大學物理實驗成績管理系統的設計與實現

陳平

大學物理實驗成績管理系統的設計與實現

陳平

（貴州大學物理學院，貴州 貴陽 550025）

結合貴州大學物理學院物理實驗教學示范中心實際，采用主流的B/S模式和Django開源框架技術開發了大學物理實驗教學成績管理平臺，實現了對學生成績的規范化、信息化管理。降低了教師工作量，提高了學生成績信息準確度，便于查找和存檔。平臺對實驗成績的多維度分析有利于提高教學質量和學生學習質量。

成績管理平臺；實驗室教學；物理實驗；實驗操作能力

1 引言

“大學物理實驗”是高等學校理工類專業學生的一門公共必修基礎課程。“大學物理實驗”可以幫助學生學習掌握物理理論知識，為大學物理課程提供實驗基礎，同時可以提高學生的動手能力，培養學生的實驗操作能力和良好的實驗學習習慣[1]。

本校的大學物理實驗中心提供了包括經典力學、光學、電學等多個物理實驗，涉及理、工、農、林、生等專業。學生人數多，授課教師教學任務重，對學生實驗成績進行匯總處理的工作量很大。

為適應實驗室管理的需要，便于實驗中心對學生成績進行規范化、信息化管理，提高教學質量和學習質量[2]，開發了基于B/S架構的大學物理實驗室成績管理系統，以方便管理實驗成績。管理教師可以自主進行刪除、增加和修改數據庫的操作，授課教師可以通過互聯網隨時訪問數據庫。減少了教師工作量，提高了學生成績信息的準確度[3]。

基于B/S架構的大學物理實驗室成績管理系統具有以下優點：方便易用，零客戶端維護；易于操作的人、機界面，方便錄入與查詢成績；基于RBAC的權限控制，靈活安全；具有良好的可擴展性和數據分析功能[4-5]。

2 系統設計

2.1 技術架構

本系統采用Django開源框架[6]，Django是一個開放源代碼的Web應用框架，由Python寫成，采用了MTV的框架模式，即模型M、視圖V和模版T，該框架具有良好的開放性、擴展性；后臺數據庫采用了開源的Mariadb關系型數據庫，具有靈活、高效，維護成本低等特點。Django框架的運行原理如圖1所示。

圖1 Django運行原理圖

2.2 系統功能設計

2.2.1 成績錄入

成績采用百分制。在每個學期初排課，因為法定節假日、活動安排等原因導致不能完成的實驗課，要對放假、請假等情況做相應標注，并且統計平均成績時對因放假或活動安排等因素導致無實驗成績的，排除在統計之外。

由一個或多個專業的學生組成一個實驗班，按1PA、1PB、1PC等進行編號；學生成績要能批量錄入，一般以實驗班的成績作為一個批次錄入。重修學生可以根據自己的時間安排參加到相應的實驗中，單獨錄入重修成績。

2.2.2 成績查詢

查詢成績時，可以根據學生的班級名稱、所屬實驗班、學生的姓名、學生的學號等條件進行查詢，查詢結果顯示每次實驗成績及平均成績。如成績有誤或有學生名單遺漏等，允許修改添加并重新計算。

2.2.3 批量導入、導出功能

學生的信息由教務處提供，學生名單為Excel格式，由班級、學生姓名、學號、實驗班等項構成，批量錄入學生的信息，減少工作量，也減少人為因素造成的信息錯誤。

實驗成績按學生班級分開，以Excel格式導出，并上報教務處備案。

2.2.4 異常成績的展示

錄入成績功能中，人機交互界面設定了學生分數為0～100，但是在輸入過程中，人為因素難以避免，通過異常成績展示可以展示實驗分數過低的學生成績，以便管理人員分析是因為人為錯誤還是因為學生曠課等因素導致實驗分數過低。

2.2.5 實驗成績的多維度分析

通過對實驗成績的多維度分析，可以找到規律，在開始一些有一定難度的實驗前有針對性地對學生進行輔導，提示實驗中一些易錯的環節，提高學生的實驗成績，也可以對一些實驗成績不佳的專業提出工作建議，找到該專業學生實驗成績不佳的原因。不同專業實驗成績分析如圖2所示，可以發現某些專業的學生實驗成績偏低。

圖2 不同專業實驗成績分析圖

3 系統實現

3.1 系統運行環境

選擇了安全、低維護、穩定的CentOS7開源操作系統；數據庫采用了Mariadb開源數據庫，該數據庫是mysql的替代產品；Web服務器采用了低內存占用、高并發的輕量級的Nginx；服務器網關接口采用了uwsgi；前端采用了Bootstrap開源框架，支持Firefox、Chrome、Edge等瀏覽器及移動端訪問。系統邏輯結構如圖3所示。

圖3 系統邏輯結構圖

3.2 數據庫設計

在Django框架中默認提供了強大的ORM（對象關系映射）功能，只需要面向對象編程，不需要面向數據庫編寫代碼，對數據庫的操作都轉化成對類屬性和方法的操作，而且屏蔽了不同數據庫操作上的差異，使得不再關注使用的是mariadb、oracle，還是PostgreSQL，通過簡單配置就可以輕松更換數據庫, 而不需要修改代碼。但是在映射過程中會有性能損失，為此對數據庫進行了性能優化，用以提高用戶的訪問響應速度。

4 結束語

本系統由于采用了B/S架構的設計，各授課教師在完成所授課程后，隨時隨地登入系統錄入學生的實驗成績，在對學生實驗成績的管理方面，特別是對各項實驗成績的評定計算方面應用較好，評定成績誤差少，實現對物理實驗成績的高效管理，并且利用大數據對實驗成績進行多個維度分析，有針對性地提高實驗教學質量。

［1］劉毅，胡林.大學物理實驗教程［M］.北京：機械工業出版社，2017.

［2］宣華，付小龍，劉玉龍，等.學生成績系統的研究與創新［J］.實驗技術與管理，2011，28（2）：101-103.

［3］李軍，韓亮.基于決策統計的成績管理系統設計［J］.電氣自動化，2008，30（5）：52-53.

［4］王成良，何玉林.基于B/S模式應用系統下的資源訪問控制［J］.計算機應用研究，2000（4）：66-68.

［5］王廷永，胡吉平.基于B/S數據庫模式的公文流轉系統［J］.計算機系統應用，2002（11）：62-64.

［6］白昌盛.基于Django 的Python Web開發［J］.信息與電腦，2019（24）：37-40.

TP311.52

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.08.047

2095－6835（2021）08－0121－02

陳平（1977—），女，山東人，碩士，實驗師，主要從事大學物理與實驗教學以及材料物理學方面的研究。

〔編輯：嚴麗琴〕