基于工作流的專業(yè)認證系統(tǒng)研究與設計*

熊蔚維， 謝春輝， 楊毅

(云南農(nóng)業(yè)大學 大數(shù)據(jù)學院，云南 昆明 650201)

自我國2016年成為《華盛頓協(xié)議》正式成員國以來[1-2]，專業(yè)認證成為各高校關(guān)注的熱點.專業(yè)認證規(guī)定了一套圍繞“以學生為中心、以成果為導向、質(zhì)量持續(xù)改進”的學生培養(yǎng)體系，為教育質(zhì)量提供保障[3-5].專業(yè)認證包含學生、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系、師資隊伍和支持條件等七大模塊[6]，根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)目標明確畢業(yè)要求，再將畢業(yè)要求進一步分解為更為詳細的指標點，課程體系全面支撐指標點的達成，每門課程需落實到具體的教學目標，又由課程考核項支撐教學目標，由此共同構(gòu)成專業(yè)認證指標體系.傳統(tǒng)的人工管理手段不僅工作量大，而且涉及眾多教師，難以及時準確反映動態(tài)變化要求.現(xiàn)階段國內(nèi)已有不少學者開發(fā)了專業(yè)認證系統(tǒng)，如王媛媛等[7]側(cè)重于指標體系的結(jié)構(gòu)化管理功能，提出了工程教育認證信息化系統(tǒng)的解決方案，但系統(tǒng)沒有突出對培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求等材料間支撐關(guān)系的管理功能，缺乏動態(tài)性；代孟悅等[8]從交通工程專業(yè)的專業(yè)認證需求出發(fā)，結(jié)合交通工程專業(yè)的主要課程，提出并實現(xiàn)了交通工程專業(yè)畢業(yè)要求達成度的評價系統(tǒng)，系統(tǒng)具有信息化和可視化的特點，但在通用性上存在不足.

本文提出一種基于工作流技術(shù)的專業(yè)認證系統(tǒng)，與已有的專業(yè)認證系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)不僅能滿足不同專業(yè)指標體系的動態(tài)配置，還能實現(xiàn)多位任課教師工作流任務的管理及畢業(yè)要求達成度的一鍵計算，大大減少教師的工作量，實現(xiàn)復雜任務常態(tài)化運行.

1 相關(guān)概念

1.1 工作流技術(shù)

工作流是一類能夠完全或者部分自動執(zhí)行的經(jīng)營過程[9].工作流管理系統(tǒng)負責工作流的定義和管理，并按照流程定義執(zhí)行任務結(jié)點，推動工作流實例在多個參與者之間執(zhí)行，監(jiān)控工作流的運行狀態(tài).工作流參考模型共有五個接口[10-11]，其核心是工作流引擎，通過調(diào)用不同的接口達到協(xié)同工作的目的，如圖1所示.

1.2 Activiti工作流引擎

Activiti是一種輕量級開源工作流引擎，由Java語言開發(fā)，支持h2、MySQL和oracle等多種數(shù)據(jù)庫操作，全面支持BPMN2.0格式的流程定義語言[12].BPMN2.0流程定義規(guī)范提供一套圖形化的流程定義元素，具有規(guī)范的執(zhí)行語義和格式，保證了基于BPMN2.0格式的流程定義文件在不同的引擎解析中的一致性.與JBPM和OSWorkFlow等主流工作流引擎相比，Activiti引擎能與Spring框架集成的特性使更多的開發(fā)人員選用Activiti工作流引擎.

圖1 工作流管理系統(tǒng)參考模型[11]

本文使用的Activiti5工作流引擎提供七大Service接口[13]，每個接口封裝了對工作流數(shù)據(jù)操作的方法.

2 專業(yè)認證系統(tǒng)分析與設計

2.1 專業(yè)認證工作難點

目前專業(yè)認證達成度量化評價工作的開展以人工匯總和手動計算為主，達成度計算流程如圖2所示.人工計算達成度存在以下難題：

1)每門課程根據(jù)分配到的畢業(yè)要求指標點設定教學目標，再根據(jù)教學目標設定教學環(huán)節(jié)和考核方式.這樣，不同課程的成績構(gòu)成不同，考試成績與教學目標、教學目標與指標點、每門課程都有不同的支撐關(guān)系，計算工作十分復雜，工作量巨大.

2)專業(yè)教學工作不但涉及本專業(yè)課程教學，還有基礎課和通識課等，教師來源于不同學院，而且教師向教務處提交的學生成績只是卷面和總評兩項，而專業(yè)認證卻要根據(jù)考核方式?jīng)Q定成績構(gòu)成，增加許多額外工作量.特別是一門課程分多個教學班，或者學生以選修的方式組班進行教學，要將某個專業(yè)的學生從多個教學班中分離出來，手工操作工作量巨大.

圖2 專業(yè)認證達成度評價流程

3)專業(yè)認證要求每學期教學工作結(jié)束都要進行評價，根據(jù)評價結(jié)果持續(xù)改進，這就決定了課程的教學目標和考核方式等都會發(fā)生變化，即每個學期的課程參數(shù)都潛在具有動態(tài)變化的要求，而且涉及大量來自不同學院的教師，給管理帶來很大困難.

2.2 基于工作流的專業(yè)認證系統(tǒng)

針對專業(yè)認證工作中的難題，提出基于工作流的專業(yè)認證系統(tǒng)，系統(tǒng)以每學期專業(yè)負責人發(fā)起的認證工作流為基本單位，將本學期涉及的所有任課教師設置為工作流中的結(jié)點，教師在系統(tǒng)中會接收到明確的教學任務，包括教學目標、考核方式和成績構(gòu)成等信息，每位教師納入工作流任務監(jiān)管.系統(tǒng)特點如下：

1)每學期由專業(yè)負責人根據(jù)實際情況設置和修改指標體系，發(fā)起認證工作流，實現(xiàn)認證要求的動態(tài)配置.

2)工作流結(jié)點中的教師只需按照任務中的成績構(gòu)成組織并提交成績，系統(tǒng)即自動完成本課程目標達成度計算.對于一課多班、選修組班的情況，系統(tǒng)會根據(jù)相關(guān)教師提交的成績，自動篩選出本專業(yè)學生成績，解決手工操作的難題.

3)數(shù)據(jù)中心模式，一個專業(yè)認證系統(tǒng)可用于多個學校多個不同專業(yè)的認證管理.

4)達成度計算的自動化.教師提交成績后，系統(tǒng)自動按照評價體系計算出課程目標及畢業(yè)要求的達成度，大幅減少專業(yè)負責人和教師計算達成度的工作量.

2.3 專業(yè)認證系統(tǒng)業(yè)務流程分析

專業(yè)認證工作的主要參與人是專業(yè)負責人和任課教師，首先專業(yè)負責人完成指標體系設置，發(fā)起認證，將某個教學階段涉及的多名教師納入工作流，如圖3所示.工作流中的每位教師，在完成教學后需按規(guī)定的成績構(gòu)成提交成績，從而完成工作流任務.在實際教學中，許多核心專業(yè)課設置了多個教學班級，公共課往往采用選課方式，本專業(yè)學生分散在不同班級，造成最后計算課程目標和達成度時難以對本專業(yè)學生進行統(tǒng)計.本系統(tǒng)通過工作流設置，在工作流中的教師提交成績時進行自動過濾和匯聚，解決這一問題.教學周期完成后，系統(tǒng)自動計算課程目標、指標點和畢業(yè)要求的達成度，最后完成培養(yǎng)目標達成度的計算.

圖3 業(yè)務流程圖

2.4 系統(tǒng)架構(gòu)設計

專業(yè)認證系統(tǒng)采用MVC設計模式的瀏覽器和服務器結(jié)構(gòu)的開發(fā)模式，用戶不用安裝客戶端，通過網(wǎng)頁即可訪問系統(tǒng).系統(tǒng)分為表現(xiàn)層、控制層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)層，采用SSM框架進行開發(fā)，使用Java語言作為開發(fā)語言，Eclipse作為開發(fā)工具，將Activiti工作流引擎與Spring Boot框架進行整合，采用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲業(yè)務數(shù)據(jù)和流程數(shù)據(jù)信息.系統(tǒng)總體架構(gòu)設計如圖4所示.

圖4 系統(tǒng)架構(gòu)設計

2.5 系統(tǒng)功能設計

綜合系統(tǒng)業(yè)務需求，系統(tǒng)的總體功能模塊可以分為指標體系管理模塊、工作流管理模塊、基礎數(shù)據(jù)管理模塊和達成度管理模塊.其中，基礎數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)教師信息、學生信息、專業(yè)信息、院系信息及課程信息等基礎教學信息的維護功能.指標體系管理模塊提供構(gòu)建不同專業(yè)認證指標體系的功能接口，實現(xiàn)指標體系的動態(tài)化需求.工作流管理模塊是系統(tǒng)核心模塊，由工作流引擎實現(xiàn)流程實例啟動、任務查收和處理以及任務進度查看等功能.達成度管理模塊負責計算本專業(yè)的畢業(yè)要求達成度.系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖5所示.

2.6 數(shù)據(jù)庫設計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為兩類：1)Activiti工作流引擎數(shù)據(jù)庫.由25張流程數(shù)據(jù)表構(gòu)成，包括流程基礎信息表和流程實例信息表等，支撐工作流引擎的運轉(zhuǎn).2)教學業(yè)務數(shù)據(jù)庫.由24張數(shù)據(jù)表構(gòu)成.有學校、院系、專業(yè)、班級、用戶(專業(yè)負責人、教師和學生)、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、指標點、課程、課程目標和考核方式等.其中與認證有關(guān)的每個實體都與“專業(yè)”相關(guān)，以區(qū)分不同專業(yè).每一個達成度表中都設有“年級”字段，以實現(xiàn)每學期認證要求的動態(tài)設置.

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

系統(tǒng)的核心業(yè)務流程分為：發(fā)起認證、任務處理和計算達成度三個步驟.由專業(yè)負責人設置指標體系，發(fā)起新的專業(yè)認證，即啟動新的流程實例，由Activiti工作流引擎將任務派送到指定的任課教師.任課教師登錄系統(tǒng)在任務管理模塊查看和處理個人任務，系統(tǒng)提供課程大綱和成績表模版的下載，同時可查看課程的詳細信息，如圖6所示.教師端只需要按照成績構(gòu)成模版提交成績，無須其他操作，操作簡單且便捷.每屆學生教學工作完成后，系統(tǒng)自動根據(jù)指標體系的支撐結(jié)構(gòu)和權(quán)重計算本專業(yè)畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標的達成度.

圖5 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

圖6 任務處理

4 結(jié) 語

針對專業(yè)認證工作中培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求等管理復雜且計算工作量大的問題，設計和實現(xiàn)了基于工作流的專業(yè)認證系統(tǒng)，大幅度減少了專業(yè)負責人和任課教師的工作量，為認證工作的常態(tài)化運行奠定基礎.