邱勝海 王云霞 楊銘 馬銀忠

摘要：近年來(lái)，應(yīng)用型本科越來(lái)越注重大學(xué)生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。描述了影響創(chuàng)新能力的多種因素，針對(duì)評(píng)價(jià)學(xué)生創(chuàng)新能力缺少必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提出開(kāi)發(fā)一個(gè)TIMIS系統(tǒng)的必要性，分析設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型和邏輯模型，設(shè)計(jì)了集成多個(gè)技術(shù)的軟件架構(gòu)體系，并應(yīng)用Bootstrap、Spring、SpringMVC與MyBatis數(shù)據(jù)庫(kù)等相關(guān)技術(shù)完成了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。實(shí)踐證明，TIMIS具有易用性、可擴(kuò)展性及用戶(hù)體驗(yàn)良好等特點(diǎn)，有助于合理收集創(chuàng)新能力相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)挖掘大學(xué)生科技能力提升的外在因素或內(nèi)在因素提供研究的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：科技創(chuàng)新管理信息系統(tǒng)；創(chuàng)新能力；Spring MVC；系統(tǒng)架構(gòu)；概念模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）04-0073-03

Design and Development of The Technological Innovation System for College Student in the application-oriented undergraduate universities

QIU Sheng-hai， WANG Yun-xia， YANG Ming， MA Yin-zhong

（Department of Mechanical. Engineering，Nanjing Institute of Technology， Nanjing 211167， China）

Abstract： In recent years， people pay more and more attention to the cultivation of College Students' scientific and technological innovation ability in application-oriented universities. It is necessary to develop a TIMIS in view of the lack of necessary basic data for evaluating innovation capability factors. It analyzes the function structure， database concept model and logic model of the TIMIS.It designs the software architecture integrated with multiple technology. It completes the development of TIMIS by using Bootstrap， Spring， SpringMVC and MyBatis technology. Practice shows that TIMIS has usability，scalability and a good user experience， which is helpful to collect the basic data of students' innovation ability.It provides the basis for further research on the external factors or internal factors of improving the scientific and technological ability of Colleg e students.

Key words： Technological Innovation Management Information System（TIMIS）； Innovation Capability； Spring Model-View-Controller； System Architecture； Concept Model

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)及科技的深入發(fā)展，社會(huì)各行業(yè)迫切需要大量的高科技創(chuàng)新型人才，我國(guó)非常重視高科技人才的培養(yǎng)和引入，制訂了各種高科技人才培養(yǎng)及引進(jìn)計(jì)劃，并投入大量資金重點(diǎn)資助各類(lèi)高層次創(chuàng)造性人才，如“萬(wàn)人計(jì)劃”、“千人計(jì)劃”等。這些舉措能快速提升科研院校廣大科研工作者的創(chuàng)新能力、參與國(guó)際化科技競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力以及進(jìn)行科研創(chuàng)新的積極性，另一方面，進(jìn)一步提升在校大學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。應(yīng)用型本科教育主要培養(yǎng)有一定的理論基礎(chǔ)、掌握新技術(shù)、具備較強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的高層次應(yīng)用型人才，此類(lèi)高校在教學(xué)改革的探索中非常注重學(xué)生實(shí)踐環(huán)境的強(qiáng)化，滿(mǎn)足了中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高層次應(yīng)用型人才的需求，有力的推進(jìn)中國(guó)高等教育的大眾化[1]，而實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生社會(huì)職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。

應(yīng)用型本科學(xué)校如何培養(yǎng)創(chuàng)新性人才是高等教育改革中的重要課題，國(guó)內(nèi)學(xué)者提出了很多的方法及對(duì)策。文獻(xiàn)[2]從提升職業(yè)能力培養(yǎng)內(nèi)涵的角度，構(gòu)建了應(yīng)用型本科實(shí)踐教學(xué)體系；文獻(xiàn)[3] 提出了以企業(yè)需求為導(dǎo)向的校企多渠道聯(lián)合創(chuàng)新培養(yǎng)的途徑，探索校企合作下創(chuàng)新人才培養(yǎng)的模式；文獻(xiàn)[4-5]從大學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐技能競(jìng)賽角度探索大學(xué)生綜合素質(zhì)人才培養(yǎng)模式；文獻(xiàn)[6]從工科大學(xué)生創(chuàng)新知識(shí)、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新品格三大要素出發(fā)，運(yùn)用層次分析法等工具研究提升大學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)的若干舉措；文獻(xiàn)[7-8]建立了大學(xué)生科研創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并應(yīng)用AHP及模糊評(píng)價(jià)法進(jìn)行實(shí)證研究。雖然多個(gè)學(xué)者提出了提升大學(xué)生創(chuàng)新能力的舉措或者建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，但是這些措施或者評(píng)價(jià)方法實(shí)施起來(lái)往往因缺少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支持而十分困難，如評(píng)價(jià)學(xué)生的思維能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力等指標(biāo)值就非常抽象化，很難準(zhǔn)確評(píng)估能力的強(qiáng)弱，造成評(píng)價(jià)結(jié)果不科學(xué)、不公正和不合理。根據(jù)多年指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科研創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)踐，給出影響學(xué)生進(jìn)行科研創(chuàng)新能力的多種因素，并針對(duì)這些因素開(kāi)發(fā)一個(gè)科技創(chuàng)新管理信息系統(tǒng)來(lái)管理創(chuàng)新信息，旨在為正確評(píng)價(jià)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 TIMIS總體分析與設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)的功能分析與設(shè)計(jì)

根據(jù)應(yīng)用型本科大學(xué)生的創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)指標(biāo)[7-8]、影響因素[6][9-10]及多年的大學(xué)生科研項(xiàng)目指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，分析得出大學(xué)生創(chuàng)新能力主要體現(xiàn)在創(chuàng)新者所需各種知識(shí)、創(chuàng)新者所具備的能力及創(chuàng)新者所具有的品質(zhì)三大要素，其中創(chuàng)新知識(shí)體現(xiàn)在在校所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)應(yīng)用、英語(yǔ)水平、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言及工具使用能力、專(zhuān)業(yè)選修及知識(shí)體系結(jié)構(gòu)等；創(chuàng)新能力體現(xiàn)在申報(bào)項(xiàng)目、發(fā)表的論文、論著及專(zhuān)利申報(bào)、科技競(jìng)賽獲獎(jiǎng)等級(jí)及數(shù)量、參與科技講座、技能拓展訓(xùn)練、科技技能培訓(xùn)、閱讀文獻(xiàn)及使用、參與老師課題情況及畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量等；創(chuàng)新品質(zhì)體現(xiàn)在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)中的表現(xiàn)及貢獻(xiàn)、出席學(xué)術(shù)會(huì)議、產(chǎn)權(quán)意識(shí)情況及科技交流心得體會(huì)等。通過(guò)記錄并統(tǒng)計(jì)影響創(chuàng)新能力的相關(guān)基礎(chǔ)信息，可以間接反映學(xué)生創(chuàng)新能力的水平高低，如通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)生的基金項(xiàng)目申報(bào)成功數(shù)與申報(bào)數(shù)之比，可反映學(xué)生對(duì)新知識(shí)的探索能力與觀(guān)察能力；通過(guò)成員在項(xiàng)目組中的表現(xiàn)，可反映學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力與領(lǐng)導(dǎo)能力等創(chuàng)新品質(zhì)；可以查詢(xún)申報(bào)項(xiàng)目時(shí)其團(tuán)隊(duì)成員的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，就能了解項(xiàng)目是否能夠完成，同時(shí)也為項(xiàng)目組成員調(diào)換提供了依據(jù)。

根據(jù)以上分析，最終確定TIMIS的功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

TIMIS功能簡(jiǎn)要描述如下：學(xué)生基礎(chǔ)信息管理包括學(xué)號(hào)、姓名、所在班級(jí)、所學(xué)專(zhuān)業(yè)等個(gè)人詳細(xì)信息的維護(hù)；學(xué)生知識(shí)體系管理主要對(duì)該學(xué)生的數(shù)學(xué)水平、計(jì)算機(jī)水平、英語(yǔ)水平以及其它專(zhuān)業(yè)知識(shí)的維護(hù)；基金項(xiàng)目申報(bào)管理則是在校生申報(bào)國(guó)家、省部、學(xué)校及企業(yè)各類(lèi)基金項(xiàng)目，包括項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目等級(jí)、起止日期、主要內(nèi)容、關(guān)鍵詞、關(guān)鍵技術(shù)、主要驗(yàn)收成果等，團(tuán)隊(duì)管理則主要記錄項(xiàng)目組成員信息，專(zhuān)長(zhǎng)、承擔(dān)的任務(wù)等；發(fā)表論文管理主要記錄學(xué)生在校期間公開(kāi)發(fā)表的論文及引用情況，包括論文名稱(chēng)、作者排名、摘要及關(guān)鍵詞、出版物來(lái)源、時(shí)間等信息；其它如專(zhuān)利、專(zhuān)著與論文情況類(lèi)似；科技競(jìng)賽情況主要描述競(jìng)賽名稱(chēng)、主辦單位、競(jìng)賽時(shí)間、獲獎(jiǎng)情況、個(gè)人排名等信息；參加科技實(shí)踐情況包括對(duì)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)、參與老師的課題情況、畢業(yè)設(shè)計(jì)及社會(huì)實(shí)習(xí)等信息進(jìn)行記錄；技能拓展主要記錄學(xué)生在校期間的各種技能培訓(xùn)等；科技文獻(xiàn)應(yīng)用管理主要記錄閱讀的科技文獻(xiàn)并加以應(yīng)用的信息；團(tuán)隊(duì)協(xié)作貢獻(xiàn)管理主要記錄學(xué)生參與課題的貢獻(xiàn)信息；科技交流心得主要記錄各種科研交流活動(dòng)時(shí)的身份，如主持人、報(bào)告人、專(zhuān)家、成員等；出席會(huì)議情況主要記錄學(xué)生出席國(guó)際、國(guó)內(nèi)、校內(nèi)科技交流大會(huì)信息。

2.2 TIMIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)分析與設(shè)計(jì)

根據(jù)TIMIS系統(tǒng)的功能描述及數(shù)據(jù)收集情況，分析得到系統(tǒng)的主要實(shí)體有：學(xué)生、項(xiàng)目、論文、專(zhuān)利、會(huì)議、科技競(jìng)賽、技能拓展、知識(shí)結(jié)構(gòu)、文獻(xiàn)、科技實(shí)踐及科技交流等。其中實(shí)體學(xué)生與項(xiàng)目具有多對(duì)多的參與團(tuán)隊(duì)聯(lián)系、學(xué)生與論文、專(zhuān)利、會(huì)議、科技競(jìng)賽、文獻(xiàn)之間都是多對(duì)多聯(lián)系、學(xué)生與知識(shí)結(jié)構(gòu)、技能拓展、科技實(shí)踐、科技交流是一對(duì)多聯(lián)系，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)知識(shí)和數(shù)據(jù)分析，得到TIMIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型，如圖2所示，由于篇幅所限，圖2中省略了關(guān)系的屬性。

根據(jù)圖2的概念模型以及數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)，使之既具有無(wú)損連接，又具有函數(shù)依賴(lài)的特點(diǎn)，范式至少達(dá)到3NF，主要關(guān)系的邏輯設(shè)計(jì)模型如下所示，各個(gè)關(guān)系屬性主鍵用下劃線(xiàn)表示，外鍵用波浪線(xiàn)表示，為節(jié)省篇幅，部分關(guān)系及各關(guān)系的部分屬性略去。

學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，專(zhuān)業(yè)，班級(jí)等）、項(xiàng)目（編號(hào)，題目，開(kāi)始日期，結(jié)束日期，類(lèi)型等）、團(tuán)隊(duì)（學(xué)號(hào)，項(xiàng)目編號(hào)，身份，排名，狀態(tài)、主要貢獻(xiàn)等）、論文（編號(hào)，題目，來(lái)源，年份等）、發(fā)表（編號(hào)，論文編號(hào)，學(xué)號(hào)，排名，貢獻(xiàn)等）；專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)，名稱(chēng)，日期，類(lèi)型等）；申請(qǐng)專(zhuān)利（編號(hào)，專(zhuān)利號(hào)，學(xué)號(hào)，排名，貢獻(xiàn)等）；技能拓展（編號(hào)，名稱(chēng)，日期，拓展類(lèi)型，學(xué)號(hào)，評(píng)價(jià)效果等）；知識(shí)結(jié)構(gòu)（編號(hào)，知識(shí)名稱(chēng)，知識(shí)類(lèi)型，學(xué)號(hào)，掌握程度等）

3 TIMIS系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

TIMIS系統(tǒng)采用分布式J2EE多層次架構(gòu)軟件體系（SSM 框架集，Spring SpringMVC Mybatis）設(shè)計(jì)，自底向上分別為數(shù)據(jù)庫(kù)層、數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層、業(yè)務(wù)邏輯層、控制層和表示層構(gòu)成，其中數(shù)據(jù)庫(kù)層采用功能強(qiáng)大的MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層由MyBatis持久層開(kāi)源框架提供支持，該框架消除了幾乎所有的JDBC代碼、參數(shù)的手工設(shè)置以及結(jié)果集的檢索。僅使用簡(jiǎn)單的 XML或注解用于配置和原始映射，將接口和普通的 Java對(duì)象映射成數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄，大大節(jié)約了開(kāi)發(fā)人員后臺(tái)的工作量；業(yè)務(wù)邏輯層定義若干業(yè)務(wù)接口類(lèi)及對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，并引用Spring開(kāi)源框架數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層的DAO接口，通過(guò)大量的注解減少開(kāi)發(fā)人員的代碼工作量；控制層采用SpringMVC開(kāi)源框架，該架構(gòu)分離了控制器、模型對(duì)象、分派器以及處理程序?qū)ο蟮慕巧?；表示層采用Bootstrap開(kāi)源框架，是基于 HTML、CSS、JavaScript 技術(shù)的客戶(hù)端架構(gòu)技術(shù)，具有簡(jiǎn)潔靈活、Web組件豐富、布局美觀(guān)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快及客戶(hù)體驗(yàn)友好等特點(diǎn)。由于TIMIS系統(tǒng)采用了靈活的輕量級(jí)架構(gòu)體系，開(kāi)發(fā)人員工作量小，開(kāi)發(fā)效率高。TIMIS系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖3所示。

4 TIMIS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

TIMIS系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用SSM 框架技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以基金項(xiàng)目申報(bào)管理模塊為例，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1） 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)所有的表對(duì)象，其中project表為基金項(xiàng)目信息表；

2） 創(chuàng)建Project實(shí)體POJO類(lèi)，該類(lèi)的屬性與project數(shù)據(jù)表的字段一一對(duì)應(yīng)；

3） 創(chuàng)建IProjectDao接口及MyBatis持久層框架支持的projectMapper.xml映射文件；

4） 創(chuàng)建IProjectService接口及對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類(lèi)ProjectServiceImpl，該實(shí)現(xiàn)類(lèi)通過(guò)Spring框架技術(shù)注入IProjectDao接口，間接實(shí)現(xiàn)IProjectDao接口的所有DAO方法；

5） 創(chuàng)建projectMgr.jsp，在該頁(yè)面上使用Bootstrap框架技術(shù)，使得界面美觀(guān)，體驗(yàn)性好；

6） 創(chuàng)建ProjectContrloler控制類(lèi)，使用SpringMVC框架技術(shù)，該類(lèi)將處理得到的數(shù)據(jù)信息傳給對(duì)應(yīng)projectMgr.jsp文件，用來(lái)展現(xiàn)數(shù)據(jù)給用戶(hù)；

7） 創(chuàng)建spring-mvc.xml配置文件，該文件用來(lái)簡(jiǎn)化控制邏輯，用于各個(gè)層間的解耦；

8） 創(chuàng)建spring-mybatis.xml配置文件，該文件用于Spring與MyBatis的集成，使得DAO層的開(kāi)發(fā)工作簡(jiǎn)單和高效率。由于篇幅所限，代碼略去，完成的界面如圖4所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

TIMIS系統(tǒng)融合了Bootstrap框架技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、MyBatis持久層架構(gòu)技術(shù)、Spring及SpringMVC框架技術(shù)、現(xiàn)代MIS分析與設(shè)計(jì)等技術(shù)，它全面使用Java開(kāi)發(fā)語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)記錄、存儲(chǔ)和查詢(xún)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。開(kāi)發(fā)完成的TIMIS系統(tǒng)具有友好的用戶(hù)界面、操作簡(jiǎn)便性、可擴(kuò)展性以及高效的運(yùn)行性能等特點(diǎn)，用戶(hù)使用系統(tǒng)體驗(yàn)好、響應(yīng)速度快。大學(xué)生科技管理人員能夠通過(guò)本系統(tǒng)記錄在校大學(xué)生的個(gè)人基礎(chǔ)信息、參與科技項(xiàng)目、論文、專(zhuān)利、文獻(xiàn)、技能訓(xùn)練及科技競(jìng)賽的創(chuàng)新能力信息以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作及溝通能力的創(chuàng)新品質(zhì)信息，為進(jìn)一步挖掘提升大學(xué)生科技能力的外在因素或內(nèi)在因素提供研究的基礎(chǔ)平臺(tái)。

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