大數據背景下體育選課平臺的設計與實現

何中華,張晨陽,陳瀚宇

四川鐵道職業學院,四川 成都 610097

0 引言

在大數據時代背景下,各行各業都在積極探索如何充分利用海量數據來優化業務流程,提升效率,實現個性化服務。教育行業同樣不例外,大數據技術的引入為教育改革和創新提供了無限可能,體育選課也迫切需要適應這一變革,以滿足學生日益多樣化的體育選課需求。傳統體育選課方式往往受到時間、空間和信息傳遞的限制,導致選課信息不對稱、效率低下、資源利用不充分等,課程滿意度不高。針對這些問題,借助大數據技術的支持,設計和實現一個基于大數據的體育選課平臺成為解決這些問題的關鍵。本文通過深入分析高校體育教育的需求和現有選課系統的不足,結合大數據技術的優勢,提出一種新型的體育選課方案,以提高選課過程的透明度,降低選課難度,增加學生選課成功的概率,并為高校提供更全面、準確的學生體育活動數據,推動高校體育教育的現代化進程,提高學生參與體育活動的積極性和滿意度。因此,本文將圍繞大數據背景下體育選課平臺的設計與實現展開研究。研究成果可為高校體育教育的信息化和智能化提供有力的支持,同時也為其他領域的教育改革提供參考。

1 相關技術

設計的體育選課平臺采用前后端分離的系統架構。前端使用TypeScript作為主力語言,Vue3作為JavaScript框架,ElementPlus作為基礎組件庫,并以Vite作為前端構建工具。后端使用Java作為主力語言,SpringBoot作為開發框架,數據庫使用Mysql。借助學校現有大數據中心,可以實時、快捷提取平臺需要的基礎數據,并根據選課需要建立資源優化模型。

1.1 語言

Java是一門面向對象的編程語言,具有簡單性、面向對象、分布式、健壯性、安全性、平臺獨立與可移植性、多線程、動態性等特點,具有廣泛的使用場景,是目前主流的后端編程語言。

TypeScript是微軟開發的一個開源的編程語言,通過在JavaScript的基礎上添加靜態類型定義構建而成。TypeScript通過TypeScript編譯器或Babel轉譯為JavaScript代碼,可運行在任何瀏覽器,任何操作系統。TypeScript的優勢在于能夠提供更早的錯誤檢測和更好的代碼健壯性,從而提高開發效率與代碼質量[1]。

1.2 框架

Vue3是一個用于構建用戶界面JavaScript框架,具有一套強大的響應式系統,使得開發者在操作數據與前端元素時更加靈活。

SpringBoot基于Spring設計,不僅繼承了Spring框架原有的優秀特性,而且通過簡化配置進一步簡化了Spring應用的整個搭建和開發過程,通過集成大量的框架,很好地解決了依賴包的版本沖突[2]。

1.3 數據庫

MySQL是一個關系型數據庫管理系統,是目前最流行的關系型數據庫管理系統之一,體積小、速度快、總體擁有成本低,尤其是開放源碼。一般中小型和大型網站的開發都選擇 MySQL作為網站數據庫[3]。

1.4 大數據技術

大數據是指在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合,這些數據通常具有海量、高增長率和多樣化的特點,新的處理模式使其具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力,以適應海量、高增長率和多樣化的信息資產。大數據技術可以幫助人們從海量數據中提取有價值的信息,從而節省時間,提高工作效率;大數據技術通過使用全局數據,能夠更精確地統計出結果,更接近事物真相,幫助人們了解事物背后的真相;大數據技術可以收集大量數據,通過大數據計算和分析技術,人們可以了解事物發展過程中的真相,并分析出學生學習和鍛煉規律,從而更好地進行科學決策;大數據技術可以通過收集和分析學生的行為數據,幫助老師了解學生的行為,有助于教學過程作出更明智的決策;大數據技術可以幫助老師改變過去的經驗思維,建立數據思維,從而更好地利用數據來指導決策和行動。

本平臺利用學校大數據中心海量學生數據,從學生興趣愛好、專業知識、教學資源和課程評價等多維度建模優化選課模型,讓學生、任課教師在選課平臺中獲得更優的方案。

2 系統設計

2.1 系統功能闡述

系統設計基于學校目前的體育專選課程開設情況,以及課程信息化建設需求,進行課程選課信息平臺自主研發,打破傳統行政班級進行專選分班教學,解決教學資源分配不平衡、利用不充分等問題,以滿足學校師生體育專選課程選課實際需求。

結合學校實際情況,經過分析與設計后,本系統主要由統一身份認證、教師、學生管理3大功能模塊組成。其中教師功能模塊分為課程管理、在行課程統計打印3個子模塊;學生功能模塊分為在線選課、已選課程2個子模塊;身份認證模塊依托學校數據中心統一認證平臺,通過CAS技術實現自動登錄,系統具體功能如圖1所示。

圖1 系統功能模塊示意圖

2.1.1 身份認證模塊

依托學校統一身份認證平臺,體育選課平臺用戶身份有學生、教師2種類型,通過統一的登錄入口進行登錄,登錄后系統將通過數據中存儲用戶數據,進行自動校驗并查找用戶角色,根據角色對應的不同權限,顯示不同的系統菜單。

2.1.2 教師功能模塊

教師功能模塊包含課程管理、在行課程、統計打印3個子模塊。

1)教師用戶進入課程管理后,系統將根據登錄教師個人信息查詢并展示該教師名下全部課程,課程信息將通過校園大數據平臺提供的課程數據接口與教務系統同步,教師無需手動維護課程信息。

2)在行課程子模塊中,教師可依托課程管理子模塊中的課程數據,發布在行課程,發布時可配置課程簡介、選課開始時間、選課結束時間、每班最大選課人數、最大選課人數等數據。

3)統計打印子模塊中,教師能看學生選擇課程情況,提供選課學生名單的在線打印及導出功能。

2.1.3 學生選課模塊

用戶基礎信息表學生選課模塊分為在線選課及已選課程2個子模塊。

學生用戶登錄后,進入已選課程子模塊,系統將顯示學生已選的全部課程記錄。

學生用戶進入在線選課子模塊,系統將根據該生個人信息查詢并展示該生可選的全部課程,學生用戶選擇課程可進入課程詳情頁面查看課程詳細信息。選課人數達到最大值后,該課程將變為“不可選”狀態。選課時間結束后,課程將不再顯示。

2.2 數據庫結構設計

數據庫作為軟件系統的數據底層,數據庫設計是軟件系統設計的基礎,本系統使用開源MySQL數據庫引擎作為系統開發數據庫,數據表主要有用戶、課程、選課3種類型表。

2.2.1 用戶基礎信息表

用戶基礎信息表用于存儲教師學生基礎信息與權限信息,如學號/工號、登錄名、姓名、角色等。其中用戶權限相關表的設計基于RBEC權限模型,如用戶表(user)、角色表(role)、用戶角色關系表(user_role)、權限表(menu)、角色權限關系表(role_menu);此外還有教學單位信息表(department_info)、班級信息表(class_info)等基礎信息表與關聯關系表,用戶與權限ER結構如圖2所示。

圖2 用戶與權限ER結構

2.2.2 課程基礎信息表(curriculum)

課程基礎信息表用于存儲課程基礎信息,主要字段為課程名稱、創建時間、是否啟用。在行課程信息表(curriculum_start)用于存儲即將進行或正在進行選課的課程數據,主要字段有選課開始時間、選課結束時間、任課老師id、課程簡介、每班最大選課人數、最大選課人數等。

2.2.3 選課信息表(stu_curriculum)

用于存儲學生已選課程信息,主要字段為課程id、學生id、選課時間,課程信息ER結構如圖3所示。

圖3 課程信息ER結構

3 平臺運行與用戶評價

體育選課平臺采用B/S架構,用戶僅需要在瀏覽器中輸入正確的網址即打開網站使用服務。需要注意的是,該系統僅對市場上主流的,如基于Chrome、Firefox內核的瀏覽器進行兼容適配,使用低版本的IE內核瀏覽器訪問則可能造成錯誤。

平臺設計完成后在6個班級,共305名學生中進行了體育選課運行,結果顯示系統運行良好,未發生系統異常及嚴重系統漏洞。選課后向參與選課的305名學生發放了調查問卷,調查了學生對選課平臺的滿意度,滿意度統計結果見表1。

表1 學生調查問卷結果

4 結束語

體育選課平臺在學校教育信息化過程中具有較強的專業性,可以拓寬學習渠道,提高體育課程教學質量,對現代教育教學管理具有重要意義。利用好選課平臺不僅可以提高學生的學習興趣和教師的教學效率,還有助于學校體育教學信息化的提升,實現學校體育教學的業務流程重組,達到高效運作、科學管理的目標。