院校體能體格測試管理系統的開發與實現

◆翟 翔 葉 雯

院校體能體格測試管理系統的開發與實現

◆翟 翔 葉 雯

（中國人民武裝警察部隊海警學院 浙江 315800）

隨著信息化建設的不斷發展，開發相關應用來滿足院校體能體格測試管理需求已成必然趨勢。通過開發MVC模式的Java web實現局域網內的多端成績共享、數據交互，通過數據可視化和數據挖掘為用戶提供輔助決策，有效提升了院校體能體格測試管理的信息化、科學化、網絡化程度。

MVC；AJAX；數據挖掘

傳統的體能體格測試管理測試流程不規范，相關測試信息留存不足，測試成績沒有系統化的分析處理，成績登記文件管理煩瑣，查詢個人成績難度大。通過輕型Java web的開發能夠有效消除以上弊端，減輕管理負擔，建立標準統一的成績分析評價體系，實現綜合管理、智能化管理。

1 功能模塊的劃分

通過對實際管理需求的考量，將系統主要劃分為用戶模塊、成績CRUD模塊、成績分析處理模塊。用戶模塊承擔著用戶的注冊、管理、登錄、登出等功能，成績CRUD模塊承擔成績的錄入、查詢、更新、刪除等功能，成績分析處理模塊通過對成績數據的可視化和數據挖掘，為用戶提供科學的統計、預測、決策輔助功能。各個功能模塊相互獨立，在功能實現中存在耦合，內部數據具有共享性。

2 數據庫設計

數據庫設計是系統的核心，有效規劃字段和數據類型為功能實現和信息的流轉奠定了基礎。在系統中共有用戶、單位、用戶類別、測試類別、測試項目、測試成績、管理員7個實體數據表，3個實體關系映射表，每個實體都對應著數個屬性。實體之間關系有一對一聯系、多對一聯系、多對多聯系三種范式。以Role和User映射數據表為例，該表為一個關系表，如果將ROLE ID直接放在用戶數據表中就無法實現Role和User的（M：N）多對多范式，通過映射關系表的建立，一個人員可以擁有多種身份，一個身份也可以賦給多個人員。

3 系統的實現

MVC思想是將一個應用分成三個部分，Model（模型）、View（視圖）、Controller（控制器），三個部分協同工作，實現了各層之間的低耦合和可移植拓展性。在本系統中，通過Springboot整合SSM框架，使用Maven項目統一管理jar包，將項目開發和管理過程抽象成一個項目對象模型，簡化開發過程。系統前端采用Html整合Thymeleaf實現頁面渲染，Js實現動態效果。系統后端主要分為四層，DAO層承擔與數據庫的功能交互，Domain層實體化數據表，提供數據表操作的成員方法，Service層負責業務模塊和邏輯應用設計，Controller層負責業務模塊流程控制。控制層調用服務層的方法，服務層調用數據訪問層的方法，調用參數使用Entity進行傳遞。

3.1 用戶注冊、登錄的實現

用戶的注冊、登錄功能代表著系統的入口，主要負責對用戶的信息匹配驗證，通過隨機驗證碼來防止暴力登錄。視圖層為用戶提供基本的數據檢驗功能，檢驗用戶名、密碼、驗證碼是否為空。信息校驗由web發出請求→控制層接收控制數據轉向→service驗證數據正確性→dao層定義數據獲取方法→domain層存入、讀取數據。通過Ajax請求實現前段和數據庫的交互，交互方法為POST，交互數據為“codekey：用戶名、密碼、驗證碼”，數據校驗成功后根據控制器指令進入index.html，校驗失敗進入login頁面并刷新驗證碼。驗證碼主要由控制器執行文件產生，存入Redis數據庫后，與codekey進行校驗，在HTML頁面中加入驗證碼視圖，單擊更新。

Ajax向服務器發送一個請求需要三個參數，分別為定義發送請求使用的方法、規定服務端腳本的URL、規定應當對請求進行異步處理。和傳統JS不同的是，Ajax只進行數據內容的請求，不加載整個頁面，提高數據處理與反饋速度，減輕服務器負擔。

用戶注冊功能實現同用戶登錄基本一致，區別的是服務層對數據處理的業務邏輯不一樣。

3.2 用戶管理的實現

管理員模塊的成員管理采用基于角色的權限訪問控制RBAC，將權限和人員類別建立映射關系，給用戶授予角色（人員類別）從而獲得該角色的權限，變更用戶的角色以變更其權限內容，通過建立Role和User映射數據表來實現。

用戶管理功能通過創建服務層接口并定義實現方法，創建對應的Controller并提供Ajax請求的地址，創建js，具體化Ajax請求。對于用戶有效性狀態的控制使用checkbox來實現，在js中實現控制狀態的轉換。

系統采用組織關系樹來表達人員的組織結構關系，在添加用戶單位時，增加上級單位ID屬性，ID為NULL時表示該單位為首級單位。樹形結構數據的拼裝既可通過jsTree跨瀏覽器樹控件實現，也可通過Service層遞歸算法實現，由Domain層承擔數據的獲取。

3.3 測試信息CRUD的實現

測試信息包括測試類別、項目、成績、測試人、時間、地點、備注、測試編號。測試信息CRUD既面向管理員又面向用戶，數據管理員承擔著錄入、更新測試信息的任務，用戶通過該模塊實現成績查詢功能。用戶發出成績CRUD請求后，控制器根據請求尋找Service接口，在Impl中對實現方法進行定義，調用Dao層實現對數據庫的訪問，采用Service層接口+實現類更有助于“松耦合”，業務邏輯更加便于拓展。

在本模塊，控制層提供了5個控制器，分別為修改成績、查詢個人全部成績、查詢當前用戶全部成績統計信息、查詢指定項目成績信息、查詢所有用戶指定項目所有成績。服務層為成績查詢提供了根據用戶id和測試項目id進行查詢，根據用戶id和測試類別id進行查詢，根據用戶id查詢總成績、全部成績、均分、排名6個實現接口并在實現類中逐個定義方法。數據庫訪問層提供了1個按用戶檢索個人總分的方法。進而，在功能上用戶整合了多種查詢信息的方式，包括簡單查詢、模糊查詢、索引查詢、關聯查詢、子查詢等多種查詢方式。

3.4 數據分析處理的實現

可視化分析通過折線圖來反映個人成績變化趨勢，通過餅狀圖來反映整體測試成績分布，通過散點圖反映整體體格分布。采用Highcharts圖表庫來為應用添加交互性圖表，通過Ajax加載數據，在圖表配置中需實例化綁定容器，可以通過構造函數、chart.renderTo指定、jQuery插件的形式調用來實現。數據列配置是功能實現的核心，數據列中的數據數組通過交互加載的數值數組來定義，在實例化配置中，可以配置在plotOptions.series中針對所有類型圖表有效，配置在plotOptions中針對指定圖表類型有效，配置在series中針對當前數據列有效，三種方式權重依次遞增，配置在series的屬性會覆蓋plotOptions的屬性。

數據挖掘通過關聯規則來反映數據之間的內在聯系和特征，如體能測試項目成績是否和性別、人員類型、所在單位存在關聯，是否項目與項目之間存在關聯等。

首先要進行數據選擇和預處理，將文本數據結構化，去量綱，將數據歸一化處理，去除字段間大小不均衡帶來的影響。其次采用Apriori算法計算頻繁項集，逐層迭代由第N相集計算出第N+1相集。

最后對頻繁項集展開置信度分析，數學方法為：

并開展結果分析和評估。如400米短跑成績優異的人員，其400米游泳成績也較為優異，在后期計劃中，可以將二者合并訓練，起到輔助決策的作用。

XGBoost回歸模型算法框架相對傳統的梯度提升決策樹算法做了很多改進，可以通過XGBoost回歸模型算法來預測成績動態，實現成績預警和反饋機制，通過系統的外部接口實現框架的運用。

4 結語

院校體能體格測試管理系統充分考慮實際需求，以輕量Java web來實現高效管理，建立標準的人員類別與功能權限的映射關系。通過MVC式架構，更便于日后的功能擴展和業務邏輯的整合。通過可視化和數據挖掘，建立統一的成績評價體系，起到決策輔助、綜合管理作用。

[1]閆金奎.基于數據挖掘的高校學生成績管理系統的設計與實現[D].天津大學，2016.

[2]趙陽.某高職院校學生成績管理系統的設計與實現[D].山東大學，2012.