基于數據挖掘的體育成績管理系統的設計與實現

孫宏斌

（咸陽職業技術學院 陜西 咸陽 712000）

基于數據挖掘的體育成績管理系統的設計與實現

孫宏斌

（咸陽職業技術學院 陜西 咸陽 712000）

為了將體育教師從繁蕪的數據管理工作中解脫出來從而專注于教學質量的提高，提出了一種基于數據挖掘的成績管理的設計方案，并給出了方案的設計和實現的過程。該方案的設計主要采用.NET三層體系架構，數據庫平坦采用SQL Server 2005，程序開發平臺為Visual Studio 2008，實際應用表明，該系統操作簡便、功能良好的特點，達到了設計要求。

ASP.NET三層架構；SQL Server數據庫；系統分析；系統實現

隨著社會的發展和教育制度的拓寬，對體育教育越來越重視，體育測試已經納入到學生的成績中來，作為檢測學生的綜合素質的一項指標。體育測試的成績是以長度和時間等標準來測試的，需要把這些數值按照國家標準轉換成具體的分數，學生眾多和數據量的龐大，讓體育成績管理的工作量很大，而且大多數實際工作中是教師手工錄入的，因此工作效率也比較低下［1］。因此在實際工作中急需一種數據記錄和分析的系統，讓這些工作變動簡單，將教師從這些工作量中解放出來，從而專注于提高教學質量，解決高效面臨的實際問題。計算機和網絡技術在國外興起的很早，基于計算機和網絡技術的數據挖掘技術也很早就展開了研究，不少企業都建立了自己的數據挖掘系統，帶來了巨大的經濟效益，但是數據挖掘技術主要還是在企業中應用的比較多，在高校中數據挖掘基本還是理論研究的比較多，實際管理中應用的還是少數［2］。針對高校的成績管理的需求，許多學者進行了數據挖掘的研究，將數據挖掘應用到教學管理系統中，并且效果顯著，學校的管理水平有很大的提高，在這種情況下，作者根據高校體育教學中的特點提出了體育成績管理系統的方案，旨在通過該系統的應用去解決目前高校體育教學管理中存在的不便。幫助學生養成體育鍛煉的習慣［3］。

1　對于系統的設計目標與要求

理論和實際應用表明，數據挖掘在管理系統中具有功能完善，可操作性好，出錯率底，易于使用等很多優點，這些優點保證了基于數據挖掘的管理系統會越來越得到廣泛地應用。正因為這些不可或缺的特征和優點，文中將設計基于數據挖掘的體育教學管理系統，設計成功后的教學管理系統將替代教師去完成各種繁瑣的數據處理和分析的工作，實現教學成績自動化管理，這些功能的實現必定會提高高校體育教學的效率并保證高校體育教育擁有良好的質量。

2　ASP.NET技術與系統分析

2.1ASP.NET技術的三層架構

ASP.NET是在ASP技術上進行演變發展而來的，將ASP 和.NET技術結合后開發出來的一種全新的技術。ASP.NET主要用來設計動態頁面，相較于其他技術，ASP.NET主要有以下優點：1）ASP.NET是將ASP和.NET結合而來開發的技術，前兩者都有很高的使用率，ASP.NET具備兩者的全部優點并避免了兩者的不足，因此ASP.NET必將受到大家的喜愛［4］。2）ASP.NET是基于.NET的，不僅提供了.NET的基礎類庫，而且還一并支持常用的別的多種開發語言。3）ASP.NET提供了多種技術控件，是系統開發變得更加容易。4）ASP.NET是基于HTML存儲的，因此具備比較高的可移植性，使重復使用變得很簡單易行。

ASP.NET的三層架構可以劃分為用戶層、業務邏輯層和數據訪問層。用戶層是直接面向用戶的一層，和用戶的交互都由該層完成、業務邏輯層是對業務相關的邏輯進行處理，是最核心的一層、數據訪問層主要負責對數據庫的訪問進行操作，并提供反饋。這樣的三層式的劃分可以提高系統處理數據的速度和系統的運行效率。之所以選擇三層結構去進行開發，是因為這樣3個應用層都可以專注的去處理自己層面的業務，而且應用起來比較簡單，大多數情況下只要更改少量的代碼就可以在其他的服務器上使用，性能也比較強，3個層通過系統接口進行鏈接，模塊化的分工不僅提高了開發效率，而且便于后續的維護和更改。圖1給出了三層架構的模型圖。

圖1　三層架構的模型圖Fig.1　Illustraton of three layer architecture

2.2系統分析

系統開發過程中，系統分析是一個很重要的工作，不僅要對功能需求和性能需求進行分析，還要對系統的數據流程進行分析。需求分析是軟件開發工作的第一步，需要知道應該實現什么樣的功能和具有什么性能以滿足用戶的需要，在體育成績管理系統中系統針對的用戶有3種即管理員、教師和學生，這3種用戶具有不同的權限和不同的操作，圖2給出了這3種用戶的操作權限。數據流程分析在系統設計之前也要考慮，主要是為了防止在數據在系統中流動的過程中發生流動不暢和數據前后不一致等現象，在發現問題后應該提出解決的方法相應的去解決。

圖2　3種用戶的操作權限Fig.2　Permissions of three kind of users

3　系統設計

3.1系統的功能模塊設計

在系統的設計過程中，功能模塊的設計是很重要的工作，在前期的設計分析中得出的功能的需求，模塊化設計就是將不同的功能需求變成一個個可以實現的模塊。功能模塊的設計工作就是明確不同模塊的功能然后實現模塊之間的調用，將復雜的問題簡單化，并且便于后續的維護和二次開發。在劃分子模塊的過程中，首先要明確各個子模塊獨立的條件，在整個系統中采用統一的標準去劃分各個子模塊，確保清晰明確，能緊密聯系在一起的子模塊要進行合并，即要滿足實際工作的需要，又要保證系統的流暢性和簡單化［5］。

在體育成績管理系統中，采用5個子模塊去構建該系統最為合適，該系統的模塊框圖由圖3所示。

圖3　系統總結構模塊劃分Fig.3　The system function modules

1）測試類型管理

測試類型管理是由教學大綱規定的用于體育測試的相關項目，包括測試類型的修改、測試類型的設置、測試類型的刪除和測試類型的新增等相關的操作。

2）測試項目管理

測試項目管理是指測試所關聯到的具體的體育項目的相關的業務進行管理，和測試類型管理基本一致的是，測試項目管理的子模塊也是修改、刪除、設置、分權重置等子模塊。

3）成績管理

成績管理是該系統中最重要的子模塊，包括成績的錄入、成績的刪除、成績的修改，成績的導出、成績的查詢和分制轉換等操作，具體的結構圖如圖4所示。

圖4　成績管理模塊圖Fig.4　Performance management module

4）成績分析

成績分析是對學生的成績進行統計并根據數據挖掘的算法進行分析，是整個系統中最核心的模塊。

5）系統管理

系統管理是每個系統類軟件設計中必須含有的模塊，是最基本的功能模塊主要功能包括用戶的修改、新增、刪除、分配等用戶的操作和數據庫的備份和還原等針對數據庫的操作。

3.2數據庫設計

每個數據系統中都有大量的數據，這些數據是如何存放、讀取和操作必須明確的給出，因此，在系統設計的過程中要進行數據庫的設計，數據庫設計在系統設計中是十分重要的工作。對數據庫進行設計就是對系統中所包含的數據之間的關系和聯系進行設計，并在這個基礎上建立數據模型。數據庫設計的工作通常包括數據庫的邏輯設計、數據庫的概念設計和數據庫的物理設計［6］。

1）數據庫的概念設計

將數據中客觀存在的結果進行抽象，找出其中的關聯，并用概念模型的方法表示出來，在進行模型表述的時候經常使用的是E-R圖的方法，經過實際的研究，該體育管理系統共有用戶信息實體、學生信息實體、測試項目實體、測試結果實體、成績信息實體等5個方面。

2）數據庫的邏輯設計

概念設計是將客觀事物轉換為計算機可識別的數據模型，而邏輯設計剛好相反，是將概念設計的結果進行轉換，使之成為計算機可以支持的邏輯結構。邏輯設計的實質是對數據關系進行規范化。在系統設計的時候，需要遵循規范化的理論，這樣不僅可以使系統設計變得更加容易，而且可以提高數據庫的操作速度。在概念圖得出的E-R圖轉換為邏輯圖的時候，需要遵循一一對應的原則。所以該管理系統的邏輯設計共有以下5個關系模式：學生信息、用戶信息、測試項目、測試結果和成績信息。

3）數據庫物理設計

在完成數據庫的概念設計和邏輯設計之后，就要進行數據庫的物理設計，物理設計是對具體的數據庫管理系統進行明確的定義，包括對數據庫的選擇和實體相關屬性的確定等工作。在實際使用中，物理設計和具體使用的DBMS是有很大關聯的，因此，通常按照給定的DBMS存儲數據的方法進行數據庫的物理設計，對具有給定的某個應用，系統會自動選擇最優的存儲結構以達到最快的處理速度。通過這種結構設計處理的結果一般是短跑數據庫［7］。物理設計一般用數據表的形式給出，圖5給出了學生信息表作為示例。

圖5　學生信息表Fig.5　Student information table

4　系統實現

體育成績管理的實現包括體育測試類型、體育測試項目、成績管理和分制轉換等項目。

1）體育測試類型

體育測試類型對應的功能模塊有測試類型的新增、刪除、修改和權限重置等模塊。圖6給出了體育測試類型管理的系統界面圖。

圖6　體育測試類型管理的系統界面Fig.6　Sports management system interface test type

2）體育測試項目

體育測試項目管理是對體育測試項目的信息進行一系列的管理，該管理包含的模塊主要有體育測試項目的新增、修改、刪除和權限重置等。上述四項內容在模塊設計上基本相同，圖7給出測試項目新增的流程圖作為參考。

3）成績管理

成績管理是對系統中成績相關的部分進行管理，其包含的功能模塊主要有成績的錄入、修改、刪除、查詢等模塊。其中成績的錄入和計算是最重要的部分，占用了數據流程比較大的時間和工作量［8］。

4）分制轉換

分制轉換的目的就是將學生的實際得到的分數轉換為系統自動評定的等級，根據實際情況，在該體育成績管理系統中，分制轉換的流程圖可如圖8所示。

圖7　體育測試類型管理的系統界面Fig.7　The flow chart of the new test project

圖8　分制轉換的流程圖Fig.8　Flow chart of system transformation

5　結　論

文中在數據挖掘技術原理掌握的基礎上，基于ASP.NET的三層架構對體育教學過程中的成績管理系統進行了設計，對系統設計的功能模塊進行了比較詳細的分析，并討論了具體的系統實現和實現過程中會遇到的一些問題，最終的系統能完成測試類型管理、測試項目管理、成績錄入、成績轉換等功能模塊，實現了體育成績的自動化和信息化的管理，使教師的成績管理工作效率得到提高，將教師從繁瑣的數據管理中解放出來，從而更專注于教學。

［1］ZHAO hui Tang，Megranghan M F，Benty H W.Data Minging with ASP.NET［M］.NewYork:MC Wiley Publishing，1996.

［2］K.W.VanVune，Dommel H W.Supply Chain Management Information Systems Critical Failure Factors［J］.IEEE Trans on Power Systems，20058，6（l）:425-431.

［3］Agnes Bogairdi-Meszoly，Tihamer Levendovszky，Hassan Charaf.Performance Factors in ASP.NET Web Applications with Limited Queue Model.INES International Conference on Intelligent Engineering Systems，2006:253-257.

［4］Mohammad Jafar Tarokh，Javad Soroor.Supply Chain Management Information Systems Critical Failure Factors［J］.IEEE，2010，425-431.

［5］朱艷麗，高國紅.Apriori算法研究及其在學生成績分析中的應用［J］.福建電腦，2010（1）:147.

［6］李曉玲.學校體育與健康管理系統的設計與實現［J］.寧夏大學學報，2003（4）:371-374.

［7］陳冠軍.精通ASP.NET 2.0典型模塊設計與實現［M］.北京:人民郵電出版社，2008.

［8］張興科，王浩.通過數據挖掘技術預測學生學習成績［J］.科技信息，2007（22）:43，102.

Design and implementation of sports performance management system based on data mining

SUN Hong-bin
（Xianyang Vocational Technical College，Xianyang 712000，China）

In order to PE teachers from data management work get freed to focus on improving the quality of teaching，the paper proposed a design scheme of performance management based on data mining，and presents the design and implementation process.This design mainly uses.NET three layer architecture，database using SQL Server 2005 flat，the program development platform for Visual Studio 2008，the actual application shows that，the system is easy to operate，good function，meet the design requirements.

ASP.NET three layer architecture；SQL server database；systems analysis；system implementation

TM933.4

A

1674－6236（2016）05-0074-04

2015-04-02稿件編號：201504030

孫宏斌（1976—），男，陜西咸陽人，碩士，講師。研究方向：體育教學與訓練。