一、研究目的

随着高等教育规模的不断扩大和信息化建设的深入推进，高校专业信息管理面临着数据量大、管理复杂、信息孤岛等问题。传统的人工管理方式难以满足现代高校对专业信息管理的精细化、科学化需求。本课题旨在设计并实现一个基于SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）框架的高校专业信息管理系统，主要目的如下：

1. 实现专业信息数字化管理：将专业设置、课程体系、师资队伍、教学资源、学生信息等专业相关数据进行集中管理，实现数据的统一存储、规范管理和快速查询。

2. 提高管理效率和服务质量：通过系统化、自动化的管理方式，减少人工操作，提高工作效率，降低管理成本，提升服务质量。

3. 实现专业建设科学管理：建立完善的专业建设管理体系，包括专业评估、课程建设、师资配置、资源配置等，实现专业建设的科学决策和动态调整。

4. 提供便捷的信息服务：为教师、学生、管理人员提供在线信息查询、数据统计、报表生成等服务，提升信息获取效率。

5. 打造可扩展、高可用的管理系统：采用SSM框架和前后端分离技术，确保系统能够应对高校管理的高并发需求，为未来业务扩展奠定技术基础。

通过本系统的设计与实现，旨在为高校专业信息管理提供一个功能完备、性能稳定、安全可靠的数字化管理平台，推动高校专业建设的现代化、信息化发展。

二、研究要求

a. 需求分析

1. 用户角色分析

• 系统管理员：负责系统整体运维，需求包括：用户管理、权限管理、系统配置、数据备份、日志管理等。

• 教务处管理员：需求包括：专业设置管理、课程体系管理、教学计划管理、数据统计等。

• 院系管理员：需求包括：本学院专业信息管理、师资管理、学生管理、教学资源管理等。

• 教师：需求包括：查看专业信息、课程信息、学生信息、教学资源等。

• 学生：需求包括：查看专业介绍、课程信息、培养方案、选课信息等。

2. 功能性需求

• 用户管理：支持用户注册、登录、信息维护、密码重置、角色权限分配等功能。

• 专业信息管理：支持专业设置、专业方向、培养目标、毕业要求等信息管理。

• 课程体系管理：支持课程设置、课程大纲、学分要求、课程关系等信息管理。

• 师资队伍管理：支持教师信息、教学任务、科研成果、师资配置等信息管理。

• 学生信息管理：支持学生基本信息、学籍信息、成绩信息、选课信息等管理。

• 教学资源管理：支持教材、实验设备、实习基地、教学资料等资源管理。

• 数据统计：支持专业数据统计、课程数据统计、师资数据统计、学生数据统计等。

• 系统配置：支持数据字典配置、系统参数配置、权限配置等。

3. 非功能性需求

• 性能需求：系统响应时间应快速流畅，核心操作响应时间低于3秒，支持高并发访问。数据查询响应时间应控制在1秒以内。

• 安全性需求：用户数据、敏感信息需加密存储和传输。系统需防范SQL注入、XSS攻击、CSRF攻击等常见安全威胁。建立完善的权限控制机制，防止越权访问。

• 可用性与可靠性需求：系统需保证7×24小时稳定运行，核心服务需高可用部署，数据多副本备份。系统应具备容错能力，在部分服务故障时仍能提供基本服务。

• 扩展性需求：系统架构应支持未来功能扩展，便于集成教务系统、学工系统等第三方系统。

• 用户体验需求：界面设计应简洁明了，操作流程简单直观，符合用户使用习惯。提供良好的数据展示效果，支持多种格式的数据导出。

4. 业务流程分析

核心业务流程包括：

• 专业设置流程：院系申请新专业 → 教务处审核 → 专家评审 → 学校审批 → 专业备案 → 专业信息录入系统。

• 课程体系制定流程：专业负责人制定培养方案 → 院系审核 → 教务处审核 → 课程体系录入系统。

• 教学计划管理流程：教务处制定教学计划 → 院系安排教学任务 → 教师确认教学任务 → 学生选课 → 教学计划执行。

• 数据统计流程：系统收集各类数据 → 数据清洗整理 → 生成统计报表 → 数据可视化展示。

b. 系统功能设计

系统采用SSM框架，前端使用JSP+JQuery+Bootstrap技术，主要包含以下10个功能模块：

1. 系统管理模块

• 功能点：

• 用户管理：支持用户的增删改查操作，包括系统管理员、教务处管理员、院系管理员、教师、学生等不同角色的账户管理。

• 角色权限管理：基于RBAC模型实现权限控制，支持角色的创建、修改、删除，为不同角色分配菜单权限和操作权限。

• 部门管理：建立学校组织结构树，包括学校、学院、系部、教研室等层级，支持部门的增删改查。

• 操作日志：记录所有用户的关键操作日志，包括登录、数据修改、权限变更等，支持按时间、用户、操作类型查询。

• 数据字典：管理系统基础数据字典，如专业类别、学位类型、课程类型、职称等级等，支持在线维护。

• 系统参数配置：配置系统运行参数，如文件上传路径、数据备份策略、系统通知设置等。

2. 专业信息管理模块

• 功能点：

• 专业设置管理：管理专业基本信息，包括专业代码、专业名称、专业类别、学位类型、学制、所属学院、开设时间、专业负责人等。

• 专业方向管理：管理专业方向信息，包括方向名称、方向介绍、方向课程设置等。

• 培养目标管理：管理专业培养目标，包括培养目标描述、培养要求、毕业要求等。

• 专业评估管理：记录专业评估信息，包括评估时间、评估结果、评估报告、改进措施等。

• 专业状态管理：管理专业的开设状态、招生状态、停招状态等。

• 专业信息统计：统计专业数量、专业类别分布、专业开设时间分布等。

3. 课程体系管理模块

• 功能点：

• 课程设置管理：管理课程基本信息，包括课程代码、课程名称、课程性质、课程类别、学分、学时、开课学期、考核方式等。

• 课程大纲管理：管理课程教学大纲，包括课程目标、教学内容、教学要求、考核方式、教材选用等。

• 课程关系管理：管理课程之间的先修关系、后续关系、平行关系等。

• 培养方案管理：管理专业培养方案，包括总学分要求、各类课程学分比例、课程设置、实践环节等。

• 教学计划管理：管理学期教学计划，包括开课计划、教学任务安排、教室安排、时间安排等。

• 课程信息统计：统计课程数量、课程类别分布、学分分布、开课学期分布等。

4. 师资队伍管理模块

• 功能点：

• 教师信息管理：管理教师基本信息，包括工号、姓名、性别、出生日期、职称、学历、学位、所属学院、研究方向等。

• 教学任务管理：管理教师教学任务，包括授课课程、授课班级、授课学期、授课学时、教学评价等。

• 科研成果管理：管理教师科研成果，包括科研项目、学术论文、专利、获奖等。

• 师资配置管理：管理专业师资配置，包括专业负责人、课程负责人、教学团队、师资结构等。

• 师资培训管理：管理教师培训信息，包括培训项目、培训时间、培训内容、培训结果等。

• 师资信息统计：统计教师数量、职称分布、学历分布、年龄分布、科研情况等。

5. 学生信息管理模块

• 功能点：

• 学生基本信息管理：管理学生基本信息，包括学号、姓名、性别、出生日期、民族、政治面貌、入学时间、专业、班级等。

• 学籍信息管理：管理学籍信息，包括学籍状态、学籍异动、奖惩情况、毕业去向等。

• 成绩信息管理：管理学生成绩信息，包括课程成绩、学分绩点、成绩排名、补考重修等。

• 选课信息管理：管理学生选课信息，包括选课课程、选课时间、选课状态、选课结果等。

• 毕业资格审核：根据培养方案审核学生毕业资格，包括学分要求、课程要求、实践要求等。

• 学生信息统计：统计学生数量、性别比例、生源地分布、成绩分布、毕业率等。

6. 教学资源管理模块

• 功能点：

• 教材管理：管理教材信息，包括教材名称、出版社、作者、出版时间、ISBN、使用课程、使用学期等。

• 实验设备管理：管理实验设备信息，包括设备名称、设备型号、设备数量、设备状态、使用记录、维护记录等。

• 实习基地管理：管理实习基地信息，包括基地名称、基地类型、基地地址、联系人、合作时间、实习内容等。

• 教学资料管理：管理教学资料，包括教学课件、教学视频、实验指导书、习题集、参考资料等。

• 资源借用管理：管理教学资源的借用情况，包括借用申请、借用审批、借用记录、归还记录等。

• 资源信息统计：统计教材使用情况、实验设备使用率、实习基地利用率等。

7. 数据统计模块

• 功能点：

• 专业数据统计：统计专业数量、专业类别分布、专业开设时间分布、专业评估情况等。

• 课程数据统计：统计课程数量、课程类别分布、学分分布、开课学期分布、选课人数等。

• 师资数据统计：统计教师数量、职称分布、学历分布、年龄分布、科研情况、教学工作量等。

• 学生数据统计：统计学生数量、性别比例、生源地分布、成绩分布、毕业率、就业率等。

• 教学资源统计：统计教材使用情况、实验设备使用率、实习基地利用率、教学资料下载量等。

• 数据可视化：通过图表、仪表盘等方式可视化展示统计数据，包括柱状图、折线图、饼图、雷达图等。

• 数据导出：支持将统计报表导出为Excel、PDF等格式，便于打印和存档。

8. 报表生成模块

• 功能点：

• 专业建设报表：生成专业建设情况报表，包括专业设置情况、师资配置情况、教学资源情况、学生培养情况等。

• 课程建设报表：生成课程建设情况报表，包括课程设置情况、课程大纲情况、教学计划执行情况、课程评估情况等。

• 师资队伍报表：生成师资队伍情况报表，包括教师结构、教学任务、科研成果、师资培训等。

• 学生培养报表：生成学生培养情况报表，包括学生基本信息、学业成绩、毕业资格、就业情况等。

• 教学资源报表：生成教学资源情况报表，包括教材使用、实验设备、实习基地、教学资料等。

• 综合评估报表：生成专业综合评估报表，包括专业评估指标、评估结果、改进建议等。

9. 信息查询模块

• 功能点：

• 专业信息查询：支持按专业代码、专业名称、专业类别、所属学院等多条件查询专业信息。

• 课程信息查询：支持按课程代码、课程名称、课程性质、开课学院等多条件查询课程信息。

• 教师信息查询：支持按工号、姓名、职称、所属学院等多条件查询教师信息。

• 学生信息查询：支持按学号、姓名、专业、班级等多条件查询学生信息。

• 教学资源查询：支持按资源名称、资源类型、使用状态等多条件查询教学资源。

• 高级查询：支持多条件组合查询，支持模糊查询、精确查询、范围查询等。

10. 系统维护模块

• 功能点：

• 数据备份：支持定期自动备份数据库，支持手动备份，支持备份文件下载和管理。

• 数据恢复：支持从备份文件恢复数据，支持选择性恢复部分数据。

• 数据导入导出：支持Excel格式的数据批量导入和导出，支持数据模板下载。

• 系统日志管理：管理系统操作日志、系统运行日志，支持日志查询、日志导出、日志分析。

• 系统监控：监控系统运行状态，包括CPU使用率、内存使用率、磁盘空间、数据库连接等。

• 系统升级：支持系统在线升级，包括功能升级、安全补丁、性能优化等。

c. 系统实现

1. 技术架构设计

采用SSM（Spring+SpringMVC+MyBatis）框架，前端使用JSP+JQuery+Bootstrap技术栈：

• 表现层：JSP + JSTL + EL表达式 + Bootstrap + jQuery

• 控制层：SpringMVC框架，负责请求分发和响应处理

• 业务层：Spring框架，实现业务逻辑处理

• 持久层：MyBatis框架，负责数据库操作

• 数据库：MySQL 5.7+，采用主从复制提高可用性

• 缓存：Redis，用于缓存热点数据和会话管理

• 文件存储：FastDFS或阿里云OSS，用于存储上传的文件

• 报表工具：POI、EasyExcel，用于Excel报表的导入导出

• 图表工具：ECharts，用于数据可视化展示

• 前端框架：Bootstrap 4.0 + jQuery 3.0 + ECharts图表库

2. 核心功能实现方案

• 数据库设计：

• 专业表（major_info）：存储专业基本信息

• 课程表（course_info）：存储课程基本信息

• 教师表（teacher_info）：存储教师基本信息

• 学生表（student_info）：存储学生基本信息

• 教学计划表（teaching_plan）：存储教学计划信息

• 选课表（course_selection）：存储选课信息

• 成绩表（score_info）：存储成绩信息

• 用户表（sys_user）：系统用户信息

• 角色表（sys_role）：角色定义

• 权限表（sys_permission）：权限定义

• 操作日志表（sys_log）：记录操作日志

• 权限控制实现：

• 基于Spring Security实现权限认证

• 自定义拦截器实现细粒度权限控制

• 使用注解方式控制方法级别权限

• 数据统计实现：

• 使用ECharts图表库可视化展示统计数据

• 基于MyBatis动态SQL实现复杂条件查询

• 使用Redis缓存热点统计数据，提高查询性能

• 报表导出实现：

• 使用POI或EasyExcel实现Excel报表导出

• 支持大数据量导出，采用分页导出方式

• 支持自定义报表模板，灵活配置报表格式

• 文件上传实现：

• 集成FastDFS或阿里云OSS实现文件存储

• 支持多文件上传、断点续传、文件预览

• 文件类型校验、文件大小限制、病毒扫描

3. 关键技术实现

• Spring Security整合：实现用户认证和授权管理

• MyBatis动态SQL：实现复杂条件查询

• Redis缓存：缓存热点数据，提高系统性能

• POI报表导出：实现Excel格式的报表导出功能

• ECharts图表：实现数据可视化展示

• AOP日志记录：通过切面编程记录操作日志

• 定时任务：使用Spring Task实现定时数据备份、数据统计等任务

4. 系统部署方案

• 开发环境：Windows/Linux + Tomcat 9 + JDK 1.8

• 生产环境：CentOS 7 + Nginx + Tomcat集群 + MySQL主从

• 持续集成：使用Jenkins实现自动化部署

• 监控告警：使用Zabbix监控服务器状态

• 备份策略：每日自动备份数据库，每周全量备份

d. 系统测试

1. 测试目标

确保系统功能正确、性能稳定、安全可靠，能够满足高校专业信息管理的高并发需求，特别保证数据查询和报表生成的性能。

2. 测试策略

采用分层测试策略，包括单元测试、集成测试、系统测试和验收测试，重点关注系统的功能性、性能、安全性和易用性。

3. 具体测试方案

单元测试：

• 范围：Service层和DAO层的核心业务逻辑

• 工具：JUnit 4 + Mockito

• 重点：业务逻辑正确性、边界条件处理、异常情况处理

• 覆盖率：核心业务代码行覆盖率 > 80%

集成测试：

• 范围：模块接口集成、数据库操作、文件操作

• 工具：JUnit + Spring Test

• 重点：

• 用户管理流程测试

• 专业信息管理流程测试

• 课程体系管理流程测试

• 数据统计流程测试

• 报表导出功能测试

系统测试：

• 功能测试：

• 用户管理功能测试

• 专业信息管理功能测试

• 课程体系管理功能测试

• 师资队伍管理功能测试

• 学生信息管理功能测试

• 教学资源管理功能测试

• 数据统计功能测试

• 报表生成功能测试

• 权限控制功能测试

• 性能测试：

• 核心页面响应时间 < 3秒

• 数据查询响应时间 < 1秒

• 系统支持100并发用户

• CPU使用率 < 80%，内存使用率 < 85%

• 高并发查询测试：模拟100用户同时进行数据查询

• 大数据量统计测试：在10万条数据下测试统计性能

• 报表导出压力测试：模拟多个用户同时导出报表

• 系统稳定性测试：48小时连续运行测试

• 工具：JMeter

• 场景：

• 目标：

• 安全测试：

• SQL注入测试

• XSS跨站脚本测试

• CSRF跨站请求伪造测试

• 权限越权测试

• 敏感信息加密测试

• 文件上传漏洞测试

• 兼容性测试：

• 浏览器兼容性：Chrome、Firefox、Edge、Safari

• 屏幕分辨率兼容性：适配不同尺寸的显示设备

• 易用性测试：

• 操作体验测试

• 界面友好性测试

• 操作流程简便性测试

• 错误提示友好性测试

4. 用户验收测试(UAT)

• 参与者：教务处管理员、院系管理员、教师、学生代表

• 环境：搭建与生产环境相似的测试环境

• 周期：进行2周的试用测试

• 测试内容：

• 实际业务流程测试

• 系统稳定性测试

• 用户体验测试

• 系统功能完整性测试

• 验收标准：

• 系统功能满足需求规格说明

• 系统性能达到设计要求

• 用户体验良好

• 系统稳定运行，无重大缺陷

5. 自动化测试

• 接口自动化测试：使用Postman + Newman进行接口自动化测试

• UI自动化测试：使用Selenium进行关键业务流程的自动化测试

• 性能自动化测试：使用JMeter进行定期的性能回归测试

三、总体进度和安排

第一阶段：需求分析与系统设计（第1-4周）

• 第1-2周：深入高校调研，访谈教务处、院系、教师、学生，完成详细的需求分析报告

• 第3周：完成系统架构设计、数据库设计、接口设计

• 第4周：完成技术选型、开发环境搭建、项目框架搭建

第二阶段：系统开发与实现（第5-12周）

• 第5-6周：完成系统基础框架搭建，包括权限管理、用户管理等基础模块

• 第7-8周：完成专业信息管理、课程体系管理模块开发

• 第9-10周：完成师资队伍管理、学生信息管理模块开发

• 第11-12周：完成教学资源管理、数据统计等核心模块开发

第三阶段：系统集成与测试（第13-16周）

• 第13-14周：系统集成测试，修复集成问题

• 第15周：性能测试与安全测试，进行系统优化

• 第16周：用户验收测试，收集用户反馈并进行优化

第四阶段：部署上线与文档编写（第17-20周）

• 第17-18周：系统部署上线，进行试运行

• 第19周：编写系统使用手册、维护手册等技术文档

• 第20周：系统培训和交接

第五阶段：论文撰写与答辩准备（第21-24周）

• 第21-22周：撰写毕业设计论文

• 第23周：论文修改和完善

• 第24周：准备毕业答辩材料，进行答辩演练

四、推荐参考文献

1. 李刚.《轻量级Java EE企业应用实战（第5版）》[M]. 电子工业出版社, 2018.

2. 杨开振.《深入浅出Spring Boot 2.x》[M]. 人民邮电出版社, 2018.

3. 周志明.《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第3版）》[M]. 机械工业出版社, 2019.

4. 高洪岩.《MyBatis技术内幕》[M]. 电子工业出版社, 2017.

5. 汪文君.《Spring MVC学习指南》[M]. 人民邮电出版社, 2017.

6. 王珊，萨师煊.《数据库系统概论（第5版）》[M]. 高等教育出版社, 2014.

7. 张海藩.《软件工程导论（第6版）》[M]. 清华大学出版社, 2013.