UML期末大作业-基于UML的教学评估系统设计与分析.doc

南昌大学课 程 设 计 报 告课程名称 UML分析与设计 课题名称基于UML的教学评估系统的设计与分析 专 业 软件工程 班 级 146班 学 号 姓 名 2016年5月30日UML课 程 设 计 任 务 书课程名称 面向对象分析与UML课程设计 课 题 基于UML的教学评估系统设计与分析 专业班级 软工146班 学生姓名 学 号 小组成员 天 一、设计内容与设计要求1设计内容：面向对象系统分析与设计课程是计算机科学与技术本科专业（软件方向）的一门重要的专业课。通过本课程的学习，使学生在已有的计算机软硬件基础知识、程序设计知识、数据库和网络通信知识的基础上系统掌握面向对象系统分析与设计的基本方法和技术，并具有针对特定环境下的应用问题进行信息系统开发(包括系统分析、设计与实现)的能力。通过学习本课程学生可以理解和掌握面向对象系统的分析和设计的方法和分步过程、掌握面向对象系统分析和设计的建模标准UML语言，能够利用Rational Rose（或Microsoft Viso、Start UML）软件以某一信息系统为例进行系统分析和设计。目前，大家在学习阶段缺乏工作方面的实践，对很多领域的业务不熟悉。但是熟悉业务是软件开发的基础，没有人生来就什么都熟悉。于是，拟订了如下几个题目，它接近大家的学习和生活环境，以便大家去熟悉其中的业务。希望大家分组完成，选出本组的组长，作好分工与合作。每组一题，各组题目不能相同；同组成员的负责的模块（子系统）不能相同。题目1：高校图书馆管理系统题目2：高校教务管理系统题目3：高校学生信息系统题目4：高校后勤管理系统题目5：高校学生工作管理系统题目6：高校教学管理系统题目7：人事考勤管理系统题目8：高校教材管理系统题目9：高校科研管理系统题目10：高校宿舍管理系统题目11：高校实验室管理系统题目12：学生成绩管理系统或自选题目2设计要求：（1）用例建模完成对系统的需求建模，得到用例模型后，应针对每个用例进行业务分析，说明其具体的业务流程，对其中主要功能的用例书写书面用例。对每个用例的进一步描述可以活动图，这一部分在动态建模来完成。(2)静态建模系统的静态结构模型主要由类图和对象图表达。对于复杂的系统可能还要用到包图。其中类图是静态建模的核心。（3）动态建模系统的动态结构模型主要由交互图（顺序图和协同图）、状态机图和活动图表达。在系统的分析和设计中应当对主要的Use Case和对象类绘制这些图形。（4）物理建模系统的组件图和部署图（5）小结对本课程设计进行总结。目 录引言.61. 需求分析6 1.1 用户需求分析.6 1.2功能需求分析.62. 用例建模7 2.1系统功能结构.7 2.1.1 系统用例图和数据流程图.10 2.2 功能描述.11三.静态结构建模8四.动态行为建模104.1.1系统管理员添加用户的时序图.13 4.1.2 系统管理员、专家及领导添加评估内容的时序图.14 4.1.3系统管理员、专家及领导、教师评估结果的查询的时序图.14 4.1.4系统管理员、教师添加教师的情况的时序图.14 4.1.5学生、教师、专家及领导教学评估的时序图.14 4.2.1学生的活动图.15 4.2.2教师活动图.15 4.2.3专家活动图.16 4.3.1系统管理员活动图.16 4.3.2系统管理员评估设置的活动图.17 4.3.3系统管理员其他设置的活动图.175. 物理模型18 5.1系统的组件图.18 5.2系统的配置图.20 5.3实现.21六.课程设计心得与体会23参考文献.24引言 面向对象的建模方法着眼于研究的现实问题，对问题空间进行自然分割，识别其中的实体 （或对象） 及其相互关系，建立问题空间的信息模型。UML 是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。这种语言继承了各种向对象和一些结构化建模语言的优点，把它们有机地融为一体，也代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向。1. 需求分析1.1 用户需求分析为用户（包括教师、学生和学校领导）提供一个了解教师的教学效果，提高教学质量的具有集成性、方便而实用的课堂教学评估环境。用户能够通过简洁明了的界面，在客户端使用通用的浏览器，方便快捷的对课堂教学活动进行网上综合评估。系统应当具有相当的可用性和可扩展性，即提供有意义的不同层次的反馈；评估表、问卷设计精炼，易于判断，能够有效地采集数据；评估指标的设定主客观相结合，使反馈信息更加全面、准确。1.2功能需求分析（1）评估方法和形式的多样化。针对一个给定的评估对象，运用学生评估、教师自评和教师互评三种方法来进行评估，评估方式采用主观评估和客观评估相结合。（2）评估数据的统计，提供不同层次的反馈。对采集的评估数据，根据其权重统计结果，给出反馈信息。（3）评估指标的设定能够全面而客观的反映课堂教学的质量。通过一系列教学评估指标的设定，从横向、纵向两个大的方面来对课堂教学质量进行定性和定量的分析。（4）具有可扩展性、实用性和一定的通用性。系统应随着教学以及技术的发展能够比较容易和快捷的进行扩展，在课堂教学活动评估中实用、可操作，并可复用相应的软件。总结出这个系统的主要功能模块如下。(1) 用户认证模块，首先用户输入登录信息，经过用户认证模块验证正确后就可以访问整个系统所有被赋权访问的模块。(2) 学生评教模块，模块从学生评教入，针对参与教师课堂教学质量评价的学生，提供学生评教和个人信息修改的功能。(3) 教师评学模块和教师互评模块，从教师评学入手，针对参与教师课堂教学质量评价的教师，提供教师评学、教师互评和个人信息修改的功能。(4) 基础数据管理模块，有部门管理、专业管理、班级管理、学生管理、教师管理几个功能。(5) 课程信息管理模块，有学期管理、课程类型管理、专业课程管理、学期教学计划管理、课表管理几个功能。(6) 测评管理模块，有教师评学和学生评教管理两个功能。(7) 系统管理模块，有教师用户管理、数据维护和退出 3个功能。二.用例建模2.1系统功能结构本课堂教学评估系统主要面向三类用户：教师、学生和管理员，分为前台用户系统和后台管理系统两个子系统，功能结构如图2.1所示。后台数据汇总课程信息管理用户信息管理互评自评查看登录评估登录学生用户教师用户后台管理系统前台用户系统教学评估系统图 2.1 系统功能结构图（1）前台用户系统该子系统细分为学生用户和教师用户两类：学生用户模块的功能分为登录和评估两个子模块。学生根据用户名和密码登录课堂教学评估系统，采用固定的用户名和密码，即用户名为学生的学号，密码为学生的身份证号。学生登录课堂教学评估系统后，系统根据学生的班级代号（学号的前6位）确定其本学期所学课程及任课教师的情况，形成具体的评估表。填写评估表后需提交，一旦提交结果，系统将记录该学生已经填写评估表，下次登录则不允许操作。教师用户模块的功能分为登录、查看、自评和互评四个子模块。教师根据用户名和密码登录系统，用户名为教师工号，密码为教师身份证号。教师登录该系统后，对自我进行评估和对其他任课教师进行评估。在评估结果公布后可以查看。（2）后台管理系统该子系统由管理员负责管理维护，主要包括用户信息管理、课程信息管理和数据汇总四个部分。1）用户信息管理主要是对学生和教师的用户名和密码进行增加、修改和删除操作，为课堂教学评估提供基本的信息。针对升学、毕业、入职、离职、转学等情况，对用户信息进行相应的操作。2）课程信息管理管理某学期所开设课程以及任课教师情况。3）数据汇总在进行课堂教学评估活动后，对学生和教师做出的主客观评估意见进行汇总，并显示反馈结果。图2.2描述了该课堂教学评估系统的整个流程。错误重新登录管理维护数据库统计数据数据入库自评互评数据入库统计数据评估结果不同身份用户管理员学生教师进行评估受评教师已评估用户名与密码不匹配，重新登录数据库身份验证输入用户名和密码用户登录图2.2 系统流程图2.1.1 系统用例图和数据流程图（1）系统用例图（2）数据流程图登录评估系统选择评估教师信息填写评估表，并提交数据库存储信息对数据统计分析生成反馈信息图2.4 数据处理流程2.2 功能描述根据用户类型的不同进行具体的功能操作描述：（1）学生用户1）登录系统，学生在指定的时间内对本学期担任本班课程的教师进行客观评估，并给出相关的意见和建议。2）若已经进行了完整的评估，再次登录系统将提示已评估，要求退出系统。（2）教师用户1）登录系统，对自我和其他任课教师进行主观评估。2）在评估活动结束后，教师可以根据自身的用户名和密码再次登录，来查看评估结果。（3）管理员1）增加、删除和修改教师、学生的基本信息。2）增加、删除和修改教师授课的课程信息。3）定制评估指标。4）在课堂教学评估活动结束后统计评估数据，分类处理并公布结果。三、静态结构建模 确定了系统的系统的参与者和用例,得出了系统的用例图之后,接着需要进行的主要任务就是对系统进行对象建模。对象建模是对系统的静态特征和动态特征进行建模,它包括静态结构建模和动态行为建模。静态结构建模静态结构建模用于对系统应用领域中的概念以及与系统实现有关的内部概念建模,它将行为实体描述成离散的模型元素,但不描述与时间有关的系统行为。静态视图将系统中的行为实体看作是将被类所指定、拥有并使用的物体,这些实体的动态行为在其他视图时序图、活动图等中进行描述。静态结构建模主要从上一阶段的用例模型中抽取系统的分析类,并分析类与类之间的关系,确定类的属性和方法,分析系统的组织和功能结构,得到系统类图,从而建立系统静态结构模型。静态模型：主要业务类：基类 （Base）、学生 （Student）、教师 （Teacher）、班级 （Classes）、课程 （Course）、部门 （Department）、用户 （User）、统计 （Statistic）本系统设计 Base 类作为基类，主要定义了各个类通用的方法，同时把一些常用数据库操作重新进行了定义，以提高代码的开发效率，最重要的是统一对数据库连接进行了及时的资源释放。Student、Teacher、Classes、Department、User、Course、Statistic 为对基类的继承和扩展，为派生类。这些派生的类不仅具有基类的特征，而且还可以定义自己独有的特征。4. 动态行为建模 在建立好系统静态模型的基础上，需要分析和设计系统的动态结构，以及建立相应的动态模型。 UML 主要借助于交互图（顺序图 、时序图 、 协作图 ） 和行为图 （ 状态图 、 活动图 ） 进行描述。 4.1.1系统管理员添加用户的时序图。（图）图系统管理员添加用户的时序图4.1.2 系统管理员、专家及领导添加评估内容的时序图。（图）图系统管理员、专家及领导添加评估内容的时序图4.1.3系统管理员、专家及领导、教师评估结果的查询的时序图。（图-）图-系统管理员、专家及领导、教师评估结果的查询的时序图4.1.4系统管理员、教师添加教师的情况的时序图。（图-）图-系统管理员、教师添加教师的情况的时序图4.1.5学生、教师、专家及领导教学评估的时序图。（图-）图-学生、教师、专家及领导教学评估的时序图 活动图是基于对象的状态变迁所绘制的视图。它的主线是状态的变化，而不是时间，而时序图则是对象在不同时间段内的表现。为了满足这个活动图，类的一些基本必要方法就可以初步确定。再加上逻辑视图中类关系的分析，可以套用一些设计模式，又可以进一步再确定一些类的方法和属性。这一切的图，就是为了让你从需求情景描述-设计用例-逻辑视图-详细类分析抽象出你的类设计。总之，让面向对象的设计过程，思路连续，可推导。系统不可能完成所有的事情，必然有一部分功能是由人来完成的，所以活动图，从手工的角度描述了一个业务的流程，其中有些是手工作业，有些是系统的功能，活动图描述出了整个流程。活动这个术语的解释依赖于作图的目的和抽象层次。在描述概念层视图中，活动表示需要完成的一些任务；在说明层视图和实现层视图中，活动表示类中的方法。一个活动可以顺序地跟在另一个活动后执行，这是简单地顺序关系。如果触发事件连接到一个用加黑地粗线段表示地同步条上，且同步条引出几个带箭头地触发事件，那么这几个触发事件是并行的，也就是说这几个活动的执行次序可以是随意的。4.2.1学生的活动图（图-）图-学生的活动图学生使用自己的学号登录，然后可以直接对教师评估或先查询教师的基本情况后再进行相应的评估。4.2.2图教师活动图教师首先通过自己的工号登录系统，之后可以处理3种情况：a.设置本人情况；b.查询本人评估结果；c.教师对教学的评估。在教师对教学的评估中又分为评估教学和查询教师的基本情况。之后退出系统。4.2.3专家活动图（图-）图-专家活动图专家和领导首先通过自己的工号登录系统，之后可以处理3种情况：a.设置评估内容；b.查询全部评估结果；c.教师对教学的评估。在专家和领导的对教学的评估中又分为评估教学和查询教师的基本情况。之后退出系统。4.3.1系统管理员活动图（1） 系统管理员用户设置的活动图（图-）图-系统管理员活动图系统管理员可以先登录系统，进入用户的设置。用户的设置在此分为：a查询用户的信息；b.添加新用户;c.删除或修改用户。之后退出系统。4.3.2系统管理员评估设置的活动图。（图-）图-系统管理员评估设置的活动图系统管理员可以先登录系统，进入评估的设置。评估的设置在此分为：学生的评估内容和教师的评估内容，之后退出系统。4.3.3系统管理员其他设置的活动图。（图-）（其他设置包括：设置查询评估的结果；设置评估数据的分析；设置教师的情况。）图-系统管理员其他设置的活动图系统管理员可以先登录系统，进入其他的设置。其他设置在此分为：a查询评估结果；b设置评估数据的分析;c教师情况的设置。之后退出系统。5、 物理模型5.1系统的组件图 构件图描述软件构件及构件之间的关系，显示代码的结构。构件是逻辑架构中定义的概念和功能（类、对象、它们的关系、协作）在物理架构中的实现。典型情况下构件是开发环境中的实现文件。在以构件为基础的开发（CBD）中，构件图为架构师提供一个开始为解决方案建模的自然形式。构件图允许一个架构师验证系统的必需功能是由构件实现的，这样确保了最终系统将会被接受。 除此之外，构件图对于不同的小组是有用的交流工具。图可以呈现给关键项目发起人及实现人员。通常，当构件图将系统的实现人员连接起来的时候，构件图通常可以使项目发起人感到轻松，因为图展示了对将要被建立的整个系统的早期理解。开发者发现构件图是很有用的，因为构件图给他们提供了将要建立的系统的高层次的架构视图，这将帮助开发者开始建立实现的路标，并决定关于任务分配及（或）增进需求技能。系统管理员发现构件图也是很有用的，因为他们可以获得将运行于他们系统上的逻辑软件构件的早期视图。虽然系统管理员将无法从图上确定物理设备或物理的可执行程序，但是，他们仍然欢迎构件图，因为它较早地提供了关于构件及其关系的信息（这允许系统管理员轻松地计划后面的工作）。教学评估系统的组件图：教学评估系统中主要有两个组件图：业务对象组件图和用户界面组件图。 a.图5-17教学评估系统的组件图B用户界面组件图。（图5-18）用户界面图5-18用户界面组件图5.2系统的配置图部署图描述了一个运行时的硬件结点，以及在这些结点上运行的软件组件的静态视图。 部署图显示了系统的硬件，安装在硬件上的软件，以及用于连接异构的机器之间的中间件。创建一个部署模型的目的包括：（1） 探究系统投产的相关问题。（2） 探究你的系统和生产环境中的其它系统的依赖关系，这些关系可能是已经存在，或是将要引入的。（3） 描述一个商业一个用主要的部署结构。（4） 设计一个嵌入系统的硬件和软件结构。（5） 描述一个组织的硬件网络基础结构。教学评估系统由5个节点构成，应用服务器主要负责整个系统的总体协调工作；数据库负责数据的管理；Web应用程序模块用于用户（学生、教师、专家及领导）进行教师情况的查询、评估结果的查询；业务操作模块用于处理用户教学评估、数据分析等一般业务的流程；信息维护模块用于系统管理员维护整个系统的数据信息，如添加新用户、更改评估内容等。（图5-19）图5-19系统的配置图5.3实现 由于课程安排时间有限加上自己对实现部分掌握不够，这里暂且先给出部分实现的代码：六、心得体会从面向对象的思想出发，讨论UML建模的语法结构和UML的建模思路与过程，并基于此对教学评估系统进行了分析，设