基于云原生技術的高校畢業設計管理平臺設計與實現

趙蓮芬 李樹強

關鍵詞：云原生技術；高校畢業設計管理；答辯管理；進度監控管理

0 引言

隨著高校信息化建設的深入發展，畢業設計作為大學生學習過程中最后一次綜合運用所學知識，系統地進行自主研究的實踐活動，畢業設計的管理工作已經成為學校信息化管理的重要組成部分。當前高校畢業設計管理工作存在著諸多問題，如效率低下、系統不穩定、可擴展性差、用戶體驗不佳等[1]。隨著云原生技術的興起和發展，基于云原生技術構建的系統具有部署快、運維成本低、擴展性強、性能穩定可靠等特點。因此，本文提出了一種基于云原生技術的高校畢業設計管理平臺。該平臺主要由用戶管理、選題管理、評分管理、答辯管理、進度監控管理等模塊組成。

1 云原生

1.1 云原生技術概述

云原生（Cloud-Native） 是指以云為基礎的開發、部署和運營模式，通過構建可編程的基礎設施，以適應快速變化的市場需求，是云計算的發展方向[2]。云原生技術能夠實現應用系統的彈性伸縮、高可用、易運維、低成本等優勢[3]。

1.2 云原生技術的優勢

與傳統技術相比，云原生技術具有以下優勢：

1） 提高資源利用率：通過引入微服務架構，將應用系統劃分為多個獨立的功能模塊，每個模塊都具備單獨部署和管理的能力。這一設計思想不僅降低了傳統技術的資源利用率，同時也提高了系統的可擴展性。

2） 提高系統穩定性：通過使用云原生技術對應用系統進行彈性伸縮，避免了傳統技術中應用系統在進行升級時需要重新部署應用系統，導致應用系統難以快速上線和運行。這一設計思想降低了系統的維護難度和成本[4]。

3） 增強系統安全性：云原生技術可以為應用系統提供高可用、易運維、低成本等優勢，但這也給安全性帶來了一定挑戰。云原生技術提供了一套基于容器和服務網格的安全框架，能夠將應用程序和基礎設施進行解耦，實現業務層與安全層之間的隔離。

4） 降低運維難度：云原生技術提供了一套可編程的基礎設施模型，通過使用該模型可以將應用程序分解為多個功能模塊，并在業務層對各個模塊進行管理。

5） 降低成本：傳統技術架構在開發、運維和升級方面都需要大量的人力物力投入，而云原生技術能夠為應用系統提供彈性伸縮、易運維、低成本等優勢。此外，云原生技術還能為企業提供多種云服務，例如 IaaS、PaaS和SaaS等服務，進一步降低了企業的采購成本和維護成本[5]。

2 畢業設計管理平臺的設計

該平臺采用微服務架構，以 Kubernetes作為服務編排工具，采用開源的 Docker容器來實現容器的部署、擴展、調度和管理[6-8]。系統中所有的功能模塊都是可編排的，可以按照需求靈活地進行修改和擴展，在應用運行過程中不會出現單點故障。

該系統在設計時充分考慮到系統的可擴展性，通過模塊化的方式對畢業設計管理流程進行封裝，形成一個靈活多變的工作流，使得各模塊之間能夠通過相互調用來實現整個系統功能。每個模塊都是一個獨立的服務，通過服務調用來實現其他模塊功能。這種方式一方面避免了重復造輪子，另一方面也解決了每個模塊之間存在的耦合問題。在每個模塊內部，各個功能可以通過接口進行調用。系統架構如圖1所示。

2.1 學生端

學生端在小程序上進行操作，可接收瀏覽管理員發送的公告通知及下載相關文件，可按年份進行查看全部課題，選擇課題提交申請，對于我的課題進行管理，查看已選課題，進行任務書、答辯稿等上傳提交，查看下載成績單。學生端功能圖，如圖2所示。

2.2 教師端

教師端主要是為指導教師提供畢業設計的管理服務，首先可接收瀏覽管理員發送的公告通知及下載相關文件，其次，對課題進行管理，可查看我的課題、添加課題供學生申請，處理學生課題申請的請求；再次，可對我的學生進行管理，查看其任務書、答辯稿及成績；最后，可進行評分操作，分為指導評分、評閱評分、答辯評分、答辯匯總等功能。若是答辯組長還要進行組員的分配，進行評閱分配、答辯匯總等。教師端功能圖如圖3所示。

2.3 管理端

后臺管理員具有超級權限，首先負責公告通知的下發，同時可以上傳相關文件供教師和學生進行下載瀏覽；其次負責答辯管理，對教師、學生進行分組，同時確定答辯組長，把控答辯模式；再次，對教師和學生進行管理，可查看、修改他們的個人信息，可添加、刪除教師和學生；接著，可按年份查看已有課題，可進行課題清理，處理學生與課題之間的關系，同時可以查看、導出學生的成績單；最后，可以進行進度管理，把控時間，進行相關提醒。管理員端功能圖如圖4所示。

3 畢業設計管理平臺的實現

3.1 實驗環境

開發語言：node.js、vue.js、Java。

開發工具：微信開發者工具、Visual Studio Code。

應用容器化技術：Kubernetes 容器編排技術。

微服務框架：Spring Cloud。

3.2 學生端功能

學生端主要功能有：登錄、消息查看、選題管理、成績單查看與下載、文件管理、個人中心等功能。實現的登錄界面和首頁如圖5和圖6所示。

1） 用戶登錄功能實現登錄功能中學生和教師的賬號分別是自己的學號和工號，由管理員批量導入系統，設置初始密碼，登錄成功后，自己修改密碼。

2） 學生選題管理功能實現學生進入課題管理后，可以選擇年份、專業方向、教師查看每位老師的課題，提交自己的課題意向，當某位老師接受選題后，學生可以查看自己的課題信息。當學生綁定課題成功后，顯示我的課題，在“我的課題”中，可以查看課題信息，可以上傳任務書和答辯稿，還可以修改個人的推優意向。課題管理中“我的課題”實現結果如圖7所示。

3） 學生端其他功能實現學生進入首頁后，除了核心業務選題管理外，還可以查看管理員或教師推送的公告和消息，可以查看下載與畢業設計相關的文件和模板，可以查看自己畢業設計過程中的指導評分、評閱評分、答辯評分及論文的總成績。

3.3 教師端功能

教師端的主要功能有：查看處理選題消息、查看畢業進度消息、課題管理、我的學生管理、指導評分、評閱評分、答辯評分、小組管理、答辯匯總、文件管理等。登錄后的首頁如圖8所示。

1） 課題管理功能的實現教師在課題管理中，可以按年份、專業查看所有教師的課題，可以添加、修改、刪除課題，可以同意或駁回學生的選題意向，可以解除與學生的課程綁定關系，可以查看修改學生信息，可以上傳學生的任務書、答辯稿、選擇答辯狀態。課題管理界面如圖9所示。

2） 評分管理功能的實現學生上傳任務書和答辯稿之后，指導老師可以下載任務書和答辯稿進行查閱，并對學生進行指導評分，實現的界面如圖10所示。指導老師評分完成后，由答辯組長分配評閱教師，評閱教師可對論文實現評閱評分。論文進入答辯階段后，由3至5 名的答辯老師進行答辯評分，最后由答辯組長匯總形成最終的答辯評分。

3） 小組管理功能的實現當某位教師被管理員指定為答辯組長時，該教師具有小組管理的功能。該教師可以為本組教師分配或撤銷評閱學生、分配或撤銷答辯匯總學生，分配完成后，本組的教師就可以對分到的學生進行評閱評分和答辯評分。分配評閱學生的界面如圖11所示。

4） 教師端其他功能的實現教師進入首頁后，除了上述核心業務外，還可以查看公告、學生的選題消息、學生任務書及答辯稿更新消息，可以查看下載與畢業設計相關的文件和模板，還可以管理學生的任務書及答辯稿，可以對學生基本信息進行管理，可以查看學生各個階段的成績及評語，最后對學生成績進行查看下載批量打印。

3.4 管理員端功能

管理員端主要功能有：用戶管理、角色管理、年份選擇、公告管理、全部課題管理、答辯管理、事務管理、進度管理、系統管理等。后臺界面如圖12所示。

1） 答辯管理功能的實現答辯管理主要實現答辯教師分組，當畢業設計評閱完成后進入答辯階段，答辯管理可以實現所有教師的答辯分組及撤組，指定答辯組長及答辯成員，填寫答辯時間和地點。當分好組后，實現組內學生的指定。修改分組信息界面如圖13所示。

2） 進度管理功能的實現進度管理主要對整個畢業設計階段的所有時間節點進行管理，包括課題錄入時間、學生選題時間、課題審核時間、上傳任務書、答辯稿時間、各個階段評分時間進行管理。實現界面如圖14所示。同時，對各個階段，每個教師任務完成情況進行監控，對沒有完成任務的教師進行消息提醒。

3） 管理員端其他功能的實現管理員除了上述核心業務外，可以對公告、文件進行管理，可以對所有課題進行分類查找、搜索查找，并進行相應管理，可以單個或者批量對學生的任務書、答辯稿進行下載，可以進行事務管理，包括年份的新建、課題清理、沒有課題的特殊學生的管理，可以對用戶和角色進行管理。

5 結束語

本文介紹了一種基于云原生技術的高校畢業設計管理平臺，該平臺通過采用微服務架構和模塊化設計優化原有的畢業設計管理流程。使用 Kubernetes 對系統進行集群部署，使系統具備橫向擴展能力。該平臺主要功能包括用戶管理、選題管理、評分管理、答辯管理、進度監控管理等。此外，該平臺基于云原生技術，可以實現系統自動化運維、敏捷開發、快速部署等優點，大大提高了系統的可靠性和穩定性。本文提出的設計思想和實踐經驗能為相關領域的研究和實踐提供有益的借鑒和啟示。