李文全 徐素萍

摘 要： 針對學生綜合素質測評工作中存在的問題，在詳細分析高校綜合測評的業(yè)務流程的基礎上，提出了基于Web的學生綜合素質測評系統(tǒng)。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，在三層體系架構基礎上，提出了基于角色的訪問控制策略，使用戶在Web環(huán)境下按角色安全地使用系統(tǒng)。為了防止服務器癱瘓和提高服務器并發(fā)處理能力，系統(tǒng)采用了內存池技術和數(shù)據(jù)庫連接池技術，提高了系統(tǒng)整體性能。測試結果表明該系統(tǒng)具有較強的可擴展性和穩(wěn)定性。

關鍵詞： 綜合測評； 信息管理； 系統(tǒng)開發(fā)； 可擴展性

中圖分類號：TP319，DF059 文獻標志碼：A 文章編號：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

學生綜合素質測評是對學生在某年度中的德育、體育、智育、能力等素質的綜合評價，加強學生綜合素質測評管理，實現(xiàn)德、智、體、能素質表現(xiàn)的數(shù)量化，不僅為評獎評優(yōu)、推薦就業(yè)提供事實依據(jù)，也是實現(xiàn)學生管理工作標準化、科學化，促進學生全面發(fā)展的重要手段[1-2]。

近年來，高校辦學規(guī)模擴大，在校學生數(shù)量迅速增長，傳統(tǒng)的紙質管理方式難以滿足管理人員的日常需求，逐漸暴露出效率低、出錯概率大、評價過程不透明、查詢統(tǒng)計困難等弊端。因此，迫切需要構建符合現(xiàn)代化管理需求的基于Web環(huán)境的學生綜合素質測評管理系統(tǒng)，實現(xiàn)綜合測評信息的系統(tǒng)化管理。

國內外很多高校設計與開發(fā)了各自的學生綜合測評管理系統(tǒng)，但大多數(shù)系統(tǒng)僅用于對綜合測評信息的簡單收集和統(tǒng)計[3-4]。目前對于保證系統(tǒng)安全和評價質量方面的研究不多，但這卻是研究基于網絡環(huán)境學生綜合測評系統(tǒng)的主要目標，也是當前面臨的最大困難和挑戰(zhàn)。筆者以韶關學院為例，針對綜合素質測評過程中存在的問題，開發(fā)了一個依托校園網的學生綜合素質測評系統(tǒng)。為使整個系統(tǒng)具有較高的運行效率和可擴展性，采用了三層體系架構，并在此架構中實現(xiàn)了基于角色的訪問控制策略，保證了數(shù)據(jù)安全性。最后，為了提高系統(tǒng)的整體性能，采用了內存池和數(shù)據(jù)庫連接池技術，改善了系統(tǒng)響應時間，提高了系統(tǒng)性能。

1 系統(tǒng)分析與設計

1.1 綜合素質測評體系分析

綜合素質測評是依據(jù)人才培養(yǎng)要求，從德育、智育、文體、能力四方面進行綜合評價，其中每項成績都由基本分、獎勵分和扣分組成。德育、文體和能力測評采用自評與民主評議相結合的評價方法；智育測評是依據(jù)學年內所有課程成績的平均分，并根據(jù)班級內最高平均分折合成百分制，由系統(tǒng)自動計算。綜合測評的總成績計算公式為：

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

其中，TC為測評總分，M為德育測評成績，所占比例為20%；I為智育測評成績，所占比例為60%；S為文體測評成績，所占比例為10%；A為能力測評成績，所占比例為10%。

1.2 業(yè)務流程分析

目前，韶關學院的測評方式是：學生填寫、班干審核、輔導員匯總的紙質測評方式，其業(yè)務流程如圖1所示。學生處先將紙質測評表通過各院系輔導員下發(fā)至各班測評小組，測評小組再發(fā)放給每位同學，并組織本班同學依據(jù)學校文件實事求是地填寫德、智、體、能四個方面的基本分、獎勵分和扣分，同時注明每項獎勵分的理由和扣分的原因。測評小組在查閱有關原始材料和相關記錄后，依據(jù)測評標準分別計算出德、智、體、能的測評成績，并根據(jù)權重系數(shù)，計算出每位學生的綜合測評總分，排出全班名次，上交至本學院輔導員。院系輔導員審核收齊的測評數(shù)據(jù)并上報到學生處，完成綜合素質測評數(shù)據(jù)的采集工作。最后，學生處在全校測評數(shù)據(jù)基礎上進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，按要求生成各類統(tǒng)計報表，并上報至學校領導。

通過業(yè)務流程圖分析可知，現(xiàn)行的綜合素質測評工作存在如下問題。①數(shù)據(jù)采集效率低。在信息采集過程中，測評表是逐級下發(fā)，學生填寫完成后再逐級上報，整個過程是由人工完成，在多報、漏報、少報等情況發(fā)生時，存在大量的重復計算工作；而且在數(shù)據(jù)轉抄過程中容易出現(xiàn)人為錯誤，最終可能影響綜合測評數(shù)據(jù)的準確性。②測評過程不夠透明。測評小組在獎勵分和扣分審核過程中，存在較大的主觀隨意性，信息公示僅是公示測評總分和排名，具體加分項目和審議結果不公布，導致部分學生虛報多報獎勵分項目。嚴重影響了學校綜合測評結果的公正性和權威性。因此，結合學校實際情況，設計開發(fā)一個性能優(yōu)越，測評過程透明學生綜合測評管理系統(tǒng)勢在必行。

1.3 數(shù)據(jù)庫設計

1.3.1 概念模型設計

經過與部分測評小組人員、輔導員、學生處管理員的訪談和實地調查，在詳細分析數(shù)據(jù)流程的基礎上，抽象出系統(tǒng)的實體主要包括德育測評、智育測評、文體測評、能力測評、學生、教師、學院、獎項、專業(yè)等。各實體之間的聯(lián)系如圖2所示。

1.3.2 邏輯結構設計

根據(jù)系統(tǒng)的實體聯(lián)系圖，將其轉換成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯模型，然后按照數(shù)據(jù)庫設計原則，設計了系統(tǒng)數(shù)據(jù)表。根據(jù)實際需要設計的數(shù)據(jù)表主要有：德育測評表、智育測評表、文體測評表、能力測評表、綜合測評表、獎項表、評優(yōu)表、成績表、課程表、學生表、班級表、學院表、教師表。同時，為了減少數(shù)據(jù)冗余，所有數(shù)據(jù)表均滿足第三范式。例如，綜合測評表的結構如表1所示。

1.4 功能模塊設計

根據(jù)需求說明，系統(tǒng)包括系統(tǒng)管理、學生信息管理、課程成績管理、綜合測評管理、評優(yōu)管理，綜合查詢統(tǒng)計等六大模塊，如圖3所示。

系統(tǒng)管理提供正常運行所必需的基礎數(shù)據(jù)；學生信息管理和課程成績管理是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源；綜合測評管理是系統(tǒng)關鍵部分，實現(xiàn)學生的德育成績、智育成績、文體成績、能力成績的在線填報和審核。評優(yōu)管理實現(xiàn)學生評優(yōu)評先的在線申請和審核，學生處審核通過后發(fā)文公示；綜合查詢統(tǒng)計實現(xiàn)權限范圍內對綜合測評成績和評優(yōu)評先信息的查詢統(tǒng)計。

2 關鍵技術

2.1 系統(tǒng)體系結構

系統(tǒng)建設目標是利用Web技術構建一個高效、安全、穩(wěn)定、功能完備的分布式學生綜合素質測評系統(tǒng)。為了使系統(tǒng)具有較高的運行效率和較強的可擴展性，采用三層體系結構—表示層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)層，具體如圖4所示。表示層是用戶與系統(tǒng)的接口，負責接受用戶在瀏覽器中的操作請求和轉發(fā)任務，并將操作結果按用戶要求顯示在瀏覽器中。業(yè)務邏輯層是用戶與數(shù)據(jù)之間的橋梁，負責按角色權限解析表示層轉發(fā)的操作請求和解析數(shù)據(jù)層返回的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效存儲管理，并為用戶提供數(shù)據(jù)服務。該體系結構將數(shù)據(jù)和應用分開，具有兩方面優(yōu)點：①方便數(shù)據(jù)的管理和應用，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；②方便地實現(xiàn)按角色訪問系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)的安全性。

2.2 基于角色訪問控制策略

綜合素質測評成績關系到每位學生的切身利益，關系學校的公正性和權威性，因此，必須對數(shù)據(jù)進行嚴格的訪問控制，保證數(shù)據(jù)的安全，防止數(shù)據(jù)惡意篡改。筆者根據(jù)用戶分類，設計了基于角色的訪問控制模型。在用戶與訪問權限之間引入普通學生、測評小組、輔導員和學生處四類角色。對每類角色賦予不同的操作權限，然后將用戶與角色相關聯(lián)，角色再與訪問權限相關聯(lián)，實現(xiàn)用戶與訪問權限的邏輯分離。通過角色的分配與取消來實現(xiàn)訪問權限的許可與拒絕，從而避免了用戶與可訪問權限的直接關聯(lián)[5-6]。具體如圖5所示。基于角色訪問控制策略具有兩方面優(yōu)勢：①簡化了授權管理的復雜性；②支持多樣化的安全策略，具有較大的伸縮性。

3 性能優(yōu)化

學生綜合素質測評要求在規(guī)定時間內完成所有成績的上報與審核。由于學生人數(shù)數(shù)量巨大，導致在短時間內出現(xiàn)多用戶同時并發(fā)訪問服務器的現(xiàn)象[7-8]。因此，為了防止服務器癱瘓和提高服務器并發(fā)請求處理能力，筆者主要針對服務器采用了內存池和數(shù)據(jù)庫連接池技術來優(yōu)化服務器的性能。

3.1 內存優(yōu)化

內存池是服務器系統(tǒng)上的允許多個進程和線程共享的一個高速緩存，是提高服務器性能的關鍵技術之一。系統(tǒng)初始運行時，預先設定一定數(shù)量的內存塊，并利用鏈表形成內存池。如果有新任務請求，則從內存池中取出與之大小相近的一塊。當任務完成，將釋放的內存重新插入到內存池中。采用內存池技術可以提高內存的利用效率，提高系統(tǒng)的響應性能。

3.2 數(shù)據(jù)庫連接池

由于系統(tǒng)正常運行時服務器的訪問量較大，為了避免服務器頻繁地建立和刪除數(shù)據(jù)庫連接對象而增加系統(tǒng)開銷。筆者在系統(tǒng)初始化時，預先建立一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫連接放置在連接池中。當用戶申請數(shù)據(jù)庫連接時，將當前空閑的連接分配給申請用戶。如果沒有空閑連接，則等待其他用戶釋放連接后再分配。當其他用戶釋放連接時，并不直接關閉連接，而將其放回連接池中，以便再分配給其他用戶使用。使用數(shù)據(jù)庫連接池技術在一定程度上可以有效地改善服務器響應時間，降低系統(tǒng)資源開銷，提高系統(tǒng)性能。

3.3 優(yōu)化結果

為了測試優(yōu)化性能，將應用程序部署到服務器上。服務器測試環(huán)境為雙E5630 2.53GHz CPU，內存為8G，網絡為100M局域網，操作系統(tǒng)為Windows Server 2008。采用10臺內存為CPU為Intel T2080 1.73GHZ，內存為1G，操作系統(tǒng)為Windows XP Professional SP2的臺式機作為客戶端，并在每臺客戶端上部署了筆者編寫的多線程測試程序。測試時，客戶端分別啟動多個線程，每個線程模擬一個客戶。

測試1：壓力測試

采用多線程技術，分別在客戶端開啟了1、10、50、100、500、1000個線程，模擬并發(fā)用戶訪問服務器。記錄20次為測試結果，對其取平均值，其測試結果如表2。

從表2可以看出，隨著并發(fā)訪問連接數(shù)量的增加，CPU與內存的使用率緩慢平穩(wěn)增長，說明服務器較好地利用了系統(tǒng)資源，避免了頻繁創(chuàng)建和刪除連接造成的系統(tǒng)開銷。同時，服務器并沒有出現(xiàn)連接失敗的現(xiàn)象，說明服務器具有較強的穩(wěn)定性和可擴展性，滿足大量并發(fā)訪問學生綜合素質測評系統(tǒng)要求。

測試2：性能測試

在客戶端開啟不同數(shù)量的線程，分別對優(yōu)化前和優(yōu)化后的系統(tǒng)響應時間測試，測試結果如圖6所示。

從圖6可以看出，采用內存池和數(shù)據(jù)庫連接池技術后的總體響應時間在大部分時段下都有明顯的降低。說明采用優(yōu)化技術后，系統(tǒng)充分利用了內存池和數(shù)據(jù)庫連接池中的資源，有效減少了系統(tǒng)開銷，從而提高了系統(tǒng)的整體性能。

4 結束語

針對學生綜合素質測評管理中存在的問題，采用三層體系架構，實現(xiàn)了基于Web的學生綜合測評系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過引入角色訪問控制、內存池和數(shù)據(jù)庫連接池等技術，提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。通過該系統(tǒng)，可以很好地解決數(shù)據(jù)采集效率低、測評過程不透明等問題，充分體現(xiàn)學生綜合測評過程的公平性和公正性。該系統(tǒng)的應用可以有效提升管理水平和工作效率。接下來，需要考慮現(xiàn)有軟、硬件資源共享問題，將云計算技術引入系統(tǒng)應用中來。

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