基于Django框架的教學管理系統的研究與實現

雷曉薇

（長安大學陜西西安710000）

信息技術的進步和計算機的不斷發展，為體育教學的網絡管理提供了可能，能夠有效推動高校體育教學管理從傳統模式向網絡教學和管理模式轉變，從而提供靈活、先進、個性化的教學方式，有效提高高校體育教學與管理的效率[1-3]。然而，盡管網絡教學相較于傳統教學具備諸多的優勢，由于體育教學的實踐性和互動性要求，以及體育學科相較于普通教學科目的不被重視，國內體育的網絡化教學與管理進程較為緩慢，需要引起體育教育工作者的廣泛重視[4-6]。

故針對當前體育教學管理模式相對落后的問題，本文基于B/S結構的Django框架，采用流媒體和MySQL數據庫技術，設計并開發了一套體育教學管理系統。該系統包含了信息發布、課程在線點播、交流與答疑、課程管理、成績查詢等功能，能夠滿足體育教學和管理的需求。經過測試，該系統運行良好，各項功能實現正常，能夠有效提高教學和管理效率。并能提供靈活而個性化的學習方式，具有一定的實用價值。

1 理論和技術分析

1.1 Django框架

Django框架實質為基于Python腳本語言的Web應用程序框架（開源），集成了較多的第三方插件和通用類庫，能夠有效減少重復編程。因此，其具有較好的維護性和可拓展性[7-8]。此外，該框架具備較多可直接使用的通用模塊（用戶、登錄等）和標準數據類型，能夠有效緩解Web開發過程中所遇到的低效率問題，也是文中體育教學管理系統的基本框架。

值得注意的是，Django框架支持模型（Model）-模板（Template）-視圖（View）的MTV設計模式，如圖1所示。其中，模型對應的是數據存取層，主要用于數據相關事務的處理；模板對應的是業務邏輯層，主要用于表現相關決定的處理；視圖對應的是表現層，主要用于存取、調用模型及相應的邏輯。

圖1 Django框架的MTV設計模式

1.2 B/S結構

B/S結構指的是軟件體系的瀏覽器/服務器結構，是客戶機/服務器結構的優化與改進[9]。具體而言，服務器端被細化成了數據庫和Web服務器，客戶端借助瀏覽器對系統應用進行操作。具體的事務處理則是放在了后臺的數據庫和Web服務器中，其三層結構如圖2所示。從圖中易知，B/S結構分為表示層（用于界面引導，實現用戶輸入、服務請求發送和結果顯示）、業務邏輯層（用于業務邏輯的執行和數據庫請求的發送）以及數據處理層（用于數據邏輯與存儲過程的執行），具有開發成本低、升級維護簡單、跨平臺支持、軟硬件要求低等優點。

圖2 B/S結構示意圖

1.3 MySQL數據庫

MySQL數據庫是由數據庫標準語言SQL，基于Linux操作系統開發的關系型數據庫管理系統。其能夠存儲用戶信息（注冊用戶、密碼等）、配置信息（模板、管理權限配置等）、內容鏈接（圖片、視頻等）等數據，具有體積小、成本低、移植性強、CPU利用率高（多線程和數據并行讀寫）、查詢速度快、支持協議和操作系統多等優點。因此，被廣泛應用于中小型網站的數據庫構建，也是本文選用的數據庫技術[10]。

1.4 流媒體技術

流媒體技術借助網絡將壓縮處理后的音頻、視頻、動畫、文字等多媒體資源上傳給網站服務器，以供用戶在網站上進行直接瀏覽和點擊播放。從而有效避免了傳統先下載后播放的多媒體觀看方式，具有啟動延遲小、系統緩存需求低、實時傳輸等優勢，在網絡教育、寬帶視頻點播、互聯網直播等領域均發揮著重要作用[11]。

在流媒體技術中，FMS服務器為用戶間的交流和互動提供了平臺，既整合了流媒體的視頻直播（點播）、視頻博客、在線視頻交流等特性。同時也加入了快捷便利的開發環境，具有跨平臺、可擴展、性能強等優勢，被本文系統所使用[12]。借助FMS服務器，可對各種體育教學相關的多媒體文件進行處理，結合各類應用程序服務器，使用戶（管理和使用用戶）能夠進行實時交流與互動，滿足體育教學管理系統的教學、管理需要[13-16]。

2 系統可行性和需求分析

2.1 系統可行性分析

從經濟可行性角度分析，目前各高校基本均建立了一定規模的校園網絡和課程管理系統，且運行可靠、穩定。因此，在此基礎上構建體育教學管理系統所需投入的成本（研發以多媒體課程制作）較低。此外，該系統的建成可減少人工教學和場地成本，并能夠使學生根據興趣愛好學習體育技能，具有較高的經濟效益和社會效益。

從技術可行性角度來看，Django框架、MySQL數據庫和流媒體技術發展至今已高度成熟，技術難度低，風險小。

2.2 系統需求設計

從功能性需求角度看，本文體育教學管理系統必須滿足信息發布（對體育學科信息進行實時發布）、課程在線點播（供登錄用戶按需對課程進行點播和觀看）、交流與答疑（供學生實時或延時地與教師進行交流，解決體育學習中的疑惑）、教學資源上傳（供教師上傳教學課程、材料等資源）、課程管理（用于制定課程計劃，提供各類課程）、在線選課與成績查詢（供學生選課、教師成績錄入及學生成績查看）、數據分析（供教師分析學生成績，了解學生學習效果，為體育教學的課程管理提供支持）、系統管理（供管理員管理系統信息，包括權限管理、用戶管理和系統資源管理等）8個功能需求，如圖3所示。

事實上，許沁想錯了。許沁在葛局長的心中，早已沒有任何位置了。當然這并不是位置的問題，而是為官之道。在葛局長看來，許沁是條狗，是條隨時會咬人的狗，是條翻臉不認人的狗。一旦受到威脅或傷害，她會逮誰咬誰。葛局長不能不嚴加提防，因而斷然割斷了和許沁的任何聯系。

圖3 本文體育教學管理系統的用例示意圖

此外，從非功能性需求來看，系統還需滿足易用性、美觀性、安全性、可擴展性與高性能等需求。

3 系統設計

3.1 系統功能設計

本系統的功能結構，可見下圖4所示。其分為信息發布（包括學科動態和最新公告）、教師管理（包括課程設置和成績管理）、學生管理（包括在線選課和成績查詢）、在線課堂（包括視頻點播、在線提問和答疑）、系統管理（包括用戶管理、權限管理和資源管理）共5個部分。

圖4 本文系統的功能結構示意圖

3.2 系統應用架構設計

本文的體育教學管理系統的程序架構，從上到下依次為：表示層（以Web網頁的形式將交互界面的信息顯示給用戶，并接受用戶的數據輸入，從而實現用戶注冊、登錄、訪問等操作）；應用層（用于業務規則制定和流程的實現，替代用戶與數據庫的直接交互，增強程序擴展性和可移植性，從而實現學生管理、教師管理、系統管理、信息發布等功能；應用支撐訪問層集成了各種資源，為應用層提供安全認證、數據交互、資源配置管理等服務，并借助數據庫的修改、更新、刪除等操作，為應用層提供所需的數據支持，如下圖5所示。此外，在應用支撐層下還有基礎設施層（由服務器和相應的網絡構成）。

圖5 本文系統的應用架構示意圖

3.3 數據庫設計

本文體育教學管理系統的數據實體有：班級、學生、教師和課程，對應的數據庫實體-屬性（E-R）示意圖見圖6所示。其中，教師實體包含了教師編號、姓名、性別、籍貫、職稱等內容；學生實體包含了學生學號、姓名、性別、籍貫等內容；班級實體包含了班級編號、名稱、專業等內容；課程實體包含了課程編號、類別、名稱等內容。此外，學習關系中還包含了學號、課程編號及成績；答疑關系中包含了學生與教師編號、提問和答復內容。

圖6 本文系統的E-R示意圖

4 系統實現和測試

4.1 系統實現

在開發過程中，本文選用Linux操作系統作為開發系統，選用MySQL 2.5.6作為數據庫，選用Django 1.3作為支持環境，選用Google Chrome作為本系統的瀏覽器。

由于本系統各模塊存在較大的共性，故僅針對系統登錄模塊、在線點播與答疑模塊、用戶管理模塊、課程管理模塊的實現進行闡述與分析。

4.1.1 系統登錄模塊

圖7 本文系統登錄功能實現界面圖

在用戶選擇用戶類型并登錄后，內部程序根據數據庫數據比對賬戶信息和類型，并將判定結果與相應的界面呈現給用戶。由于該系統面向的學生用戶居多，故系統登錄時會優先比對學生用戶的信息；其次，比對教師用戶的信息。最后，比對系統管理員用戶的信息。其部分實現代碼如下所示：

由于學生用戶需要經過注冊和審核通過后才能使用該系統，故提供了用戶注冊功能。其注冊界面的實現，可見圖8所示。

4.1.2 用戶管理模塊

圖8 系統登錄功能中用戶注冊界面的實現圖

該模塊主要實現的是用戶信息（賬戶、密碼等）和權限的管理操作，根據用戶類型的不同提供不同的界面供用戶進行選擇操作，如圖9所示。系統管理員可在用戶管理界面添加、修改與刪除教師及管理員賬戶，并為學生分配權限。

圖9 用戶管理模塊界面實現圖

相應的部分實現代碼為：

4.1.3 在線點播與答疑模塊

該模塊主要提供點播和答疑功能，前者為學生用戶提供了各類體育教學視頻課程，包括籃球、足球、乒乓球等視頻課程；后者為學生用戶在學習過程中的疑惑解答提供了途徑，加強了教師與學生之間的互動和交流，滿足體育教學的需求。相應的界面實現圖，如圖10所示。易知，學生用戶可在“視頻搜索”框中對所需課程視頻進行搜索，并通過點擊播放按鈕進行學習。此外，學生用戶可在右側的答疑對話框中與教師進行交流，解答課程學習中所遇到的問題。

圖10 在線點播與答疑模塊界面實現圖

4.1.4 課程管理模塊

該模塊主要用于教師的課程管理（課程教學計劃制定）和學生的選課（選修或必修課），其界面實現圖見圖11和12所示。從圖11中可以看到，教師可按照教學大綱需要對各體育課程進行增加、編輯、刪除等操作；在設置完成后，也可以借助“課程查詢”功能對所設課程信息進行查看。從圖12中可看出，學生在登陸系統后，可以根據興趣與教學安排對課程進行選擇或取消操作；在選課完成后，也能夠借助“課程查看”功能對所選課程信息進行查看。值得注意的是，只有在教師制定完課程后學生才能進行選課。

圖11 課程管理模塊（教師課程設置）界面實現圖

4.2 系統測試

本文主要采用黑盒測試方法，對所設計的體育教學管理系統的功能進行了測試。其中，系統測試的硬件部分（電腦）選用的是Core i7處理器，8 GB內存和1 TB硬盤，軟件部分則與開發軟件相同。

圖12 課程管理模塊（學生選課）界面實現圖

依次對用戶登錄、用戶注冊、用戶管理、在線點播、在線答疑、課程管理、成績管理進行了測試。結合測試結果可發現，本文設計的體育教學管理系統運行良好，具有較高的穩定性，能夠持久運行，并滿足管理系統最基本的需求。此外，各項功能均可正常運行，能針對不同輸入做出正確的判斷和操作，較好地滿足了設計要求。

5 結束語

針對當前體育教學管理模式相對落后的問題，基于B/S結構的Django框架，結合流媒體和MySQL數據庫技術，本文設計并開發了一套體育教學管理系統。該系統包含了信息發布、交流與答疑、課程管理、課程在線點播、成績查詢等功能，在幫助學生自主和個性化學習體育知識的同時，滿足體育教學對師生互動的需求，提高教學質量與管理效率。經過測試，該系統運行平穩，各項功能實現正常，能夠滿足新時代對體育教學及管理的要求。