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基于Spring Boot的教学质量评价系统的设计与实现
季看，陈晓军，秦奥明，刘佳和吴金梅
Kan Ji，Xiaojun Chen，Aoming Qin， Jia Liu and Jinmei Wu
摘 要
为加强教学质量评估的一体化、规范化和网络化，西南石油大学（SWPU）提出了基于Spring Boot的教学质量评价系统，并将其作为智慧校园建设的一部分。本系统采用B/S结构来设计系统功能模块和系统数据库。并利用IDEA工具管理该项目，以规范、一致的方式集成人事系统、教务管理系统等信息资源。该系统实现了数据共享，并保证了系统的实用性和可扩展性。
一、介绍
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》第三部分第十一章指出：“改革教育质量评价和人才评价制度。改进教育教学评价。根据培养目标和人才理念，建立科学、多样的评价标准。开展由政府、学校、家长及社会各方面参与的教育质量评价活动。做好学生成长记录，完善综合素质评价。探索促进学生发展的多种评价方式，激励学生乐观向上、自主自立、努力成才。”
大学的教学质量评估可以更好地了解学生的学习情况，检查教师的课堂情况和教学过程。教学质量评估结合了教育领域的主要研究方向，是一项系统而复杂的工程。然而，目前教学质量评价体系不科学，评价方法单一，并且存在严重的信息共享问题和信息孤岛现象，即信息相互之间在功能上不关联互助、信息不共享互换以及信息与业务流程和应用相互脱节的计算机应用现象。因此，设计和实施基于统一的数据标准和研究成果的智慧校园教学质量评价体系是势在必行的。
本文针对我校（即西南石油大学SWPU）的教学质量评价体系，提出了基于 Spring Boot的教学质量评价体系管理系统，使教学质量评价体系能够适应智慧校园建设的新要求、新标准。
二、系统分析
基于西南石油大学（SWPU）的教学质量评价体系的研究成果，本系统期望能够为教学提供科学、客观的评价，以获取真实和全面的反馈信息，并发现教学过程中出现的问题。这样一来，教师可以充分了解自己的教学水平，也可以为领导提供决策参考。此外，它还为课堂教学质量优秀卓越奖、教师职称评定等提供了相关依据。本次基于 Spring Boot的系统，由My SQL、Java和B/S来实现。前端技术则通过JSP，JQuery、html5和css3来呈现页面。本文充分利用西南石油大学（SWPU）的信息资源，不仅可以通过人工模型解决教学质量评估和评价分析的问题，而且可以实现权威数据的共享。
2.1需求分析
传统的教学质量评价方法既费时又费力，反馈信息不及时、不全面，对促进教师的个人发展、提高教学质量作用不大。因此，教学质量评价体系的设计与实施是智慧校园建设的必然要求。在分析教学质量评价的实际过程和智慧校园信息化建设的标准要求的基础上，本系统应具备以下要求：
- 通过综合的方法实现教学质量评价，针对不同的用户设置不同的评价方法，灵活控制评价权重的比例。
- 按照相应的评价方法完成教学评价，通过多种渠道向教师发布教学质量评价的结果。
- 针对不同用户设置不同的操作权限，提供多样化的操作界面。
- 将信息化建设与规范、统一的数据标准相结合，规范化的数据库设计与公共数据共享，保证了与人事制度和教务管理系统制度的有机结合。
- 为确保系统的安全性，对数据库进行备份和恢复，以便及时处理数据库故障。
2.2结构设计
该系统基于三层架构。另外，我们还增加了另外两个层，这分为五个部分：UI层（用户界面层）、前端缓存层、业务逻辑层、后端缓存层、数据访问层。UI层通过JSP、JQuery、html5和css3呈现页面。前端缓存层位于UI层和业务逻辑层之间，主要用于缓存系统的门户和静态资源。业务逻辑层主要包括算法的实现、图像处理以及其他数据业务逻辑的处理。后端缓存层位于业务逻辑层和数据访问层之间，用于缓存执行结果。数据访问层直接添加、删除和更新数据库。该系统的体系结构如图1所示。
图一 系统体系结构
- 功能模块设计
系统功能包括公共基础数据管理、系统管理、在线评估、评估查询、评估分析、系统安全六个模块。系统功能框图如图2所示。
图二 系统功能结构图
（1）公共基础数据管理模块，包括部门管理、教师管理、学生管理、课程管理。
（2）系统管理模块，包括角色管理、角色权限管理、用户管理、用户角色管理、评价指标管理、指标权重管理。
（3）在线评估模块，包括学生评价、同行评价、专家评价。不同的用户权限获得相应的模块权限。例如，以专家身份登录的用户只能进入专家模块进行教学质量评估。系统根据专家所属的专家组自动给出专家需要评估的课程编号和课程名称，登录专家特有的教师的记录。
（4）评估查询模块，包括学生评价、同行评价、专家评价、被评价教师和评价结果等。
（5）评价分析模块，包括教师评价结果，学生评价数据统计、同行评价数据统计，专家评价数据统计等。
（6）系统安全模块，包括数据库备份以及数据库恢复等功能。
专家评价如图3所示
图三 专家评价示例图
（图中的内容有教学模块，包括学期、教师姓名、院系部门、课程名称、日期、课程次数、教室、专家建议；评价指标列表模块，包括教学热情与讲课认真投入程度，教学内容充实、先进、知识性强的程度，教学方法恰当、思路清晰、讲解准确的程度，自觉引导学生发现问题、思考问题、且关注学科前沿发展的程度，教学记录如迟到、早退等记录详细程度或频率等，教师的语言表达能力，老师在课堂上的出勤率等相关评价指标，每项指标对应评价分数，有10分、8分、6分以及4分的评价，可对相关指标分数进行选择，且每项都对应相应的指标编号；帮助模块，对系统操作进行一些有用的提醒，例如教师可进行模糊查询，可针对任意选择项，如教师、日期、班级、院系、课程名称、时间，在评价指标列表中选择指标得分，进行综合评价等。）
- 数据库设计
本系统采用 MYSQL关系型数据库，按照数据结构对数据进行组织、存储和管理，建立了基于西南石油大学（SWPU）统一数据标准的教学质量评价数据库，保证了信息系统的数据的标准化，因此该系统具有良好的可扩展性和优良的适应性。数据库的具体设计如下。
（1）用于存储系统所需的公共基础信息数据的管理。为了方便从西南石油大学（SWPU）数据中心提取相关有用数据，实现与相关业务的有效整合，如人事系统和教育系统等，我们希望基于统一的数据标准建立用于存储系统所需的公共基础信息数据的管理系统。数据覆盖的信息包括部门信息（部门编号，部门名称和部门级别），教师信息（教师编号，教师姓名，部门编号，教师职务以及教师职位），学生信息（学生编号，学生姓名，学生性别、学生部门编号，学生班级编号，学生班级名称，学生年级，学生专业编号、学生专业名称、学生入学年份，学生类型编号，以及学生类型名称等），课程信息（课程顺序编号，课程数量，课程类型名称、教师编号、课时数目、专业编号、专业名称、课程类型编号、课程类型名称以及部门编号）等内容。
（2）用于存储所需的系统数据信息的系统管理，包括角色信息（角色编号、角色名称和角色身份），角色功能信息（角色功能编号，角色功能名称，功能数量，以及角色功能类型，用户信息（用户编号，老师编号以及学生编号，用户密码，以及用户状态），用户角色信息（用户角色编号，用户数量，以及角色数量）。评价指标信息（评价指标编号，评价指标名称，评价指标值，评价指标最大值，评价指标最小值，课程类型编号，并附指标详细说明）等。
（3）评价信息管理，用于存储学生评价、同行评价、专家评价的评价内容。这些字段包括评价者编号，教师编号，评价时间，班级编号，评价指标编号，个人分数、总分数，以及对于评价结果的相关评语等。
- 关键技术
5.1 Spring Boot
Spring Boot是一个基于Spring框架搭建起来的应用，其次它会嵌入 Tomcat、Jetty或者Undertow等服务器，并且不需要传统的WAR文件进行部署，也就是说搭建Spring Boot项目并不需要单独下载Tomcat等传统的服务器；同时提供通过Maven (或者Grandle)依赖的starter，这些starter可以直接获取开发所需的相关包，通过这些starter项目就能以Java Application的形式运行Spring Boot的项目，而无须其他服务器配置；对于配置，Spring Boot提供Spring框架的最大自动化配置，大量使用自动配置，使得开发者对Spring的配置尽量减少；此外还提供了一些监测、自动检测的功能和外部配置，与此同时没有附加代码和XML的配置要求。约定优于配置，这是Spring Boot的主导思想。对于Spring Boot而言，大部分情况下存在默认配置，你甚至可以在没有任何定义的情况下使用Spring框架，如果需要自定义也只需要在配置文件配置一些属性便可以，十分便捷。而对于部署这些项目必需的功能，Spring Boot提供starter的依赖，例如，spring-boot-starter-web捆绑了Spring MVC所依赖的包，spring-boot-starter-tomcat 绑定了内嵌的Tomcat，这样使得开发者能够尽可能快地搭建开发环境，快速进行开发和部署，这就是Spring Boot的特色。[2,3]
本系统是基于Spring 4.0的设计。Spring Boot不仅继承了 Spring框架原有的出色优良特性，而且通过简化配置，简化了整个 Spring应用的构建和设计过程。Spring Boot致力于在蓬勃发展的快速应用开发领域(rapid application development) 借助Java EE在企业互联网的强势地位成为业界领导者。而Spring Boot除了以注解为主的开发，还有其他的绑定，例如，对服务器进行了绑定和默认对Spring的最大化配置，所以开发者能够尽快进行开发代码、发布和测试自己的项目。这符合了现今微服务快速开发、测试和部署的需要, 于是越来越多的企业选择Spring Boot作为开发的选型，进而使得Spring Boot更加兴旺起来。此外，Spring Boot还可以解决依赖包的版本冲突和不稳定引用的问题。[2]
Spring Boot允许直接进行开发，在传统所需要配置的地方，Spring Boot都进行了约定，也就是可以直接以Spring Boot约定的方式进行开发和运行你的项目。当你需要修改配置的时候，它也提供了一些快速配置的约定，犹如它所承诺的那样，尽可能地配置好Spring项目和绑定对应的服务器，使得开发人员的配置更少，更加直接地开发项目。对于那些微服务而言，更喜欢的就是这样能够快速搭建环境的项目，而Spring Boot提供了这种可能性，同时Spring Boot还提供了监控的功能，随着云技术的到来，微服务成了市场的热点，于是代表Java微服务时代的Spring Boot微服务开发的时代已经到来, 结合Spring Cloud后它还能很方便地构建分布式系统开发，满足大部分无能力单独开发分布式架构的企业所需。
Spring Boot的功能特点是：
（1）创建独立的 Spring应用程序。
（2）直接嵌入 Tomcat、Jetty或 Undertow（不需要部署WAR文件）。
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允许通过Maven来根据需要获取starter，提供有针对性的starter依赖项来简化构建配置。
（4）尽可能自动配置Spring和第三方库。
（5）提供生产就绪型功能，例如指标、健康检查和外部配置。
（6）完全不需要代码的生成，也不需要配置XML。
本系统从前端到后端描述了 Spring Boot应用程序开发模板的基本架构设计。前端通常使用模板引擎，包括用java编写 Free Marker和Thyme leaf，渲染模板，并输出相应的文本，因此，接口设计和应用逻辑是分离的。前端开发也使用了为浏览器提供了数据传输格式的Bootstrap，Angular JS，以及 JQUERY.Json，Non-XML和 RESTful API。在数据到达服务器后，使用Spring MVC进行处理请求。在数据访问层方面，主要有 Hibernate，My Batis和 JPA等持久层框架。该数据库是用常用的MYSQL进行开发的，开发工具推荐IDEA。[2]
5.2公共数据采集
为了解决当前基础数据冗余导致的数据不一致的缺点，并打开业务系统之间的数据通道，西南石油大学（SWPU）的数据清理平台实现了应用系统之间的权威数据传输、清理以及集成。它将权威数据实时集中到标准数据库中，然后将标准数据库中的基础数据分布到该系统中。系统中的公共基础数据包括院系部门，教师，学生，课程等，这些数据都是从西南石油大学（SWPU）的数据中心获得的。
本文以学生对象为例，介绍了学生公共数据表的本设计。学生数据表的设计
如表1所示。
表一 学生数据表
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