贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现
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2019-12-01 23:54

  ABSTRACTABSTRACT ’nle inf.omatization ofeducatioI试ad加坷stration maIK谵ement f.0l】ndationofsocialiI10nna:tizationandith嬲becomeanin.esistible仃endf.0rallof colleges锄duIliVersitiesu11derthe backgrouIld knowledgeeConomy.IIlrccent yearS,晰吐l theeducationalreform de印enin舀education foraLll romld deVelopment carriedout alld圮collegeexpaIlSion p1趾unVeiled,GruiY,觚g Vocational aIld TecllllicaJ College haSmadea comprehensiVedeVelopment.However,嘶th me collegeexp强sion andthestudentmmlber increaSiIlg,emlcatiorxaLl础nillis勃ration maIlagement becomillgmorea11dmore complex a11dheavier.nhaSbeenfora 10ng tinle吐lateducationaladmiIlis缸Ciona任.airs cornpletedbyhalld,WIlichb血gs位probl锄of 10w e伍ciency lli曲e盯0rrate.Inordert0 get‰ m趾agers outofle hea、,),job,it u唱entfor(“yangvocationalandTechIlic2Ll College t0build up觚educational adIniIlis倾tion managememsystem iIlte野牡eeduCatior试resources觚de妇ework e伍ciency. TKsdisse砌tionfil.St a11五Llyzes t11e cuI跫ntsituationand pI.0blems educational缸hnilli鼬rationmam嗜ement existillg逾Guiy龇19、厂ocatioIlal觚d TecllIlicaJ C01lege,poms si嘶fic锄ceofthe researcb舭n 曲胁ducestlle deVelopmeIItpIatf.0m technologyusediIlthe system,aIld diVidesthesystem imo tllrparts b髂edonthe req啦ments students,teachers锄dad删ms仃atorSand aIlalyzes each part indetail,andtllen desi弘s meso脚aLre architecture,modme,databaSe secud够f如mdi仃.erem允nctio璐.BaSedonme object-oriemedpr0掣mnmingmld也ree 1ayerarcllitecture,codesandUI images giVent0showtherealizationoftlle system andthe testiI培泖ort proventhattllis system isavailableand reliable.Finally,蛐g problemsin吐屺system,tllisdissertation puts f10,莉its suggestion and也e、0rk也atneedt0be iIllprovcd iIlt11e 如ture. Itre越izes illlpr0ViIlgmamgemente佑ciency,optimizing ad|II】【illis位撕on mode, illcre部i119educationlevel mrou曲龇inlplenlentationofthis educational ad蛳s仃ation maI遍gementsystem觚dit、丽ll hvea Sigllinc锄t i11nuc-nce c0枷ctillgtlle illformatizationofeducatioIlal ad枷s缸.ation management vocationalandTechnolog),College. Keyords:.NET;Mallagement h面衄ation System;Educatio砌M勰agement III 第~章绪论 1.1课题研究背景 第一章绪论 上个世纪末,随着计算机技术的飞速发展,人类逐步进入知识经济和网络 经济时代,以信息技术为主导,综合先进的现代管理模式的现代高校信息化成 为不可阻挡的时代潮流。信息技术和网络技术的快速发展,在技术革新的同时, 也对学校的教育教学方法乃至教育思想理念产生了强烈的冲击,引发了学校之 间的新一轮竞争。信息化建设是高等学校建设的重要组成部分,是一项基础性、 长期性和经常性的重要工作,其建设水平是高校整体办学水平、学校形象和地 位的重要标志。 贵阳职业技术学院是经贵州省人民政府批准,国家教育部备案、贵阳市人 民政府开办的一所全日制、综合性、开放型的高等职业技术学院,是贵阳市第 一所独立的综合性高等职业院校。学校倡导”品德立人、技能立业”,开办以 来,为各部门和企业培养了大量中高级技能人才。近年来,学院的教育事业 得到了迅速发展,信息化建设也开始得到重视和强调。特别是国家在“面向21 世纪教育振兴行动计划"中强调应用信息技术推进教学改革以来,学校制定了 一系列的信息化建设规划。近期的建设成果主要体现在校园网络的规划与建设、 硬件设备的购置与应用、校园网站的使用、在教师日常教学和学校管理中使用 计算机软件辅助等方面。 学校的教务工作就是日常管理工作中极为重要的环节,是高校教育管理中的基础与核心。随着学校的规模的不断扩大,学校的教务管理压力也相应的增 加,教务的日常管理工作日趋繁重。长时间以来,教务管理工作大多依靠手工 完成,不仅需要耗费大量的人力物力,而且工作质量和效率无法保证,信息查 询、共享、传递极为复杂繁琐。相关部门和工作人员即使使用信息技术辅助开 展工作,也只是简单的使用办公软件帮助信息的记录与传递,没有形成良好的 工作机制和完整的运作体系,虽然从一定程度上为教务管理工作带来了方便, 但从总体来看,对资源消耗的节约作用并不明显,效率和质量问题依然存在, 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现 信息难于查询、共享、传递的状况也没有得到有效改进。综上所述,目前学校 的教务管理模式越来越难以适应教务管理工作的实际需要‘31。 为了改变传统的教学管理模式,整合教务管理资源,规范教务管理工作, 建设教务管理系统,运用信息化的手段进行科学管理已成为贵阳职业技术学院 教务管理部门的当务之急。 1.2课题研究目标与意义 在教务管理中,核心工作是教务信息的管理。教务管理过程实质上是信息 处理的过程。建立有效的教务管理信息系统,通过对反映教务管理活动的相关 信息的收集、存储、传输、处理和输出实施有效管理,对实现有效的教务管理 有着积极的意义。 课题希望通过对贵阳职业技术学院教务管理相关工作的详细调研与分析, 了解学校教务管理工作现状和目前所面临的问题。充分运用系统分析与设计技 术,设计并建立信息化教务管理系统平台。目标在于,解决传统的管理模式带 来的数据采集记录工作繁琐、错误数据以及无效数据难于筛选更正、数据资料 容易丢失等问题,而且可以有效降低教务管理工作在人力物力上的投入,提升 教务管理工作效率,减轻相关部门工作人员的工作负担,从而有助于学校整体 工作水平的提升。此外,在传统的学校管理中各个职能部门相互之间的衔接不 够紧密,各自的数据也难以共享的现象,也能够通过统一的信息化教务管理系 统平台得到改变,院系、专业、课程、教师、学生等各项数据能够得到更好地 管理,对促进学校管理方式的改进,管理理念的变革将产生积极的影响。 综上所述,教务管理系统的建设和应用,能够实现教务信息数据的共享性、 完整性、一致性的目的,帮助提高教务管理效率,使教务管理实现无纸化、规 范化和现代化,促进改进教务管理模式,提升学校的教务管理水平。因此,本 课题的选择符合实际需求,对于贵阳职业技术学院推进教育信息化建设具有十 分重要的现实意义。 1.3教务管理研究现状 (1)高校教务管理体制发展 第一章绪论在教务管理上,最早采用的是学年制,随后很多高校都采用了学分制,学 生的毕业资格、学位资格是通过计算其学分、学分绩点来决定的,同时高校提 供一部分课程让学生选修,这其实不能称为完全的学分制,而是学年学分制。 因此,教务管理系统需要与学校本身的教务管理体制相结合,才能发挥其应有 的作用【7】。 (2)教务管理系统整体发展 教务管理系统的发展最早始于20世纪80年代到90年代初,最早的是基 于单机的教务管理系统,该类系统一般运行在Pc机上,采用DBase,FoxPr0, visuaIFoxPro等小型的DBMs,而教务管理系统也主要是对学生的成绩进行管理, 用来打印学生的成绩。因此该类系统设计比较简单,而且系统相当封闭,仅仅 供教务人员使用。目前仍有少数高校采用这种管理模式。但这时的教务系统几 乎处于功能问相对独立状态,大量的数据是以独享方式存在的,没有实现信息 的整合。 90年代后期,教务管理系统进入了以局域网和数据库为基础的发展阶段。 这时的教务管理系统建设是以先进的教育思想和基于web的教务计算理念为指 导,以计算机及网络技术、现代教育技术及信息技术为支撑,以开放式、交互 式、共享式为原则,建立一个信息安全可靠、传输快速、分散处理、集中优化、 资源共享的教务管理环境。教务管理系统的设计开始注重数据共享,这使学校 总体教务管理的效率得到很大提高,重复工作得到尽量避免。 在系统的部署方式上,主要包括局域网方式、C/s(cIient/server客户机/服务器)方式和B/s(Browser/sen,er浏览器/服务器)方式。基于局域网方式 是最早使用的,主要是基于局域网的协议运行,这种系统开发简单、对机器要 求不高,但安全性和稳定性较差。C/s方式建立在局域网的基础上,主要工作 在服务器端完成,对服务器的要求较高,对信息的安全控制能力强。B/S方式 是在广域网的基础上,对c/s改进的结构,与C/s相比,客户端平台兼容性高、 可面向地域分散的不同的用户端,但对安全和用户的控制能力较差嘲。 (3)相关高校教务管理系统现状 为建立基于校园网的管理信息系统,实现校内各种信息共享。在开发策略 的选择上,目前存在三种方案:强制校内各部门停止使用原系统,全面安装的 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现…一 “新系统”;在原有的系统上逐步改造,直至新系统能替代旧系统;在各个旧系 统之上构筑一个新平台,通过新系统平台实现信息资源共享。 香港城市大学采纳的是第一种方案,购买国外先进的教务管理系统,他们 的管理模式是完全按照国外的模式,但这样的模式在我国很难实行,因为国内 管理模式有自己的特点,照搬是无法实现的。北京大学的开发策略类似于第二 种方案,从目前北大系统的运作情况看来,采用第二种方案,在一定的时间段 内能够起到较好的效果,但开发周期一般太长,难以适应当前高速发展的教育 改革步伐。云南大学所采用的第三种方案是以不改变现有的管理模式为前提, 将分散在各部门的管理信息集成到校园网络平台上来实现共享,各部门原有的 信息管理职能和维护权限不变。这种方案回避了Mls建设中复杂的管理重组问 题,是目前阶段比较适宜的解决方案,在较短时间内就可见到效果。但是,尽 管这种方案实现起来比较容易,但解决数据冗余和数据一致性问题还需要花相 当大的努力。由此可见,三种方案各有优劣,各校需根据自身情况加以选择。 相比而言,国外的很多高校,教学管理信息化与网络化已开展多年,且有 稳定的技术队伍提供服务支持。他们的管理模式基本上是“数据集中存储,操 作分布进行",即将数据集中统一存放在中央数据库中,而使用方面则统筹考虑 教学的各个环节,用户面向校、系、老师、学生等多种角色。由于多年运行不 断使用和改进,国外的这种管理模式已处于比较完善的稳定运行阶段【9l。 通过以上介绍不难看出,国内的教务管理系统由于信息化建设相对起步较 晚,在功能设置、服务范围、服务质量上与国外高校相比还有一定的差距,加 之相关机构管理职能、教学管理方法及基本学制存在一定的差异,所以我们只 能在借鉴的基础上开发适用于自己实际情况的教务管理系统。加大投资力度和 研究深度,才能形成一定规模的信息化建设体系【iq。 1.4本文主要内容 本文研究的主要内容包括: (1)研究教务管理系统开发所必备的理论和技术。分析相关教务管理系 统的功能原理,优缺点等,作为本系统的设计和实现的参考。 (2)教务管理系统需求分析。了解贵阳职业技术学院在项目管理中的实 第一章绪论际需求,针对具体问题设计具体的解决方案。 (3)教务管理系统设计与建模。根据需求分析对系统建模,通过uML图 等方式详细展现系统的整体功能,并依此进行系统数据库设计、概要设计和详 细设计等。 (4)在设计完成后开发实现系统相关功能,并进行测试,验证系统的可 用性和可靠性。 1.5论文的组织结构 本论文共分七章,其组织结构如下: 第一章绪论。主要阐述了课题的研究背景和意义、课题的国内外发展现状, 以及本人所作的主要工作。 第二章系统开发技术平台与工具。本章对.NetFr锄ework软件开发平台、 C#编程语言、VisualStudio开发环境和SQL Server 2005数据库管理系统等 进行了介绍,总结了以上平台和技术的特点,作为本课题研究的理论基础。 第三章系统分析。本章主要进行系统的需求分析,其中包括可行性分析、 功能性需求分析和非功能性需求分析。 第四章系统设计。本章根据系统的需求分析,论述系统的设计方法及功能 模块划分,重点介绍了系统的数据库设计和安全设计,其中数据库设计包括概 要设计、逻辑设计和物理设计,而安全设计包括对常见攻击的解析和防范,如 SQL注入攻击、用户信息加密保护等。 第五章系统实现。本章在前几章的基础上采用主流的三层软件开发模式, 基于面向对象程序设计的方法进行了系统实现,详细介绍了通用方法的封装、 数据访问公共窗体的设计等。随后展示了登录模块和部分业务管理模块的功能 效果,并在适当位置给出了各个模块实现的主要代码。 第六章系统测试。本章首先介绍了系统测试的目的及基本方法,随后在第 五章系统实现的基础上,结合相关系统功能需求,进行了具有针对性的测试, 并对测试结果给出了详细的说明。 第七章总结与展望。本章对教务管理系统的研究和开发工作进行了总结, 并展望了下一步的工作思路。 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现…:…二2.1系统体系结构 第二章相关技术综述 软件体系结构是具有一定形式的结构化元素,即构件的集合,包括处理构 件、数据构件和连接构件。处理构件负责对数据进行加工,数据构件是被加工 的信息,连接构件把体系结构的不同部分组合连接起来。这一定义注重区分处 理构件、数据构件和连接构件,是针对软件体系结构的典型定义之一【1l。 C/s(cIjent/ser、,er)和B/s(Browser/ser、,er)是当今世界两大主流的软件 体系结构。本节将主要介绍c/s和B/s的概念与特点,并简单阐述本系统采用 c/s结构的原因‘171。 2.1.1 C/S体系结构 C/s(cIient/sen,er)结构,即客户机和服务器结构。通过将任务合理分配 到cIient端和ser、,er端,降低了系统的通讯开销,提高了运行效率,在客户端 的展现方式也比较的灵活多样,可以充分利用两端硬件环境的优势。 但c/s体系结构由于在cIient端还是sen,er端都还需要特定的软件支持, 以对客户端维护和更新的代价相对就要高一些,传统的C/s结构通常由多个客 户机和单一的服务器组成。其工作过程是:客户端应用软件向服务器发出访问 请求,服务器按要求组织数据并通过局域网把结果传送给提出请求的客户机, 客户机处理或显示结果数据,两者之间是请求与服务的关系。 2.1.2 B/S体系结构 B/s(Browser/sen,er)结构即浏览器和服务器结构。它是随着Intemet技 术的兴起,在C/s结构之后产生的一种结构。在这种结构下,用户工作界面是 通过浏览器来提供,极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现,主要事务逻辑 在服务器端(server)实现。这样就大大简化了客户端电脑载荷,由于没有特 定的客户端支持软件,维护与改进过程不涉及用户本身,减轻了系统维护与升 第二章相关技术综述级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。 B/s结构能实现不同的人员,从不同的地点,以不同的接入方式(比如LAN, wAN,Internet/Intranet等)访问和操作共同的数据库,能有效地保护数据平 台和管理访问权限。但其应用服务器运行数据负荷较重,运行效率相对较低, 负荷超载时容易造成应用服务器的崩溃,使整个系统瘫痪。 2.1.3 C/s和B/S体系结构的比较 cIient/server主要是建立在局域网的基础上的。Browser/Ser、,er则主要是建 立在广域网的基础上的,两种体系结构的差异主要存在于以下几个方面: (1)硬件环境不同 c/S一般建立在专用的网络上,小范围里的网络环境,局域网之间再通过 专门服务器提供连接和数据交换服务。 B/S建立在广域网之上的,不必在客户端事先安装客户端软件。因此有广 泛的适用范围,一般客户端只需要具备操作系统和浏览器即可使用。 (2)安全要求不同 c/s结构需要对服务端、客户端的安全进行全面的考虑。而B/s因没有客 户端软件,所以较注重服务端安全。 (3)程序架构不同 C/S结构程序可以更加注重流程,系统负载由客户端与服务器端分担,系 统的运行速度方面没有过多的要求。B/S结构则对安全以及访问速度比较重视, 需要采取相关的优化措施,提高系统运行效率。此外,网络体系构建、网络及 服务器负载等都是B/S结构需要解决的问题。 (4)软件重用不同 c/S程序基于整体性考虑,构件的重用性不强。而B/S结构要求构件拥有 相对独立的功能,能够较好的实现重用。 (5)系统维护不同 c/s程序由于整体性,必须整体考察,处理出现的问题以及系统升级。维 护、升级的成本和难度都较大。而B/s程序实现系统的无缝升级,系统维护等 开销相对较小。 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现(6)处理问题不同 c/s程序面向的用户群相对比较稳定,而B/s程序则建立在广域网上,面 向的用户群地域相对比较分散。 结合本院实际和具体的应用需求,本教务管理系统的使用范围较小,系统 安全性要求较高,因此决定采用c/S体系结构实现本教务管理系统。 2.2.NETFramework 。N盯Framework是由微软开发,一个致力于敏捷软件开发、快速应用开发、 平台无关性和网络透明化的软件开发平台。平台的基本架构如图2.1所示‘141。 图2.1.NET平台整体结构图 可以看出,.N盯具有以下特点: 第二章相关技术综述 (1)多类型应用程序集成开发 .N盯基于windows系统开发,并与coM(组件对象模型)以及系统APl 等组件紧密集成,增强了应用程序的兼容性和通用性。在进行程序设计时可以 同时进行windoWS应用软件和网络应用软件以及组件和服务(web服务)的开 (2)多语言应用程序集成开发cLR(commonLanguageRuntime,公共语言运行时)是整个.NET框架的核 心和基础,是以一种采用系统虚拟机运行的编程平台,它支持众多的数据类型 和语言特性,负责资源管理(内存分配和垃圾收集),并保证应用和底层操作 系统之间必要的分离。.N盯之所以能够支持多种语言开发,是因为cLR将各种 指令进行即时编译转换成原始机器码,从而进行数据交互。 (3)统一的类型管理 cLs(common Languagespeciflcation,公共类型系统)定义各语言必须遵 守的规则,提供一个支持跨语言集成、类型安全和高性能代码执行的框架,是 运行库支持跨语言集成的一个重要组成部分。而CTs(commonTypesyStem, 公共类型系统)为.NET平台提供了统一的基础数据类型(即值类型和引用类型), 并提供了各种语言需要遵守的标准,任何以.N盯平台作为目标的语言必须建立 它的数据类型与CTs的类型间的映射,从而实现语言间无缝的互操作。 (4)丰富的类库支持 FcL(Frameworkclass L.brary,框架类库)提供了一整套的标准类型,以命 名空间组织成树的形式。其中数以万计的类帮助我们完成了程序设计绝大部分 的基础性工作,从而使得应用程序的开发快速而高效。 综上所述,.N盯软件开发平台灵活高效且扩展性和集成性良好,适合于各 类软件系统的开发与应用。 2.3 钟是微软公司推出的一种基于.NET框架的、面向对象的高级程序设计语言。饼旨在设计成为一种“简单、现代、通用",以及面向对象的程序设计语 言,其吸收了c、c++、VisuaIBasic和Java等语言的优势,诸如面向对象编程, 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现图形化编程、组件化编程等。 c#需要在编译时通过JlT(Just lnTime,即时编译器)将代码转化为中间语 言,并最终转化为机器码才可执行,所以在性能上难以与c语言或汇编语言相 抗衡,但其在存储和操作能力需求方面极具经济性,提供了强类型检查、数组 维度检查、未初始化的变量引用检测、自动垃圾收集(GarbagecoIIection,指 一种自动内存释放技术)等技术,并与coM(组件对象模型)集成,使得C栉 编写的程序强大、持久,并具有较强的编程生产力。 c#适合为独立和嵌入式的系统编写程序,从使用复杂操作系统的大型系统 到特定应用的小型系统均适用【均1。 2.4Visual Studi visuaIstudio是微软公司推出的集成开发环境,可以用来创建windows平台下的windows应用程序和网络应用程序,也可以用来创建网络服务、智能 设备应用程序和。仟ice插件等。 本教务管理系统选择了VisuaIstudio2008版本,其提供了整个软件生命周 期中所需要的大部分工具,如可视化设计器、调试工具、数据库工具、uML工 具、代码管控工具、安装部署工具等等,提高了用户体验,加快了开发效率。 此外,visuaIstudio2008还使开发人员能够构建面向.N盯Framework2.o、 3.0或3.5的应用程序,开发人员能够从同一开发环境内创建面向多个.N盯 Framework版本的应用程序。 综上所述,visuaIstudio能够快速生成基于.NET的应用程序,能够为系统 开发提供极大的便利‘251。 2.5 SQLServer2005 sQLserVer是美国微软公司所推出的关系数据库解决方案,最初由 Microsoft、sybase和Ashton.Tate三家公司共同开发的,并于1988年推出了第 一个OS尼版本。近年来,SQLSen,er不断更新版本,2007年发布的sQL Sen,er 2005版相较以前的版本在数据库核心方面做了相当大的改变,将.N盯集成到数 据库引擎中,因此开发人员除了可用原有的T-sQL语法进行开发之外,也可使 10 第二章相关技术综述 用.NET语言。另外,在接口集成、高可用性、安全性与商业智能等方面,均做 了相当大的强化与更新。提供了图形化的用户界面,使得系统管理和数据库管 理更加直观、简单,并提供了丰富的编程接口工具,提高了易用性、可管理性 以及对大型sQLsen,er配置的支持,为程序设计提供了更大的选择余地,并具 有很好的伸缩性,可跨越多种平台使用。本教务系统选择sQLsen,er2005进行 数据库管理【硐。 2.6本章小结 本章介绍了系统体系结构(C/S)、系统开发框架(.NETFramcwork)、系 统实现语言(C撑)、系统开发工具(sual Studio)和数据库平台(SQL Server) 的相关技术知识,为研究实现贵阳职业技术学院教务管理系统打下了良好的基 3.1系统可行性分析第三章系统分析 可行性研究的目的是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够 解决。也就是说可行性研究的目的不是解决问题,而是确定问题是否值得去解 决,研究在当前的具体条件下,系统开发是否具备必要的资源和其它条件,并 对系统建成以后可能取得的经济效益及社会影响进行预测,从而为项目决策提 出建设性的意见。 本文将从经济可行性、技术可行性、运行可行性三方面对系统可行性进行 分析【201。 3.1.1经济可行性 经济可行性分析主要从项目的经济方面进行分析评价,一方面是支出的费 用,包括系统运行相关硬件设备的购置费、管理和维护费用、开发人员工资、 培训费和维护费等。本教务管理系统规模较小,开发的难度和实施的要求也不 高,所以在支出的费用方面是完全可以承受的。 另一方面是取得的收益。建成本教务管理系统后,可以让管理人员从繁重 的工作中解脱出来,提高工作的效率,具有很高的潜在价值。 从以上分析不难看出,开发此教务管理系统在经济上是可行的。 3.1.2技术可行性 技术可行性主要考虑现有的技术条件是否能够顺利完成开发工作,软硬件 配置是否满足开发的需求等。 从编程语言和开发环境来说,本系统使用的.NET开发平台已经经历了十余 年的发展,在开发工具,开发效率和开发思想等方面都已十分成熟。而在数据 库技术方面,关系型数据库更是可以追溯到20世纪60年代中期,在理论和实 践方面都己取得了突出的成果,能够适应各种类型的系统需求。此外,本系统 12 第三章系统分析 是基于.NET平台开发,选择的开发工具和技术也都来自微软,可以实时得到官 方支持,因此程序的兼容性、集成性和易用性也得到了保证。 从硬件方面来看,当前的计算机硬件可谓是飞速发展,完全能满足开发和 使用的需求,因此从技术上完全能够满足本教务管理系统开发所需要的条件。 3.1.3运行可行性 随着科学技术的进步和社会经济的发展,计算机在现实生活和工作中扮演 的角色越发重要,学校对信息化的发展也极为重视,不仅为各部门配置了计算 机辅助工作,而且安排了熟练操作计算机的人员进行日常维护,所以在系统的 运行和管理上也有足够的资源可以分配。 综上所述,在贵阳职业技术学院建立教务信息系统是完全可行的。 3.2系统功能需求分析 在系统开发之前,需要对系统的整体功能进行分析,而使用uML(unified ModeI.ngLanguage,统一建模语言)中的用例图(usecase)进行系统建模是 一个常用的方法。 用例图是以图形化的方式展现系统的主事件流程,描述用户希望系统具备 的一定功能。用例图可以为软件的设计提供参考,设计人员根据客户的需求来 创建和解释用例图,描述软件应具备哪些功能模块以及这些模块之间的调用关 系。用例图包含了用例和参与者,用例之间用关联连接,可以形象地把系统的 整个结构和功能反映给非技术人员(即本教务管理系统软件的用户),以便更快 速的得到需求反馈【22】。 在开发本系统之前,通过业务访谈和问卷调查的方式在贵阳职业技术学院 开展了细致的调查,系统的使用者包括学生、教师和从事学校管理工作的人员 三种类型,通过uML建模方法中的用例建模展示系统功能需求分析的结果如 3.2.1系统角色整体功能分析首先,将系统的整体功能划分为十个部分,得出顶层用例图如图3.1所示。 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现 图3.1系统顶层用例图从图3.1不难看出,用户登录和个人信息修改是系统的公共模块,所有用 户在经过用户名和密码验证后,均可登录使用本教务管理系统,而且可以随时 查看或更改自己的个人信息,如登录密码、联系方式等。学生和教师只有部分 权限,而管理员拥有系统的所有权限,但是顶层用例图的问题是我们无法从中 看出用户所拥有的具体功能。如成绩管理功能,学生应该只拥有查看成绩的功 能,而老师应该只拥有录入成绩的功能,而成绩在录入以后如果需要进行修 改,必须征得管理员的同意才可。 所以我们需要在顶层用例图的基础上,对系统除公共模块以外的功能进行 进一步细致的划分。 3.2.2学生功能用例分析 对于学生来说,系统只提供个人信息的管理和查询功能。个人信息的管理 主要包括个人学籍的管理、个人选课的管理、个人对所学课程的教学评价等, 而查询功能主要包括学籍查询、成绩查询、课程查询等。 学生用户的功能用例图如图3.2所示。 14 第三章系统分析 3.2.3教师功能用例分析图3.2系统学生用例图 教师相对于学生来说,拥有更多的功能,除了对个人基本信息的管理外, 还应该拥有对学生相关的管理功能,比如学生基本信息的查看,学生成绩的录 入等,此外,为了对教学情况有整体的了解,还应该为教师提供更多的查询功 能,如查询教学计划、查询专业信息,班级人数等。 教师用户的功能用例图如图3.3所示。 3.2.4管理员功能用例分析图3.3系统教师用例图 管理员在系统中拥有最高的权限,如图3.2和图3.3所示,其拥有了学生 和教师的所有权限,然而,还有一些功能是管理员所独有的,如录入课程信息、 录入教师信息、重置学籍信息、修改考试成绩、安排课程、安排教学计划、安 排考试计划等。此外,为了体现出系统不同身份的用户所拥有的功能不同,管 理员可以对系统进行权限管理,定义用户可以以什么样的功能使用系统。好的 权限管理功能不仅可以有效控制用户对系统的使用,使系统处于一个安全且负 载合理的运行状况,还能保证系统数据的真实性和有效性。 系统管理员的功能用例图如图3.4所示。 16 一一图3.4系统管理员用例图 3.3系统非功能性需求分析 所谓非功能性需求,是指软件产品为满足用户业务需求而必须具有且除功 能需求以外的特性。软件产品的非功能性需求包括系统的完整性、可靠性、可 用性、可维护性、可移植性等方面。 3.3.1完整性 系统的完整性指为完成业务需求和系统正常运行本身要求而必须具有的功 本系统在设计实现时提供了帮助手册,指导用户如何使用系统,并进行相应的操作。在数据管理方面,系统提供了日志管理及系统监控等基本功能,并 且实时根据需求升级与更新相应功能,确保系统运行的稳定性。 17 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现‘一一 3.3.2可靠性 可靠性是与在规定的一段时间和条件下软件维持其性能水平的能力有关的 一组属性。具体包括: 系统管理员会定期进行数据的备份与恢复,以确保程序不会因为某些安全 事故而丢失数据。此外,系统有良好的容错性,在软件故障或违反指定接口以 致出现异常时,系统会出人性化的信息提示,从而方便用户理解原因或采取适 当的应对方案。 3.3.3可用性 可用性是与一组规定或者潜在的用户为使用其软件所需做的努力和对这样 的使用所作的评价有关的一组属性。 衡量一个系统的可用性关键是看它是否真正满足业务需求,而在系统开发 前期,通过项目的细致调研,以及同事领导的密切配合,获取了详尽的业务需 求,并整理成文档,从而保证了系统良好的可用性。 3.3.4可维护性 可维护性是指维护人员为纠正软件系统出现的错误或缺陷,以及为满足新 的要求而理解、修改和完善软件系统的难易程度,主要包括可理解性和可测试 可理解性被定义为人们通过阅读源代码和相关文档了解软件系统的结构、接口、功能、内部过程以及如何运行的难易程度。本系统在开发实施的过程中 有规范的文档支持,包括软件开发计划、软件设计方案、用户使用手册和系统 安装说明等,方便相关人员进行查阅,大大增强了系统的可理解性。 可测试性则被定义为诊断和测试系统的难易程度。系统在开发时,参考了 大量的设计方案,使用面向对象的方法进行模块化设计,职责分配清晰,能根 据要求显示数据输入并跟踪控制逻辑流程,便于系统测试的实现。 18 第三章系统分析 3.4本章小结 本章从可行性、功能需求和非功能需求三个角度对贵阳职业技术学院教务 管理进行了分析,论证了系统的可行性,通过用例图详细展现了各角色用户的 功能特点,最后简要介绍了系统为实现非功能需求而采取的具体措施。 19 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现 4.1系统设计方案 第四章系统设计 系统设计是新系统的物理设计阶段。在建设一个成熟的系统之前,需要根 据系统分析阶段所确定的新系统的逻辑模型、功能要求,在用户提供的环境条 件下,综合考虑系统的使用者、复杂程度等因素,设计出一个能在计算机网络 环境上实施的方案。 系统设计方案的主要内容包括:确定设计方针和方法,将系统分解为若干 子系统,确定各子系统的目标、功能及其相互关系,决定对子系统的管理体制 和控制方式,对各子系统进行技术设计和评价,对全系统进行技术设计和评价 从本系统的需求分析不难看出,系统的使用者大致分为学生、教师和管理员三部分,而涉及到的内容涵盖了学生信息、教师信息、课程信息、班级信息、 专业信息、成绩信息、教室信息等方面,具有一定程度的复杂性。 在设计方法方面,本系统采用了面向对象的程序设计方法,将各个实体作 为“对象"对待,将“对象"作为程序的基本单元,系统由单个能够起到子程 序作用的单元或“对象"组合而成,将程序和数据封装其中,每个“对象”都 能够接收信息、处理数据和向其它对象发送信息,有助于提高软件的重用性、 灵活性和扩展性。 在设计原则方面,系统遵循以下几点【32】: (1)易用性原则。方便上网客户浏览和操作,最大限度地减轻后台管理 人员的负担,做到部分业务的自动化处理。 (2)业务完整性原则。对于业务进行中的特殊情况能够做出及时、正确 的响应,保证业务数据的完整性。 (3)业务规范化原则。在系统设计的同时,也为将来的业务流程制定了 较为完善的规范,具有较强的实际操作性。 (4)可扩展性原则。系统设计要考虑到业务未来发展的需要,要尽可能 第四章系统设计 设计得简明,各个功能模块间的耦合度小,便于系统的扩展。如果存在旧有的 数据库系统,则需要充分考虑兼容性。 4.2系统体系结构设计 软件架构是指在一定设计原则的基础上,从不同角度对组成系统的各部分 进行搭配和安排,从而形成的系统草图。软件架构描述的对象是直接构成系 统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的 通讯。在实现阶段,这些抽象组件被细化为实际的组件,比如具体某个类 或者对象等。 本系统使用主流的三层软件架构进行设计和实现。 4.2.1三层架构简介 在软件体系架构设计中,分层式结构是最常见,也是最重要的一种结构。 分层式结构一般分为三层,通常意义上的三层架构(3.t.erappI.cation)就是将 整个业务应用划分为:表现层(uI)、业务逻辑层(BLL)、数据访问层(DAL)。 区分层次的目的是基于“高内聚,低耦合’’的面向对象的设计思想。 三层架构的分层示意如图4.1所示。 图4.1三层架构示意图 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现 三层体系的应用程序将业务规则、数据访问、合法性校验等工作放到了中间层进行处理。通常情况下,客户端不直接与数据库进行交互,而是通过与中 间层建立连接,再经由中间层与数据库进行交互。 表示层:即系统界面展示层,位于最外层(最上层),与系统用户直接交互, 主要负责用户界面的展示,与业务逻辑层的通信,显示数据和接收用户输入的 数据,为用户提供一种交互式操作的界面。 数据访问层:也称持久层,并不处理任何的业务规则,其功能主要是负责 封装数据访问和把数据转换成有语义的业务实体,数据库的访问,可以访问数 据库系统、二进制文件、文本文档或是ML文档,为业务逻辑层或表示层提供 数据服务。 业务逻辑层:也称领域层,是系统架构中体现核心价值的部分,是数据访 问层和表示层之间进行数据交换的桥梁,负责从数据源和外界服务索取并汇总 数据,其关注点主要集中在业务规则的制定、业务流程的实现等与业务需求有 关的系统设计,整合由信息交换和业务活动所组成的业务流程,管理信息通讯 【13】 4.2.2三层模式开发的优缺点 概括来说,三层式设计可以达到如下目的:分散关注、松散耦合、逻辑复 用、标准定义。 (1)分散关注,可以使开发人员的分工更加明确。一旦定义好各层次之 间的接口,负责不同逻辑设计的开发人员就可以分散关注,每个开发人员的任 务得到了确认,有助于开发进度的提高。 (2)松散耦合,其好处是主要体现在对应变更上。如果一个系统没有分 层,各自的逻辑都彼此间相互依赖、不可替换,一旦发生改变,则牵一发而动 全身,对整个系统的影响极为严重。降低层与层间的依赖性,可以保证系统的 可扩展。 (3)逻辑复用,每个功能模块一旦定义好统一的接口,就可以被各个模 块所调用,不必对相同的功能进行重复实现。 (4)标准定义,好的分层式结构设计离不开标准,但是只有在一定程度 第四章系统设计 的标准化基础上,这个系统才是可扩展的,可替换的,而层与层之间的通信也 必然保证了接口的标准化。例如,对于一些基本的限制参数修改,只需要修改 与业务逻辑相对应的函数就可以了,只要此函数的入口参数和返回内容不变, 在客户端不需作任何改动。这样可以使开发人员按照开发的层次分组,负责开 发用户界面层与负责开发业务逻辑层的组别相互分离,双方只要按照事先商定 的函数接口,实现并行开发。当然,这样的开发模式需要很好的项目协调和文 档作支持。 此外,三层架构还能便捷地支持数据库的更换,只需重写数据操作层,不 必对整个系统进行重写,从而有效缩短了软件的开发周期。 综上所述,三层架构主要优点体现在以下几个方面: (1)开发人员可以只关注整个结构中的其中某一层; (2)可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现; (3)可以降低层与层之间的依赖; (4)有利于标准化; (5)利于各层逻辑的复用。 当然,由于层次划分使得系统结构更加细致,各层功能的明确定义,分层 式结构也不可避免具有一些缺陷: (1)降低了系统的性能。这是不言而喻的。如果不采用分层式结构,很 多业务可以直接造访数据库,以此获取相应的数据,如今却必须通过中间层来 完成。 (2)有时会导致级联的修改。这种修改尤其体现在自上而下的方向。如 果在表示层中需要增加一个功能,为保证其设计符合分层式结构,可能需要在 相应的业务逻辑层和数据访问层中都增加相应的代码。 (3)开发难度增大,从而在一定程度上增加了开发成本。 综上所述,三层架构的开发符合面向对象的思想,适用于本教务管理 系统的开发。本系统的架构图如图4.2所示。 贵阳职业技术学院教务管理系统设计与实现 4.3系统模块设计 4.3.1系统模块划分原则 图4.2系统整体架构图 系统模块的整体划分应遵循高内聚、低耦合的基本原则。 在一个信息管理系统中,系统的各组成部分之间总是存在着各种联系的, 将系统或子系统划分成若干模块,则一个模块内部的联系就是块内联系,而穿 越模块边界的联系就是块间联系。由于模块之间的互相联系越多,模块的独立 性就越少【351。 耦合表示模块之间联系的程度。紧密耦合表示模块之间联系非常强,松散 耦合表示模块之间联系比较弱,非耦合则表示模块之间无任何联系,是完全独 内聚表示模块内部各成分之间的联系程度。一般说来,在系统中各模块的内聚越大,则模块间的耦合越小。但这种关系并不是绝对的。耦合小使得模块

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