智慧教務(wù)管理系統(tǒng)設(shè)計與實踐研究

中圖分類號：G715.1 文獻標識碼：A 論文編號：1674—2117（2025）17—0104—04

引言

數(shù)字大學(xué)建設(shè)已經(jīng)成為各國高等教育的戰(zhàn)略制高點以及未來高校在線教育的必然發(fā)展趨勢。-2推進數(shù)字大學(xué)的基礎(chǔ)建設(shè)主要包含兩個方面：一是硬件設(shè)施，為數(shù)字大學(xué)的運行提供堅實的物理基礎(chǔ)，如校園網(wǎng)絡(luò)的全集成布線、交換機的各種層次結(jié)構(gòu)、服務(wù)器的具體架設(shè)與云技術(shù)的融合運用；二是軟件環(huán)境，實現(xiàn)整個數(shù)字大學(xué)教育系統(tǒng)的在線化，如在線學(xué)習(xí)平臺、教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源管理系統(tǒng)、考務(wù)管理系統(tǒng)、師生管理系統(tǒng)等。其中，教務(wù)管理系統(tǒng)作為連接教育各環(huán)節(jié)的紐帶，不僅要對學(xué)生的注冊人學(xué)、課程選擇、成績記錄以及畢業(yè)進行全方位管理，還應(yīng)具備包括專業(yè)、課程、培養(yǎng)方案、教學(xué)團隊等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理功能，因此，加強教務(wù)管理系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用對于提升學(xué)校的教育質(zhì)量和管理水平具有重要意義。[4-5]

現(xiàn)狀介紹

筆者所在學(xué)校擁有400多萬在籍生，招生規(guī)模每年約為120萬人，在智慧教務(wù)管理系統(tǒng)推出之前，支撐整個開放辦學(xué)體系教務(wù)管理的線上系統(tǒng)存在多方面問題：

一是多套教務(wù)系統(tǒng)。總部、多個分部及學(xué)院都各自建設(shè)教務(wù)管理系統(tǒng)，造成數(shù)據(jù)重復(fù)存儲，浪費資源，且缺少管理的過程數(shù)據(jù)存儲，影響數(shù)據(jù)的完整性和準確性；不同的教務(wù)系統(tǒng)可能采取不同的數(shù)據(jù)存儲格式和標準，數(shù)據(jù)整合困難，數(shù)據(jù)分析受限，信息安全風(fēng)險增加。

二是數(shù)據(jù)孤島。教務(wù)系統(tǒng)與其他管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換需要通過煩瑣的手動操作或復(fù)雜的接口對接，這樣不僅耗時耗力，還容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤或遺漏。]

三是沒有完全實現(xiàn)教務(wù)管理全流程線上化。[7-8專業(yè)、課程等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺少線上管理、留痕，部分數(shù)據(jù)混亂，難以查詢、溯源。

四是核心業(yè)務(wù)處理存在性能處理效率低、無法有效支撐復(fù)雜管理體系、資源配置不合理、架構(gòu)不合理難以擴展等情況。

五是缺少智能決策支持。系統(tǒng)僅能實現(xiàn)基礎(chǔ)功能，業(yè)務(wù)開展仍高度依賴于管理人員的經(jīng)驗，缺少自動化的智能決策應(yīng)用以及監(jiān)控預(yù)警。

針對上述問題，本文提出構(gòu)建智慧教務(wù)管理系統(tǒng)，旨在覆蓋各級開放辦學(xué)機構(gòu)、面向百萬師生直接提供線上教務(wù)管理工作。

設(shè)計與實現(xiàn)

1.系統(tǒng)架構(gòu)

智慧教務(wù)管理系統(tǒng)從外到內(nèi)依次劃分為客戶層、服務(wù)層、技術(shù)平臺層、基礎(chǔ)架構(gòu)層等多個層次，不同的層次發(fā)揮不同的作用。總體架構(gòu)如下圖所示。

客戶層包括多種客戶端接入方式，如移動端Web、Android/iOS/鴻蒙應(yīng)用、小程序、第三方推廣平臺以及PC TOB客戶端。

服務(wù)層是系統(tǒng)的核心，包括業(yè)務(wù)服務(wù)集群和微服務(wù)集群。業(yè)務(wù)服務(wù)集群通過網(wǎng)關(guān)進行流量管理，如采用限流、鑒權(quán)、降級等策略，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。微服務(wù)集群則實現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)功能，除了教務(wù)管理，還有招生、教學(xué)、考務(wù)等，每個微服務(wù)都獨立部署、獨立運行，提高了可維護性和可擴展性。

技術(shù)平臺層提供了支撐整個智慧教務(wù)管理系統(tǒng)運行的關(guān)鍵技術(shù)組件和服務(wù)，包括云原生、數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)服務(wù)、容器編排、服務(wù)治理等。[9-云原生技術(shù)使得系統(tǒng)能夠充分利用云計算的彈性伸縮和自動化運維能力；在數(shù)據(jù)存儲方面，系統(tǒng)采用GaussDB、OBS、MongoDB等多種存儲方案[12-14]，以滿足不同數(shù)據(jù)類型的存儲需求；大數(shù)據(jù)服務(wù)提供數(shù)據(jù)采集、治理、計算、分析等全鏈路解決方案；容器編排和服務(wù)治理確保微服務(wù)之間的高效協(xié)同和治理。

基礎(chǔ)架構(gòu)層是系統(tǒng)的基石，包括網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、中間件、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器等多個方面。在網(wǎng)絡(luò)方面，系統(tǒng)支持私有5G、移動互聯(lián)網(wǎng)、大學(xué)局域網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式；在數(shù)據(jù)庫和中間件方面，系統(tǒng)選用高性能、高可用性的解決方案；在服務(wù)器方面，則通過虛擬化平臺實現(xiàn)資源的動態(tài)分配和高效利用。

2.功能模塊

（1）課程管理與專業(yè)管理

在課程管理模塊中設(shè)置課程目錄管理模塊，包含自建校至今的所有課程（包含未啟用、已啟用和已停用三種課程狀態(tài)），通過此模塊教務(wù)管理人員可以在線上輕松實現(xiàn)隨業(yè)務(wù)變化修改課程狀態(tài)、變更課程名稱等工作并保留修改痕跡，且可便捷查詢課程基本信息、課程變更歷史、課程資源建設(shè)情況、關(guān)聯(lián)教學(xué)計劃和師資信息等。其中，已啟用狀態(tài)的課程生成開設(shè)課程總表，作為開展辦學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時，通過課程管理流程的線上化，倒逼業(yè)務(wù)規(guī)范化，對冗余課程數(shù)據(jù)予以清理，重新設(shè)計課程ID編碼規(guī)則，增加編碼的標識內(nèi)容，確保課程與ID的一一對應(yīng)關(guān)系。

針對專業(yè)管理模塊，筆者所在學(xué)校基于教育部發(fā)布的本、專科專業(yè)目錄建設(shè)了學(xué)校專業(yè)庫，用于對專業(yè)狀態(tài)、招生范圍等進行管理和查詢，最終生成可招生專業(yè)列表。同時，覆蓋了專業(yè)設(shè)置、新專業(yè)招生前檢查、首次招生專業(yè)的申請單位審批、專業(yè)驗收、專業(yè)暫停招生和停辦調(diào)整專業(yè)人才培養(yǎng)方案調(diào)整管理、專業(yè)教學(xué)進度表管理七項核心業(yè)務(wù)。

（2）教務(wù)運行管理

教務(wù)運行模塊主要包含培養(yǎng)方案管理和課程注冊管理。智慧教務(wù)管理系統(tǒng)基于各級單位的辦學(xué)實情，設(shè)計了“一季一培養(yǎng)方案”的管理方式，即每一學(xué)期會依據(jù)上一學(xué)期的專業(yè)培養(yǎng)方案創(chuàng)建一份新學(xué)期的培養(yǎng)方案，由總部先制訂一個面向全國范圍適用的指導(dǎo)性培養(yǎng)范圍，各分部基于指導(dǎo)性培養(yǎng)方案的范圍制訂實施性培養(yǎng)方案，其下級單位再根據(jù)實施性培養(yǎng)方案的范圍制訂學(xué)生實際使用的執(zhí)行性培養(yǎng)方案。這樣逐級設(shè)定，既滿足了總部統(tǒng)一管理培養(yǎng)的目標，又滿足了下級單位靈活開展實際教學(xué)的需求，且在培養(yǎng)方案制訂時，會根據(jù)內(nèi)置的算法規(guī)則進行學(xué)分約束和預(yù)警提示，對培養(yǎng)方案的正確性進行自動校驗。教務(wù)管理人員依據(jù)培養(yǎng)方案制訂每學(xué)期開設(shè)的課程，為學(xué)生進行課程注冊。

（3）學(xué)籍管理與畢業(yè)管理

智慧教務(wù)管理系統(tǒng)在學(xué)籍管理方面實現(xiàn)了線上學(xué)籍異動管理、學(xué)籍預(yù)警、高起本學(xué)生轉(zhuǎn)專科等主要功能。其中，學(xué)籍預(yù)警功能可以對進入最后兩學(xué)期以及滿足畢業(yè)年限的學(xué)生進行狀態(tài)監(jiān)控，對學(xué)生的總學(xué)分、必修學(xué)分、補修課等畢業(yè)關(guān)鍵條件進行判斷，對不滿足畢業(yè)要求的學(xué)生進行預(yù)警，便于班主任等教務(wù)管理人員及時督學(xué)促學(xué)。

畢業(yè)管理模塊覆蓋了畢業(yè)資格預(yù)審、畢業(yè)申請管理、畢業(yè)審核管理、學(xué)歷上網(wǎng)、證書打印管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過預(yù)設(shè)的規(guī)則和算法，快速判斷學(xué)生是否滿足畢業(yè)條件，減少了人工審核的煩瑣和失誤，提高了審查的準確性和效率。

問題與挑戰(zhàn)

1.數(shù)據(jù)安全方面的挑戰(zhàn)

智慧教務(wù)管理系統(tǒng)是學(xué)校日常管理運營以及確保教學(xué)工作有序進行的核心工具，它涵蓋了海量的學(xué)生數(shù)據(jù)和管理過程數(shù)據(jù)，極高的數(shù)據(jù)價值也成為黑色產(chǎn)業(yè)鏈的攻擊目標，為學(xué)校帶來了數(shù)據(jù)安全的挑戰(zhàn)。

2.功能設(shè)計和業(yè)務(wù)流程優(yōu)化方面的挑戰(zhàn)

雖然教務(wù)管理流程已基本實現(xiàn)線上化，但通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)仍存在一些優(yōu)化空間。例如，教師通常要為大量學(xué)生做選課工作，會出現(xiàn)漏選、錯選等問題，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)和畢業(yè)進度。此外，缺少教學(xué)團隊考核功能，廢證重打線上缺少批量上報的功能，導(dǎo)致線上、線下業(yè)務(wù)工作重復(fù)做等。

3.智能化技術(shù)運用方面的挑戰(zhàn)

面對豐富的數(shù)據(jù)資源，積極運用新興技術(shù)對教務(wù)管理的數(shù)據(jù)進行深人分析和挖掘，可以為管理人員提供科學(xué)的決策支持。但此類技術(shù)的引入和應(yīng)用伴隨著較高的成本，且需要與學(xué)校的實際業(yè)務(wù)需求緊密結(jié)合，要求技術(shù)團隊與教務(wù)管理團隊密切合作，共同設(shè)計和優(yōu)化解決方案。

建設(shè)路徑與優(yōu)化策略

1.高度關(guān)注信息安全

首先，從物理安全、系統(tǒng)安全和數(shù)據(jù)安全等方面進行全面的安全措施部署。例如，在物理安全方面確保服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和其他硬件設(shè)備的物理環(huán)境安全，包括設(shè)置門禁系統(tǒng)、監(jiān)控攝像頭等。在系統(tǒng)安全方面，定期進行安全滲透測試及安全審計，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏洞，更新安全補丁。在數(shù)據(jù)安全方面，在后端對敏感數(shù)據(jù)進行加密存儲和傳輸并增設(shè)堡壘機全流程監(jiān)控，防止未授權(quán)訪問；在前端對敏感數(shù)據(jù)進行脫敏，依據(jù)業(yè)務(wù)需要檢查用戶數(shù)據(jù)管理權(quán)限，采用最小權(quán)限原則，避免權(quán)限濫用，并實施多因素認證，提高賬戶安全性等。

其次，提高用戶數(shù)據(jù)安全意識。定期開展數(shù)據(jù)安全培訓(xùn)，傳授用戶識別并防范網(wǎng)絡(luò)釣魚、惡意軟件等常見威脅，鼓勵用戶設(shè)置強密碼，不在任何通信群中發(fā)送自己的賬號密碼、學(xué)生的隱私數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)的加密信息，且定期更換密碼。

最后，在進行安全保障時，要評估不同安全措施的優(yōu)先級和有效性，制訂針對性的安全策略；要制訂清晰明確的安全政策和流程，全面統(tǒng)籌考慮，不遺漏任何風(fēng)險點；定期進行審查和更新，以適應(yīng)不斷變化的安全威脅和業(yè)務(wù)需求；制訂詳細的應(yīng)急預(yù)案且定期演練，明確并熟悉事件的報告流程、處置措施和恢復(fù)計劃。

2.優(yōu)化平臺設(shè)計

關(guān)注系統(tǒng)查詢功能的設(shè)計，避免未觸發(fā)查詢操作但頁面自動顯示加載數(shù)據(jù)，針對用戶角色定制查詢范圍，減少無效查詢數(shù)據(jù)庫的情況；由于存在下級機構(gòu)下載其學(xué)生選課明細等超百萬量級的業(yè)務(wù)場景，還需要采用分庫分表、在數(shù)據(jù)傳輸前對數(shù)據(jù)壓縮、異步處理下載請求或直接通過接口傳輸?shù)确绞竭M行解決，加快響應(yīng)速度，提升用戶體驗。

3.應(yīng)用人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析算法

應(yīng)用人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析算法，進一步提高教育信息化水平。例如，在保護隱私信息的前提下，選擇合適的機器學(xué)習(xí)框架、深度學(xué)習(xí)庫等，通過對學(xué)生選課、成績等信息智能分析，為教師提供針對性的教學(xué)建議和輔導(dǎo)策略，為學(xué)生推薦個性化的學(xué)習(xí)方法和輔助資料。

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作者簡介：劉婷（1995—），女，漢族，山西大同人，碩士研究生，實習(xí)研究員，研究方向為教育信息化。

基金項目：開放大學(xué)數(shù)據(jù)治理體系與共享應(yīng)用研究（編號：Z23C0007，級別：校級課題）。