法實現測試。經過測試，該系統(tǒng)工作一切正常，能夠應用于高校課程設計工作管理。

5 結束語

在此次開發(fā)研究過程中，本文所設計的課程設計管理系統(tǒng)將傳統(tǒng)人工管理的模式轉換成信息化管理模式，簡單方便，界面實用，用戶操作難度較低，同時系統(tǒng)權限層次分明，開發(fā)架構中采用多種防御手段，加強了安全性能，完全禁止其他無關人員訪問服務器，有效避免漏洞產生，同時系統(tǒng)具備易維護性和可擴展性等特點，有助于后續(xù)維護人員工作提供支持。

因此，本文所開發(fā)的管理系統(tǒng)具有很強的實用價值，并具有一定安全性及擴展性滿足當下高校對課程設計工作管理的需求，提高了課程設計任務中高校的管理效果，降低教師工作過程中產生的失誤，便于課程設計工作信息的及時傳遞。

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