（教育技术学专业论文）j2ee平台上基于模式的高校教务管理系统的研究与构建.pdf

摘要与关键字 【摘要】 为了更好地推进信息化教育，国内有些高校开发了新的综合教育管理系统， 有的则对原有系统进行了改进和二次开发。随着系统的深入使用以及高校规模的 不断扩大，新的需求不断提出，这样就给系统可复用性、可扩展性和伸缩性能提 出了考验。如何才能提高系统的使用寿命? 系统如何更好的为管理人员、教师和 学生服务? 如何能使系统具有更好的用户体验呢? 这些问题都是高等院校需要 认真考虑的问题。 本文利用业务的分析模式对教务管理领域中相关模块的业务需求进行分析， 包括报名管理模块、成绩管理模块、费用管理模块和单据打印模块等。先通过业 务分析找出变化点，封装变化点，建立起可复用的分析模型。然后在分析模型基 础上利用设计模式来设计出良好的架构和业务功能子系统。最后实现和测试系 统。从而使教务管理系统具有良好的可复用性、扩展性、伸缩性和更好的用户体 验。由于架构的搭建是建立在对可能的变化点、变化的方式进行预测、分析和总 结之上，所以当变化来袭时就能赢得主动。这样能节约系统二次开发和维护的成 本。同时，领域内分析模型的建立能为今后相关业务分析时所复用，并且对领域 外的相似场景的分析具有借鉴意义。 【关键字】 分析模式，设计模式、教务管理、副修专业、框架，复用、应对变化。 a b s t r a c ta n dk e yw o r d s a b s t r a c t ： i no r d e rt op r o m e t ei n f o r m a t i o ne d u c a t i o n ，t h e r ea r es o m en e w i n t e g r a t i v ee d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o ns y s t e m sd e v e l o p e di ns o m e d o m e s t i cu n i v e r s i t i e s w h i l eo t h e r su n i v e r s i t i e se n h a n c et h e i r c o n n a t u r a ls y s t e ma n da d dn e wf u n c t i o nb a s e do nt h e i ro l ds y s t e mn e w r e q u i r e m e n t sm a y b ei n c r e a s eb e c a u s eo fg r a d u a lu s a b i l i t yo fs y s t e ma n d q u i c k i l ye n l a r g i n go fu n i v e r s i t y ，w h i c hi st r i a lt or e u s a b i l i t y ， e x t e n s i b i l i t ya n df l e x i b i l i t y h o wt oi m p r o v en a t u r el i f eo fs o f t w a r e ? h o wt os u p p o r ta d m i n i s t r a t o r s ，t e a c h e r sa n ds t u d e n t sb ys y s t e mb e t t e r ? h o wt og i v eu s e r sm o r ee n j o y a b l ee x p e r i e n c e ? t h e ys h o u l db ef o c u s e da n d r e s o l v e du r g e n t l yb yu s s o m eb u s i n e s sr e q u i r e m e n t s ，s u c ha ss i g n u pm a n a g e m e n tm o d u l e ，s c o r e m a n a g e m e n tm o d u l e ，f e em a n a g e m e n tm o d u l ea n db i i ip r i n tm o d u l e ，h a v eb e e n a n a l y z e dw i t hc o r r e s p o n d i n ga n a l y s i sp a t t e r ni nt h et h e s i s c h a n g ep o i n t s w e r ef o u n da n de n c a p s u l a t e db yb u s i n e s sl o g i ca n a l y s i sa n da n a l y s i sm o d e l s w e r ec o n s t r u c t e d ，t h e nd e s i g nm o d e l sw e r ec o n s t r u c t e db a s e do nt h ef r o n t a l a n a l y s i sm o d e l a tl a s t s y s t e mw a si m p l e m e n t e da n dt e s t e d s ot h e e d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o ns y s t e mh a sg o o dr e u s a b i l i t y ，e x t e n s i b i l i t y ， f l e x i b i l i t ya n de n j o y a b l eu s i n ge x p e r i e n c e b e c a u s ef r a m e w o r kw a sb u i l t r e f e rt oc h a n g ep o i n t sf o r c a s t e d ，a n a l y z e da n ds u m m a r i z e d ，w ec a ng o s m o o t h l ya n ds u c c e e dw h e na c t u a lc h a n g e sc o m e c o s to n t h es e c o n d d e v e l o p m e n ta n db u s i n e s se x t e n d i n g i ss a v e d a tt h es a m et i m e ，a n a l y s i s m o d u l ea n dd e s i g nm o d u l ec o n s t r u c t e di nt h ep r o j e c tc a nb er e s u e di n s i m i l a rb u s i n e s sl o g i co fe d u c a t i o n a ld o m a i n b e s i d e s ，t h e yc a nb eu s e o fr e f e r e n c ei ns i m i l a rs c e n a r i o e so fo t h e rd o m a i n s k e yw o r d s ： a n a l y s i sp a t t e r n ，d e s i g np a t t e r n ，e u d c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o n ，m i n o r s p e c i l i t y ，f r a m e w o r k ，r e u s a b i l i t y ，r e p l yf o rc h a n g e 图2 - i 图2 屯 图2 - 3 图2 - 4 图2 - 5 图2 6 图2 - 7 图2 - 8 图2 呻 图2 - 1 0 图2 - 1 1 图2 - 1 2 图2 - 1 3 图2 - 1 4 图2 - 1 5 图2 - 1 6 图2 - 1 7 图2 - 1 8 图3 - 1 图3 - 2 图3 - 3 图4 - 1 图4 - 2 图4 3 图4 4 图4 - 5 图4 - 6 图4 - 7 图4 喝 图4 呻 图4 _ l o 图4 _ l l 图4 - 1 2 图4 - 1 3 图4 - 1 4 图5 - 1 图5 - 2 图5 _ 3 图5 q 图5 5 图5 - 6 图5 7 模式的应用方式“” 需求、分析和设计 图表目录 软件开发过程中的分析模式 知识层和操作层分离。1 数量模式。 分析模式 带参数的观察模式 团体模式 具有显示上下级关系的组织 使用类型化关系的组织层次模式 责任模式 知识层和操作层分离的责任模式 g o f 设计模式空间图 双层应用程序 三层应用程序 物理层和逻辑层 按业务功能划分应用模块 层的接口和实现 i v i v c 框架 j 2 髓体系结构 s t r u t s 实现的h v c 框架 m s m i s 子系统间关联 参与者的分类和抽象 用户的操作用例 教师的操作用例 学生的操作用例 管理员的操作用例 b e c 映射示意图 s 0 1 报名用例b e c 映射时序图 a 0 3 _ 特殊收费用例b e c 映射时序图 t 0 6 一登录成绩和u 0 3 _ 成绩查询用例b e c 映射时序图 单据打印时序图 条件的知识层和操作层的分离 数量表示成绩状态的类型 建立一张单据 m s m i s 物理结构 m s m i $ 逻辑结构 h i b e r n a t e 核心接口的类框图 包图总体设计 控制类的继承关系 班级d a o 类图 班级实体图 第页 岱堪殂毖笱筠刀勰勰勰拶弘卯札钒铊能够n贷玎鼹璐毋缸配斛酊酷酊毋毋n佗竹弭似 图5 8 班级模型类各层交互时序图 图5 _ 9 将职责链模式引入报名条件校验操作 图5 - 1 0 使用逻辑控制来完成校验 图5 一l l 将简单工厂模式引入收费操作 图5 1 2 将外观、观察者模式应用于单据打印 图5 1 3 学生报名界面 图5 一1 4 学生报名管理主界面 图5 一1 5 分班管理主界面 图5 - 1 6 分班、班级选课界面 图5 一1 7 普通收费界面 图5 - 1 8 图5 - 1 9 图5 - 2 0 图铲2 l 学生管理主界面 学生自选课界面 专业信息管理 课程信息管理 表o - l 缩写和解释9 5 5 7 0 7 2 7 8 7 9 8 0 表4 - l 角色用例关联表 表5 - 1 矾跚i s 数据库表基本信息说明 表5 - 2h i b e r n a t e 核心接口功能介绍 表5 - 3 使用职责链模式和使用逻辑控制方式对比 表5 - 4 使用工厂模式和使用逻辑控制方式对比 表5 - 5 打印模块使用模式和不使用模式对比 第1 v 页 俗竹裙为缸眩舵昭鼯“斟黔髂 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了臻确说明并表示谢意 作者签名：二砒日期： 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在 解密后适用本规定 学位论文作者签名概 嗍：平莎 导师张嫦虱 嗍：学i 绪论 绪论 一、研究背景 随着高校信息化建设的力度的加大，计算机及网络技术的发展，高校教务管 理系统的功能要求与时俱进。需要利用最新的计算机和网络技术来提高系统的性 能，增强系统的功能，改进系统使用的便捷度。为了迎合这些要求，有的学校使 用最新的技术，将原有系统推翻重新设计；有的学校在原来的系统上进行二次开 发；有的则通过一个简单的外挂系统来完成新增的功能等等。在系统改进的过程 中经常是牵一发而动全身，花费了大量的人力、物力和财力。上述办法都不是最 优的，都有这样或那样的不足，不是成本太高，就是系统的整合性和用户体验太 差。因此要求我们寻求一种有效经济的技术来延长系统的生命周期。 计算机软件技术的飞速发展，使得计算机软件的设计开发过程日趋规范化， 流程化软件的分析和设计思想逐渐成熟。模式可以说是软件的灵魂，它的发展 对于软件业的产业化是革命性。设计模式为实现最大程度复用的软件设计模型提 供了理论指导；分析模式指导着可复用系统初始设计阶段的分析模型的建立。在 应用软件领域，特别是医疗，财务，银行等领域中已有诸多的成功案例。高校教 务管理系统虽不属于医疗、财务、银行领域，但在业务流程上有许多共性，可以 归纳总结教务管理业务的特性，借鉴其他领域的成功经验将问题逐个分化和解 决。 二、研究现状 且前，已经有诸多技术应用于教务管理领域； 华东师范大学软件工程专业的吴宏将j 2 e e 技术应用于教务管理系统，采 用设计模式的思想来设计系统的架构，并对其中的排课算法进行了分析和 优化。 太原理工大学计算机应用专业的郭鲜风将u m l 技术应用于教务管理系统， 并用u m l 工具来设计系统的架构和业务功能。 著名科学家、敏捷开发的创始人m a r t i nf o w l e r 在可复用对象模型一书中 阐述了分析模式在业务应用。还提出了众多相关领域的业务分析模式。 除此以外，还有着重分布式，面向对象，工作流等在教务管理上的应用。 综合以上研究成果，除m a r t i nf o w l e r 外，虽然将模式的概念应用到教务 管理系统领域，但是都强调的是系统的设计和实现层面，业务层面牵涉太少， 而且设计模式的应用不够充分；没有很好的解决变化的问题。而大师级的 m a r t i nf o w l e r 是将分析模式应用到业务领域的先驱，由于其行业的局限性， 第1 页 他没能在教务管理领域有所研究。 三，研究意义 本文利用业务的分析模式对教务管理领域中相关模块的业务需求进行分析， 找出变化点，封装变化点；利用设计模式来设计出良好的架构和业务功能子系统。 从而使教务管理系统具有良好的可复用性、扩展性、伸缩性和更好的用户体验。 由于架构的搭建是建立在对可能的变化点、变化的方式进行分析、总结和预测之 上，所以当变化来袭时就能赢得主动，这样能节约系统二次开发和维护的成本； 同时，领域内分析模式的提出能为今后相关业务分析时所复用，并且对领域外的 相似场景的分析具有借鉴意义。 软件系统的成本；系统软件的成本作为一个经济学范畴，应反映软件产品在 其生产过程中所耗费的各项费用，为原材料、燃料、动力、折旧、人工费、管理 费用、财务费用多项开支的总和。本文着眼于系统软件生命周期构成的两阶段即 开发阶段和维护阶段。而系统软件的成本由开发成本和维护成本构成。1 1 1 软件系统的维护在其生命周期中占有重要地位。从一份针对1 0 个著名软件 成本构成的网络调查报告1 2 1 中了解到软件系统的维护和升级成本占据总成本的 1 5 之多，这只是一个平均数字，对那些像人寿保险核心业务系统、教务管理 系统等以数据为中心的资讯系统来说，其维护阶段在软件生命周期或生存期中占 较大比重，有的可达软件生存周期的5 0 - 7 0 ：其维护和升级成本占据总成本的 比例将达到3 0 以上。 软件系统产品一般没有有形损耗，仅有无形损耗。软件系统产品的维护，一 是由于软件系统自身的复杂性，特别是为了对运行中新发现的隐错进行改正性维 护；二是由于软件系统对其硬、软件环境有依赖性。硬，软环境改变时，软件系 统要进行适应性维护；三是由于需求的变化，要求增强软件系统功能和提高系统 软件性能，软件系统要进行完美性维护。本文将主要针对第三条对降低软件系统 维护和升级成本进行策略研究。 四、研究b 标 本文首先对教务管理的业务进行分析，尽量应用其他行业领域中成功的业务 分析模式；并对其他分析模式不能解决的教务管理特有的业务逻辑进行建模，以 期望提出新的分析模式，为以后业务分析时复用。然后利用业务分析的结果，用 设计模式来设计和实现系统的部分功能。从而搭建一个适合教务管理业务的系统 架构，所有功能模块都基于此架构来组织和实现。在此过程中的思想的传递是通 第2 页 绪论 过u m l 来完成的。 拟解决的关键问题 成功找到教务管理领域的功能变化点。 针对学生选课和学生成绩管理等业务应用提炼出教务管理领域的可复用 的业务分析方法。 建立一个尽可能通用的教务管理系统架构，并在其上实现学生选课和学 生成绩管理等业务功能。 采用循环调优方法对高校教务管理系统进行优化。 五、项s 的背景和意义 华东师范大学的教务管理系统是该校公共数据库的一个子系统，虽然是一个 相对比较成熟的教务管理平台，但该教务管理平台对副修专业管理的支持很少， 仅仅局限于学生成绩信息查询和录入、教学计划、班级管理。该校也开发了一些 附加系统来支持日常管理，比如财务管理( 副修专业和主修专业是单独核算的， 不走学校统一的财务管理流程) 是用、，b 开发的c s 结构的单机运行系统，学生的 报名和录取是通过上海市西南片高校联合办学服务网来完成，学生信息的查询是 通过该校教务处的一个附属网站来进行，点名册、发票等报表的打印都是通过手 工利用数据库的报表功能来实现。这样的管理太分散，操作起来相当不方便，关 键问题是数据不能实现同步，存在严重的差异性，而且随着副修专业的发展以及 招生规模的逐渐扩大，当业务需求增加时，系统只能通过再添加一个与以前的系 统完全独立的附加系统来。如此反复，在信息管理的时候一两个附加系统还可能 顾及得到；多了，未必能综合应用，后果可想而知。所以，该教务处副修专业管 理办公室急需一个完备的、统一的、能很好应对将来业务扩展的副修专业管理系 统。 华东师范大学副修专业管理系统是经教务处2 0 0 7 年的重要项目，笔者有幸 担任了该项目的主要负责人，负责项目的业务分析、总体设计和核心模块的开发 工作。项目计划分为两期。该项目的第一期已于2 0 0 7 年4 月中旬交付试用，第 一期主要包括，学生管理( 包括学生报名、审核录取、分班选课、财务收费注册、 学籍管理、成绩管理、学生信息管理) ，教师、专业、课程等信息管理，网上评 教，发票、点名册打印等副修专业管理流程所牵涉的核心模块。目前系统运行良 好。第二期将完成剩余的业务功能，包括邮件收发、按专业班级和主题分类的交 流园地，教学计划和实施计划管理、毕业资格审查和证书发放等以及性能改进( 因 为系统的性能测定需要有一定的数据量作为依据) ，第二期将于2 0 0 7 年9 月开发 第3 页 测试完成并交付使用。该项目的成功将对兄弟院校的副修专业管理带来一定的参 考价值以及对今后教务管理领域系统的分析和构建提供经验。 六、关键技术介纽 1 u 儿 面向对象的分析与设计( o o a d ) 方法的发展在8 0 年代末至9 0 年代中出现了 一个高潮，u l 轧( u n i t e dm o d e ll a n g u a g e ，可以解释为统一建模语言或者标准建 模语言) 是这个高潮的产物。它不仅统一了b o o t h 、r u m b a u g h 和j a c o b s o n 的表示 方法，而且对其作了进一步的发展，并最终统一为大众所接受的标准建模语言 标准建模语言u 扎的出现 1 9 9 4 年l o 月，g r a d yb o o t h 和j i mr u m b a u g h 开始致力于标准建模语言的研 究。他们首先将b o o c h9 3 和o m t - 2 统一起来，并于1 9 9 5 年l o 月发布了第一个 公开版本，称之为统一方法咖0 8 ( u n i t i e dm e t h o d ) 。1 9 9 5 年秋，o o s e 的创 始人i v a rj a c o b s o n 加盟到这一工作经过b o o c h 、r u m b a u g h 和j a e o b s o n 三人 的共同努力，于1 9 9 6 年6 月和l o 月分别发布了两个新的版本，即u i i l0 9 和 u l f l , 0 9 1 ，并将叫重新命名为u i 也( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 。 1 9 9 6 年，一些机构将u 札作为其商业策略已日趋明显。b m l 的开发者得到了 来自公众的正面反应，并倡议成立了咖l 成员协会，以完善、加强和促进b m l 的定义工作。当时的成员有d e c 、咿、i l o g i x ，i t e l l i c o r p 、i b m 、 i c o nc o m p u t i n g 、m c is y s t e m h o u s e 、m i c r o s o f t 、o r a c l e 、r a t i o n a ls o f t w a r e 、 t i 以及u n i s y s 。这一机构对b m l1 0 ( 1 9 9 7 年1 月) 及b m li 1 ( 1 9 9 7 年1 1 月1 7 日) 的定义和发布起了重要的促进作用。 u m l 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。它溶入 了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的 分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。 面向对象技术和b m l 的发展过程可用上图来表示，标准建模语言的出现是其 重要成果。在美国，截止1 9 9 6 年l o 月，u m l 获得了工业界、科技界和应用界的 广泛支持，已有7 0 0 多个公司表示支持采用o m l 作为建模语言。1 9 9 6 年底，b m l 已稳占面向对象技术市场的8 5 ，成为可视化建模语言事实上的工业标准。1 9 9 7 年1 1 月1 7 日，o m g 采纳u m l1 1 作为基于面向对象技术的标准建模语言。b m l 代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有巨大的市场前景，也具有 重大的经济价值和国防价值。 标准建模语言u m l 的内容 首先，u m l 融合了b o o c h 、o m t 和o o s e 方法中的基本概念，而且这些基本概 第4 页 念与其他面向对象技术中的基本概念大多相同，因而，u 札必然成为这些方法以 及其他方法的使用者乐于采用的一种简单一致的建模语言；其次，u 盹不仅仅是 上述方法的简单汇合，而是在这些方法的基础上广泛征求意见，集众家之长，几 经修改而完成的，u 眦扩展了现有方法的应用范围；第三，u 札是标准的建模语 言，而不是标准的开发过程。尽管u 札的应用必然以系统的开发过程为背景，但 由于不同的组织和不同的应用领域，需要采取不同的开发过程。 作为一种建模语言，u i i l 的定义包括u m l 语义和u 札表示法两个部分。 ( 1 u 札语义描述基于u 她的精确元模型定义。元模型为u 札的所有元素 在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取 得一致，消除了因入而异的最佳表达方法所造成的影响。此外u m l 还支持对元模 型的扩展定义 ( 2 ) u m l 表示法定义u 虬符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图 形符号和文本语法为系统建模提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用 级的模型，在语义上它是u 札元模型的实铆。 标准建模语言删l 的重要内容可以由下列五类图( 共9 种图形) 来定义： 第一类是用例图( u s e - c a s ed i a g r a m ) ，从用户角度描述系统功能，并指出 各功能的操作者 第二类是静态图( s t a t i cd i a g r a m ) ，包括类图、对象图和包图。其中类图 描述系统中类的静态结构。不仅定义系统中的类，表示类之阅的联系如关联、依 赖、聚合等，也包括类的内部结构( 类的属性和操作) 。类图描述的是一种静态 关系，在系统的整个生命周期都是有效的。 对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。他们的不同点在于 对象图显示类的多个对象实例，而不是实际的类。一个对象图是类图的一个实例。 由于对象存在生命周期，因此对象图只能在系统某一时间段存在。 包由包或类组成，表示包与包之间的关系。包图用于描述系统的分层结构。 第三类是行为图( b e h a v i o rd i a g r a m ) ，描述系统的动态模型和组成对象间 的交互关系。其中状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转 移条件。通常，状态图是对类图的补充。在实用上并不需要为所有的类画状态图， 仅为那些有多个状态其行为受外界环境的影响并且发生改变的类画状态图。 而活动图描述满足用例要求所要进行的活动以及活动间的约束关系，有利于 识别并行活动。 第四类是交互图( i n t e r a c t i v ed i a g r a m ) ，描述对象问的交互关系。其中顺 序图显示对象之间的动态合作关系，它强调对象之间消息发送的顺序，同时显示 对象之问的交互；合作图描述对象阃的协作关系，合作图跟顺序图相似，显示对 第5 页 象间的动态合作关系。除显示信息交换外，合作图还显示对象以及它们之间的关 系。如果强调时间和顺序，则使用顺序图；如果强调上下级关系，则选择合作图。 这两种图合称为交互图。 第五类是实现图( i m p l e m e n t a t i o nd i a g r a m ) 。其中构件图描述代码部件的 物理结构及各部件之间的依赖关系。一个部件可能是一个资源代码部件、一个二 进制部件或一个可执行部件。它包含逻辑类或实现类的有关信息部件图有助于 分析和理解部件之问的相互影响程度。 配置图( c o n f i g u r a t i o nd i a g r a m ) 定义系统中软硬件的物理体系结构。它可 以显示实际的计算机和设备( 用节点表示) 以及它们之问的连接关系，也可显示 连接的类型及部件之间的依赖性。在节点内部，放置可执行部件和对象以显示节 点跟可执行软件单元的对应关系。 标准建模语言u i 也的主要特点 标准建模语言u m l 的主要特点可以归结为三点： ( 1 ) u 札统一了b o o c h 、o m t 和0 0 s e 等方法中的基本概念。 ( 2 ) u m l 还吸取了面向对象技术领域中其他流派的长处，其中也包括非0 0 方法的影响。u 札符号表示考虑了各种方法的图形表示，删掉了大量易引起混乱 的、多余的和极少使用的符号，也添加了一些新符号。因此，在u m l 中汇入了面 向对象领域中很多人的思想。这些思想并不是u 札的开发者们发明的，而是开发 者们依据最优秀的0 0 方法和丰富的计算机科学实践经验综合提炼而成的。 ( 3 ) u m l 在演变过程中还提出了一些新的概念。在u m l 标准中新加了模板 ( s t e r e o t y p e s ) ，职责( r e s p o n s i b i l i t i e s )、 扩展机制 ( e x t e n s i b i l i t ym e c h a n i s m s ) 、线程( t h r e a d s ) 、过程( p r o c e s s e s ) 、分布式 ( d i s t r i b u t i o n ) 、并发( c o n c u r r e n c y ) 、模式( p a t t e r n s ) 、合作( c o l l a b o r a t i o n s ) ， 活动图( a c t i v i t yd i a g r a m ) 等新概念，并清晰地区分类型( t y p e ) 、类( c l a s s ) 和实例( i n s t a n c e ) 、细化( r e f i n e m e n t ) 、接口( i n t e r f a c e s ) 和组件( c o m p o n e n t s ) 等概念。 因此可以认为，u m l 是一种先进实用的标准建模语言，但其中某些概念尚待 实践来验证，u m l 也必然存在一个进化过程。 标准建模语言u m l 的应用领域 u m l 的目标是以面向对象图的方式来描述任何类型的系统，具有很宽的应用 领域。其中最常用的是建立软件系统的模型，但它同样可以用于描述非软件领域 的系统，如机械系统、企业机构或业务过程，以及处理复杂数据的信息系统、具 有实时要求的工业系统或工业过程等。总之，u m l 是一个通用的标准建模语言， 可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。 第6 页 绪论 此外，u m l 适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同 阶段。在需求分析阶段，可以用用例来捕获用户需求。通过用例建模，描述对系 统感兴趣的外部角色及其对系统( 用例) 的功能要求。分析阶段主要关心问题域 中的主要概念( 如抽象、类和对象等) 和机制，需要识别这些类以及它们相互间 的关系，并用u m l 类图来描述。为实现用例，类之间需要协作，这可以用u 地 动态模型来描述。在分析阶段，只对问题域的对象( 现实世界的概念) 建模，而 不考虑定义软件系统中技术细节的类( 如处理用户接口、数据库、通讯和并行性 等问题的类) 这些技术细节将在设计阶段引入，因此设计阶段为构造阶段提供 更详细的规格说明。 编程( 构造) 是一个独立的阶段，其任务是用面向对象编程语言将来自设计 阶段的类转换成实际的代码。在用u 地建立分析和设计模型时，应尽量避免考虑 把模型转换成某种特定的编程语言。因为在早期阶段，模型仅仅是理解和分析系 统结构的工具，过早考虑编码问题十分不利于建立简单正确的模型 u g l 模型还可作为测试阶段的依据。系统通常需要经过单元测试、集成测试、 系统测试和验收测试。不同的测试小组使用不同的u m l 图作为测试依据：单元测 试使用类图和类规格说明；集成测试使用部件图和合作图；系统测试使用用例图 来验证系统的行为；验收测试由用户进行，以验证系统测试的结果是否满足在分 析阶段确定的需求。 总之，标准建模语言u 肌适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统，而 且适用于系统开发的不同阶段，从需求规格描述直至系统完成后的测试和维护。 本文将在分析和设计的过程中使用o m l 来表达结构思想。 2 r u p r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ( 以下简称r u p ) 是一套软件工程方法，主要 由i v a rj a c o b s o n 的t h eo b j e c t o r ya p p r o c h 和t h er a t i o n a lh p p r o c h 发展 而来同时，它又是文档化的软件工程产品，所有r u p 的实施细节及方法导引 均以w e b 文档的方式集成在一张光盘上，由r a t i o n a l 公司开发、维护并销售， 当前版本是5 0 。r u p 又是一套软件工程方法的框架，各个组织可根据自身的实 际情况，以及项目规模对r u p 进行裁剪和修改，以制定出合乎需要的软件工程过 程。r u p 吸收了多种开发模型的优点，具有很好的可操作性和实用性。从它一推 出市场，凭借b o o c h 、i v a rj a c o b s o n 、以及r u m b a g h 在业界的领导地位以及与 统一建模语言( u n i f i e dm o d e ll a n g u a g e ，以下简称u l i l ) 的良好集成、多种 c a s e 工具的支持、不断的升级与维护，迅速得到业界广泛的认同，越来越多的 组织以它作为软件开发模型框架。 l 、通用语言建立了想法与行为的边界，它定义了概念；方法和过程则建立 第7 页 绪论 这种边界范围内的行为，它们应用这些概念；工具建立这种边界范围内的行为的 自动化。显然，如果我们不能够理解它，我们就无法正确的使用它和交流它，更 不能使其自动化。在信息系统和技术产业中，统一过程( u p ) ，r a t i o n a l 统一过 程( r u p ) ，统一建模语言( u 虬) 以及软件过程工程元模型( s p e m ) 是这种进化的 核心 2 、统一过程( u p ) 是由用例驱动( u s e - c a s e - d r i v e n ) 、以架构为中心的、 迭代增量的开发过程框架，它使用对象管理组织( 0 l g ) 的u 儿并与对象管理组 织( o ) 的软件过程工程原模型( s p 酬) 兼容。 3 、r u p 是最佳软件开发经验的总结，它包括了软件开发中的六大经验迭 代式开发；管理需求；使用基于组件的软件体系结构；可视化建模；验证软件质 量；控制软件变更。它是判断是否真正实施r u p 的一个重要标准。 4 、r u p 软件开发生命周期是一个二维的软件开发模型，如下图所示。纵轴 代表核心工作流是静态的一面，横轴代表时间显示过程动态的一面，用周期、阶 段、迭代、里程碑等名词描述。从横轴来看r u p 把软件开发生命周期划分为多个 循环，每个循环生成产品的一个新版本，每个循环由4 个连续阶段组成，这四个 阶段是：初始阶段，定义最终产品视图和业务模型，确定系统范围；细化阶段， 设计、确定系统的体系结构，制定工作计划即资源要求；构造阶段，构造产品并 继续演进需求、体系结构、计划直至产品提交；移交阶段，把产品提交给用户使 用 5 、r u p 的9 个核心工作流是：业务建模，理解待开发系统所在的机构及其 商业运作，确保所有人员对它有共同的认识，评估待开发系统对结构的影响；需 求，定义系统功能及用户界面，为项目预算及计划提供基础；分析与设计，把需 求分析结果转换为分析与设计模型；实现，把设计模型转换为实现结果，并做单 元测试，集成为可执行系统；测试，验证所有需求是否已经被正确实现，对软件 质量提出改进意见：部署，打包、分发，安装软件，培训用户及销售人员；配置 与变更管理，跟踪并维护系统开发过程中产生的所有制品的完整性和一致性；项 目管理，为软件开发项目提供计划、人员分配、执行、监控等方面指导，为风险 管理提供框架；环境，为软件开发机构提供软件开发环境。 6 、r u p 裁剪可以分为以下几步： 1 ) 确定本项目需要哪些工作流。r u p 的9 个核心工作流并不总是需要的， 可以取舍。 2 ) 确定每个工作流需要哪些制品。 3 ) 确定4 个阶段之间如何演进。确定阶段间演进要以风险控制为原则，决 定每个阶段要那些工作流，每个工作流执行到什么程度，制品有那些，每个制品 第8 页 完成到什么程度。 4 ) 确定每个阶段内的迭代计划。规划r u p 的4 个阶段中每次迭代开发的内 容 5 ) 规划工作流内部结构工作流涉及角色、活动及制品，他的复杂程度与 项目规模即角色多少有关最后规划工作流的内部结构，通常用活动图的形式给 出。 本文的研究思路就是依据r u p 的流程来进行的，从分析到设计再到实现测试 部署等的过程，研究过程也是迭代的过程。这里要提出的是，在业务建模阶段， 采用了分析模式；在设计阶段，采用了设计模式。可以这么说，r u p 的采用和模 式的应用使得整个系统的构建过程风险降低、系统更加健壮和成熟。 表o - 1 缩写和解释 缩篱。“ ”： 6 ”垒j 舔j 。 。 。 ”中文解释 量 0 0 o b j e c t 弋) r i e n t e d面向对象 0 0 o b j e c t - o r i e n t e da n a l y s i s面向对象分析 0 0 d o b j e c t ) r i e n t e dd e s i g n 面向对象设计 r u p r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s r a t i o n a l 公司的统一过程 i si n f o r m a t i o ns y s t e m 信息系统 孵m i sm i n o rs p e c i l i t ym a n a g e m e n ti s副修专业管理系统 第9 页 第1 章高校教务管理系统 j 2 e e 平台上基于模式的高校教务管理 系统研究与构建 第1 章高校教务管理系统 1 1 教务管理系统的重要性 教务管理是教学管理的一个重要而不可或缺的环节，它设计到教学的各个方 面，它为教学的顺利进行提供保障，也是各教学管理部门的纽带。教务管理的主 要功能： 1 硬件资源管理，如：实验室、多媒体等，怎样合理和充分地利用各类硬 件资源。 2 软件资源管理，如教学模式，师资等，怎样改进教学模式和师资建设。 3 学生管理，怎样了解学生动向，加强学生教育。 4 教学质量，专业设置管理，怎样评估教学质量和专业设置。 为了完成上述功能，就需要一个更完善的教务管理系统，充分的利用现有的 软、硬件资源，在保证教学质量的同时，更好的进行专业设置，满足社会需求。 随着招生规模的不断扩大和教育体制改革的不断深入，教务管理日趋重要， 它面临更高的挑战，同时也为教务管理赋予新的含义，信息的共享，管理的科学 性。让我们必须重新理解教务管理的重要性。它不仅仅是教学环节的日常管理， 而且是一个学校战略目标制定的基本依据，也是学校和社会信息交流的主要平台 之一 1 2 高校教务管理系统的现状 随着教育体制的改革，提高全民素质，高校招生名额每年以3 0 0 , 6 的速度递增， 各高校的招生人数按不同程度的比例增加，在短短的几年中，各高校的在校学生 人数已是原来学生人数的1 2 倍，各个高校在原有的硬件，软件条件下，很难 适应当前的办校规模，有的高校为了扩大招生规模，采用两地办学的方法，给教 务管理带来了巨大的不便，也为教务管理提出了更高的要求。为了保证教学质量， 最大程度的发挥软硬件的作用，就必须提供一个开放的、易扩展、易维护的高校 教务管理系统。 当前，广大高校正在积极采用先进的手段进行教务管理，有的学校自行开发 教务管理信息系统，有的高校则采取购买的方式，委托高校或专业软件开发公司 量身定做教务管理信息系统，应该说教务管理信息系统的建立大大提高了工作效 第1 0 页 第l 章高校教务管理系统 率，促进了教务管理的信息化、科学化、现代化。然而，纵观现有的教务管理， 管理效率低，许多管理工作还处在半人工处理阶段，虽然有大批的教务软件的介 入，但这些软件都存在不同程度的缺陷，主要有： i 缺乏通用性，由于各高校的教务管理模式存在差异( 如学年制和学分制) ， 大多数高校不能完全使用，甚至不能使用，也不能满足各高校实际教务管理的要 求。 2 缺乏系统性，多数高校都根据自身的实际情况购买或者开发了一些局部 软件( 如学籍管理系统等) ，造成各类资源的共享性很差，如果各局部软件的开 发采用不同的技术实现，软件之间不能互相兼容，数据接口、数据格式不统一， 通常只能采用报表的形式人工参考，数据的冗余度大，数据的安全性、一致性、 移植性得不到保障，再加上大量的重复性建设，浪费大量的人力、物力、财力。 3 缺乏智能性，大多数教务管理软件只提供一般的查询和统计，不能为教 务质量衡定，学科建设，专业设置等方面提供辅助决策功能，提高教务管理的科 学性 4 时效性差，随着教学改革的不断深入，弹性学习年限和学分制的不断引 入，专业与培训方案以及课程的不断调整，可能导致每学年的教务管理不断都有 新的需求，而现有的e a m i s 难以适应管理制度和管理规则的变化。 5 难以满足分布式分层管理的要求。随着学校规模扩大，教务工作量日益 增大，对教务工作提出了校、院二级管理甚至校、院、系、班三级分层管理的要 求，多校区的产生对教务管理系统进一步提出了分布式网络化的要求，对传统的 e a m i s 提出了更高的挑战。 6 系统安全性和稳定性不够高。随着扩招、合校等因素的影响，高校再校 学生人数骤增，日益膨胀的数据量合网络化管理带来的对数据安全性和系统运行 稳定性的要求越来越高，而现有的e a m i s 难以适应要求。 7 决策支持功能不够强。 以上特征表明，教务管理信息系统无论是系统本身的结构、功能等描述，还 是系统的建设等方面，都与一般管理信息系统有所不同。因此，在借鉴一般管理 信息系统理论与方法的基础上，建立教务管理信息系统自己的理论体系和方法体 系是十分必要的。 1 3 高校教务管理的特征 教务管理是一个独立的领域，故教务管理信息系统有不同于一般信息系统的 特征： 教务管理信息系统是对教务管理信息进行管理的信息系统，以支持教务管理 的决策和控制，是计算机辅助管理( c a m ) 的一个应用。教务管理信息系统显然 第1 1 页 第1 章高校教务管理系统 是一般管理信息系统的特例，是管理信息系统在教务管理领域的应用，一般管理 信息系统的理论、方法和开发程序等对教务管理信息系统有重要的借鉴作用。但 是，教务管理信息系统并不等同于管理信息系统，它具有自己的特征。 1 信息结构的复杂性 教学领域是信息密集型领域，教学及其管理活动都是以信息工作为主要内容 和任务，教务系统、教务管理系统本身就是一个信息系统。教学及其管理活动中 产生各种信息，既有教学内容信息又有教学控制信息，既有教学管理状态信息又 有教学管理控制信息，既有结果信息又有过程信息，既有微观底层信息又有战略 管理信息等等，信息结构非常复杂。 2 信息服务对象的多层次 教务管理信息系统的服务对象是教务管理者，教务管理系统中的教务管理者 是多层次，最高为校长，其次为教务处长、院部主任，教务处下设各科室，院部 下设教务科，在具体课程教学中，教师既是教育者又是管理者。此外，必要时还 得考虑上级教务主管部门的需要等。从理想化的角度，管理信息系统应能为所有 层次教务管理系统者服务，实践中也至少包括3 4 个层次。这与企业管理信息 系统一般服务l 2 个管理层次相比有明显不同。 3 教务管理数据的非数值化 教务管理过程中存在一些数值化数据，如课程学时数、教师教学工作量、学 生考试分数等。但是教务管理中的数据绝大多数还是非数值化的数据，如上级的 指令、指示、教学计划、教学规章、制度、教学状态、教