校園管理信息系統的系統化設計

黃振菊，黃 驍

(唐山工業職業技術學院，河北唐山，063000)

校園管理信息系統的系統化設計

黃振菊，黃 驍

(唐山工業職業技術學院，河北唐山，063000)

構建數據精確，功能完備、運行高效的數字化校園，必須針對學校業務現狀，對校園信息管理系統進行整體規劃，實現高內聚低偶合。采用分層結構設計方法可以降低數字化校園的設計難度；按經典的三層軟件架構模型開發學校應用軟件，可以降低層間的耦合度；通過繪制功能模塊關系結構圖，可以使數字化校園層次更清晰；通過繪制數據流圖，可以梳理學校的業務邏輯，降低軟件的開發和維護難度。

數字化校園；分層結構設計；數據流圖；內聚；耦合

0 引言

學校教學數字化、管理信息化，使校園管理信息系統中的應用模塊不斷增加。由于缺少統籌規劃與系統設計，出現應用模塊之間功能重疊、部分資源重復建設、系統數據不能實現無縫對接的不利局面。本文從校園管理信息系統的系統設計與實現的角度，提出校園管理信息系統建設的一般方法。

1 校園管理信息系統分層結構設計

校園網是校園管理信息系統的支撐平臺，在校園網建設過程中，通過分層降低網絡設計難度，把網絡分為核心層、匯聚層和接入層是校園網建設中的典型分層方案。在設計校園管理信息系統時，也可仿照網絡結構分層設計的思想，將開發工作劃分為幾個相對獨立的層，甚至細致劃分到層中的功能模塊，使開發更具針對性、可操作性；分層設計也使平臺的調試、修改和更新工作更加容易（用新模塊替換舊模塊即可）；分層設計也利于各層邏輯的復用，降低層與層之間的依賴；筆者按照分層設計的思想，將校園管理信息系統分為基礎設施層、數據層、支撐層、業務層和表示層五個邏輯層設計。

1.1 基礎設施層

基礎設施層是校園管理信息系統建設的基石。校園網、無線局域網、接入的互聯網、園區互聯網是校園管理信息系統的支撐網絡。服務器、存儲設備和網絡設備是實施校園管理信息系統必須的物理資源，為各功能模塊運行提供計算資源，為各類資源提供存儲空間。Vmware、Citrix、微軟等軟件廠商提供的虛擬化產品可整合服務器資源，建立可動態調整的計算資源池、網絡資源池和存儲資源池。

1.2 數據層

與系統功能相比，數據層的規劃和設計往往被忽視。部署運行校園管理信息系統后，沒有統一的數據標準，結構混亂，數據庫紛繁復雜，應用與應用之間的數據既不能互訪，又不能同步。隨著

時間的推移，校內應用系統越建越多，“信息孤島”的問題也積重難返，給學校的教學和管理工作帶來難以解決的困難和麻煩。因此，數據層必須堅持統一規劃、統一建設，通用共享、共同管理的建設原則建立。數據層所提供的數據分為結構化數據和非結構化數據，其中，學校信息、教職工信息、教學科研信息、教學管理信息、學生信息、招生信息等結構化數據屬于流轉類數據，可采用SQL Server、Oracle、Sybase等數據庫系統來組織；而課程視頻、教學課件、試題資源、圖片素材、數字圖書等非結構化數據則采用存儲服務器或網絡存儲組織。

1.3 支撐層

支撐層是校園管理信息系統的業務支撐平臺，為實現統一數據、統一身份認證、單點登錄提供支撐，該層包括工作流引擎、消息引擎、報表引擎、數據交換引擎和服務支撐五個組成部分，支撐層一般使用XML作為標準通信語言，是基于面向服務架構的，與操作系統和編程語言無關，并能在Java和.Net應用程序之間工作，支持同步、異步、點對點、發布-訂閱等多種信息的消息傳遞。

1.4 業務層

最終用戶所關心的校園管理信息系統功能應用到學校，就是每個具體的業務。校園管理信息系統建設包括管理信息化和教學資源數字化兩個方面的建設內容，信息化建設主要依靠教學管理服務平臺來實現，具體包括人事管理、財務管理、教務管理、工資管理、資產管理等功能模塊，教學資源數字化則需要通過教學資源服務平臺來組織課件、教學視頻、微課堂、網絡課程、試題等教學資源，教學資源服務平臺具有元數據管理、學習空間管理、資源管理、學習過程管理等功能模塊。

1.5 表示層

表示層為最終用戶（教師、學生和家長）提供的人機交互接口，是最終用戶的使用界面，如門戶網站、集成管理客戶端、短信、郵件、QQ消息、傳真和學習空間等。

2 校園管理信息系統設計與實現的方法

學校工作是動態的，校園管理信息系統要適應這種變化，隨學校工作動態調整，因此，在設計或部署校園管理信息系統時不可能一次性完成。學校在進行軟件平臺功能系統設計時只要注意以下幾點，就可以根據實際需要動態調整功能模塊了。

2.1 遵照分層結構的設計思想，各功能模塊有統一的接口標準

在軟件架構設計中有經典的三層理論：第一層是表示層，用于處理人機交互，例如鼠標點擊、輸入、HTTP請求等操作，目前主流的兩種表示層是Windows格式和WebBrowser格式。第二層是邏輯層，邏輯層模擬了學校的實際活動，是學校教育教學的模型。第三層是數據層，數據層的功能是處理數據庫、消息系統和事務系統。不僅要采用分層設計，各功能模塊還要提供統一的接口標準，采用統一的接口標準使軟件更易于修改、維護、擴充模塊和二次開發。

2.2 學校應用開發，功能模塊形成

學校可以按部門將現有的應用羅列出來。可用百度或Google等搜索其他校園管理信息系統或校園網平臺有哪些應用，同時參考其他學校已經部署的成熟應用，如學籍管理系統、教務管理系統、辦公管理系統、數字圖書館等。以使羅列的應用完整、并且體現校本需求。羅列全部的應用后，根據工作的緊要程度對這些應用賦予權值，然后排序，再根據自己的財力或開發團隊，決定先開發哪些應用，后開發哪些應用。

2.3 繪制功能模塊關系結構圖

學校的每項工作都不是孤立的，每項工作都要受人員、場地和其他各種條件的限制，有些工作在完成進度方面可能還有先后關系，即前面所提到的業務邏輯關系，因此，在開發校園管理信息系統平臺前，先將各功能模塊之間的關系結構圖繪制出來，使功能模塊之間的聯系更加清晰，開發人員分工與合作更加明了。

在羅列學校應用時，從涵蓋關系來講，有些模塊是平行的，是兄弟關系，有些模塊所隸屬的另外模塊，屬于父子關系。此時，需根據工作流程，構建模塊涵蓋關系結構圖。通過涵蓋關系結構圖，可以簡化軟件主頁面，功能層次更清晰，開發設計更方便。

2.4 構建業務邏輯關系圖

在開發功能模塊前，必須搞清每個應用的業務流程，開發人員可通過繪制模塊的業務邏輯關系圖來表達業務流程，業務邏輯關系還能表達各功能模塊之間的遞進關系。業務邏輯關系圖類似于程序流程圖，構建業務邏輯關系圖后，程序員再繪制流程圖就容易多了。以某校的教務管理模塊為例，開學前需要根據教學計劃安排教師任課，在排課前需要根據課程性質、場地條件及師資設定排課條件，排課分為手動排課、自動排課、手動調課，教學過程管理包括課業管理、日常教學管理和第二課堂，在期末要安排考試，考務管理流程是先強調考場紀律、安排考場、考場監控、考場記錄，考試結束后要進行成績管理，成績管理流程是成績處理、成績查詢、發放成績單和成績統計分析。

2.5 繪制數據流圖

數據流圖從數據傳遞和加工角度表達系統的邏輯功能，以及數據在系統內部的邏輯流向和邏輯變換過程，在給各功能模塊繪制數據流圖時，要根據功能模塊的復雜程度逐層細分，分層的數據流圖將使校園管理信息系統的信息流向更清晰，也便于分工：頂層數據流圖只含有一個加工表示整個系統；輸出數據流和輸入數據流為系統的輸入數據和輸出數據，表明系統的范圍，以及與外部環境的數據交換關系；中層數據流圖是對父層數據流圖中某個加工進行細化，而它的某個加工也可以再次細化，形成

子圖；中間層次的多少，一般視系統的復雜程度而定。而底層數據流圖是指其加工不能再分解的數據流圖，其加工成為“原子加工”。

如果所繪制的數據流圖仍不能表達數據在系統內部的邏輯流向和變化過程，還可以繪制DFD片段。事實上，繪制數據流圖的過程是先繪制DFD片斷，再組合若干DFD片斷，創建0層DFD，依此類推，一個完整的DFD也就構建出來了。

3 校園管理信息系統各功能模塊之間的耦合與內聚

在滿足學校教育管理和教學資源管理的前提下，整個校園管理信息系統的內聚度越高，偶合性越低，校園管理信息系統的復雜性就越低，越容易維護，校園管理信息系統各功能模塊實現高內聚低耦合是確保數據一致性的關鍵所在，也能降低信息孤島出現的幾率。

3.1 各功能模塊的塊內聯系——內聚

內聚是一個模塊內部各成分之間相關聯程度。在設計校園管理信息系統的功能模塊時，可以通過模塊的內聚類型的轉化提高模塊的緊密程度，下面分別以“順序內聚轉通信內聚”和“通信內聚轉功能內聚”為例說明。

在師資管理系統模塊中，教師年齡動態變化，出生日期是固定的，若先讀取教師的生日數據，然后計算教師的年齡，再由年齡計算教師的退休時間，這個模塊屬于順序內聚。

如果從數據庫讀取生日數據后，根據生日數據分別計算年齡和退休時間，由于計算年齡和計算退休時間使用相同的數據（生日數據），此時，這個模塊就從順序內聚轉換成了通信內聚。

如果把計算教師年齡和計算教師退休時間分成兩個獨立的功能模塊，每個功能模塊都直接從數據庫讀取教師的生日數據，這樣，計算年齡和計算退休時間就不再使用同一個數據，此時，這個模塊就從通信內聚轉換成了功能內聚。

3.2 各功能模塊間的聯系——模塊耦合

模塊之間的耦合程度間越弱越好。模塊之間的耦合也是可以調整的。

以成績管理系統為例，成績分析是成績管理系統中經常使用的功能模塊，其中，為求平均成績和最高成績，某成績管理系統設計了兩個子模塊A和B，模塊A將參數“平均／最高”傳遞給模塊B，模塊B接收到這個參數后，判斷該參數值是“平均”還是“最高”，以此來判斷是計算平均成績還是計算最高成績,并將計算結果返回給模塊A。顯然，參數“平均/最高”在模塊A和模塊B之間充當控制信號，因此，模塊A和模塊B就屬于控制耦合（如圖2(a)）。

如果將模塊B分解為計算平均成績和計算最高成績兩個模塊B1和B2，模塊A根據需要調用模塊B1或B2，此時模塊A和B的關系就演變為模塊A和B1或A和B2之間的關系，模塊與模塊之間只傳遞成績數據，屬于數據耦合，從控制耦合到數據耦合，減弱了模塊之間的耦合程度（如圖2(b)）。

圖2 從控制耦合到數據耦合

4 結語

圖1 從順序內聚到功能內聚圖

隨著教育信息化的深入推進，數字校園在向智慧校園升級。要充分運用軟件工程的思想，注意加強整個管理系統的多層次、多模塊之間的系統性設計，才能保障整體功能作用得以高效便捷地發揮。

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黃振菊（1963-9），女，漢族，河北玉田人，本科學歷，副教授，研究方向為計算機應用技術，高等教育管理。

Systematic Design of the Campus Management Information System

Huang Zhenju，Huang Xiao
(TangShan Industrial Vocational & Technical College,Hebei Tangshan,063020,China)

To build a digital campus with specific data,complete functions and efficient operation,should make an overall plan for the campus information management and achieve the high cohesion and low coupling in view of present situation of the college.To adopt the hierarchical structure design method can reduce difficulty in the digital campus design;to develop the college application software based on the typical three-layer software framework model can reduce the coupling between the layers; through drawing structural relation of the function module, hierarchy of the digital college will become more distinct; by drawing the data flow diagram(DFD),the college business logic can be combed and difficulty in the software development and maintenance can be lowered as well.

digital campus;hierarchical structure design;data flow diagram;cohesion; coupling