基于开源框架 Flask 的教务系统的设计与实现 雷亮辉　鄂　旭　杨　芳　周　津　刘春晓 （渤海大学 信息学院，辽宁 锦州　121000；渤海大学实验管理中心，辽宁 锦州　121000） 摘　要：根据高校教务管理需求，笔者开发一个基于开源框架的教务系统。该系统的 Web 服务器采用轻量级 Web 服 务器 Nginx，后端采用基于 Python 语言的 Flask 开源网站框架，拥有丰富的第三方插件。数据库采用非关系型数据库 MongoDB，前端页面使用 Bootstrap 框架。面向学生、教师和管理人员提供服务。向学生身份用户提供课程提醒、课程表、 选课、成绩查询等功能；向教师额外提供成绩录入、考核管理、课外通知等功能；对管理员提供课程统筹管理功能，方 便其管理。 关键词：教务系统；Python；Flask 框架；MongoDB 中图分类号：TP311.52　　文献标识码：A　　文章编号：1003-9767（2016）20-107-03 1　概述 课程管理、选课系统、考试管理、排课等多个模块。这些模 教务管理是高校管理的重要组成部分，教务系统信息化 块彼此相互独立相互联系，模块间耦合性低，易于对系统整 能够提高教务工作效率，同时让教务信息变得直观透明，它 体进行扩展与定制。完成了教务顶层管理、标准化管理、辅 对加快高校信息化进程和深化教育改革具有重大意义。教务 助决策、资源分享等功能，加速了高校资源信息化发展速度。 管理工作是高等学校教育工作的一项重要内容，是整个学校 管理的核心和基础。教务管理工作是指学校管理人员按照一 定的教育方针，运用先进的管理手段，组织、协调、指挥与 指导各方面人员活动，以便高效率、高质量地完成各项教学 任务，完成国家所制定的教育目标。教务管理工作是学校教 学工作中的枢纽，是保证高校教学机制正常运转的枢纽，它 是一项目的性、计划性、适应性、创造性和科学性很强的工作。 随着信息技术的飞速发展和高等教育体制改革的不断深 入，国内高校都已开始使用综合教务管理系统（UEAS）来 管理教务，大部分院校仍然在使用 JavaEE 和 Oracle 数据库 开发的传统教务系统，该系统代码量大，维护困难，不能流畅、 高效地完成教学管理任务。提高教务管理水平的主要途径是 更新管理者的思想，增强对管理活动的科学认识，运用先进 的信息技术，开发高校综合教务管理信息系统，是深化教务 体制改革的有利措施。 2　系统设计 2.1　设计思路 该综合教务管理信息系统，采用 C/S 和 B/S 模式，为高 校各部门机构的用户提供模块化教学资源管理系统。教务平 台管理流程（如图 1 所示）主要包括缴费管理、学籍管理、 图 1　综合教务系统管理流程 2.2　开发平台 根据功能需求，系统采用 Flask 框架和 MongoDB 数据 库相结合进行开发。Flask 是一个使用 Python 语言编写的轻 量级 Web 应用框架，WSGI 组件采用 Werkzeug，模板渲染 引擎采用 Jinja2。传统教务系统采用 Java 平台实现，导致代 码量庞大、维护困难，与其结合的 Oracle 数据库价格昂贵、 技术门槛高、数据表之间的联系交错且复杂，不易于管理。 作者简介：雷亮辉（1994-），男，甘肃定西人，本科。研究方向：计算机软件开发。 — 107 — 2016年信息与电脑10下-正文.indd 107 2017/2/4 17:00:22 2016年第20期信息与电脑China Computer&Communication软件开发与应用

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库，由 C++ 语 言编写，旨在为 Web 应用提供可扩展的高性能数据存储解决 方案。MongoDB 是一个介于关系数据库和非关系数据库之 间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富、最像关系数据 库的数据库。因此，本文利用 MongoDB 数据库提供数据存 储服务，旨在减小额外开销，提高运行效率。 2.3　数据表的设计 _id = ‘14041530’, Role = ‘student’, Profile = { 学籍内容 根据功能需求，设计以下两个主要表 (Collection 集合 )。 Users = { }, Rewards_and_punishments: [], Courses = [ cid = ‘90001061’, cname = ‘计算机组成原理’, teacher_id = ‘012013’, teacher_name = ‘王大锤’, timetable = ‘1-18:4,5:7: 滨 海 校 区 - 工 科 { 楼 -AJ02’ }， { …… } ] } 上表以学生身份为例，其中 _id 为学号、role 为身份、 profile 为学籍信息、rewards_and_punishments 为奖惩记录、 courses 为拥有的所有课程信息，courses 中的 cid 为课程号、 cname 为课程名、teacher_id 为教师工号、teacher_name 为教 师姓名、timetable 为上课时间表。其中要说明的是将课程部 分信息存储到用户集合中，以达到规范化的效果，减少查询 次数与查询难度，降低数据库服务器资源消耗。Timetable 格 式为“周次 : 星期 : 节次 : 地点”，用来满足课程表展示时的 数据需要。 Course = { _id: ‘90001061’, Name: ‘计算机组成原理’, Sn: ‘01’, Credit: 2.0, Fee: 200, Rest: 120, Capacity: 120, Prop: ‘compulsory’ Exam_method: ‘examination’, Teacher_id: ‘012013’, Teacher_name: ‘王大锤’, Timetable: ‘1-18:4,5:7: 滨海校区 - 工科楼 -AJ02’， } 上表为课程集合 courses 中的一个条目。其中 _id 为课程 编号，name 为课程名称，sn 为课程序号，credit 为学分，fee 为课程费用，rest 为课余量，capacity 为课容量，prop 为课程 修读类型，exam_method 为考核方法，teacher_id 和 teacher_ name 分别为教师工号和教师姓名，timetable 为上课时间表。 2.4　功能设计 2.4.1　基本信息查询 包含学籍查询、奖惩管理、消息通知等，学籍管理的界 面如图 2 所示。 图 2　学籍管理 消息盒子包含上课提醒、课程变动通知、作业提醒、站 内信等消息，如图 3 所示。 图 3　消息通知 2.4.2　课程信息查询 包 含 课 程 表、 课 程 详 情 等 功 能。 课 程 表 由“Full Calendar”脚本组件实现，通过配置 header、weekNumbers、 weekNumbersWithinDays 参数使课程表视图多样化，便于教 — 108 — 2016年信息与电脑10下-正文.indd 108 2017/2/4 17:00:22 2016年第20期信息与电脑China Computer&Communication软件开发与应用

师和学生浏览，如图 4 所示。 成绩查询包含多种查询语句，以实现按方案查询、按学 期查询、按分数查询、按绩点查询等个性化功能，如图 5 所示。 此外，针对教师及管理员用户组，对学院数据、系所数 据、师生数据、选课数据、成绩数据等基础数据进行统筹分析， 向管理机构提供辅助方案，帮助教学研究和促进教学改革。 同时，教务系统会保留历年的教学计划、排课结果等重要资 料，对学科建设和完善提供数据支持。对教师及授课情况进 行统计和分析，为师资队伍的建设和发展提供辅助决策支持。 图 4　课程表 图 5　成绩查询 图 6　选择课程 2.4.3　选课系统 按方案、课程类型等多条件进行选课。系统将会对不符 合选课要求的用户进行拦截，保障选课系统整体稳定性。选 课的界面如图 6 所示。 3　结　语 本文运用可行的开发技术，除实现用户功能外，系统自 身也具有完善的安全保护功能。 （1）与校园网络安全响应机制相结合，建立防火墙。 分别在网络级、操作系统级、数据库级采用安全过滤措施， 保障整体安全。 （2）对数据库进行权限分配，阻止不符合条件的用户 对数据进行违规操作，对历史性数据仅授予只读权限。 （3）数据库服务器采取冷备份和热备份两种备份策略。 以防止当数据服务器遭到不可控的灾难性破坏，或历史档案 查询时，能够及时再现数据的状态并保证数据的真实性。 （4）操作日志管理任务。针对关键用户、关键操作、 关键记录进行完整的操作行为信息记录，包括操作模块、操 作地点、时间、IP 等信息。 伴随高校信息化的进程，各高校应构建符合自身校园情 况的个性化教务管理系统，不仅能提升师生的事务处理效率， 还可以防止通用漏洞的产生和爆发。 参考文献 [1] 孟 彬 . 高 校 教 务 管 理 信 息 化 研 究 [J]. 衡 水 学 院 学 报 ,2010,12(3):88-89. [2] 李玉臣 . 利用网络优势 , 提高教务管理水平 [J]. 科教 文汇 ,2008(16):56. [3] 宣华 , 王映雪 . 清华大学综合教务系统在教务管理中 的应用 [J]. 计算机工程与应用 ,2002,38(12):237-239. [4] 闫春梅 . 现代教育管理与现代信息技术视角下的“教 务管理系统”[D]. 呼和浩特 : 内蒙古师范大学 ,2009. [5] 孙明 . 基于 asp.net 的高校教务管理系统应用与分析 [J]. 科技信息 ,2010(26):225. [6] 鄂旭 . 软件项目开发与管理 [M]. 北京 : 清华大学出版 社 ,2013. [7] 李亚 , 叶敏 . 基于大数据的室内网络综合分析系统的 研究和应用 [J]. 电信工程技术与标准化 ,2015,28(3). — 109 — 2016年信息与电脑10下-正文.indd 109 2017/2/4 17:00:23 2016年第20期信息与电脑China Computer&Communication软件开发与应用