大類招生專業自動分流在線管理系統

楊　倩

(重慶理工大學 電子信息與自動化學院， 重慶　400054)

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大類招生專業自動分流在線管理系統

楊倩

(重慶理工大學 電子信息與自動化學院， 重慶400054)

摘要：近年來，“大類招生、分流培養”模式被越來越多的高校所采用，在這種新的培養模式下，專業分流是一個重要的環節，手工進行專業分流模式已經不能適應當前的學生規模，研發一套符合實際需求的分流管理系統非常必要。通過研究和比較，解決了數據轉換、自動錄取算法等難點，成功地開發出了一套基于B/S結構，并采用Clojure、Angular.js、HTML5、Incanter等關鍵技術的完整解決方案。

關鍵詞：大類分流；管理系統；自動化；B/S；Clojure

隨著高等教育的深化改革，本科教育正在從傳統的“專業招生、專業培養”教育模式向“大類招生、分流培養”模式轉變。根據這種模式，高校按照院系進行大類招生，大學開始1～2年時間進行通識教育、學習基本課程，通過這段時間的基礎學習，學生對院系各個專業有了更加深入的了解，再根據自己的興趣和特長選擇適合的專業。這種模式已經被我國大多數高校所采用，“學生選擇自己的意向專業，學校進行擇優錄取”這個過程就稱為專業分流[1-8]。專業分流影響到學生的未來以及學校的教學質量，重要性不言而喻。專業分流一般周期比較短，具有相當的時效性，在這個過程中，需要充分考慮學生的基礎課程成績綜合排名、各類特長加分、專業志愿順序、院系各專業能夠容納的人數等因素，因此專業分流也具有相當大的工作量和復雜性。再加之近年來高校的辦學規模不斷擴大，學生人數增多，如果采用傳統的人工操作方式進行專業分流，不但耗費人力，而且出錯的概率大。因此，要想準確、高效地完成專業分流，就有必要引入新的技術實現整個過程的自動化和信息化。

1需求分析

考慮到學院實際情況，經過與各種類型的使用者進行溝通，總結出了以下一些實際需求：

1) 原始數據來自教務處，是以Excel表格文件形式下發的，數據的每一行記錄包含一組“學生-課程-成績信息”之間的對應關系。

2) 學生成績中有的課程成績以數字形式記錄，有的考查課以“優秀”“良好”等的等級方式記錄，后者在處理過程中需要根據特定的對應關系轉換成數字形式進行計算處理。

3) 由于學生的補考、重考等情況，特定課程成績記錄有可能不是唯一的一行，處理過程中需要根據特定的算法計算出本門課程的唯一結果分數。

4) 學生除了各個課程成績以外，還會根據在校期間的一些其他活動進行獎懲，獎懲會以分數形式計入總績點，獎懲條目和對應的分數是在選擇專業過程中由管理學生工作的教師在系統中添加；

5) 待選的專業有人數限制，根據學生總績點排名進行自動錄取。如果第1志愿已經滿員，就將總績點減少3分，再次排名去競爭第2志愿專業。如果第2志愿落選，需要再減3分，去競爭第3志愿，依此類推；

6) 在學生選擇專業階段，管理員可以實時查看學生的選課情況統計，以直觀的圖表給出統計結果。

7) 管理員能對系統的自動錄取結果進行調整。

8) 系統必須能對分流結果以Excel形式打印，用于學生對結果進行簽字確認。

通過對以上需求的分析，設計出的業務模型見圖1。

圖1　業務模型

本系統設計3類用戶：第1類是管理員用戶，可以導入數據，設置進程，添加教師用戶，修改其他用戶密碼，設置專業信息，修改錄取結果和導出錄取結果；第2類是教師用戶，可以查看專業信息，查看學生列表，設置基礎課程學分，增刪獎懲條目，錄入專業情況，修改本用戶密碼；第3類是學生用戶，可以修改自己的用戶名和密碼，查看專業情況，選擇專業志愿和查看錄取情況。這三類用戶各自有不同的權限，其中：管理員有且只有1個；教師可以有多個，需要由管理員添加；學生名單和信息由已有數據導入到系統中，使用學號登錄系統。

2設計與實現

2.1專業分流生命周期設計

2.3.2實際產量實際產量是處理1(CK)最低，為205.82公斤/畝。依次居第5位的是處理2為209.23公斤/畝，每畝比CK增加小麥3.41公斤，增產1.66%；居第4位的是處理3為220.09公斤/畝，每畝比CK增加小麥15.08公斤，增產7.33%；居第3位的是處理4為235.83公斤/畝，每畝比對照增加小麥30.01公斤，增產14.58%；居第2位的是處理5為262.78公斤/畝，每畝比CK增加小麥56.96公斤，增產27.67%；居第1位的是處理6為283.55公斤/畝，每畝比CK增加小麥77.73公斤/畝，增產37.77%。

考慮到數據的一致性和完整性，本系統分為5個處理階段,見圖2。

圖2　系統處理的5個階段

部分處理需要依賴其他處理結果作為輸入，比如，計算學生總成績需要必修課列表和考查課等級所對應的分數信息，這些信息在“系統配置”階段設置，在從“系統配置”跳轉到“專業選擇”的過程中進行所有學生的總成績運算，到專業選擇階段，學生打開頁面可以直接得到自己的總成績和排名，不用每次重新運算。采用這種分階段設計，可以在不同階段可以啟用或者禁用部分系統功能。在系統階段的跳轉過程中，將前面階段產生的數據統一運算處理，不僅大大簡化了系統設計，而且能將一些復雜的計算或者大量數據庫查詢集中到階段跳轉的過程中，不需要在用戶每一次操作時都在后臺對數據全集進行掃描，提高了系統的響應速度。

2.2自動錄取算法

自動錄取算法是本系統較關鍵的部分，采用與待選專業數量一致的多級隊列選擇算法進行錄取，基本思想如圖3所示。

圖3　自動錄取算法基本思路

處理流程：

1) 首先根據總分從高到低排序，作為第1志愿隊列。第1次開始運算時，第2志愿隊列以及后續隊列為空。作為初始條件，所有專業錄取限制人數之和必須大于或者等于學生人數；

2) 取出所有隊列(如果有隊列為空則忽略)頭部節點的最高分節點，如果所有隊列為空，表示完成自動錄取過程。

3) 將最高分節點從所取隊列中刪除，根據其所取隊列的等級，記錄為變量L，檢查所取出節點第L志愿對應的容器數量是否已滿，即是否達到了錄取上限。

4) 如果未達到上限，則將節點所對應的學生放入該學生第L志愿的容器，重復第2步。

5) 如果該節點所對應學生第L志愿的容器已經達到上限，則將該節點總分減去3分，插入到第L+1級的隊列尾部，重復第2步。

6) 進行依次取出學生插入其第1志愿對應專業的容器，如果發現其第1志愿專業容器裝滿，即達到了專業的錄取限制，就將當前學生總分減去3分放入第2志愿隊列尾部。下一次取出所有隊列頭部中分數最高者，查看其當前專業。

該算法采用多級隊列，進入下一級隊列默認是排好順序的狀態，從各個隊列頭部取出即為各自最大值，不用重復掃描隊列，并且運算過程全程都在內存中完成，最后再將結果一并寫入數據庫，整個過程具有非常高的效率。

2.3前后端通信設計

本系統采用B/S(瀏覽器/服務器)架構設計。瀏覽器端是基于Angular.js框架開發的單頁應用。服務端采用Clojure語言開發，基于http-kit嵌入式HTTP服務器和H2嵌入式關系數據庫，整個服務端應用靜態編譯成java字節碼，運行于jvm虛擬機之上。

Angular.js是google公司使用javascript開發的前端MVC框架，基于Angular.js框架可以非常容易地開發出單頁Web程序。本系統瀏覽器端采用Angular.js框架，整個運行周期只需要在登錄階段下載頁面和javascript腳本等內容。中間過程前端和后端根據需要采用AJAX技術進行JSON數據的交互，頁面進行局部更新，避免了頁面整頁重復刷新，大大減少了數據流量。

Clojure語言于2007年發布，是LISP語言的一種方言，運行于java虛擬機之上，所以Clojure既具有LISP的高擴展性和高并發性，又能良好地和java語言進行互操作，以便充分利用java生態系統。近年來，Clojure在服務端開發中被廣泛采用。本系統服務端框架主要業務邏輯采用Clojure語言開發，充分利用了Clojure語法簡潔高效的特性，并且采用了成熟的java組件http-kit和H2，分別處理HTTP協議和數據的持久存儲，發揮了Clojure和java良好的交互性。

前端和后端通信采用JSON格式。JSON格式數據設計的初衷是為了方便瀏覽器前端的javascript進行處理，目前被廣泛用于數據交互協議。Clojure內置了高效的JSON處理模塊，能將內部的hashmap格式數據與JSON數據進行相互轉換，既方便后臺數據處理，又方便數據的傳輸和前端處理。

2.4統計功能

該功能用于學生專業選擇階段和后續階段，實時顯示當前完成選擇的學生人數、比例、各個志愿的填報比例以及各個專業的錄取結果等，能夠從可視化的數據界面上得到各個專業的受歡迎情況，以及學生的成績分布等信息，為后續教學和專業設置提供直觀的依據。

統計功能采用HTML5Canvas接口，以JSON格式將學生選擇專業以及錄取情況數據獲取到瀏覽器端，通過2D圖形方式以餅狀圖、柱狀圖等形式在網頁上展示。圖4、圖5是重慶理工大學電子信息與自動化學院在2014年秋季大類分流環節中使用本系統進行專業分流的部分實時截圖。

2.5數據導入和導出

考慮到實際情況，本系統不直接接入教務系統數據庫，需要獨立運行。教務處以Excel格式導出學生名單和成績等原始數據，這里就需要系統有Excel數據的導入功能。由于在分流結束后需要打印結果供學生確認，就需要有Excel導出功能。本系統集成了使用Clojure語言編寫的Incanter數據統計和分析庫，該庫既能完成Excel文件的讀寫，同時還能對讀入數據進行分組、篩選、轉換、統計等操作，解決了該獨立系統的輸入輸出問題。

圖4　志愿選擇情況統計截圖

圖5　錄取情況統計截圖

2.6程序調試

服務端程序使用Clojure語言開發。得益于Clojure語言的JIT(JustInTime)編譯特性，一般靜態編程語言調試需要重復進行“編輯-編譯-重新加載運行”這種比較低效的流程。而在Clojure語言中，利用其交互式編程環境REPL(Read-Eval-PrintLoop)，不用中斷當前運行的進程，動態添加和修改函數進行在線編譯調試，這樣，算法各個部分編輯完成后可以立即進行手工調用測試和觀察結果，節省了編譯、重新加載運行的等待時間，極大地提高了調試效率。

調試完成后的程序在上線運行之前又可以利用Clojure語言的AOT(AheadOfTime)編譯特性，將Clojure代碼編譯為Java字節碼，然后部署到服務器，使用java虛擬機來加載運行，這樣可以獲得良好的運行效率。通過JIT和AOT編譯特性的靈活運用做到了開發效率和產品運行效率兩不誤。

在開發過程中，一般使用cURL命令行工具模擬向服務端發送HTTP請求以及得到JSON結果返回，調試客戶端與服務端的數據交互。客戶端代碼運行于瀏覽器，調試主要利用Chrome瀏覽器的DevTool。除了斷點調試、控制臺打印輸出、網絡請求數據Dump等常用的手段外，UI調試可以在線編輯DOM以及CSS屬性，實時查看UI布局的變化。這些手段都體現了現代Web標準化帶來的開發高效性和靈活性，極大地降低了開發的復雜度，縮短了開發周期。

本系統的開發調試工作主要在MacOSX系統上完成，并最終部署到UbuntuLinuxserver上運行。得益于Clojure和Java虛擬機的可移植性，開發和部署并不局限于這些系統，通常通過運行Oraclejava的平臺即可以進行該系統的開發和部署。除了提到的MacOSX、Linux，也可以使用Windows等系統進行調試和部署。

3結束語

本文所闡述的分流管理系統解決了當前大類分流環節的實際難題，采用當下成熟的Web技術，整合了行業內一些優秀的技術和組件，最終完成了一套切實可行的軟件解決方案，該方案在重慶理工大學電子信息與自動化學院2014年秋季大類分流環節中成功部署和實施，大約400名師生使用了該系統并完成了大類專業分流工作，功能完整性和系統穩定性都經受住了考驗。該方案對于國內其他高校的大類分流工作具有借鑒作用，軟件系統具有一定的推廣價值。

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[8]張鵬,王強強,甄東龍,等.“大類招生,分流培養”招生培養模式的利弊探析[J].現代商貿工業,2012(7):155.

(責任編輯楊文青)

Research and Implementation on Web Management SystemforSpecialtyClassification

YANG Qian

(College of Electronic Engineering and Automation,

ChongqingUniversityofTechnology,Chongqing400054,China)

Abstract:Inrecentyears,specialty-freerecruitmentmodehasbeenmoreandmorepoupularincollegesanduniversities,andmanualspecialtyclassificationwouldunabletomeetincreasingstudentscale,soitisverynecessarytodevelopasetoftoolstofullfilltherequirement.Throughdeepstudyandcomparison,thedifficultiessuchasdataconversionandautomaticextractionalgorithmetcwereresolved.AcompletesolutionforthisworkbasedonB/SstructurewiththeadoptionofkeytehnologiessuchasClojure、Angular.js、HTML5、Incanterwasrealizedsuccessfully.

Keywords:specialty-freerecruitment；managementsystem;automation；B/S；Clojure

收稿日期：2016-04-12

基金項目：重慶理工大學2013年高等教育教學改革研究課題(2013YB17)

作者簡介：楊倩(1984—)，女，浙江諸暨人，碩士，講師，主要從事嵌入式系統研究。

doi:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2016.06.022

中圖分類號：TP39

文獻標識碼：A

文章編號：1674-8425(2016)06-0130-05

引用格式：楊倩.大類招生專業自動分流在線管理系統[J].重慶理工大學學報(自然科學)，2016(6):130-134.

Citationformat：YANGQian.ResearchandImplementationonWebManagementSystemforSpecialtyClassification[J].JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)，2016(6):130-134.