大數(shù)據(jù)背景下體育選課平臺的設計與實現(xiàn)

何中華,張晨陽,陳瀚宇

四川鐵道職業(yè)學院,四川 成都 610097

0 引言

在大數(shù)據(jù)時代背景下,各行各業(yè)都在積極探索如何充分利用海量數(shù)據(jù)來優(yōu)化業(yè)務流程,提升效率,實現(xiàn)個性化服務。教育行業(yè)同樣不例外,大數(shù)據(jù)技術的引入為教育改革和創(chuàng)新提供了無限可能,體育選課也迫切需要適應這一變革,以滿足學生日益多樣化的體育選課需求。傳統(tǒng)體育選課方式往往受到時間、空間和信息傳遞的限制,導致選課信息不對稱、效率低下、資源利用不充分等,課程滿意度不高。針對這些問題,借助大數(shù)據(jù)技術的支持,設計和實現(xiàn)一個基于大數(shù)據(jù)的體育選課平臺成為解決這些問題的關鍵。本文通過深入分析高校體育教育的需求和現(xiàn)有選課系統(tǒng)的不足,結(jié)合大數(shù)據(jù)技術的優(yōu)勢,提出一種新型的體育選課方案,以提高選課過程的透明度,降低選課難度,增加學生選課成功的概率,并為高校提供更全面、準確的學生體育活動數(shù)據(jù),推動高校體育教育的現(xiàn)代化進程,提高學生參與體育活動的積極性和滿意度。因此,本文將圍繞大數(shù)據(jù)背景下體育選課平臺的設計與實現(xiàn)展開研究。研究成果可為高校體育教育的信息化和智能化提供有力的支持,同時也為其他領域的教育改革提供參考。

1 相關技術

設計的體育選課平臺采用前后端分離的系統(tǒng)架構。前端使用TypeScript作為主力語言,Vue3作為JavaScript框架,ElementPlus作為基礎組件庫,并以Vite作為前端構建工具。后端使用Java作為主力語言,SpringBoot作為開發(fā)框架,數(shù)據(jù)庫使用Mysql。借助學校現(xiàn)有大數(shù)據(jù)中心,可以實時、快捷提取平臺需要的基礎數(shù)據(jù),并根據(jù)選課需要建立資源優(yōu)化模型。

1.1 語言

Java是一門面向?qū)ο蟮木幊陶Z言,具有簡單性、面向?qū)ο?、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態(tài)性等特點,具有廣泛的使用場景,是目前主流的后端編程語言。

TypeScript是微軟開發(fā)的一個開源的編程語言,通過在JavaScript的基礎上添加靜態(tài)類型定義構建而成。TypeScript通過TypeScript編譯器或Babel轉(zhuǎn)譯為JavaScript代碼,可運行在任何瀏覽器,任何操作系統(tǒng)。TypeScript的優(yōu)勢在于能夠提供更早的錯誤檢測和更好的代碼健壯性,從而提高開發(fā)效率與代碼質(zhì)量[1]。

1.2 框架

Vue3是一個用于構建用戶界面JavaScript框架,具有一套強大的響應式系統(tǒng),使得開發(fā)者在操作數(shù)據(jù)與前端元素時更加靈活。

SpringBoot基于Spring設計,不僅繼承了Spring框架原有的優(yōu)秀特性,而且通過簡化配置進一步簡化了Spring應用的整個搭建和開發(fā)過程,通過集成大量的框架,很好地解決了依賴包的版本沖突[2]。

1.3 數(shù)據(jù)庫

MySQL是一個關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),是目前最流行的關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之一,體積小、速度快、總體擁有成本低,尤其是開放源碼。一般中小型和大型網(wǎng)站的開發(fā)都選擇 MySQL作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫[3]。

1.4 大數(shù)據(jù)技術

大數(shù)據(jù)是指在一定時間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合,這些數(shù)據(jù)通常具有海量、高增長率和多樣化的特點,新的處理模式使其具有更強的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力,以適應海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)技術可以幫助人們從海量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息,從而節(jié)省時間,提高工作效率;大數(shù)據(jù)技術通過使用全局數(shù)據(jù),能夠更精確地統(tǒng)計出結(jié)果,更接近事物真相,幫助人們了解事物背后的真相;大數(shù)據(jù)技術可以收集大量數(shù)據(jù),通過大數(shù)據(jù)計算和分析技術,人們可以了解事物發(fā)展過程中的真相,并分析出學生學習和鍛煉規(guī)律,從而更好地進行科學決策;大數(shù)據(jù)技術可以通過收集和分析學生的行為數(shù)據(jù),幫助老師了解學生的行為,有助于教學過程作出更明智的決策;大數(shù)據(jù)技術可以幫助老師改變過去的經(jīng)驗思維,建立數(shù)據(jù)思維,從而更好地利用數(shù)據(jù)來指導決策和行動。

本平臺利用學校大數(shù)據(jù)中心海量學生數(shù)據(jù),從學生興趣愛好、專業(yè)知識、教學資源和課程評價等多維度建模優(yōu)化選課模型,讓學生、任課教師在選課平臺中獲得更優(yōu)的方案。

2 系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)功能闡述

系統(tǒng)設計基于學校目前的體育專選課程開設情況,以及課程信息化建設需求,進行課程選課信息平臺自主研發(fā),打破傳統(tǒng)行政班級進行專選分班教學,解決教學資源分配不平衡、利用不充分等問題,以滿足學校師生體育專選課程選課實際需求。

結(jié)合學校實際情況,經(jīng)過分析與設計后,本系統(tǒng)主要由統(tǒng)一身份認證、教師、學生管理3大功能模塊組成。其中教師功能模塊分為課程管理、在行課程統(tǒng)計打印3個子模塊;學生功能模塊分為在線選課、已選課程2個子模塊;身份認證模塊依托學校數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一認證平臺,通過CAS技術實現(xiàn)自動登錄,系統(tǒng)具體功能如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊示意圖

2.1.1 身份認證模塊

依托學校統(tǒng)一身份認證平臺,體育選課平臺用戶身份有學生、教師2種類型,通過統(tǒng)一的登錄入口進行登錄,登錄后系統(tǒng)將通過數(shù)據(jù)中存儲用戶數(shù)據(jù),進行自動校驗并查找用戶角色,根據(jù)角色對應的不同權限,顯示不同的系統(tǒng)菜單。

2.1.2 教師功能模塊

教師功能模塊包含課程管理、在行課程、統(tǒng)計打印3個子模塊。

1)教師用戶進入課程管理后,系統(tǒng)將根據(jù)登錄教師個人信息查詢并展示該教師名下全部課程,課程信息將通過校園大數(shù)據(jù)平臺提供的課程數(shù)據(jù)接口與教務系統(tǒng)同步,教師無需手動維護課程信息。

2)在行課程子模塊中,教師可依托課程管理子模塊中的課程數(shù)據(jù),發(fā)布在行課程,發(fā)布時可配置課程簡介、選課開始時間、選課結(jié)束時間、每班最大選課人數(shù)、最大選課人數(shù)等數(shù)據(jù)。

3)統(tǒng)計打印子模塊中,教師能看學生選擇課程情況,提供選課學生名單的在線打印及導出功能。

2.1.3 學生選課模塊

用戶基礎信息表學生選課模塊分為在線選課及已選課程2個子模塊。

學生用戶登錄后,進入已選課程子模塊,系統(tǒng)將顯示學生已選的全部課程記錄。

學生用戶進入在線選課子模塊,系統(tǒng)將根據(jù)該生個人信息查詢并展示該生可選的全部課程,學生用戶選擇課程可進入課程詳情頁面查看課程詳細信息。選課人數(shù)達到最大值后,該課程將變?yōu)椤安豢蛇x”狀態(tài)。選課時間結(jié)束后,課程將不再顯示。

2.2 數(shù)據(jù)庫結(jié)構設計

數(shù)據(jù)庫作為軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)底層,數(shù)據(jù)庫設計是軟件系統(tǒng)設計的基礎,本系統(tǒng)使用開源MySQL數(shù)據(jù)庫引擎作為系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)表主要有用戶、課程、選課3種類型表。

2.2.1 用戶基礎信息表

用戶基礎信息表用于存儲教師學生基礎信息與權限信息,如學號/工號、登錄名、姓名、角色等。其中用戶權限相關表的設計基于RBEC權限模型,如用戶表(user)、角色表(role)、用戶角色關系表(user_role)、權限表(menu)、角色權限關系表(role_menu);此外還有教學單位信息表(department_info)、班級信息表(class_info)等基礎信息表與關聯(lián)關系表,用戶與權限ER結(jié)構如圖2所示。

圖2 用戶與權限ER結(jié)構

2.2.2 課程基礎信息表(curriculum)

課程基礎信息表用于存儲課程基礎信息,主要字段為課程名稱、創(chuàng)建時間、是否啟用。在行課程信息表(curriculum_start)用于存儲即將進行或正在進行選課的課程數(shù)據(jù),主要字段有選課開始時間、選課結(jié)束時間、任課老師id、課程簡介、每班最大選課人數(shù)、最大選課人數(shù)等。

2.2.3 選課信息表(stu_curriculum)

用于存儲學生已選課程信息,主要字段為課程id、學生id、選課時間,課程信息ER結(jié)構如圖3所示。

圖3 課程信息ER結(jié)構

3 平臺運行與用戶評價

體育選課平臺采用B/S架構,用戶僅需要在瀏覽器中輸入正確的網(wǎng)址即打開網(wǎng)站使用服務。需要注意的是,該系統(tǒng)僅對市場上主流的,如基于Chrome、Firefox內(nèi)核的瀏覽器進行兼容適配,使用低版本的IE內(nèi)核瀏覽器訪問則可能造成錯誤。

平臺設計完成后在6個班級,共305名學生中進行了體育選課運行,結(jié)果顯示系統(tǒng)運行良好,未發(fā)生系統(tǒng)異常及嚴重系統(tǒng)漏洞。選課后向參與選課的305名學生發(fā)放了調(diào)查問卷,調(diào)查了學生對選課平臺的滿意度,滿意度統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 學生調(diào)查問卷結(jié)果

4 結(jié)束語

體育選課平臺在學校教育信息化過程中具有較強的專業(yè)性,可以拓寬學習渠道,提高體育課程教學質(zhì)量,對現(xiàn)代教育教學管理具有重要意義。利用好選課平臺不僅可以提高學生的學習興趣和教師的教學效率,還有助于學校體育教學信息化的提升,實現(xiàn)學校體育教學的業(yè)務流程重組,達到高效運作、科學管理的目標。