工程教育專業認證信息管理系統的研究與實現

肖卓涵 蔡莉華

摘 ?要：工程教育專業認證是保障高校教學質量的非常重要的手段之一。高校檔案是高校教育教學的原始過程材料，檔案信息的管理在工程教育專業認證中尤為重要。為響應國家號召，滿足廣東海洋大學工程教育專業認證工作開展的需求，廣東海洋大學數學與計算機學院科創園學生團隊ITAEM團隊開發出一款適用于工程教育專業認證的信息管理系統，用于對工程教育專業認證工作所需的各項信息進行統一的高效率管理。

關鍵詞：工程教育專業認證;教育信息管理;信息管理系統;軟件開發;信息技術

中圖分類號：TP311;G434 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）14-0016-05

Abstract： Engineering education professional certification is one of the very important means to ensure the teaching quality of colleges and universities. College archives are the original process materials of college education and teaching. The management of archives information is particularly important in the professional certification of engineering education. In order to respond to the national call and meet the needs of engineering education professional certification of Guangdong Ocean University， the ITAEM team of the student team of the science and innovation park of the college of mathematics and computer of Guangdong Ocean University developes an information management system suitable for the professional certification of engineering education， which is used for unified and efficient management of various information required for professional certification of engineering education.

Keywords： engineering education professional certification; educational information management; MIS; software development; information technology

0 ?引 ?言

專業認證指的是專業認證機構對高等院校所開設的學科專業教育實施具有專門性、針對性的認證，其目的在于做到進一步規范各高等院校在教育教學中的人才培養工作，提高高等院校專業教育的教學效率和教學質量。作為一種保證高等教育質量的模式，認證制度已經從美國發展至全球各地的許多國家。工程教育專業認證是針對部分高等院校所開設的工程類專業的教育認證，它作為世界范圍內的一種通用的質量保證體系，為工程教育工作的開展以及工程師資格獲得國際認可奠定了十分重要的基礎。中國于2016年6月成為《華盛頓協議》正式成員，這標志著中國的工程教育專業認證被國際認可[1]。

對專業認證機構而言，在對高校工程類專業教育進行認證的過程當中，需要高校提供大量的能夠全面展現其教育教學工作的檔案材料。正因如此，高校對自身教育教學檔案進行科學合理的管理能夠有效地推動機構對其工程類專業的認證工作的開展。在經濟與科技飛速發展的今天，高校的檔案管理工作也越發地與時俱進，不斷完善其檔案管理的信息化建設，可以更好地實現工程教育專業認證的檔案資料積累[2]。

在目前階段，我國的工程教育專業認證仍然處于尚未完全統一標準的階段，全國各高等院校之間對工程教育專業認證的理解有所參差，工程教育專業認證的在各校的執行標準各有不同，缺乏統一的明確標準，這對我國工程教育專業認證工作的推廣產生了一定的阻力。

1 ?項目背景

跟隨著國家教育改革的步伐，廣東海洋大學于2019年展開工程教育專業認證工作。為了響應學校的號召，廣東海洋大學數學與計算機學院在一系列工科專業之中選擇了“計算機科學與技術”專業作為該學院開展工程教育專業認證工作的第一個試驗專業。工程教育專業認證是保障高等教育教學質量的必要手段，高等學校檔案是高校教育教學的原始過程材料[3]。由于學校目前正處于開展工程教育專業認證工作的初級階段，工程教育專業認證工作的具體流程正處于待完善階段，許多老師對于工程認證工作的理解不到位、對于其具體要求的認識也不清晰，而且學校內部缺少一個完善的、適合用于進行工程教育專業認證工作的信息管理系統，因此，構建一個可以滿足專業認證管理信息化要求、自動化高、操作簡單、促進認證工作中各項程序的流程化和規范化、方便教師進行信息管理的工程教育專業認證信息管理系統具有必要性和緊迫性。

2 ?總體需求概述

本系統是為本校“計算機科學與技術專業”2017級學生定制的符合工程教育專業認證需求的信息管理系統。該系統主要用于實現計算課程目標實現程度、畢業最終學位、實現用戶信息管理的要求、權限管理、課程信息管理、學生信息管理、課表管理（時間表管理）、畢業需求管理、課程目標管理、課程評估設置、課程成績管理、課程成績管理、畢業需求分析等功能。系統功能結構圖如圖1所示。

3 ?詳細功能介紹

3.1 ?基本信息管理

在基本信息方面，本系統對用戶信息、課程信息、學生信息、課程考核目標、課程成績和畢業要求等信息進行統一管理，實現了對各種信息的錄入、刪除、修改和查詢功能，滿足了作為一個信息管理系統的基本要求。通過統一化的信息管理，用戶可以利用本系統輕松對各類信息進行分類管理以及整理保存，在這種標準化地對信息資源進行收集和處理的流程下，學校對各類信息資源的把握和應用擁有了更加完善的手段，大幅度地提高了各類信息資源的利用效率，工程教育專業認證中所需要的基礎信息管理得到了極大的便利。

3.2 ?信息關聯及數據計算

作為信息管理系統，不僅需要實現其基本功能，更重要的是針對其具體的應用領域進行功能完善，利用計算機的強大計算能力代替人類進行大量的數據處理和復雜的運算。本系統為了滿足工程教育專業認證的需求，通過大量的復雜運算使得數據之間產生緊密聯系，并通過簡潔明了的方式向用戶展示所需的關鍵信息。

以課程的總達成度為例，課程的總體達成度是根據某個班級中所有學生在單門課程中每次的考試、作業和實驗等教學測試中得到的分數所計算得出，它可以以百分比的形式反映出該班級的學生對本課程的總體學習情況，從而利用數據客觀公正地為每個教師在課程中的教學行為進行輔助評價，也可以利用該數據對各學校開展的相同課程進行比對，或者對該數據進行拓展計算其他方面的指標。

課程總體達成度的計算需要涉及學生表、成績表、課程表、課程目標表、班級表、課程的考核表共計6個表。學生課程目標的實現程度實際上是課程的實際總分除以目標分數，即第一步是計算課程目標的實際總分數，然后將兩者除以得出結果。

課程的實際總分為該課程門下的各種考核的實際得分分別乘以該門考核所占的權重之和。以包含包括“作業”“實驗”和“考試”三個考核方式的“計算機組成與結構”這門課的目標一的實際總分計算為例：

實際總分=考試實際得分×考試在該門課程的考核方式中所占的權重+作業實際得分×作業在該門課程的考核方式中所占的權重+實驗實際得分×實驗在該門課程的考核方式中所占的權重。

該課程的總目標分數=該課程每次評核的總分數×該次評核的權重數之和。

故而，設課程的總體達成度為result，課程目標點總數為nTarget（個），單門課程目標點得分為tScore（分），滿分為tFull（分），其對應權重為weight，單門課程中每個學生的得分為sScore（分），學生總數為nStudent（人），公式為：

本系統利用了大量的計算，為各數據間提供了可靠的聯系，確保每個輸入到系統的數據都可以加以合理利用，充分發揮系統的高效性和可靠性。

3.3 ?系統權限管理

信息管理系統的數據庫中儲存著大量有關個人的信息，所以設置系統的訪問權限顯得至關重要。合理設置用戶權限不但有利于數據的安全，更有利于系統的穩定運行，降低系統由于不規范操作導致的損壞或者崩潰的情況出現。本系統做到對數據進行嚴格管理，合理分配各級管理員和用戶的使用權限，將用戶角色分為超級管理員、普通教師、課程負責人和課程建設者（大綱編撰者）四類，各級用戶在系統中各司其職，保障系統合理穩定運行。用戶操作權限圖如圖2～圖5所示。

4 ?系統架構

4.1 ?開發總體方案

在著手進行系統的開發和數據庫的搭建之前，我們通過書籍和互聯網查閱工程教育專業認證工作的有關資料和咨詢學校工程教育專業認證相關負責人的方式明確工程教育專業認證信息管理系統的具體需求，對工作的開展形成較為系統的認知，確保后期的系統開發工作可以符合需求，隨后對系統的開發進行總體構思和分析，包括可行性分析和需求分析，通過討論不斷修改更新構思，最終確定一個較為完整的終版方案。

在開發系統的過程中，我們以軟件工程學、數據庫系統概論、算法導論等理論為基礎，采用面向對象程序設計的方法對系統主體進行設計實現，同時根據系統開發的需要進行數據庫的搭建。

在完成系統的出版設計開發之后，我們在項目后期對系統進行了各項指標的測試，包括對系統各項功能進行測試以及對數據庫進行壓力測試，科學評估測試的結果，根據測試結果對系統及時進行調整優化，在系統滿足預期要求之后交付使用。

4.2 ?具體方案實現

4.2.1 ?前端設計

本系統基于B/S架構進行設計開發，其中，B指客戶端，S指服務器。系統在服務器和客戶端上分別運行服務端程序以及安裝客戶端軟件。在這個架構之中，服務端和客戶端在運行的時候會分別完成系統所分配的不同的任務。客戶端處理用戶的前端界面和交互操作，服務端處理后臺業務邏輯和請求數據，這使得兩端的通訊速度和通訊的效率大大地提高[4]。

為了提高開發效率、降低系統設計的耦合度以及提高系統處理復雜業務的能力，本系統采用了前后端分離的開發技術進行開發，在前端方面采用當下流行的Vue + Element-UI進行開發，引用了Echarts組件用于實現數據可視化。開源可視化庫Echarts利用了Javascript進行實現，在PC端和移動端設備上都可以流暢地運行，它還可以兼容當前市面上例如微軟的IE瀏覽器、谷歌的Chrome瀏覽器、Safari以及火狐等大多數的瀏覽器。而且，它依賴于一個被稱為Zrender的輕量級矢量庫，從而做到可以給用戶提供直觀的、交互式的以及可以高度個性化定制的數據可視化圖表。Echarts提供了常規的折線圖、柱狀圖、散點圖、餅圖、K線圖，以及用于統計的盒形圖，用于地理數據可視化的地圖、熱力圖、線圖，用于關系數據可視化的關系圖、旭日圖，多維數據可視化的平行坐標，還有用于BI的漏斗圖，儀表盤，且支持圖與圖間的混搭[5]。

4.2.2 ?后端設計

在后臺方面，本系統采用了Springboot + Mybatis-plus + Shiro進行開發。Apache Shiro框架提供了身份驗證、訪問授權、數據加密、會話管理等一系列安全管理模式，能為各類信息系統提供安全解決方案，是目前業界Java EE平臺廣泛使用安全技術框架[6]。同時，在開發過程中引用了Fileupload等組件，便捷地實現了文件的上傳以及其他的功能。如圖6所示。

4.2.3 ?數據庫設計

本系統所采用的數據庫為具有小規模、高速度、低成本等特點的開源數據庫——MySQL數據庫來存儲各項系統所需的數據信息。同時，在開發過程中還采用可視化數據庫管理工具Navicat for MySQL實現了對MySQL數據庫進行快捷操作。通過Navicat for MySQL這一數據庫可視化管理工具的使用，使得數據庫的建設和管理更加方便快捷，數據庫的建設效率得到了極大程度的提升。作為一個信息管理系統，其最大的開發難點在于眾多數據復雜的關聯性以及聯動查詢。工程教育專業認證工作涉及的信息繁多，為此需要創建用于存儲包括學生、教師、課程、考核、課表、成績等信息及其部分關聯關系的數據表一共二十個，表與表之間大部分都存在聯系，且數據表之間的關聯十分復雜，因此，復雜的關聯性、聯動查詢以及對聯動查詢速度的保證成為我們的開發難點，需要我們在搭建的過程中不斷進行優化和修改，確保系統可以符合預期需求并投入使用。數據庫功能E-R圖如圖7所示。

5  后期測試

5.1 ?系統及數據庫調試

在軟件設計及開發的這一過程當中，軟件檢測方面的工作是保證所開發出來的軟件的質量的基礎。在軟件設計開發的過程中，有許許多多的不確定因素會對所開發出來的軟件的品質產生或大或小的影響。因此，如何做到保證軟件的品質的穩定性處于較高水平這一問題一直都是軟件設計開發中的一個重點的問題。從軟件研發的過程上來看，如果在軟件研發中出現了難以解決的BUG，不僅會影響軟件研發的進度，而且會導致軟件研發的成本大幅度的上升[7]。

本系統部署于阿里云位于深圳地區的服務器上，在結合網絡、測試設備等客觀因素對系統測試的影響后，我們合理調整測試計劃和測試目標，對于系統的運行穩定性進行了科學的測試。如圖8所示。以課程安排管理模塊為例，以并發請求量為500個，總請求量為5 000次的數據進行壓力測試，通過測試結果報告可以得出每次并發平均耗時為24 994.572毫秒，每個請求平均耗時為49.989毫秒。在對多個模塊進行多次測試后，根據所得出的多個結果進行計算得出平均的測試結果，對平均測試結果進行分析，判斷系統的測試結果符合進行使用的預期標準。

6 ?結 ?論

工程教育專業認證信息管理系統是順應著信息時代而生的產物，由于我國當前工程教育專業認證工作的不統一現象仍然存在，且在我國此類用于工程教育專業認證工作的信息管理系統較少，其所在的市場較為緊缺，該系統的發展前景廣闊光明。因該系統具有動態傳入與修改課程標準等的功能，具有較強的適應性，可以適用于多種應用場景當中，故而在繼續完善工程教育專業認證信息管理系統的功能、優化系統性能、提高用戶體驗度之后，該系統可以較好地在未來應用于廣東海洋大學的多個工科專業的工程教育專業認證工作之中，并可進一步推廣至粵西地區高校乃至廣東省高校使用。

參考文獻：

[1] 楊坪，潘亞飛，張偉平，等.工程教育認證現狀分析 [J].教育現代化，2019，6（74）：74-75.

[2] 蔣珍.工程教育專業認證背景下的高校檔案管理工作 [J].蘭臺內外，2021（14）：25-28.

[3] 鄒晏秋，劉杰操，潘高峰.工程教育專業認證背景下的高校檔案管理工作 [J].現代經濟信息，2019（16）：348.

[4] 史亞慶.基于B/S架構的網絡學習平臺研究與實現 [D].西安：西安理工大學，2018.

[5] 王志文.Vue+Elementui+Echarts在項目管理平臺中的應用 [J].山西科技，2020，35（6）：45-47.

[6] 梁清華，胡安明.ApacheShiro框架在Web系統的安全應用研究 [J].電腦知識與技術，2021，17（6）：52-53.

[7] 何瓊月.談軟件工程中軟件測試的重要性及方法 [J].電子元器件與信息技術，2020，4（11）：148-149.

作者簡介：肖卓涵（2000—），男，漢族，廣東潮州人，本科在讀，研究方向：計算機軟件及應用;蔡莉華（1977—），女，漢族，湖北宜都人，講師，博士，研究方向：機器學習。