基于UML 技術的高校教務管理系統(tǒng)的分析與設計

楊康 黃雅晶（通訊作者） 武漢商學院信息工程學院

引言

當前隨著網(wǎng)絡技術的不斷革新，高校信息化建設愈加完善。教育管理是一項繁瑣的任務。所以良好的教育管理制度將提高教學管理部門的工作效率。因為統(tǒng)一建模語言（Unified Modeling Language）具有概念明確，表達清晰，功能多樣的優(yōu)點。在高校校園管理系統(tǒng)中選擇UML 建模語言可以提高開發(fā)效率，有效降低開發(fā)出錯率。本文借鑒多個高校的教務管理系統(tǒng)的建設和實踐，通過需求分析，建立了包括靜態(tài)模型、動態(tài)模型和物理模型，給出了一些關于采用該語言進行教務管理系統(tǒng)開發(fā)的解決思路。

一、 UML 建模語言簡述

UML 作為面向對象的可視化建模語言，具有統(tǒng)一的、容易被接受的符號系統(tǒng)。以便不同的軟件從業(yè)人員之間可以無障礙共享和交流系統(tǒng)開發(fā)中遇到的問題和設計成果。

UML 對系統(tǒng)開發(fā)從不同角度進行觀察，將視圖構成分為兩種，即靜態(tài)圖和動態(tài)圖。對于一個正在開發(fā)的項目，在不同的開發(fā)時間段，可以從不同的開發(fā)角度描述。UML 可以模擬被開發(fā)對象的結構，并能盡可能的描述系統(tǒng)模型具體行為，具有良好的可控性。UML 的發(fā)展還處在改進的過程，是一種語言，并非是描述事件過程的方法。

二、 教務管理系統(tǒng)的需求分析

（一）功能需求

高校以教學科研為基本職能，其主要目的是建立一個能夠滿足教學和科研管理需要的系統(tǒng)。教務管理人員、系統(tǒng)管理員和學生對教務管理系統(tǒng)的功能需求不完全相同，但目的都是便于信息的查詢和管理。建設統(tǒng)一高效的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)資源的高度共享，對信息管理的功能，要求實時更新信息、格式統(tǒng)一化。

1.教務系統(tǒng)管理員

(1）學生信息管理。教務管理員的權限大于學生的權限，可以對學生信息進行更改和刪除，但是學生本人不可以進行更改和刪除的操作。

(2）教師信息管理。教務管理員的權限大于教師的權限，管理員能夠對教師的基本信息、年度教學工作量，教師科研成果統(tǒng)計數(shù)據(jù)，年度綜合評價結果統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行管理。

(3）選課管理。管理員由學生選課結果進行統(tǒng)計，針對統(tǒng)計結果合理安排相關課程，并根據(jù)教學計劃生成成功選課名單。

(4）教材信息管理。管理人員可以更改系統(tǒng)中使用材料的數(shù)量、成本和庫存。教材可以根據(jù)書名或出版社的標題查詢。

2.系統(tǒng)管理員

(1）用戶管理。管理員包括系統(tǒng)管理員、教師和學生。系統(tǒng)管理員可以對學生和教師的賬戶信息可以進行更改，授權給用戶的使用權限。系統(tǒng)管理員的權限最高，教師和學生的權限層級遞減，學生的權限最低。

(2)后臺安全維護。包括后臺的代碼維護和信息安全維護。

3.學生

(1）可以查看學生的基本信息和不同學期成績。學生登錄系統(tǒng)后，在基本信息界面可以查看具體基本信息，如姓名、學號、學院、班級、學歷、出生日期、入學時間等，而且可以查看不同學期的期末考試成績。

(2）修改登錄密碼。學生能夠在注冊界面選擇重新找回密碼對密碼進行重設，但是不能修改個人基本信息，如學號、學院、班級。

(3）選課操作。在選課期間，學生可以選擇瀏覽可供選擇的課程信息，如每門課程的類型、課時、學分、任課老師、當前已選擇本課程的人數(shù)等。在選課之后，學生可以退選所選課程，重新選課。

(二）性能需求

(1）響應速度

系統(tǒng)以校園網(wǎng)絡平臺為基礎，系統(tǒng)管理人員對教師和學生進行用戶管理，具有的權限最高。教師和學生可以對信息進行查詢。在某些特殊時間段，如成績查詢或選課時間，登錄系統(tǒng)人數(shù)可能過多，導致系統(tǒng)涌入大量的流量和信息，所以需要系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)備份的能力，以增加系統(tǒng)的響應速度。

(2）適應特性

系統(tǒng)為MVC（Model View Controller）體系結構，將系統(tǒng)分為三部分：數(shù)據(jù)訪問、邏輯事務處理、用戶界面。由于都在某些特殊情況下，數(shù)據(jù)和業(yè)務流程可能會發(fā)生一定的變化，所以需要該架構增加系統(tǒng)的適應性。

三、高校教務管理系統(tǒng)的建模設計

(一）教務管理系統(tǒng)靜態(tài)模型的建立

根據(jù)系統(tǒng)需求構造靜態(tài)模型，以判斷類的屬性、操作和關系。

1.用例模型的建立

根據(jù)需求定義通過UML 搭建靜態(tài)模型，設計用例模型。以教師管理為例，教師管理用例圖如圖1。其用例描述和用例模型如下：

(1）教師管理

目標包括教師個人信息、教學任務統(tǒng)計、科研情況和年度測評情況。

對象包括教務管理人員和教師。

系統(tǒng)管理人員可以在系統(tǒng)中查詢教師的基本信息，并且可以根據(jù)教師的變更進行信息更新操作。教師登錄系統(tǒng)后，每位教師用戶都可以查看其基本信息、教學工作量、科研情況和年度考核情況。

圖1 教師管理用例圖

2.類圖的建立

根據(jù)系統(tǒng)的用例圖設計確定主對象類圖，包括屬性描述和方法描述。管理系統(tǒng)類圖如圖2 所示。

(1）教學計劃類：任務包括對課程的編排工作，對適用的專業(yè)課程進行合理分配，合理安排教學時間，制定每門課程對應的學分。屬性包括課程名稱、適用專業(yè)、教學時間、學分等。

(2）班級類：實現(xiàn)對班級信息管理，屬性包括班級名稱、班級編號等。

(3）院系類：實現(xiàn)對各個學院的分級管理。屬性包括院系名稱、院系編號等。

（4）課程類：在教學過程對課程信息的管理，發(fā)布課程名稱和對應的課程編號，在學習結束時輸入學生對應課程成績，錄入課程學分。

（5）學生類：對學生個人信息管理，內容包括對姓名、學號、班級編號等信息的添加、刪除、修改等。

（6）教師類：管理教師個人基本信息，主要屬性包括姓名、教師編號、職稱、院系、聯(lián)系信息等。

圖2 教務管理系統(tǒng)類圖

（二）教務管理系統(tǒng)動態(tài)模型的建立

在對教務系統(tǒng)的進行動態(tài)建模時，具體類的狀態(tài)較為簡單，所以狀態(tài)圖可以被省略。動態(tài)建模主要包括時序圖和協(xié)作圖。以學生選課和教務管理人員記錄學生成績?yōu)槔?，設計事件的時序圖和協(xié)作圖，概述建立動態(tài)模型的設計過程。

1.時序圖

時序圖的特征是以事件發(fā)生的時間順序為基準建立動態(tài)模型。例如對于學生選課事件的發(fā)生依次為登錄選課界面、個人選課、更新學生選課記錄。如圖3 所示為學生選課時序圖。

圖3 學生選課時序圖

2.協(xié)作圖

圖4 為學術管理人員錄入的學生記錄記錄的協(xié)作圖。

圖4 教務管理人員錄入學生成績協(xié)作圖

（三）教務管理系統(tǒng)物理模型的建立

在進行UML 物理建模時，有組件圖和部署圖兩種呈現(xiàn)方式。組件圖是事件發(fā)生的邏輯包，其代表不同物理組件之間的聯(lián)系。部署圖表達的是系統(tǒng)流程組件之間的關系，在部署圖上的每個節(jié)點代表一個事件，組件事件在節(jié)點上發(fā)生。一般采用組件圖表示業(yè)務具體流程，采用部署圖表示系統(tǒng)層級之間的關系。

（1）組件圖

組件圖可是實現(xiàn)對系統(tǒng)實現(xiàn)過程的構建，將各個模塊的代碼進行有效組合，以闡明系統(tǒng)各層級之間的功能和軟件架構。例如，教務管理系統(tǒng)中的學生成績管理系統(tǒng)的組件圖可以表示為如圖5。

圖5 學生成績管理系統(tǒng)組件圖

（2）部署圖

對部署圖的建模時在事先模擬各個軟件模塊組合之后在網(wǎng)絡的運行模式和關系。如果是較為復雜的應用程序，如在網(wǎng)絡環(huán)境中運行的分布式系統(tǒng)，需要實現(xiàn)部署建模進行模擬。在部署圖中，部署圖可用于表示軟件組件與分布式系統(tǒng)的硬件組件之間的關系。部署圖由節(jié)點及其連接組成，它們代表系統(tǒng)的硬件結構關系，系統(tǒng)部署圖如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)部署圖

四、 結束語

本文結合了大學中的校園教務管理的工作流程，提出了一種使用UML 的面向對象建模方法。利用這種方法建立大學教育管理體系，各項基本條件得到滿足，各種條件更加合理。在高校管理中，教務管理信息系統(tǒng)是校園信息管理工作的重要組成部分，在某種意義上，提高教務管理信息系統(tǒng)的工作效率，可以幫助校園信息管理者對學生和教師信息進行有效管理。通過對教務管理系統(tǒng)的建模分析，可以明確工作模塊和步驟，為校園信息管理系統(tǒng)提供了設計參考解決方案。