基于MVC架構(gòu)的學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)設(shè)計研究

呂學(xué)明

（山西旅游職業(yè)學(xué)院 山西 太原 030031）

0 引言

堅持學(xué)生的全面發(fā)展和綜合素質(zhì)教育是高等職業(yè)教育的發(fā)展根本，隨著信息時代的飛速發(fā)展，高等職業(yè)院校學(xué)生能夠通過網(wǎng)絡(luò)獲取到更加及時、更加豐富的信息，使其在學(xué)習(xí)、生活的各個方面都具有了明顯的獨立性、多元化和個性化等特征[1]。在此基礎(chǔ)上，高職院校學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)也必然要動態(tài)結(jié)合學(xué)生的個性特征進行持續(xù)的調(diào)整和改進[2]，以符合學(xué)生的成長規(guī)律，并最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生成才的教育目的。因此，本研究嘗試構(gòu)建了一個學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)，以全面了解學(xué)生的綜合素質(zhì)水平，準(zhǔn)確把握學(xué)生的心理特征和專業(yè)特長，為高職院校學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)提供客觀的理論依據(jù)，以促進學(xué)生的全面健康發(fā)展。

1 學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)的總體設(shè)計

學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)采用了基于B/S的分層式架構(gòu)設(shè)計[3]，將系統(tǒng)功能分別部署在三個相互獨立的邏輯層中，其中系統(tǒng)前端的交互功能主要通過WEB瀏覽器來實現(xiàn)，并通過表示層實現(xiàn)前端界面的動態(tài)顯示和交互控制；后端服務(wù)器用于完成具體的業(yè)務(wù)邏輯處理，以及與數(shù)據(jù)庫的通信，中間的邏輯層用于部署系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理規(guī)則及相關(guān)協(xié)議，底層數(shù)據(jù)交互層用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問及數(shù)據(jù)的存儲管理?？傮w的架構(gòu)設(shè)計如圖1所示。

圖1 學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

表示層采用模型-視圖-規(guī)則（Model-View-Controller, MVC）模式[4]實現(xiàn)了前端業(yè)務(wù)處理規(guī)則與界面顯示的分離，并構(gòu)建了通用的界面模型，以便快速套用在系統(tǒng)的所有前端頁面上。在此基礎(chǔ)上，表示層還結(jié)合JavaScript腳本實現(xiàn)頁面動態(tài)效果的顯示，豐富了前端頁面的設(shè)計元素，美化了系統(tǒng)界面。

邏輯層針對具體的業(yè)務(wù)對象構(gòu)建相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理規(guī)則，并采用PHP語言按照業(yè)務(wù)規(guī)則進行業(yè)務(wù)對象的邏輯處理，業(yè)務(wù)對象包括行為對象和數(shù)據(jù)對象兩類。行為對象用于實現(xiàn)與訪問數(shù)據(jù)相關(guān)的一些驗證行為的處理，例如對用戶交互的數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)內(nèi)容、業(yè)務(wù)請求類型進行合法性驗證等；數(shù)據(jù)對象用于實現(xiàn)具體的數(shù)據(jù)訪問操作，包括數(shù)據(jù)格式的封裝與解析、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的部署等。

數(shù)據(jù)層用于實現(xiàn)與底層數(shù)據(jù)庫的交互操作，包括數(shù)據(jù)的增、刪、改、查和數(shù)據(jù)的存儲、備份，以及更新操作。底層數(shù)據(jù)庫采用了MySQL數(shù)據(jù)庫管理工具，通過結(jié)構(gòu)化SQL語句建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫模型，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的定義與操縱。

學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)的三層架構(gòu)設(shè)計中，表示層、邏輯層與數(shù)據(jù)層之間松耦合關(guān)聯(lián)，并向下依賴[5]。低層的結(jié)構(gòu)變化、功能迭代更新不影響上層模型設(shè)計，大大降低了系統(tǒng)維護、功能擴展的代價成本。

2 學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵性技術(shù)

2.1 MVC架構(gòu)

MVC架構(gòu)采用分層式理念將前端頁面的業(yè)務(wù)處理模型、界面顯示與用戶交互控制進行了功能分離[6]，其中M模型專用于接受用戶的請求事件輸入，并遵循相應(yīng)的業(yè)務(wù)規(guī)則對其進行數(shù)據(jù)流的預(yù)處理，在這個處理過程中，C控制器用于接收和發(fā)送相應(yīng)的控制信號，以實現(xiàn)模型的交互輸入和數(shù)據(jù)流的交互輸出；V視圖則專用于處理前端頁面的布局控制和內(nèi)容顯示。在此模式下，用戶交互事件的接收、處理與頁面布局控制相分離，即時交互事件的處理規(guī)則產(chǎn)生了變化，也不會影響頁面的統(tǒng)一布局[7]。

2.2 JavaScript腳本

JavaScript腳本以HTML標(biāo)簽形式嵌入在WEB頁面中，可由瀏覽器直接調(diào)用和執(zhí)行，是輕量級的、即時編譯型的腳本語言，支持面向?qū)ο蟆⒙暶魇健⒑瘮?shù)式等多種編程范式[8]，語言設(shè)計靈活。JavaScript腳本將WEB頁面

圖2 學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)的主要功能

視為一個HTML DOM對象，基于HTML DOM對象通過內(nèi)置的document.getElementById接口就可以很方便地訪問到所有的HTML元素，并對元素的屬性進行動態(tài)設(shè)置和修改，以實現(xiàn)頁面的動態(tài)效果呈現(xiàn)。

2.3 PHP語言

PHP語言既是面向過程的語言，也是面向?qū)ο蟮恼Z言，具有非常高的執(zhí)行效率[9]。同時PHP語言庫內(nèi)置了豐富的功能函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信接口，能夠靈活實現(xiàn)前端瀏覽器與后端服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫之間的信息通信，也可以在前端頁面之間進行信息的傳遞，是目前WEB應(yīng)用開發(fā)使用最為廣泛的一種數(shù)據(jù)交互語言。

2.4 MySQL數(shù)據(jù)庫

MySQL是一個輕量級的開源數(shù)據(jù)庫管理工具，底層開發(fā)采用C++語言，具有極高的可移植性和平臺兼容性[10]，并支持JDBC、ODBC、TCP/IP等主流的數(shù)據(jù)訪問接口標(biāo)準(zhǔn)，能夠靈活應(yīng)用于各類WEB服務(wù)場景。在數(shù)據(jù)容錯方面，MySQL的數(shù)據(jù)類型定義新增了varchar類型，該類型能夠匹配所有的基本數(shù)據(jù)類型，大大提高了數(shù)據(jù)類型的兼容性與容錯性；在數(shù)據(jù)安全方面提供了基于PHP、JavaScript等多種語言的數(shù)據(jù)庫訪問身份驗證接口，以驗證數(shù)據(jù)庫訪問用戶的身份合法性；在數(shù)據(jù)訪問方面，提供了基于SQL結(jié)構(gòu)化語言的通用接口，以實現(xiàn)對MySQL數(shù)據(jù)庫的快速訪問。

3 學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 平臺功能模塊的設(shè)計

學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)面向系統(tǒng)管理員、教師和學(xué)生三類用戶，提供了用戶基本信息管理、題庫管理、問卷管理、數(shù)據(jù)管理四個主要功能模塊，如圖2所示：

（1）管理員用戶權(quán)限

管理員用戶的系統(tǒng)權(quán)限是最高的，可以對數(shù)據(jù)庫的所有數(shù)據(jù)進行管理、審核和記錄。

基本信息管理模塊，管理員可以分別對學(xué)生用戶、教師用戶的基本信息進行管理，學(xué)生基本信息主要包括班級、學(xué)號、姓名、年齡、性別、所屬專業(yè)、聯(lián)系方式等；教師基本信息主要包括教工號、所屬系部、姓名、學(xué)歷、職稱、主要工作職能等，在此基礎(chǔ)上管理員可以根據(jù)用戶需求添加、修改、刪除需要采集的字段信息。另外，管理員還需要依據(jù)用戶身份不同進行用戶權(quán)限的分組管理，包括添加組、修改組、編輯組成員、刪除組用戶等操作。

題庫管理模塊，面向管理員提供了題庫備份、題庫審核、題庫日志記錄查詢等功能，題庫備份是指管理員可以進行題庫備份的相關(guān)參數(shù)設(shè)置，例如定時備份、備份數(shù)據(jù)的導(dǎo)出路徑設(shè)置、備份文件的格式設(shè)置等；題庫審核是指管理員需要對教師用戶上傳的題庫內(nèi)容進行審核，例如題目內(nèi)容的合法性審核等，通過審核后，教師端用戶才能在問卷創(chuàng)建中添加自己上傳的題庫內(nèi)容；題庫管理日志記錄了系統(tǒng)用戶對題庫模塊的所有日常操作，便于管理員通過日志排查系統(tǒng)的故障原因。

問卷管理模塊，用于實現(xiàn)問卷的數(shù)據(jù)備份、問卷參數(shù)設(shè)置、問卷管理記錄功能。管理員可以設(shè)置問卷的備份周期、導(dǎo)出路徑和導(dǎo)出格式；也可進行問卷參數(shù)項的設(shè)置管理。

數(shù)據(jù)管理模塊，用于實現(xiàn)調(diào)研數(shù)據(jù)的定期備份和日志管理。

（2）教師用戶權(quán)限

基本信息管理模塊，教師用戶可以對課程所屬的學(xué)生用戶信息進行查詢和分組管理，也可以自己的個人信息進行查看以及密碼的重置。

題庫管理模塊，教師用戶可以創(chuàng)建題庫，并進行問題的上傳和導(dǎo)出操作。教師通過該模塊還可以對自己創(chuàng)建的題庫進行分享設(shè)置，并采用文件夾的方式進行題庫的分類管理。

問卷管理模塊，主要提供了問卷創(chuàng)建、參數(shù)設(shè)置和發(fā)布功能。教師用戶還可以依據(jù)問卷調(diào)查需求不同，設(shè)置用戶參與調(diào)研的兩種方式：匿名、實名。

數(shù)據(jù)管理模塊，通過該模塊教師用戶可以進行問卷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析和導(dǎo)出，且該模塊提供有多個維度的可視化圖形分析界面，便于用戶直觀地進行數(shù)據(jù)分析。

（3）學(xué)生用戶權(quán)限

學(xué)生用戶的系統(tǒng)權(quán)限是最低的，只具備兩個功能模塊的訪問權(quán)限。一是基本信息模塊，用于實現(xiàn)學(xué)生用戶個人信息查看、密碼重置等功能；二是問卷管理模塊，通過該模塊學(xué)生可以進行問卷活動的參與和個人所參與的歷史活動信息查詢。

3.2 平臺核心機制的實現(xiàn)

動態(tài)驗證碼的生成機制，平臺提供了匿名登錄和用戶登錄兩種訪問方式，在用戶登錄模式下，需要通過用戶名、密碼、動態(tài)驗證碼三步校驗，才能以合法的用戶身份登錄系統(tǒng)。其中動態(tài)驗證碼的生成需要通過兩個步驟來實現(xiàn)：

步驟一：生成隨機字符串，用戶通過對隨機字符串的識別完成平臺登錄的合法驗證。首先將易混淆的英文字母和數(shù)字進行屏蔽，然后通過調(diào)用PHP內(nèi)置函數(shù)array_rand生成指定長度的隨機字符串，核心代碼示例如下：

代碼中的$charintz表示一個字符串?dāng)?shù)組，里面包含按順序排序的26個大寫英文字母與10個阿拉伯?dāng)?shù)字；for循環(huán)用于指定隨機字符串的長度，而長度由變量$count來指定；$text變量用于存儲最終生成的隨機字符串。

步驟二：生成動態(tài)驗證碼的背景圖片，用于干擾通過代碼自動識別字符串的非法操作。首先調(diào)用PHP內(nèi)置的繪圖函數(shù)imagecolorallocate，繪制一張背景圖片，然后調(diào)用imageline函數(shù)，在圖片背景上繪制一些直線以增加字符串的識別難度，最后通過imagestring函數(shù)，將預(yù)先生成的隨機字符串繪制在背景圖片上，核心代碼示例如下：

imagestring函數(shù)用于將隨機生成的字符串繪制在背景圖片上，其中$image為繪制有直線的背景圖片；$font指定隨機字符串的字體，$x表示隨機字符串的水平坐標(biāo)；$y表示隨機字符串的垂直坐標(biāo)；$text為隨機字符串的內(nèi)容；$fg_color表示背景圖片的顏色。

數(shù)據(jù)的安全加密機制，主要是為了預(yù)防非法訪問、SQL注入、緩存溢出等安全問題。平臺中需要加密的數(shù)據(jù)大致分為兩類：用戶密碼和其他數(shù)據(jù)。針對前者，用戶密碼主要采用的是不可逆加密技術(shù)——信息摘要算法（Message-Digest Algorithm 5. Md5）進行加密，經(jīng)過該算法加密后的信息無法通過逆運算進行推導(dǎo)和破解，具有極高的安全性，是密碼類信息加密最常用的一種算法。其他數(shù)據(jù)，例如字符串類型的數(shù)據(jù)應(yīng)用過程中會涉及明文與密文來回轉(zhuǎn)換，因此常采用可逆加密技術(shù)?？赡婕用芗夹g(shù)又可以分為對稱式加密與非對稱加密，對稱式加密應(yīng)用最為廣泛的算法——數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（Data Encryption Standard, Des），通過64位的密鑰對信息進行加解密，Des是基于塊加密的算法，64位的塊密鑰是由56位密鑰和8位校驗碼構(gòu)成，然后對相同長度的數(shù)據(jù)塊明文進行加密，解密仍然采用相同的密鑰，因此稱為對稱式加密；非對稱加密的典型算法RSA算法，該算法采用公鑰與私鑰配對的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加解密運算，其中公鑰是公共的密鑰，用于對信息進行加密，加密后的信息需要使用唯一配對的私鑰才能進行解密，由于數(shù)據(jù)加解密使用的是不一樣的密鑰，因此稱為非對稱式加密。

4 結(jié)論

為了全面、客觀地了解當(dāng)前高職院校學(xué)生的綜合素質(zhì)水平，為高職院校學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)參考依據(jù)，本研究設(shè)計與實現(xiàn)了一個學(xué)生綜合素質(zhì)調(diào)研系統(tǒng)，以線上問卷調(diào)研的形式對學(xué)生的日常生活和學(xué)習(xí)情況進行數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計分析。本系統(tǒng)采用的核心技術(shù)包括MVC框架、JavaScript腳本、PHP語言等，重點解決了系統(tǒng)界面的靜態(tài)布局與動態(tài)內(nèi)容的分離顯示問題；通過MySQL技術(shù)實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的存儲和管理，同時還建立了動態(tài)驗證、數(shù)據(jù)加解密等運行機制，確保了系統(tǒng)的可靠與安全，為相關(guān)領(lǐng)域的實踐研究提供了技術(shù)參考依據(jù)。