基于JavaEE 的智慧教務管理系統設計研究

姚 斌，管進兵

（武漢工程科技學院 湖北 武漢 430200）

0 引言

現如今，在計算機技術快速發展的背景下，高等教育院校的各項管理工作都引入了數字化的管理模式，同時對于教育信息化、智能化的管理需求也變得日益復雜化和多元化。其中高等院校最為基礎和重要的一項工作就是日常的教務管理工作[1]，工作涉及人員多，包括所有的授課教師和學生；管理交叉項繁雜，包括課時安排、課程的增、選、改、調、刪，上課時間、地點安排，考試安排、成績管理等等，因此教務管理工作對于信息化的需求是最為迫切和必要的。在此前提下，很多高等院校也早已引入了信息化的管理手段，為其管理提供了極大的便利性。但仍存在一些問題制約了學院全面信息化建設的步伐。這些問題主要包括：（1）高等教育發展理念的變化與原有教育管理模式的不匹配問題，特別是近幾年來，為了滿足當前社會經濟發展的科技型轉型下的人才需求，國家高等教育的建設發展一直在嘗試求新、求變，使其能夠培養出更多高質量的專業人才[2]，以滿足社會發展的需求。而高校傳統的教學管理模式面對社會需求的變化、生源數量與質量的變化、教育目的和方向的變化都存在明顯的滯后性，相應的信息化管理功能也比較單一，技術陳舊，很多動態管理的工作仍然需要通過人工來完成。（2）學校規模的快速擴張與信息化管理模式的不匹配問題，學校規模擴張首先帶來的就是人員數量的增加和校區的增加，而原有的信息化管理模式能否承載增加的數據量，對網絡拓撲的兼容性如何都成了問題。針對這些問題，構建智慧教務綜合管理系統是高等學院信息化建設的必然發展趨勢，也是解決上述問題最有效的途徑。

1 核心技術概述

1.1 JavaEE 平臺

Java 平臺企業版（Java Platform Enterprise Edition，JavaEE）是基于Java 開發語言的一種標準軟件開發框架，由Java2 企業版（Java2 Enterprise Edition，J2EE）更名而來。是以SUN 公司為主導的，多家企業參與共同制定的企業級應用程序開發規范[3]。該規范提供了分布式、多層次的應用程序開發的模型框架，為企業級的分布式應用平臺開發提供了通用的解決方案，并已成了當前市場最為常見和主流的企業級應用開發平臺。

JavaEE 的多層次體系架構主要包括了表示層、邏輯層和數據層3 層，這種分層式的框架結構，將每一層都單獨視為一個容器，對應各個容器再采用組件的方式實現具體功能。容器與容器之間松耦合關聯、功能明確，表示層也稱為變現層，用于前端顯示頁面的相關功能實現，無論采用何種技術實現功能，都不影響邏輯層對其業務處理的支持；邏輯層也稱為業務層，用于實現系統核心事務的處理，例如數據的調度、日志管理、系統控制等，是表示層與數據層的承接層；數據層為架構的最底層，用于實現數據的管理，包括數據的訪問、存儲、更新、備份、恢復等，也就是針對數據庫的管理。這樣的分層結構所具有的優勢：表示層與數據層不能直接進行交互，為數據安全性與可靠性提供了有利保障；通過業務層的承上啟下，屏蔽了接口的差異性，大大提高了系統的兼容性，簡化了開發流程；各層之間松耦合關聯，各層功能更易于擴展和維護。

1.2 SSH 協議

安全外殼協議（Secure Shell，SSH），用于實現較為可靠的遠程會話及其他網絡服務[4]，定義在網絡應用層，主要是防止遠程服務下的信息泄露。傳統的遠程會話服務，主要采用的是FTP、POP、Telnet 等協議進行數據交互，而這些協議的可靠性與安全性都有所欠缺，基于這些協議的會話建立都是通過明文進行口令或數據的傳輸，很容易被截獲和破解。SSH 協議，通過對遠程會話中的信息增加“外殼”的方式進行數據加密，增加了數據被破解的難度。由于這種加密方式會增加數據的長度，影響網絡傳輸速度，因此SSH 還提供了數據壓縮功能，甚至加密后的數據經過壓縮比明文數據還要節省帶寬，從而大大提高網絡數據的傳輸速率。

1.3 B/S 網絡服務架構

瀏覽器/服務器模式（Browser/Server，B/S），是Web 服務開發的最為主流的一種網絡架構[5]，該架構使得前端交互脫離了客戶端的環境約束，只需通過瀏覽器就可進行訪問和交互，所有的功能實現均通過后端服務器實現。

2 智慧教務管理系統

2.1 系統需求分析

智慧教務管理系統主要用于滿足高等院校的日常教務的信息化管理需求，并與高校的發展形式相匹配，能夠適應學院的自身發展，提高相關管理工作的質量和效率，并能夠真正實現與其他管理系統之間的數據共享，減少“信息孤島”，有效降低人工成本的投入。在此前提下，智慧教務管理系統的設計主要功能除了包括常規的課程管理、考務管理、成績管理3 個模塊之外，還增加了評教管理和督導管理以及通用的數據格式導出接口。高校傳統的教學管理模式是將教務、評教、督導分設為不同的部門，各自進行管理，也各自有獨立的信息化系統，涉及的數據交叉部分，就需要進行人工介入，需要人工完成大量的數據核對、校準、導出和導入，不僅造成了時間、人力資源的大量浪費，還無法有效保證數據的正確性與安全性。因此智慧教務管理系統將與教務管理所涉及的交叉數據需求非常多的評教管理和督導管理也納入了系統的功能設計當中，為了進一步改善系統的數據共享性，還提供了通用數據導出接口，即可進行人工的數據導出，也可對其他管理工作系統進行擴展。

2.2 系統架構設計

智慧教務管理系統采用JavaEE 框架，基于JavaEE 分布式框架部署的能夠滿足不同校區間的數據共享和管理，多層式結構設計能夠大大提高系統平臺的兼容性和功能易擴展性、易維護性等。數據傳輸則采用了SSH 加密，進一步確保了數據的安全傳輸。系統整體架構設計見圖1。

表示層通過瀏覽器終端提供用戶訪問界面和人機交互功能，采用業務-視圖-控制器（Model-View-Controller，MVC）模式[6]，將用戶請求、響應等業務處理與靜態頁面顯示進行了分離，并由控制器實現兩者間的協調控制。簡單來說，就是將需要進行業務層處理的內容從界面中抽離了出來，視圖模塊只用于控制頁面的顯示風格、布局和一些靜態內容的展示，采用HTML5+CSS 的技術解決方案，訪問界面能夠依據終端設備的不同分辨率進行自適應顯示調節，使得系統能夠輕松在移動端和PC 端各類終端設備下保持界面統一的顯示效果；業務模塊，主要是針對業務處理部分中需要動態更新的內容進行顯示控制，采用的核心技術為JavaScript，JavaScript 語言能夠直接在HTML5標簽中嵌入編程，并通過HTML5 的表單事件激活調用，主要用于處理用戶交互信息的校驗、動態菜單更新、數據請求和響應等事件的顯示控制，并將具體的事件處理交付給邏輯層；控制層用于實現MVC 模型的整體控制，對用戶請求進行分析和分類，并決定交付的Action(處理對象)是誰，以保證程序流程的正確跳轉。

邏輯層主要用于實現事件的響應處理與數據的交互，采用的Spring 框架，是JavaEE 中應用最為廣泛的一個輕量級開發框架。針對數據交互的事件處理部分，Spring 也采取的是分層策略，包括數據提交、數據映射、數據連接3 個層面。Spring 通過面向切面編程（Aspect Oriented Programming，AOP）技術實現功能程序設計的分離，并進行層級間的完全控制，包括日志管理、性能記錄、安全控制、事務處理和異?？刂频?。數據提交層用于將前端表示層或后端數據層獲取的數據源提交經過校驗、篩選后提交至數據映射層；數據映射層則通過對象關系映射（Object Relational Mapping，ORM）技術建立數據源的關系映射[7]，由于現在的高級編程均采用面向對象的方式，而數據庫則采用的是關系數據庫理論，兩者之間具有較大差異，需要通過ORM 技術建立虛擬的映射關系，將兩者的差異進行匹配；數據連接層用于規范客戶端應用程序與數據庫之間的數據交互接口。

數據層用于實現對數據庫的訪問和管理，提供了對數據庫訪問的通用接口，支持市場上主流的各類數據庫訪問，例如SQL Server、Oracle、MySQL、DB2 等。并提供了完善的數據持久化解決方案，支持對數據庫的事務操作，通過SQL 語句即可對數據庫進行增、刪、改、查操作。

2.3 系統功能設計

智慧教務管理系統的功能設計主要包括6 個主要功能模塊：課程管理、考務管理、成績管理、評教管理、督導管理和系統管理。6 個功能模塊下又分設了若干子功能模塊。功能設計圖見圖2。

課程管理用于實現全院的大排課信息化管理，包括自動排課、參數設置、調停課申請、排課沖突檢測4 個子功能。

考務管理用于實現全院考試事務的信息管理，考務管理與課程管理所涉及的交叉數據包括排課計劃、教師人數、排課班級、學生人數等。通過數據共享可以有效把控各門課程針對不同考核對象的考核標準、考核時間、考核方式等信息，并使其與實際的教學情況相匹配。子功能主要包括監考管理、排考管理、排考沖突檢測、參數設置4 項。

成績管理用于實現全院學生的成績管理，包括成績錄入、成績查詢、成績分析、日志管理4 項子功能。對學生在校期間的成績考核進行了全面的記錄與分析，也可作為學情分析的基礎數據依據。

評教管理用于實現學生對教師的講課效果的評定管理，包括測評打分、結果查詢、意見反饋、日志管理4 項子功能。可通過用戶權限分級實現不同模塊的功能操作，通過學生對教師的教學效果進行最為直接和準確的反饋，有效促進教學效果的提高。

督導管理用于實現對教學督導團隊的工作管理，包括專家排課、意見反饋、結果分發、日志管理4 項子功能。通過該模塊能夠從同行視角對教師教學效果進行客觀評價，督導專家也可以通過系統查詢自己的聽課安排，上傳反饋意見，再通過結果分發下發至對應系部、專業。

系統管理用于實現系統訪問的權限管理和應用接口的統一管理，包括用戶權限、系統日志、賬號分配、數據導出/打印4 項子功能。

3 智慧教務管理系統的實現

3.1 課程管理

該模塊訪問用戶主要為教務工作的相關管理人員、教師和學生，登錄系統后，教務人員可以通過該模塊進行基礎數據的錄入、相關排課參數的設置、自動排課、排課沖突檢測、調停課等操作；教師可以進行課程查詢、調停課申請等操作；學生可以進行課程查詢。

3.2 考務管理

該模塊訪問用戶主要為考務工作的相關管理人員、教師和學生，登錄系統后，考務人員可以通過該模塊進行相關數據的導入、自動排考、排考沖突監測、監考人員調停等操作；教師可以進行監考查詢、監考調停、考核形式申請等操作；學生可以進行考試時間、考試課程的查詢。

3.3 成績管理

該模塊訪問用戶主要為教學工作的相關管理人員、教師和學生，登錄系統后，教師用戶可以通過該模塊進行成績錄入、成績分析、所屬班級成績查詢等操作；學生用戶可以進行成績查詢操作。

3.4 評教管理

該模塊訪問用戶主要為教學督導工作的相關管理人員、教師和學生，登錄系統后，教學督導用戶用于配置評教所需相關參數、查詢測評成績、向對應系部、專業反饋測評結果；學生用戶可以通過該模塊進行測評打分操作；教師用戶可以進行測評成績查詢、意見查看操作。

3.5 督導管理

該模塊訪問用戶主要為教學督導工作的相關管理人員、督導專家和教師，登錄系統后，教學督導用戶可以進行專家聽課的計劃安排、記錄專家工作量、查看督導數據等操作；專家用戶可以進行聽課安排查詢、聽課工作量登記、提交評教結果等操作；教師用戶可以進行聽課評議結果查詢操作、提交反饋意見等操作。

3.6 系統管理

該模塊訪問用戶主要為系統管理員，登錄系統后，系統管理員可以進行用戶權限設置、賬號分配、密碼重置、日志管理等操作，數據打印/導出功能則由系統管理員選擇開放給哪類用戶。

4 結語

本文針對高等教育學院快速發展下教務管理工作信息化模式滯后的問題，提出了基于JavaEE 框架的智慧型教務管理系統的設計方案，將日常教務管理與評教、督導工作進行了功能整合，大大提高了高校教務管理的工作效率，節省了人工投入成本，也提高了教務數據的可用性和共享性，為未來的智慧校園建設奠定了基礎。