工程教育专业认证信息管理系统的研究与实现

肖卓涵 蔡莉华

摘  要：工程教育专业认证是保障高校教学质量的非常重要的手段之一。高校档案是高校教育教学的原始过程材料，档案信息的管理在工程教育专业认证中尤为重要。为响应国家号召，满足广东海洋大学工程教育专业认证工作开展的需求，广东海洋大学数学与计算机学院科创园学生团队ITAEM团队开发出一款适用于工程教育专业认证的信息管理系统，用于对工程教育专业认证工作所需的各项信息进行统一的高效率管理。

关键词：工程教育专业认证;教育信息管理;信息管理系统;软件开发;信息技术

中图分类号：TP311;G434          文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）14-0016-05

Abstract： Engineering education professional certification is one of the very important means to ensure the teaching quality of colleges and universities. College archives are the original process materials of college education and teaching. The management of archives information is particularly important in the professional certification of engineering education. In order to respond to the national call and meet the needs of engineering education professional certification of Guangdong Ocean University， the ITAEM team of the student team of the science and innovation park of the college of mathematics and computer of Guangdong Ocean University developes an information management system suitable for the professional certification of engineering education， which is used for unified and efficient management of various information required for professional certification of engineering education.

Keywords： engineering education professional certification; educational information management; MIS; software development; information technology

0  引  言

專业认证指的是专业认证机构对高等院校所开设的学科专业教育实施具有专门性、针对性的认证，其目的在于做到进一步规范各高等院校在教育教学中的人才培养工作，提高高等院校专业教育的教学效率和教学质量。作为一种保证高等教育质量的模式，认证制度已经从美国发展至全球各地的许多国家。工程教育专业认证是针对部分高等院校所开设的工程类专业的教育认证，它作为世界范围内的一种通用的质量保证体系，为工程教育工作的开展以及工程师资格获得国际认可奠定了十分重要的基础。中国于2016年6月成为《华盛顿协议》正式成员，这标志着中国的工程教育专业认证被国际认可[1]。

对专业认证机构而言，在对高校工程类专业教育进行认证的过程当中，需要高校提供大量的能够全面展现其教育教学工作的档案材料。正因如此，高校对自身教育教学档案进行科学合理的管理能够有效地推动机构对其工程类专业的认证工作的开展。在经济与科技飞速发展的今天，高校的档案管理工作也越发地与时俱进，不断完善其档案管理的信息化建设，可以更好地实现工程教育专业认证的档案资料积累[2]。

在目前阶段，我国的工程教育专业认证仍然处于尚未完全统一标准的阶段，全国各高等院校之间对工程教育专业认证的理解有所参差，工程教育专业认证的在各校的执行标准各有不同，缺乏统一的明确标准，这对我国工程教育专业认证工作的推广产生了一定的阻力。

1  项目背景

跟随着国家教育改革的步伐，广东海洋大学于2019年展开工程教育专业认证工作。为了响应学校的号召，广东海洋大学数学与计算机学院在一系列工科专业之中选择了“计算机科学与技术”专业作为该学院开展工程教育专业认证工作的第一个试验专业。工程教育专业认证是保障高等教育教学质量的必要手段，高等学校档案是高校教育教学的原始过程材料[3]。由于学校目前正处于开展工程教育专业认证工作的初级阶段，工程教育专业认证工作的具体流程正处于待完善阶段，许多老师对于工程认证工作的理解不到位、对于其具体要求的认识也不清晰，而且学校内部缺少一个完善的、适合用于进行工程教育专业认证工作的信息管理系统，因此，构建一个可以满足专业认证管理信息化要求、自动化高、操作简单、促进认证工作中各项程序的流程化和规范化、方便教师进行信息管理的工程教育专业认证信息管理系统具有必要性和紧迫性。

2  总体需求概述

本系统是为本校“计算机科学与技术专业”2017级学生定制的符合工程教育专业认证需求的信息管理系统。该系统主要用于实现计算课程目标实现程度、毕业最终学位、实现用户信息管理的要求、权限管理、课程信息管理、学生信息管理、课表管理（时间表管理）、毕业需求管理、课程目标管理、课程评估设置、课程成绩管理、课程成绩管理、毕业需求分析等功能。系统功能结构图如图1所示。

3  详细功能介绍

3.1  基本信息管理

在基本信息方面，本系统对用户信息、课程信息、学生信息、课程考核目标、课程成绩和毕业要求等信息进行统一管理，实现了对各种信息的录入、删除、修改和查询功能，满足了作为一个信息管理系统的基本要求。通过统一化的信息管理，用户可以利用本系统轻松对各类信息进行分类管理以及整理保存，在这种标准化地对信息资源进行收集和处理的流程下，学校对各类信息资源的把握和应用拥有了更加完善的手段，大幅度地提高了各类信息资源的利用效率，工程教育专业认证中所需要的基础信息管理得到了极大的便利。

3.2  信息关联及数据计算

作为信息管理系统，不仅需要实现其基本功能，更重要的是针对其具体的应用领域进行功能完善，利用计算机的强大计算能力代替人类进行大量的数据处理和复杂的运算。本系统为了满足工程教育专业认证的需求，通过大量的复杂运算使得数据之间产生紧密联系，并通过简洁明了的方式向用户展示所需的关键信息。

以课程的总达成度为例，课程的总体达成度是根据某个班级中所有学生在单门课程中每次的考试、作业和实验等教学测试中得到的分数所计算得出，它可以以百分比的形式反映出该班级的学生对本课程的总体学习情况，从而利用数据客观公正地为每个教师在课程中的教学行为进行辅助评价，也可以利用该数据对各学校开展的相同课程进行比对，或者对该数据进行拓展计算其他方面的指标。

课程总体达成度的计算需要涉及学生表、成绩表、课程表、课程目标表、班级表、课程的考核表共计6个表。学生课程目标的实现程度实际上是课程的实际总分除以目标分数，即第一步是计算课程目标的实际总分数，然后将两者除以得出结果。

课程的实际总分为该课程门下的各种考核的实际得分分别乘以该门考核所占的权重之和。以包含包括“作业”“实验”和“考试”三个考核方式的“计算机组成与结构”这门课的目标一的实际总分计算为例：

实际总分=考试实际得分×考试在该门课程的考核方式中所占的权重+作业实际得分×作业在该门课程的考核方式中所占的权重+实验实际得分×实验在该门课程的考核方式中所占的权重。

该课程的总目标分数=该课程每次评核的总分数×该次评核的权重数之和。

故而，设课程的总体达成度为result，课程目标点总数为nTarget（个），单门课程目标点得分为tScore（分），满分为tFull（分），其对应权重为weight，单门课程中每个学生的得分为sScore（分），学生总数为nStudent（人），公式为：

本系统利用了大量的计算，为各数据间提供了可靠的联系，确保每个输入到系统的数据都可以加以合理利用，充分发挥系统的高效性和可靠性。

3.3  系统权限管理

信息管理系统的数据库中储存着大量有关个人的信息，所以设置系统的访问权限显得至关重要。合理设置用户权限不但有利于数据的安全，更有利于系统的稳定运行，降低系统由于不规范操作导致的损坏或者崩溃的情况出现。本系统做到对数据进行严格管理，合理分配各级管理员和用户的使用权限，将用户角色分为超级管理员、普通教师、课程负责人和课程建设者（大纲编撰者）四类，各级用户在系统中各司其职，保障系统合理稳定运行。用户操作权限图如图2～图5所示。

4  系统架构

4.1  开发总体方案

在着手进行系统的开发和数据库的搭建之前，我们通过书籍和互联网查阅工程教育专业认证工作的有关资料和咨询学校工程教育专业认证相关负责人的方式明确工程教育专业认证信息管理系统的具体需求，对工作的开展形成较为系统的认知，确保后期的系统开发工作可以符合需求，随后对系统的开发进行总体构思和分析，包括可行性分析和需求分析，通过讨论不斷修改更新构思，最终确定一个较为完整的终版方案。

在开发系统的过程中，我们以软件工程学、数据库系统概论、算法导论等理论为基础，采用面向对象程序设计的方法对系统主体进行设计实现，同时根据系统开发的需要进行数据库的搭建。

在完成系统的出版设计开发之后，我们在项目后期对系统进行了各项指标的测试，包括对系统各项功能进行测试以及对数据库进行压力测试，科学评估测试的结果，根据测试结果对系统及时进行调整优化，在系统满足预期要求之后交付使用。

4.2  具体方案实现

4.2.1  前端设计

本系统基于B/S架构进行设计开发，其中，B指客户端，S指服务器。系统在服务器和客户端上分别运行服务端程序以及安装客户端软件。在这个架构之中，服务端和客户端在运行的时候会分别完成系统所分配的不同的任务。客户端处理用户的前端界面和交互操作，服务端处理后台业务逻辑和请求数据，这使得两端的通讯速度和通讯的效率大大地提高[4]。

为了提高开发效率、降低系统设计的耦合度以及提高系统处理复杂业务的能力，本系统采用了前后端分离的开发技术进行开发，在前端方面采用当下流行的Vue + Element-UI进行开发，引用了Echarts组件用于实现数据可视化。开源可视化库Echarts利用了Javascript进行实现，在PC端和移动端设备上都可以流畅地运行，它还可以兼容当前市面上例如微软的IE浏览器、谷歌的Chrome浏览器、Safari以及火狐等大多数的浏览器。而且，它依赖于一个被称为Zrender的轻量级矢量库，从而做到可以给用户提供直观的、交互式的以及可以高度个性化定制的数据可视化图表。Echarts提供了常规的折线图、柱状图、散点图、饼图、K线图，以及用于统计的盒形图，用于地理数据可视化的地图、热力图、线图，用于关系数据可视化的关系图、旭日图，多维数据可视化的平行坐标，还有用于BI的漏斗图，仪表盘，且支持图与图间的混搭[5]。

4.2.2  后端设计

在后台方面，本系统采用了Springboot + Mybatis-plus + Shiro进行开发。Apache Shiro框架提供了身份验证、访问授权、数据加密、会话管理等一系列安全管理模式，能为各类信息系统提供安全解决方案，是目前业界Java EE平台广泛使用安全技术框架[6]。同时，在开发过程中引用了Fileupload等组件，便捷地实现了文件的上传以及其他的功能。如图6所示。

4.2.3  数据库设计

本系统所采用的数据库为具有小规模、高速度、低成本等特点的开源数据库——MySQL数据库来存储各项系统所需的数据信息。同时，在开发过程中还采用可视化数据库管理工具Navicat for MySQL实现了对MySQL数据库进行快捷操作。通过Navicat for MySQL这一数据库可视化管理工具的使用，使得数据库的建设和管理更加方便快捷，数据库的建设效率得到了极大程度的提升。作为一个信息管理系统，其最大的开发难点在于众多数据复杂的关联性以及联动查询。工程教育专业认证工作涉及的信息繁多，为此需要创建用于存储包括学生、教师、课程、考核、课表、成绩等信息及其部分关联关系的数据表一共二十个，表与表之间大部分都存在联系，且数据表之间的关联十分复杂，因此，复杂的关联性、联动查询以及对联动查询速度的保证成为我们的开发难点，需要我们在搭建的过程中不断进行优化和修改，确保系统可以符合预期需求并投入使用。数据库功能E-R图如图7所示。

5  后期测试

5.1  系统及数据库调试

在软件设计及开发的这一过程当中，软件检测方面的工作是保证所开发出来的软件的质量的基础。在软件设计开发的过程中，有许许多多的不确定因素会对所开发出来的软件的品质产生或大或小的影响。因此，如何做到保证软件的品质的稳定性处于较高水平这一问题一直都是软件设计开发中的一个重点的问题。从软件研发的过程上来看，如果在软件研发中出现了难以解决的BUG，不仅会影响软件研发的进度，而且会导致软件研发的成本大幅度的上升[7]。

本系统部署于阿里云位于深圳地区的服务器上，在结合网络、测试设备等客观因素对系统测试的影响后，我们合理调整测试计划和测试目标，对于系统的运行稳定性进行了科学的测试。如图8所示。以課程安排管理模块为例，以并发请求量为500个，总请求量为5 000次的数据进行压力测试，通过测试结果报告可以得出每次并发平均耗时为24 994.572毫秒，每个请求平均耗时为49.989毫秒。在对多个模块进行多次测试后，根据所得出的多个结果进行计算得出平均的测试结果，对平均测试结果进行分析，判断系统的测试结果符合进行使用的预期标准。

6  结  论

工程教育专业认证信息管理系统是顺应着信息时代而生的产物，由于我国当前工程教育专业认证工作的不统一现象仍然存在，且在我国此类用于工程教育专业认证工作的信息管理系统较少，其所在的市场较为紧缺，该系统的发展前景广阔光明。因该系统具有动态传入与修改课程标准等的功能，具有较强的适应性，可以适用于多种应用场景当中，故而在继续完善工程教育专业认证信息管理系统的功能、优化系统性能、提高用户体验度之后，该系统可以较好地在未来应用于广东海洋大学的多个工科专业的工程教育专业认证工作之中，并可进一步推广至粤西地区高校乃至广东省高校使用。

参考文献：

[1] 杨坪，潘亚飞，张伟平，等.工程教育认证现状分析 [J].教育现代化，2019，6（74）：74-75.

[2] 蒋珍.工程教育专业认证背景下的高校档案管理工作 [J].兰台内外，2021（14）：25-28.

[3] 邹晏秋，刘杰操，潘高峰.工程教育专业认证背景下的高校档案管理工作 [J].现代经济信息，2019（16）：348.

[4] 史亚庆.基于B/S架构的网络学习平台研究与实现 [D].西安：西安理工大学，2018.

[5] 王志文.Vue+Elementui+Echarts在项目管理平台中的应用 [J].山西科技，2020，35（6）：45-47.

[6] 梁清华，胡安明.ApacheShiro框架在Web系统的安全应用研究 [J].电脑知识与技术，2021，17（6）：52-53.

[7] 何琼月.谈软件工程中软件测试的重要性及方法 [J].电子元器件与信息技术，2020，4（11）：148-149.

作者简介：肖卓涵（2000—），男，汉族，广东潮州人，本科在读，研究方向：计算机软件及应用;蔡莉华（1977—），女，汉族，湖北宜都人，讲师，博士，研究方向：机器学习。