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高校学生综合素质测评系统的设计与实现

作者:李文全 徐素萍 来源:计算机时代 论文栏目:计算机论文     更新时间:2018-12-06   浏览

李文全 徐素萍

摘 要: 针对学生综合素质测评工作中存在的问题,在详细分析高校综合测评的业务流程的基础上,提出了基于Web的学生综合素质测评系统。为了提高系统的稳定性和安全性,在三层体系架构基础上,提出了基于角色的访问控制策略,使用户在Web环境下按角色安全地使用系统。为了防止服务器瘫痪和提高服务器并发处理能力,系统采用了内存池技术和数据库连接池技术,提高了系统整体性能。测试结果表明该系统具有较强的可扩展性和稳定性。

关键词: 综合测评; 信息管理; 系统开发; 可扩展性

中图分类号:TP319,DF059 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2018)09-37-05

Abstract: In view of the problems existing in the evaluation of student comprehensive quality, a Web based evaluation system of students comprehensive quality is proposed according to the detailed analysis of business process of comprehensive quality assessment. To improve stability and security, a role-based access control policy is presented on typical three tier architecture, which enables users to safely use the system by their roles in the Web environment. To prevent server paralysis and improve capability of concurrent processing, the system used memory pool and database connection pool technologies to improve the performances of system. Test results show that the system has high scalability and stability.

Key words: comprehensive assessment; information management; system development; scalability

0 引言

學生综合素质测评是对学生在某年度中的德育、体育、智育、能力等素质的综合评价,加强学生综合素质测评管理,实现德、智、体、能素质表现的数量化,不仅为评奖评优、推荐就业提供事实依据,也是实现学生管理工作标准化、科学化,促进学生全面发展的重要手段[1-2]。

近年来,高校办学规模扩大,在校学生数量迅速增长,传统的纸质管理方式难以满足管理人员的日常需求,逐渐暴露出效率低、出错概率大、评价过程不透明、查询统计困难等弊端。因此,迫切需要构建符合现代化管理需求的基于Web环境的学生综合素质测评管理系统,实现综合测评信息的系统化管理。

国内外很多高校设计与开发了各自的学生综合测评管理系统,但大多数系统仅用于对综合测评信息的简单收集和统计[3-4]。目前对于保证系统安全和评价质量方面的研究不多,但这却是研究基于网络环境学生综合测评系统的主要目标,也是当前面临的最大困难和挑战。笔者以韶关学院为例,针对综合素质测评过程中存在的问题,开发了一个依托校园网的学生综合素质测评系统。为使整个系统具有较高的运行效率和可扩展性,采用了三层体系架构,并在此架构中实现了基于角色的访问控制策略,保证了数据安全性。最后,为了提高系统的整体性能,采用了内存池和数据库连接池技术,改善了系统响应时间,提高了系统性能。

1 系统分析与设计

1.1 综合素质测评体系分析

综合素质测评是依据人才培养要求,从德育、智育、文体、能力四方面进行综合评价,其中每项成绩都由基本分、奖励分和扣分组成。德育、文体和能力测评采用自评与民主评议相结合的评价方法;智育测评是依据学年内所有课程成绩的平均分,并根据班级内最高平均分折合成百分制,由系统自动计算。综合测评的总成绩计算公式为:

TC=0.2*M+0.6*I+0.1*S+0.1*A

其中,TC为测评总分,M为德育测评成绩,所占比例为20%;I为智育测评成绩,所占比例为60%;S为文体测评成绩,所占比例为10%;A为能力测评成绩,所占比例为10%。

1.2 业务流程分析

目前,韶关学院的测评方式是:学生填写、班干审核、辅导员汇总的纸质测评方式,其业务流程如图1所示。学生处先将纸质测评表通过各院系辅导员下发至各班测评小组,测评小组再发放给每位同学,并组织本班同学依据学校文件实事求是地填写德、智、体、能四个方面的基本分、奖励分和扣分,同时注明每项奖励分的理由和扣分的原因。测评小组在查阅有关原始材料和相关记录后,依据测评标准分别计算出德、智、体、能的测评成绩,并根据权重系数,计算出每位学生的综合测评总分,排出全班名次,上交至本学院辅导员。院系辅导员审核收齐的测评数据并上报到学生处,完成综合素质测评数据的采集工作。最后,学生处在全校测评数据基础上进行数据统计,按要求生成各类统计报表,并上报至学校领导。

通过业务流程图分析可知,现行的综合素质测评工作存在如下问题。①数据采集效率低。在信息采集过程中,测评表是逐级下发,学生填写完成后再逐级上报,整个过程是由人工完成,在多报、漏报、少报等情况发生时,存在大量的重复计算工作;而且在数据转抄过程中容易出现人为错误,最终可能影响综合测评数据的准确性。②测评过程不够透明。测评小组在奖励分和扣分审核过程中,存在较大的主观随意性,信息公示仅是公示测评总分和排名,具体加分项目和审议结果不公布,导致部分学生虚报多报奖励分项目。严重影响了学校综合测评结果的公正性和权威性。因此,结合学校实际情况,设计开发一个性能优越,测评过程透明学生综合测评管理系统势在必行。

1.3 数据库设计

1.3.1 概念模型设计

经过与部分测评小组人员、辅导员、学生处管理员的访谈和实地调查,在详细分析数据流程的基础上,抽象出系统的实体主要包括德育测评、智育测评、文体测评、能力测评、学生、教师、学院、奖项、专业等。各实体之间的联系如图2所示。

1.3.2 逻辑结构设计

根据系统的实体联系图,将其转换成数据库管理系统支持的逻辑模型,然后按照数据库设计原则,设计了系统数据表。根据实际需要设计的数据表主要有:德育测评表、智育测评表、文体测评表、能力测评表、综合测评表、奖项表、评优表、成绩表、课程表、学生表、班级表、学院表、教师表。同时,为了减少数据冗余,所有数据表均满足第三范式。例如,综合测评表的结构如表1所示。

1.4 功能模块设计

根据需求说明,系统包括系统管理、学生信息管理、课程成绩管理、综合测评管理、评优管理,综合查询统计等六大模块,如图3所示。

系统管理提供正常运行所必需的基础数据;学生信息管理和课程成绩管理是系统的数据来源;综合测评管理是系统关键部分,实现学生的德育成绩、智育成绩、文体成绩、能力成绩的在线填报和审核。评优管理实现学生评优评先的在线申请和审核,学生处审核通过后发文公示;综合查询统计实现权限范围内对综合测评成绩和评优评先信息的查询统计。

2 关键技术

2.1 系统体系结构

系统建设目标是利用Web技术构建一个高效、安全、稳定、功能完备的分布式学生综合素质测评系统。为了使系统具有较高的运行效率和较强的可扩展性,采用三层体系结构—表示层、业务逻辑层、数据层,具体如图4所示。表示层是用户与系统的接口,负责接受用户在浏览器中的操作请求和转发任务,并将操作结果按用户要求显示在浏览器中。业务逻辑层是用户与数据之间的桥梁,负责按角色权限解析表示层转发的操作请求和解析数据层返回的数据。数据层实现数据的高效存储管理,并为用户提供数据服务。该体系结构将数据和应用分开,具有两方面优点:①方便数据的管理和应用,提高系统的稳定性;②方便地实现按角色访问系统功能,提高系统的安全性。

2.2 基于角色访问控制策略

综合素质测评成绩关系到每位学生的切身利益,关系学校的公正性和权威性,因此,必须对数据进行严格的访问控制,保证数据的安全,防止数据恶意篡改。笔者根据用户分类,设计了基于角色的访问控制模型。在用户与访问权限之间引入普通学生、测评小组、辅导员和学生处四类角色。对每类角色赋予不同的操作权限,然后将用户与角色相关联,角色再与访问权限相关联,实现用户与访问权限的逻辑分离。通过角色的分配与取消来实现访问权限的许可与拒绝,从而避免了用户与可访问权限的直接关联[5-6]。具体如图5所示。基于角色访问控制策略具有两方面优势:①简化了授权管理的复杂性;②支持多样化的安全策略,具有较大的伸缩性。

3 性能优化

学生综合素质测评要求在规定时间内完成所有成绩的上报与审核。由于学生人数数量巨大,导致在短时间内出现多用户同时并发访问服务器的现象[7-8]。因此,为了防止服务器瘫痪和提高服务器并发请求处理能力,笔者主要针对服务器采用了内存池和数据库连接池技术来优化服务器的性能。

3.1 内存优化

内存池是服务器系统上的允许多个进程和线程共享的一个高速缓存,是提高服务器性能的关键技术之一。系统初始运行时,预先设定一定数量的内存块,并利用链表形成内存池。如果有新任务请求,则从内存池中取出与之大小相近的一块。当任务完成,将释放的内存重新插入到内存池中。采用内存池技术可以提高内存的利用效率,提高系统的响应性能。

3.2 数据库连接池

由于系统正常运行时服务器的访问量较大,为了避免服务器频繁地建立和删除数据库连接对象而增加系统开销。笔者在系统初始化时,预先建立一定数量的数据庫连接放置在连接池中。当用户申请数据库连接时,将当前空闲的连接分配给申请用户。如果没有空闲连接,则等待其他用户释放连接后再分配。当其他用户释放连接时,并不直接关闭连接,而将其放回连接池中,以便再分配给其他用户使用。使用数据库连接池技术在一定程度上可以有效地改善服务器响应时间,降低系统资源开销,提高系统性能。

3.3 优化结果

为了测试优化性能,将应用程序部署到服务器上。服务器测试环境为双E5630 2.53GHz CPU,内存为8G,网络为100M局域网,操作系统为Windows Server 2008。采用10台内存为CPU为Intel T2080 1.73GHZ,内存为1G,操作系统为Windows XP Professional SP2的台式机作为客户端,并在每台客户端上部署了笔者编写的多线程测试程序。测试时,客户端分别启动多个线程,每个线程模拟一个客户。

测试1:压力测试

采用多线程技术,分别在客户端开启了1、10、50、100、500、1000个线程,模拟并发用户访问服务器。记录20次为测试结果,对其取平均值,其测试结果如表2。

从表2可以看出,随着并发访问连接数量的增加,CPU与内存的使用率缓慢平稳增长,说明服务器较好地利用了系统资源,避免了频繁创建和删除连接造成的系统开销。同时,服务器并没有出现连接失败的现象,说明服务器具有较强的稳定性和可扩展性,满足大量并发访问学生综合素质测评系统要求。

测试2:性能测试

在客户端开启不同数量的线程,分别对优化前和优化后的系统响应时间测试,测试结果如图6所示。

从图6可以看出,采用内存池和数据库连接池技术后的总体响应时间在大部分时段下都有明显的降低。说明采用优化技术后,系统充分利用了内存池和数据库连接池中的资源,有效减少了系统开销,从而提高了系统的整体性能。

4 结束语

针对学生综合素质测评管理中存在的问题,采用三层体系架构,实现了基于Web的学生综合测评系统。该系统通过引入角色访问控制、内存池和数据库连接池等技术,提高了系统的安全性和稳定性。通过该系统,可以很好地解决数据采集效率低、测评过程不透明等问题,充分体现学生综合测评过程的公平性和公正性。该系统的应用可以有效提升管理水平和工作效率。接下来,需要考虑现有软、硬件资源共享问题,将云计算技术引入系统应用中来。

参考文献(References):

[1] 李斌.高校学生综合素质测评的模糊综合评价[J]商洛学院学报,2017.31(2):76-79

[2] 高宇.安徽师范大学本科生素质综合测评系统的设计与实现[J].安徽师范大学学报(自然科学版),2011.34(5):441-446

[3] 朱静宜.分布式云计算资源组织和任务分配策略[J].计算机测量与控制,2013.21(4):1074-1076

[4] 唐玉芳,张永胜.基于.NET的学生信息管理系统的设计与实现[J].计算机技术与发展,2014.20(4):242-245

[5] CHOU Shih-Chien.An RBAC-Based Access Control Model for Object-Oriented Systems Offering Dynamic Aspect Features[J].IEICE Transactions on Information and Systems,2005.E88-D(9):2143-2147

[6] 杨霞,杨姗,郭文生等.针对RTOS的轻量级强制访问控制技术的研究与实现[J].计算机科学,2018.45(3):140-145

[7] 张延松,张宇,王珊.基于向量引用Platform-Oblivious内存连接优化技术[J].软件学报,2018.29(3):883-895

[8] 骞志勇,樊瑞娜.Web服务组合性能评价的流逼近与扩散逼近研究[J].计算机应用研究,2018.35(3):795-802

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