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E-Growth—大学生个人学分可视化管理平台

范文

廖祉沐李行李梓源廖一鸣

【摘要】? ? E-Growth是一款面向大学生的个人学分可视化管理平台，在当今的大学生活中，“学分”是评判一个学生能否按期毕业的关键因素，学生的培养方案则具体的规划了大学生的学分安排。但是，由于在校的大学生需要处理繁重的专业课程以及不同的修读类别，这就导致很多同学在修读的过程中会对自己的学分造成误判，不能够直观地了解到修读进度从而造成不良的影响。所以结合上述的问题，笔者利用Python语言的Flask框架结合Echarts可视化插件设计了一款面向大学生的学分可视化管理平台，旨在于简化学生们对于学分的自我管理，并且辅以相关课程及同伴的推荐机制助力大学生更高质量地完成学业。

【关键词】? ? 学分管理? ? Flask框架? ? Echarts插件? ? 推荐机制

引言

随着时代的不断进步和发展，大学生的学业要求也在逐渐增加，很多同学因为自己的失误错过了一些关键课程的修读机会或是由于自己的疏忽导致毕业时学分不满足毕业的要求等。为了能进一步提高学生的日常学习效率并减轻学生的生活压力，笔者就学分管理这一概念进行系统设计。本文将以国内的总学分修读制度展开，希望可以开发出一款面向大学生群体的个人学分可视化管理平台，并利用相关的可视化技术嵌入到系统当中进行个人学分的可视化管理，额外结合推荐模块和论坛模块来进一步辅助学生更好地进行课程选择、课程讨论等。

一、系统需求设计

结合引言当中所整合的信息以及前期的设计思路和调研结果，本文可以明确学生对于学分制的管理系统有较大的需求且需求导向较为明确，主要集中于学分可视化管理以及课程推荐两个方面，笔者现将整体功能需求描述如下：

①该系统需要具有最基本的用户登陆功能，系统为每一名学生分配一个初始的账号和密码，用户可以直接登陆。同时，添加修改密码功能，用户可以在登录之后对自己的初始密码进行修改，防止其他用户恶意篡改。用户的个人信息只有系统管理员有权限查看，并对密码的后台存储采取MD5的加密方式进行加密防止被恶意泄露。

②该系统需要具备课程信息查询功能。数据库中需要存储各年级的培养计划信息，包括课程名、授课教师、开课学期、课程学分等必要的课程信息。同学也可以通过可视化的管理方式对自己的学分进行管理，可以模拟课程的选择和退选，利用树状图的形式展现每一学期的修读计划并提供操作接口。

③该系统需要为每个用户存储个人课程信息，根据个人情况自动计算学分情况。用户可以在数据库系统中选择自己的已修课程，系统根据用户的课程信息，自动计算并反馈当前学分进度等详细信息。该系统还应具有友好简洁的界面设计风格。数据库系统需要将课程信息以直白易懂的方式呈现给用户，如树状图、热力图等。为实现个性化推荐课程的功能，该系统需要对用户的个人数据进行分析，结合其他用户的课程信息，给出具有针对性的推荐方案。

④该系统还应为用户提供讨论交流的功能。用户可以在系统的社区版块发表言论，表达自己的想法，对课程提出合理化建议。其他用户可以对发言进行查看和回复。

结合上述功能需求分析的内容，本文将数据库进行了统筹设计。本系统的数据库主要包括五张主表：STUDENT表（用于存储学生用户的相关信息，以学生序号STU_NO作为主键）、EDUCATION_PLAN表（用于存储学生个人学分修读情况的信息，以课程序号CO_NO作为主键）、CHOOSE表（用于存储学生已修课程表，以课程序号CO_NO作为主键）、NEWS表（用于存储课程评价信息，以课程评价NEWS_ID作为主键）以及LOG_INFORMATION表（用于存储登录操作，以登陆时间LOG_TIME作为主键）。

二、系统架构设计

在本系统中，笔者对功能进行细化，将学生的学分统计和管理的需求放到首位，对其进行可视化的设计。为了能使项目具有更加优良、更加友好的用户交互性，笔者筛选了不同方式的表示模型，最终选定利用Echarts进行可视化学分展示。

相较于传统的SSH框架、SSM框架以及新兴的Django框架，系统使用了更为轻便的Flask框架进行开发，原因可归为：①本次项目的开发重点较为集中，功能较为简便，不需要使用较为繁复的开发框架;②Python语言近两年的发展势头很高涨，而其中Flask框架的学习成本较低，可以更为便捷的进行网站开发;③Flask框架偏属于微架构，旨在保持应用程序的核心简单且可扩展，交互性和操作性也更为轻便友好。

综上，本系统使用基于Python语言的Flask框架以及HTML+CSS+JS进行整体的WEB引擎开发，后台数据库使用Mysql，项目中的可视化效果渲染使用的是Echarts插件，具体的工作模块包括：

①登陆注册模块：在用户登陆和注册的模块中，用户可以输入自己的账号以及密码，同时用户也可以通过输入学号、原始密码、新密码对密码进行修改。

②学分管理模块：在可视化学分管理模块，系统利用Echarts渲染前端内容，以三色进度条方式显示目前所修读课程的完成情况。同时，用户可以通过点击课程树的课程节点以进行预选课、撤销选课，预选撤销过程中自动实现进度条的预更新，只有当点击提交按钮后方才真正更新自己课程修读情况。

③推荐模块：在推荐模块当中，系统利用SVD分解算法为用户推荐与其课程兴趣相同的用户，以加强用户间的相互交流。同时，在基于SVD分解算法为用户推荐其可能感兴趣的课程的基础上，加强对于过拟合效果的干预，加入惩罚项优化模型为RSVD进行课程推荐。

对课程进行评分后将生成一个User-Course稀疏矩阵R，根据用两个矩阵P和Q的乘积来表示评分矩阵R。利用R中的已知评分训练P和Q使得P和Q相乘的结果更好地拟合已知的评分，那么推测的评分也就可以用得到。为了进一步优化拟合评分，可以通过额外的随机梯度下降模型对SSE進行训练，从而得出较好的评分模型。为了进一步避免Basic SVD过拟合的问题，可以在目标函数SSE中加入正则化参数。

④交流讨论模块：在课程评价模块当中，所有用户都可以在“发布评价”板块发布对课程的评价信息，评价信息包括主题和内容两部分。用户可以在“课程评价”板块查看其他用户发布的课程评价信息。

三、系统测试及分析

3.1登陆界面测试：

1）登陆系统：登录到系统登陆界面后用户可以点击界面中“登陆”即可进入登陆系统界面，在登录界面中输入用户名和密码，点击登录即可登录系统;2）修改密码：切换到修改密码界面后用户点击界面中“修改密码”即可进入修改密码界面，提交需要的信息即可修改密码。

3.2系统首页主界面：

用户经过登录检验后登录到系统首页主界面后即可进入系统首页。点击页面中的“课程进度”、“选课推荐”、“课程讨论”、“个人中心”按钮可以快速链接到对应的功能页面中。

3.3学分可视化管理：

1）查看个人学分修读进度：用户登陆后点击图系统主首页界面右上角的“课程进度”进行操作，学分修读进度的呈现方式分为页面左部的进度条形式和右部的树状形式。树状图中叶子结点为绿色代表该用户已选择该门课程，红色代表该用户未选择该门课程;2）修改个人学分修读完成状态：用户点击图学分可视化管理界面右部树形图的叶子结点进行学分修读完成状态修改，方便用户进行选择评估;3）课程评分课程评分界面如图所示。在学分可视化管理界面点击左侧“评分”即可进入评分界面。

3.4推荐模块：

用户登陆后点击系统首页界面右上角的“课程推荐”即可进入课程推荐界面。课程推荐界面将为用户推荐其可能喜欢的课和与用户具有相似选课/相似课程评分的同学。

3.5交流论坛模块：

1）查看课程评论信息：用户登陆后可以点击系统首页界面右上角的“课程论坛”即可进入课程论坛界面;2）课程评论：用户可以点击课程论坛界面左侧的“课程讨论”按钮即可进入课程评论界面;3）话题回复：用户可以点击课程论坛界面的话题超链接即可进入该话题的话题回复界面。

3.6用户信息管理模块：

在登陆界面输入管理员账号密码即可进入管理员界面。管理员管理界面主要用于管理员管理用户个人信息。

1）添加用户：填写所需要的用户信息并点击“添加用户”按钮即可添加用户;2）删除用户：点击管理界面下方的“删除用户”按钮即可进入删除用户界面;3）编辑用户：点击管理界面下方的“编辑用户”按钮即可进入编辑用户界面。

结合测试的流程以及测试的实际操作结果，我们可以看出当前的系统具有完善的功能、流畅的操作以及良好的后期拓展性。

四、总结与展望

Growth的开发围绕着学生的切实需求展开，并专注如何能够以最优效果向学生展示最全面且交互性友好的学分管理系统，同时并辅以课程评分、课程推荐、交流讨论等模块助力学生更好的完成本专业的修读任务。系统利用轻便的Flask框架作为前后台的开发引擎模板，并结合可视化插件Echarts实现信息的可视化，这种树状的学分可视化管理具有很大的开发和应用潜力，相信该系统的使用可以很大程度上减轻学生对于个人的学分管理，提高学生的学习效率和學习兴趣。

参? 考? 文? 献

[1]杨德仕，曹健.基于.NET平台的在线开放课程学分认定管理系统的设计与实现——以中原工学院为例[J].中原工学院学报，2020，31（01）：38-43.

[2]曹宇欣.大学生创新学分管理系统分析设计[J].电脑知识与技术，2019，15（01）：69-71.

[3]汪玲，阮智，张立涛，田越.大学生创新学分管理设计与实现研究——基于SSH框架[J].现代商贸工业，2017（15）：159-161.

[4]黄志卫.鹤山职校学生学分管理系统的研究与分析[D].云南大学，2015.

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