大學生學科競賽管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

劉偉 付元禮 黃辛迪 李小智 胡為

摘要：大學生學科競賽是培養(yǎng)和提升高校大學生實踐能力、創(chuàng)新素質和專業(yè)技能的重要手段，也是促進高校教育教學改革的重要途徑。設計并實現(xiàn)一套功能完善的大學生學科競賽管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)發(fā)布競賽通知、分享獲獎作品、統(tǒng)計參賽信息、分析歷史數(shù)據(jù)等功能，具有重要的實用價值，有助于更好地提升參賽水平、總結參賽經驗、積累競賽成果、促進教學改革。

關鍵詞：學科競賽;信息管理系統(tǒng);系統(tǒng)設計;系統(tǒng)實現(xiàn)

中圖分類號：TP311 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）17-0025-03

1引言

大學生學科競賽是提升大學生綜合能力和專業(yè)素質的重要手段和途徑，也是對傳統(tǒng)課堂教學的重要補充。學科競賽在教育教學改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)中發(fā)揮重要作用，越來越受到廣大高校師生的關注與重視。大學生學科競賽活動不僅有利于提升大學生的專業(yè)素養(yǎng)， 也有利于提升大學生的創(chuàng)新、實踐能力、競爭意識與團隊精神[1]。

2017年12月14日，中國高等教育學會《高校競賽評估與管理體系研究》專家工作組在杭州發(fā)布了2012-2016年我國普通高校學科競賽評估結果。截至2020年2月22日發(fā)布2015-2019年和2019年全國普通高校學科競賽排行結果，已連續(xù)4年發(fā)布榜單，引起社會廣泛關注。學科競賽不僅可以提升學生的綜合素質和就業(yè)競爭力，提高工程人才培養(yǎng)的質量，還可以為高校贏得良好聲譽，提升高校的知名度和影響力[2]。通過開展各項學科競賽活動，可以促進高校教育教學改革，提升學生的實際動手能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，進而達到以賽促教、以賽促學的目的。

隨著學科競賽報名、備賽過程、賽后總結等環(huán)節(jié)產生的數(shù)據(jù)日益增長，同時參賽師生數(shù)量的逐年增加以及跨專業(yè)、跨學院、甚至跨校報名等多種新模式學科競賽的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的學科競賽管理工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)[3]。因此，對學科競賽相關數(shù)據(jù)的計算機信息管理需求日益凸顯。

針對這些問題，設計并開發(fā)一套大學生學科競賽管理系統(tǒng)具有非常重要的實用價值。通過系統(tǒng)可以將多環(huán)節(jié)參賽過程規(guī)范化，并保存過程中所產生的文檔、數(shù)據(jù)、參賽作品和參賽經驗，實現(xiàn)對學科競賽多個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行管控，既能提高效率，減少人為管理的出錯，又能保障數(shù)據(jù)的安全性與完整性。同時，還可以為學生參賽、教師審核隊伍及在線指導等提供便利。目前已研發(fā)了一些學科競賽管理系統(tǒng)，但部分系統(tǒng)功能較為簡單，無法覆蓋學科競賽全過程，缺乏全流程管理[4-5]。本文所開發(fā)的大學生學科競賽管理系統(tǒng)在參考已有類似系統(tǒng)的基礎上，對功能進行進一步擴展，提供發(fā)布競賽通知、分享獲獎作品、統(tǒng)計參賽信息、分析歷史數(shù)據(jù)等功能，有助于更好地提升參賽水平、總結參賽經驗、積累競賽成果、促進教學改革、拓展競賽內涵，服務于賽前、賽后和賽后的組織和管理。

2大學生學科競賽管理系統(tǒng)的分析與設計

為了開發(fā)一套具有實用功能的大學生學科競賽管理系統(tǒng)，我們借鑒了其他院校類似的系統(tǒng)和部分大型比賽的報名及交流系統(tǒng)的經驗，再結合自身需求，確定了大學生學科競賽管理系統(tǒng)的核心功能模塊。本系統(tǒng)不僅考慮到組織和管理的便利，更注重參賽過程、參賽作品以及參賽經驗的信息化和數(shù)字化。通過本系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享，有助于更好地開展各項參賽活動。

大學生學科競賽管理系統(tǒng)所面向的使用人群主要分為三類，包括參賽學生、教師（指導老師和審核老師）以及系統(tǒng)管理員。參賽學生能夠訪問網站首頁信息，在登錄后，修改個人信息、進行組隊、報名參賽，完成比賽后上傳作品和經驗進行分享。教師能夠對參賽隊伍進行審核與在線指導。系統(tǒng)管理員可以對系統(tǒng)的賽事信息和新聞信息進行更新、管理學生和教師的信息、維護系統(tǒng)正常運行等功能。

大學生學科競賽管理系統(tǒng)的功能結構圖如圖1所示。

本系統(tǒng)核心功能模塊如下：

（1） 首頁：分級展示不同種類的參賽信息、新聞信息、近期獲獎信息;

（2） 競賽信息管理模塊：系統(tǒng)管理員可以添加競賽信息和發(fā)布競賽通知;

（3） 報名參賽管理模塊：學生可以報名參加比賽，可以選擇相應比賽、完善隊友信息和指導老師信息進行報名參賽。教師可以對參賽隊伍進行審核，同意參賽后報名隊伍可以繼續(xù)后續(xù)步驟;

（4） 競賽項目統(tǒng)計與管理模塊：可以查看學生報名統(tǒng)計信息。學生完成比賽后，將作品上傳至百度云盤，將地址和加密信息填寫入本系統(tǒng)，并可以附帶參賽經驗。系統(tǒng)管理員可以添加歷年獲獎作品以供參賽師生參考學習;

（5） 在線交流討論模塊：教師和學生登錄后，參賽隊伍（包括指導教師）可以共同討論競賽相關內容，參賽團隊可自行設置是否公開討論內容，以保護參賽隊伍的隱私信息;

（6） 系統(tǒng)管理模塊：管理員登錄系統(tǒng)后，可對學生表、教師表、競賽表等進行管理和維護。

針對系統(tǒng)的需求進行了詳細的數(shù)據(jù)庫分析與設計，數(shù)據(jù)庫設計滿足第三范式要求。系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)表包括參賽信息表、競賽信息表、學生信息表、教師信息表、參賽過程記錄表、參賽作品表、獲獎作品表、交流討論表等。

結合功能模塊設計和數(shù)據(jù)庫設計，開發(fā)了系統(tǒng)的界面原型。系統(tǒng)包括面向參賽教師和學生的前臺用戶端和面向系統(tǒng)管理人員的后臺管理端，整個系統(tǒng)以藍色為主色調。界面設計遵循常見的Web頁面設計原則，界面友好、簡單易用，并考慮到了多種主流瀏覽器的兼容性。系統(tǒng)界面采用響應式布局，可以根據(jù)屏幕的大小自動的調整頁面的展現(xiàn)方式，具有良好的用戶體驗。

3大學生學科競賽管理系統(tǒng)的實現(xiàn)

大學生學科競賽管理系統(tǒng)基于成熟的Java EE平臺實現(xiàn)，采用B/S架構。系統(tǒng)采用Java語言開發(fā)，使用了輕量級Java EE框架Struts 2和Hibernate，其中Struts 2作為控制層，Hibernate作為數(shù)據(jù)訪問層。系統(tǒng)采用Apache Tomcat開源服務器，數(shù)據(jù)庫采用 MySQL輕量級數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)整體采用MVC（Model-View-Controller）架構，保證了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。在開發(fā)過程中，采用了豐富的前端開發(fā)技術，包括jQuery、JS、CSS、HTML等，并大量使用XML和JSON用于傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)技術實現(xiàn)方案如圖2所示。

系統(tǒng)實現(xiàn)了在分析與設計階段預定的全部功能，下面選取幾個核心功能模塊予以介紹。

（1）系統(tǒng)首頁

系統(tǒng)首頁以藍白為主色調，重點突出，簡潔大方，結合圖片和文字展示了本系統(tǒng)的核心功能。上方為系統(tǒng)名稱和用戶登錄后的功能列表，采用走馬燈滾動顯示最新獲獎信息。下方為圖片和文字導航欄，可快速進入各個二級欄目，包括報名參賽、公告通知、交流討論、優(yōu)秀作品等。首頁的下半部分以模塊化矩形顯示最近的競賽信息和新聞資訊等的標題信息。大學生學科競賽管理系統(tǒng)用戶端首頁如圖3所示。

（2）作品展示功能

參賽作品和優(yōu)秀作品的查詢和展示是本系統(tǒng)的核心功能之一，有助于參賽經驗的分享和傳承。參賽隊伍隊長和系統(tǒng)管理員可以上傳和添加展示作品，可以在系統(tǒng)中展示參賽文檔、PPT、項目演示視頻等資料。如果文件比較小，將保存在本地服務器。為了減輕對網絡和存儲設備的壓力，對于一些比較大的作品將保存至第三方存儲工具如百度云盤，獲取文件需要對應的提取碼，確保展示作品的安全性。目前采用文件下載的方式實現(xiàn)作品的分享，后續(xù)將增加在線瀏覽和在線播放等功能，用戶可以直接通過瀏覽器查閱文檔和觀看參賽視頻。此外，還可以添加獲獎情況及獲獎證書，方便對競賽資源的統(tǒng)計和管理。大學生學科競賽管理系統(tǒng)作品展示頁面截圖如圖4所示。

（3）后臺管理系統(tǒng)

大學生學科競賽管理系統(tǒng)提供了功能完善的后臺管理系統(tǒng)，包括咨詢管理、競賽管理、人員管理、評論管理、系統(tǒng)管理等數(shù)據(jù)管理功能。系統(tǒng)管理員可以通過后臺管理系統(tǒng)管理和維護各項數(shù)據(jù)。為了用戶使用方便，實現(xiàn)了文本文件和Excel文件的上傳和批量數(shù)據(jù)導入。系統(tǒng)在檢索功能的實現(xiàn)中使用了Lucene全文檢索技術。大學生學科競賽管理系統(tǒng)后臺管理頁面截圖如圖5所示。

此外，本系統(tǒng)還可以通過Echarts力導圖來分析學生的參賽情況。通過SQL語句查詢如競賽、參賽隊伍、參賽隊員三者之間的關系，將數(shù)據(jù)封裝成JSON格式。在JSP頁面將JSON數(shù)據(jù)拆分為節(jié)點和鏈接，并通過Echarts插件來顯示。該功能支持對不同時期的同一比賽的顯示和比對，包括參賽隊伍數(shù)量和獲獎情況的比對，為對歷屆參賽情況的數(shù)據(jù)分析提供便利。

4結語

大學生學科競賽管理系統(tǒng)將為高校學科競賽管理工作提供一個操作簡易、功能完善的信息化平臺。系統(tǒng)集競賽管理、參賽管理、作品展示、在線交流等功能于一體，全面服務于高校實踐型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。

本系統(tǒng)在湖南中醫(yī)藥大學信息科學與工程學院的學科競賽管理中得以實際應用，取得了良好的效果。系統(tǒng)的投入使用，可以提升學科競賽各環(huán)節(jié)的效率，特別是方便共享和展示歷屆優(yōu)秀參賽作品，實現(xiàn)了參賽經驗的分享和傳承[6-8]。在過去五年，學院師生參加各級各類學科競賽累計超過800人次，獲得省部級三等獎及以上獎項超過150項，包括2016年第七屆中國大學生服務外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國一等獎、2017年第10屆中國大學生計算機設計大賽全國總決賽一等獎、2018年第九屆中國大學生服務外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國一等獎、2019年第十屆中國大學生服務外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國一等獎等多項國家級一等獎。在2020年2月發(fā)布的《2015-2019年全國醫(yī)藥類本科院校學科競賽排行榜》中，湖南中醫(yī)藥大學位居第8。學科競賽在培養(yǎng)素質高、能力強的綜合性人才的過程中發(fā)揮著非常重要的作用。不少在學科競賽中獲獎的學生保送或考取哈爾濱工業(yè)大學、中南大學、湖南大學等知名高校碩士研究生，也有很多參賽學生成功就職于百度、騰訊、京東、深信服、蝦皮電商等國內外知名企業(yè)。

在后續(xù)的工作中，將進一步地挖掘和完善系統(tǒng)的功能，增加學科競賽賽題管理、賽題推薦等新功能。同時，推進大學生學科競賽管理系統(tǒng)的智能化和移動化建設，開發(fā)對應的APP或者微信小程序，及時發(fā)布競賽消息，方便在線交流和指導，實時了解備賽進度等。還將結合數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術，基于不斷積累的學科競賽數(shù)據(jù)，提供競賽推薦、競賽考查維度分析、學生綜合能力評估等新功能，更好地服務于學科競賽的備賽、參賽以及賽后總結、經驗分享等過程。

參考文獻：

[1] 王曉勇，俞松坤.以學科競賽引領創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].中國大學教學，2007（12）：59-60.

[2] 董方旭，況曉慢.高校學科競賽運行體系的構建[J].中國成人教育，2010（14）：32-33.

[3] 陸國棟，陳臨強，何欽銘，等.高校學科競賽評估：思路、方法和探索[J].中國高教研究，2018（2）：63-68，74.

[4] 馮子輝，歐陽勇.通用學科競賽管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].信息與電腦（理論版），2017（19）：74-77.

[5] 毛洪賁，王石發(fā)，姜琪，等.基于.NET的學科競賽管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代教育技術，2013，23（12）：107-110.

[6] 劉偉，丁長松，黃辛迪.基于學科競賽的計算機類課程實踐教學改革探索與研究[J].時代教育，2017（7）：63-65.

[7] 劉偉，黃辛迪，梁楊，等.依托學科競賽的醫(yī)藥信息人才創(chuàng)新能力和工程素質培養(yǎng)研究[J].醫(yī)學信息學雜志，2019，40（2）：86-90.

[8] 劉偉，黃辛迪.結合學科競賽的計算機專業(yè)程序設計類課程群建設[J].電腦知識與技術，2018，14（31）：180-181.

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