基于UML的實驗室預約管理系統設計

孫云杰 段祎林 趙雪玲 田盼棟 郭慶 熊蓓樂

摘 ? 要：隨著信息技術的高速發展，實驗室傳統的預約管理方式已經無法滿足實際的需求，傳統的手工預約方式存在著諸多弊端。文章結合信息技術與實驗室需求，借助UML技術進行實驗室預約管理系統的設計。UML作為一種統一的軟件建模語言，在需求分析、系統的多角度觀察等方面具有良好的建模能力。采用UML進行系統設計，還可以方便后續開發時編程語言的選擇。

關鍵詞：實驗室預約管理;信息技術;統一建模語言

1 ? ?傳統的實驗室線下管理弊端

隨著高等教育教學改革的不斷深入，信息技術快速發展給高校教育方式和管理方式帶來了極大的挑戰，加之高校規模的擴大和教學管理需求提高，引進先進的信息化管理手段，使實驗室管理逐漸完成由封閉型向開放型過渡是教學管理方式網絡化和智能化成為教學改革的必然趨勢[1]。

傳統的實驗室線下人工預約方式主要存在以下幾個方面的問題：（1）用于記錄實驗室預約信息的紙質版記錄冊容易丟失或者損壞，可能會引起不必要的上課糾紛。（2）在使用紙質版記錄冊時，存在記錄字跡不工整的問題，為后續的實驗室預約行為帶來極大困擾。（3）在進行實驗室預約時，實驗室管理員需要查閱紙質版記錄冊了解實驗室預約情況，查詢預約記錄耗時較長且容易出錯，可能會使實驗室在同一時間段被多次預約，造成教學事故等。

實驗室預約管理系統可以實現數據檢索和資源共享，在網上公布實驗室的開放狀態，除了方便教師通過網絡實時查看實驗室的開放情況外，還能幫助管理者預測、分析、控制和輔助決策等所需的信息;為老師合理安排實驗課提供了極大的便利。如果將這樣的預約管理系統推而廣之，將能開源節流，實現科學、高效的教學管理模式，所以實驗室預約管理系統的設計和實現具有十分重要的現實意義。

2 ? ?UML技術應用

2.1 ?UML簡介

統一建模語言（Unified Modeling Language，UML）是為面向對象進行編程的一種標準語言，具有進行說明、可視化和編制文檔等功能，UML的9種模型圖可分為靜態視圖和動態視圖，靜態視圖包括：用例圖、類圖、包圖、對象圖、構件圖和部署圖;動態視圖包括：狀態圖、活動圖、協作圖和序列圖[2]。

UML不屬于任何一種編程語言，但UML模型可以直接對應到各類編程語言，例如C++，XML，DTD，Java，Visual Basic等[3]。采用UML進行系統設計，可以方便多種編程語言對系統進行編碼。

2.2 ?系統用例建模

用例圖是系統各個功能執行者所能觀察到的系統功能模型圖，是系統的藍圖。用例圖呈現了執行者之間、用例之間以及兩者之間的關系，主要針對系統、子系統或類的功能行為進行建模，從用戶的角度描述誰是系統的使用者[4]。

系統用戶按照角色可分為3種：學生用戶、教師用戶和管理員用戶。實驗室預約管理系統用例圖，如圖1所示。

（1）學生用戶用例：學生權限登錄成功后，進入學生用戶界面，在此可以查看當前學期、當前周的課表，亦可以切換學年、學期、學周進行查詢;可以查詢某一節課的詳細課程信息（學年-學期、上課時間、課程代碼、課程名稱、任課教師、實驗室、上課班級、上課周次）;當任課教師預約實驗室成功后，學生用戶會收到相關的即時信息，十分便捷。

（2）教師用戶用例：教師權限登錄成功后，進入教師用戶界面，可以根據實驗室、學周查詢當前學期的實驗室空閑狀態;獲取非空閑實驗室的上課信息（學年-學期、上課時間等）;選擇實驗室、課程、教學班上課周進行空閑實驗室預約;查詢預約信息，并可進行修改預約和取消預約的操作。

（3）管理員用戶用例：管理員權限登錄成功后，進入后臺管理界面，可以進行數據庫的維護（如數據的增、刪、改、查）;對教師用戶提交的預約申請進行審核，審核結果包括“通過”和“駁回”兩種狀態;對系統信息（用戶信息、系統日志、訪問量等）進行管理;查詢實驗室的空閑狀態。

2.3 ?系統類圖建模

類圖定義系統中的類、類與類之間的關系，通過類與類間的關系反映出本系統的基本框架，在面向對象開發中，對象是類的實例[5]。

實驗室預約管理系統類圖將用例圖中的功能轉化為具有相似結構、行為和關系的一組對象的描述符，如圖2所示。Login Controller類負責認證、授權功能，另外，包括修改密碼和注銷功能;認證成功后，根據用戶角色不同分別交由Student Controller，Teacher Controller，Admin Controller處理請求;Curriculum Controller類負責課表的查詢和展示，Appointment Controller負責預約模塊的查詢、預約、審核等功能;System Service負責業務層邏輯，并訪問數據庫。

2.4 ?活動圖建模

活動圖用來反映系統從一個活動到另一個活動的流程，強調從活動到活動的控制流[6]。

登錄功能活動框架，反映了用戶登錄到系統驗證，再到角色端口界面的流程，如圖3所示。實驗室預約功能活動圖，反映了從教師預約實驗課到管理員審核，再到學生獲取課程信息的流程（見圖4）。

圖3 ?登錄功能活動框架

3 ? ?數據庫設計

實驗室預約管理系統數據庫共有17個表，其中，實體表13個，中間表4個，一對一關系2個，一對多（或多對一）關系8個，多對多關系4個，具體架構如圖5所示。

（1）實體表，包括：用戶表、角色表、學生、教師、年級、班級、課程、學年-學期、課表、實驗室、當前時間、系統日志、字典表。

（2）中間表，包括：用戶角色、班級課程、班級課表、年級學期。