高校學生綜合素質測評系統的設計與實現

李文全 徐素萍

摘 要： 針對學生綜合素質測評工作中存在的問題，在詳細分析高校綜合測評的業務流程的基礎上，提出了基于Web的學生綜合素質測評系統。為了提高系統的穩定性和安全性，在三層體系架構基礎上，提出了基于角色的訪問控制策略，使用戶在Web環境下按角色安全地使用系統。為了防止服務器癱瘓和提高服務器并發處理能力，系統采用了內存池技術和數據庫連接池技術，提高了系統整體性能。測試結果表明該系統具有較強的可擴展性和穩定性。

關鍵詞： 綜合測評； 信息管理； 系統開發； 可擴展性

中圖分類號：TP319，DF059 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）09-37-05

Abstract： In view of the problems existing in the evaluation of student comprehensive quality， a Web based evaluation system of students comprehensive quality is proposed according to the detailed analysis of business process of comprehensive quality assessment. To improve stability and security， a role-based access control policy is presented on typical three tier architecture， which enables users to safely use the system by their roles in the Web environment. To prevent server paralysis and improve capability of concurrent processing， the system used memory pool and database connection pool technologies to improve the performances of system. Test results show that the system has high scalability and stability.

Key words： comprehensive assessment； information management； system development； scalability

0 引言

學生綜合素質測評是對學生在某年度中的德育、體育、智育、能力等素質的綜合評價，加強學生綜合素質測評管理，實現德、智、體、能素質表現的數量化，不僅為評獎評優、推薦就業提供事實依據，也是實現學生管理工作標準化、科學化，促進學生全面發展的重要手段[1-2]。

近年來，高校辦學規模擴大，在校學生數量迅速增長，傳統的紙質管理方式難以滿足管理人員的日常需求，逐漸暴露出效率低、出錯概率大、評價過程不透明、查詢統計困難等弊端。因此，迫切需要構建符合現代化管理需求的基于Web環境的學生綜合素質測評管理系統，實現綜合測評信息的系統化管理。

國內外很多高校設計與開發了各自的學生綜合測評管理系統，但大多數系統僅用于對綜合測評信息的簡單收集和統計[3-4]。目前對于保證系統安全和評價質量方面的研究不多，但這卻是研究基于網絡環境學生綜合測評系統的主要目標，也是當前面臨的最大困難和挑戰。筆者以韶關學院為例，針對綜合素質測評過程中存在的問題，開發了一個依托校園網的學生綜合素質測評系統。為使整個系統具有較高的運行效率和可擴展性，采用了三層體系架構，并在此架構中實現了基于角色的訪問控制策略，保證了數據安全性。最后，為了提高系統的整體性能，采用了內存池和數據庫連接池技術，改善了系統響應時間，提高了系統性能。

1 系統分析與設計

1.1 綜合素質測評體系分析

綜合素質測評是依據人才培養要求，從德育、智育、文體、能力四方面進行綜合評價，其中每項成績都由基本分、獎勵分和扣分組成。德育、文體和能力測評采用自評與民主評議相結合的評價方法；智育測評是依據學年內所有課程成績的平均分，并根據班級內最高平均分折合成百分制，由系統自動計算。綜合測評的總成績計算公式為：

TC=0.2*M+0.6*I+0.1*S+0.1*A

其中，TC為測評總分，M為德育測評成績，所占比例為20%；I為智育測評成績，所占比例為60%；S為文體測評成績，所占比例為10%；A為能力測評成績，所占比例為10%。

1.2 業務流程分析

目前，韶關學院的測評方式是：學生填寫、班干審核、輔導員匯總的紙質測評方式，其業務流程如圖1所示。學生處先將紙質測評表通過各院系輔導員下發至各班測評小組，測評小組再發放給每位同學，并組織本班同學依據學校文件實事求是地填寫德、智、體、能四個方面的基本分、獎勵分和扣分，同時注明每項獎勵分的理由和扣分的原因。測評小組在查閱有關原始材料和相關記錄后，依據測評標準分別計算出德、智、體、能的測評成績，并根據權重系數，計算出每位學生的綜合測評總分，排出全班名次，上交至本學院輔導員。院系輔導員審核收齊的測評數據并上報到學生處，完成綜合素質測評數據的采集工作。最后，學生處在全校測評數據基礎上進行數據統計，按要求生成各類統計報表，并上報至學校領導。

通過業務流程圖分析可知，現行的綜合素質測評工作存在如下問題。①數據采集效率低。在信息采集過程中，測評表是逐級下發，學生填寫完成后再逐級上報，整個過程是由人工完成，在多報、漏報、少報等情況發生時，存在大量的重復計算工作；而且在數據轉抄過程中容易出現人為錯誤，最終可能影響綜合測評數據的準確性。②測評過程不夠透明。測評小組在獎勵分和扣分審核過程中，存在較大的主觀隨意性，信息公示僅是公示測評總分和排名，具體加分項目和審議結果不公布，導致部分學生虛報多報獎勵分項目。嚴重影響了學校綜合測評結果的公正性和權威性。因此，結合學校實際情況，設計開發一個性能優越，測評過程透明學生綜合測評管理系統勢在必行。

1.3 數據庫設計

1.3.1 概念模型設計

經過與部分測評小組人員、輔導員、學生處管理員的訪談和實地調查，在詳細分析數據流程的基礎上，抽象出系統的實體主要包括德育測評、智育測評、文體測評、能力測評、學生、教師、學院、獎項、專業等。各實體之間的聯系如圖2所示。

1.3.2 邏輯結構設計

根據系統的實體聯系圖，將其轉換成數據庫管理系統支持的邏輯模型，然后按照數據庫設計原則，設計了系統數據表。根據實際需要設計的數據表主要有：德育測評表、智育測評表、文體測評表、能力測評表、綜合測評表、獎項表、評優表、成績表、課程表、學生表、班級表、學院表、教師表。同時，為了減少數據冗余，所有數據表均滿足第三范式。例如，綜合測評表的結構如表1所示。

1.4 功能模塊設計

根據需求說明，系統包括系統管理、學生信息管理、課程成績管理、綜合測評管理、評優管理，綜合查詢統計等六大模塊，如圖3所示。

系統管理提供正常運行所必需的基礎數據；學生信息管理和課程成績管理是系統的數據來源；綜合測評管理是系統關鍵部分，實現學生的德育成績、智育成績、文體成績、能力成績的在線填報和審核。評優管理實現學生評優評先的在線申請和審核，學生處審核通過后發文公示；綜合查詢統計實現權限范圍內對綜合測評成績和評優評先信息的查詢統計。

2 關鍵技術

2.1 系統體系結構

系統建設目標是利用Web技術構建一個高效、安全、穩定、功能完備的分布式學生綜合素質測評系統。為了使系統具有較高的運行效率和較強的可擴展性，采用三層體系結構—表示層、業務邏輯層、數據層，具體如圖4所示。表示層是用戶與系統的接口，負責接受用戶在瀏覽器中的操作請求和轉發任務，并將操作結果按用戶要求顯示在瀏覽器中。業務邏輯層是用戶與數據之間的橋梁，負責按角色權限解析表示層轉發的操作請求和解析數據層返回的數據。數據層實現數據的高效存儲管理，并為用戶提供數據服務。該體系結構將數據和應用分開，具有兩方面優點：①方便數據的管理和應用，提高系統的穩定性；②方便地實現按角色訪問系統功能，提高系統的安全性。

2.2 基于角色訪問控制策略

綜合素質測評成績關系到每位學生的切身利益，關系學校的公正性和權威性，因此，必須對數據進行嚴格的訪問控制，保證數據的安全，防止數據惡意篡改。筆者根據用戶分類，設計了基于角色的訪問控制模型。在用戶與訪問權限之間引入普通學生、測評小組、輔導員和學生處四類角色。對每類角色賦予不同的操作權限，然后將用戶與角色相關聯，角色再與訪問權限相關聯，實現用戶與訪問權限的邏輯分離。通過角色的分配與取消來實現訪問權限的許可與拒絕，從而避免了用戶與可訪問權限的直接關聯[5-6]。具體如圖5所示。基于角色訪問控制策略具有兩方面優勢：①簡化了授權管理的復雜性；②支持多樣化的安全策略，具有較大的伸縮性。

3 性能優化

學生綜合素質測評要求在規定時間內完成所有成績的上報與審核。由于學生人數數量巨大，導致在短時間內出現多用戶同時并發訪問服務器的現象[7-8]。因此，為了防止服務器癱瘓和提高服務器并發請求處理能力，筆者主要針對服務器采用了內存池和數據庫連接池技術來優化服務器的性能。

3.1 內存優化

內存池是服務器系統上的允許多個進程和線程共享的一個高速緩存，是提高服務器性能的關鍵技術之一。系統初始運行時，預先設定一定數量的內存塊，并利用鏈表形成內存池。如果有新任務請求，則從內存池中取出與之大小相近的一塊。當任務完成，將釋放的內存重新插入到內存池中。采用內存池技術可以提高內存的利用效率，提高系統的響應性能。

3.2 數據庫連接池

由于系統正常運行時服務器的訪問量較大，為了避免服務器頻繁地建立和刪除數據庫連接對象而增加系統開銷。筆者在系統初始化時，預先建立一定數量的數據庫連接放置在連接池中。當用戶申請數據庫連接時，將當前空閑的連接分配給申請用戶。如果沒有空閑連接，則等待其他用戶釋放連接后再分配。當其他用戶釋放連接時，并不直接關閉連接，而將其放回連接池中，以便再分配給其他用戶使用。使用數據庫連接池技術在一定程度上可以有效地改善服務器響應時間，降低系統資源開銷，提高系統性能。

3.3 優化結果

為了測試優化性能，將應用程序部署到服務器上。服務器測試環境為雙E5630 2.53GHz CPU，內存為8G，網絡為100M局域網，操作系統為Windows Server 2008。采用10臺內存為CPU為Intel T2080 1.73GHZ，內存為1G，操作系統為Windows XP Professional SP2的臺式機作為客戶端，并在每臺客戶端上部署了筆者編寫的多線程測試程序。測試時，客戶端分別啟動多個線程，每個線程模擬一個客戶。

測試1：壓力測試

采用多線程技術，分別在客戶端開啟了1、10、50、100、500、1000個線程，模擬并發用戶訪問服務器。記錄20次為測試結果，對其取平均值，其測試結果如表2。

從表2可以看出，隨著并發訪問連接數量的增加，CPU與內存的使用率緩慢平穩增長，說明服務器較好地利用了系統資源，避免了頻繁創建和刪除連接造成的系統開銷。同時，服務器并沒有出現連接失敗的現象，說明服務器具有較強的穩定性和可擴展性，滿足大量并發訪問學生綜合素質測評系統要求。

測試2：性能測試

在客戶端開啟不同數量的線程，分別對優化前和優化后的系統響應時間測試，測試結果如圖6所示。

從圖6可以看出，采用內存池和數據庫連接池技術后的總體響應時間在大部分時段下都有明顯的降低。說明采用優化技術后，系統充分利用了內存池和數據庫連接池中的資源，有效減少了系統開銷，從而提高了系統的整體性能。

4 結束語

針對學生綜合素質測評管理中存在的問題，采用三層體系架構，實現了基于Web的學生綜合測評系統。該系統通過引入角色訪問控制、內存池和數據庫連接池等技術，提高了系統的安全性和穩定性。通過該系統，可以很好地解決數據采集效率低、測評過程不透明等問題，充分體現學生綜合測評過程的公平性和公正性。該系統的應用可以有效提升管理水平和工作效率。接下來，需要考慮現有軟、硬件資源共享問題，將云計算技術引入系統應用中來。

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