（计算机应用技术专业论文）高职院校教学管理系统设计与实现.pdf

摘要 近年来，高等职业院校办学规模的扩大、专业设置的灵活、教学 模式的多样、校企合作的频繁，增加了教学管理的难度和工作量。充 分利用现代信息技术建立网络教学管理系统，来提高学校的管理水平 和工作效率己势在必行。本文结合益阳职业技术学院教学管理的实际 工作情况，对其教学管理系统进行了分析和设计，构建了一个b s 架 构的学院教学管理平台。 本文首先阐述了课题研究背景，对其他院校己开发的教学管理系 统进行了研究，分析了所构建系统的自身特点。接着论文对教学管理 系统的分析与设计进行了论述，通过对系统的需求进行分析，阐述了 系统构建的原则及目标，描述了系统的功能模型、信息模型以及数据 库的规范设计，并基于u m l 进行了系统建模。然后从教学管理系统中 存在的安全问题及安全需求入手提出了利用数字签名技术解决信息安 全传输和身份认证的有效方案，给出了教学管理系统数字签名的方案 分析、系统安全框架及其应用实现。论文最后对系统中所涉及的部分 关键技术进行了论述，包括信息传输各层次边界接口、并发访问控制、 层次分析法( a h p ) 实现教学任务合理分配、成绩批量实时录入等的技 术实现。 依托对现有教学管理系统的调查研究，论文论述的教学管理系统 具有功能完善、安全性能好、运行稳定等特点，并有数字签名作为支 撑。 关键词：高职教学管理系统，b s ，数字签名，安全性，数据接口 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，t h et e a c h i n ga d m i n i s t r a t i o nb e c o m e sm o r ea n dm o r e d i f f i c u l tw i t ht h ee x p a n d e do fc o l l e g e s s c a l e ，a g i l i t yo ft h ep r o f e s s i o n a l s e t t i n g s o f f e r e di n s c h o o l s ，v a r i o u s m o d e l so f i n s t r u c t i o n ，c l o s e r c o o p e r a t i o nb e t w e e ns c h o o l sa n de n t e r p r i s e s i ti si m p e r a t i v et oi m p r o v e t h et e a c h i n ga d m i n i s t r a t i n ga b i l i t yb yu s i n gf u l l yt h em o d e mi n f o r m a t i o n t e c h n o l o g yt oe s t a b l i s hn e t w o r kt e a c h i n ga d m i n i s t r a t i o ns y s t e m t h et h e s i s c o n s t r u c t sab s t e a c h i n ga d m i n i s t r a t i o np l a tt h r o u g ha n a l y z i n g a n d d e s i g n i n gt h ea c t u a l s i t u a t i o no ft h et e a c h i n ga d m i n i s t r a t i o ni ny i y a n g v o c a t i o n a la n dt e c h n i c a lc o l l e g e t h et h e s i s f i r s t l ye x p l a i n s t h er e s e a r c h b a c k g r o u n d ，s t u d i e s t h e a d m i n i s t r a t i o ns y s t e mo fs o m eo t h e rv o c a t i o n a ls c h o o l sa n dp r o p o s e dt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h en e wa d m i n i s t r a t i o ns y s t e m s e c o n d l y , t h r o u g h a n a l y z i n gt h es y s t e m i cb u s i n e s sn e e d ，i td i s c u s s e st h ea n a l y s i sa n dd e s i g n o ft h es y s t e m ，t h ea i ma n dp r i n c i p l e so fe s t a b l i s h i n gt h es y s t e m ，t h ed e s i g n o ft h ef u n c t i o n a lm o d e la n di n f o r m a t i o nm o d e lo ft h es y s t e ma sw e l la st h e e s t a b l i s h m e n to ft h em o d e lb yu s i n gu m l t h i r d l y , t h et h e s i sp r o p o s e st h e d i g i t a ls i g n a t u r et e c h n o l o g yi no r d e rt os o l v e t h ep r o b l e m se x i s t i n gi n t e a c h i n g a d m i n i s t r a t i o n s y s t e m l a s t l y , t h e t h e s i s e x p l a i n s t h ek e y t e c h n o l o g i e s r e l a t e dt ot h e s y s t e m ，i n c l u d i n gt e c h n o l o g y o ft h e i n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o ni n t e r f a c ea ta l ll e v e l s b o r d e r , c o n c u l l r e n c y a c c e s sc o n t r o l ，r a t i o n a la l l o c a t i o no ft e a c h i n gt a s k sb yu s i n gt h ea h p m e t h o da n dr e a l t i m er e s u l t sb u l ke n t r y b a s e do nt h e i n v e s t i g a t i o n ，t h e t h e s i sd i s c u s s e sa t e a c h i n g a d m i n i s t r a t i o nw i t hp e r f e c tf u n c t i o n s ，s e c u r i t 5g o o dp e r f o r m a n c e ，r u n n i n g s t a b l es u p p o r t e db yd i g i t a ls i g n a t u r e k e yw o r d s ：t e a c h i n ga d m i n i s t r a t i o ns y s t e mi nh i g h e rv o c a t i o n a l s c h o o l s ，b s ，d i g i t a ls i g n a t u r e ，s e c u r i t y , d a t ai n t e r f a c e i i i 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。 作者签名：盘垫兰星日期：鲨生年月皇日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文， 允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 近几年来，高等职业教育已成为我国教育的重要组成部分，高等职业教育管 理水平的高低和教学质量的优劣，直接影响高级应用型人才的质量和国家经济建 设的发展。高等职业教育办学规模不断扩大、适应市场需求的专业设置更加灵活、 重在职业技能培养的教学模式的多样性、 的教学信息的收集、传输、加工、储存、 校企合作愈加频繁，随之带来种类繁多 查询等工作量越来越大，高职院校必须 结合高职教育特点和本校实际情况开发合适的教学管理信息系统。新一代教学管 理信息系统，更加关注信息资源的整合、共享和科学利用。 本文以高职院校基本教育理论和教学管理模式为依据，以高职院校提出的二 级教学管理为指导思想，以益阳职业技术学院教学管理模式为实例，运用系统的 分析方法，借鉴国内外高校教学管理系统构建经验，研究并提出开发适用于高职 院校的新型辅助教学管理系统。 1 1 课题研究背景 随着信息技术、计算机技术和网络技术的迅猛发展，计算机作为实现现代化 管理的重要手段和工具，其应用范围越来越广泛。利用网络信息技术实现教育信 息化是国民经济和社会信息化的重要组成部分，更是我国科教兴国的重要战略【l 】。 目前国内许多高校都明确提出了数字化校园建设的目标，力争构建适应信息社会 要求的新的高等教育教学模式。在数字校园里，通过现代化手段，能够方便地实 现教学、科研、管理和服务等各项活动的全部过程，从而达到提高教学质量、科 研水平和管理水平的目的。如何能够实现数字化校园建设目标是当前各高校面临 的一个挑战。其中，教学管理系统是数字化校园建设中重要的组成部分，其管理 模式的先进性、科学性与规范性，其管理手段的信息化与自动化对学校的整体发 展具有极为重要的影响，已成为提高教学质量、加强教学质量监控的重要手段。 近几年来，随着我国高等教育以“精英教育 和“大众化教育 并重的办学 理念的推行，高等职业教育办学规模不断扩大。据教育部教育规划司2 0 0 5 年公布 的2 0 0 4 年中国教育事业发展状况中统计数据来看，我国已有高职( 专科) 院校 1 0 4 7 所，占全国普通高等院校总数( 1 7 3 1 所) 的6 0 5 ，在校生人数达至u 5 9 6 6 5 万人， 平均规模达到3 2 0 9 人，至u 2 0 0 7 年全国具备颁发学历资格的高职院校增加到了2 0 9 3 所。可以说高职院校在我国高等教育规模中已占据举足轻重的地位，成为我国高 等教育的重要组成部分。高职院校在校生人数的急剧增长，既为我国高等教育发 展提供了新的契机，也给高职教育教学和人才培养工作带来了更大的压力【2 1 。 硕士学位论文第一章绪论 高职院校是以培养高级应用型人才使其能快速适应社会需求和服务于社会经 济为目标1 3 l 。其教学计划的制定与实施和学生毕业后的职业环境紧密联系。教学中 重视实践教学环节，突出学生职业技能与素质培养，注重发展学生的应用能力与 通用能力，实行“毕业证书十职业资格证书”的双证书制，这与普通高等本科院 校以培养研究型人才为目标有着明显的不同。另外，高职院校学生来源渠道多、 学生素质差异大、教学目标多元化等多种原因导致教学管理工作十分复杂，要提 高高职院校的办学质量，这就要求高职院校应能更及时灵活地改变人才培养模式， 随时代步伐不断变革和创新教学管理体制和运行机制。因此，如何建立起信息畅 通、功能完善、安全性能高的网络教学管理系统，正成为高职院校教育科学研究 和应用领域的重要课题。 正是在这样一种教育新形势下，益阳职业技术学院逐步构建起自己的校园网 信息化平台，并建立了“基于r s 高职教学管理系统的设计与实现”的院级课 题，课题组利用先进的网络信息技术手段和模块化的设计思想进行教学管理系统 开发，从而提高本院校教学管理水平，提高所培养人才的综合素质。作者有幸参 与了该课题的需求讨论和技术方案的设计与实现工作，本论文是作者在参与了这 些工作的基础上撰写而成的。 1 2 教学管理系统研究与应用现状分析 现代教学管理系统是指基于计算机网络环境下的，以计算机和通信网络为工 具，对学校中的教学、行政、资源信息进行全面管理，并为领导决策提供信息技 术支持的人机系统【删。根据其所在学校的实际情况，随时通过该系统协调和处理 好学生、教师、教学资源等教育系统内部各要素的关系，以提高教育质量和工作 效率，为社会培养出更多的人才，为人的发展提供更多的机会和条件，为社会的 发展提供更多相关服务【7 1 。近年来，随着我国教育事业的飞速发展，高校和高职院 校数量显著增长，同时高等教育正在由学年制的管理模式向学分制模式转变。这 些变化对高校的教学管理提出了巨大的数量要求和新型的功能要求，许多高校正 在积极推行较为灵活的教学管理制度，同时开发并逐步完善了一系列与本学校相 适应的教学管理系统。 清华大学在教育教学信息化建设方面一直走在高校的前列，它较早构建了自 己的综合教学管理信息系统。该系统是一个集c s 和b s 技术于一体，涉及教学管 理各环节、面向学校各部门以及各层次用户的多模块综合管理信息系统。教学系 统数据管理流程主要包括：学籍管理、教学计划管理、成绩管理、排课、选课等 十几个模块组成。这些模块既相互独立又相互联系，提供辅助决策等各项功能， 实现了教务一级管理、规范化管理、信息共享等多项改革目标，体现了清华大学 2 硕士学位论文第一章绪论 教学管理系统与服务相分离的改革思路，推动了学校的信息化进程【7 捌。 中南大学教学管理信息系统采用基于n e t 平台的三层结构设计方案。该系统 分为校级教学管理和院系级教学管理、公共信息管理、学生管理和教师管理等教 学管理流程。校级教学管理部分侧重于对教学数据的维护和管理，并从整体的角 度进行数据分析和数据统计；院、系级教学管理部分面向一线院、系教学管理人 员，侧重于教学数据的管理，从局部角度进行数据分析和统计【l 们。 浙江大学教学管理信息系统采用完全学分制思想设计。从系统稳定性和安全 性方面考虑，该系统数据库采用o r a c l e 和数据库服务器可基于u n i x l i n u x 运行。 从系统的可操作性和维护性方面考虑，该系统采用c s 与b s 结构相结合的方式设 计。教师、学生部分采用b s 结构，在数据集中统计和大量报表打印的教务处部分 岗位采用c s 结构，极大地减少通过网络传输的数据流量，从而大大地提高整个应 用系统和服务器端应用子系统的运行效率。该系统提供注册管理、学籍管理、教 学计划管理、智能排课、网上选课、成绩管理、教材管理、教学质量评价等模块 功能【l l 】。 尽管国内各高校几乎都建立了一套自己的教学管理系统，在一定程度上解决 了学校复杂的教学管理流程，提高了学校教学管理水平与效率，但由于各个高校 教学管理水平的差异性、学生招收类型的多样化、扩招所带来信息量的迅速增长 等问题的存在，使各学校教学管理模式和方法千差万别，教学管理信息系统难以 有统一的版本，既给推进教育信息化改革进程带来严峻挑战，同时又为推动学校 独具个性的信息化建设提供了一个有利的契机【1 2 1 。 1 3 课题研究意义 为了加强对高等职业教育教学工作的计划管理，保证人才培养规格和质量， 努力办出高等职业教育的特色，益阳职业技术学院自建校以来即以大力发展高等 职业教育为己任，按照教育规律不断明确办学指导思想、坚持教育创新、深化教 学改革、加强教学基本建设、强化教学管理，在极短的时间内就实现了跨越式发 展。学院的办学目标是以服务为宗旨，以就业为导向，培养具有较高职业素质、 强烈时代精神和开拓创新意识、适应经济和社会发展要求的复合型人才。在人才 培养过程中，使学生掌握扎实够用的专业理论知识，并重在培养学生掌握熟练的 职业技能和岗位技能，培养学生具备良好的分析与解决问题能力、交流与组织协 调能力、项目管理能力、工程实践能力和较强的就业竞争能力。在教学安排上， 学院大力加强实践性教学环节，高度重视对实践教学环节的不断开发。重在校企 合作，鼓励和推荐学生在校学习期间边学习理论知识，边到校办工厂或合作企业 当中去锻炼，使学生迅速将理论知识融入实践应用之中，以提高学生的职业技能。 硕士学位论文第一章绪论 学院遵循先进性、灵活性、复合性、工程性、创新性五个基本原则，按照各个专 业的人才培养目标制定人才培养方案，并根据企业和领域需求不断调整培养方向 和专业方向，形成灵活的课程体系和动态的教学计划。高职院校的这种管理模式 与一般的本科院校的教学管理模式有明显的差异。 另外，我院和许多高职院校一样存在多样的教育模式，有普通全日制三年制 专科、五年制专科、三年制中专、二年制中专。除此之外，为使大多数有学习愿 望的人能有机会再学习，经国家教育部批准，学院还开设短线自考专升本班、成 人教育培训班、社会合作培训班等。为了适应教学管理要求、改革教学管理手段、 规范教学管理程序、提高管理效率，我院和许多高等职业院校一样都迫切需要一 套适应高职院校发展的科学的教学管理系统。 我院信息化建设的现状： ( 1 ) 具备数字化校园硬件基础：接入1 0 0 m 光纤，教学楼、办公楼、图书馆、 实训大楼、宿舍楼与楼之间都是光纤连接。 ( 2 ) 建立了一些服务于各部门的小型管理系统，如校园网站新闻和信息发布 系统、图书管理系统等。 我院信息化建设不足： ( 1 ) 面对灵活多变的理论与实训并重的教学管理模式和复杂的管理工作流 程，学院缺少可用的教学管理软件做支撑，使教学管理工作滞后、低效。 ( 2 ) 网上办公时，部门文件及其重要信息传输安全级别低，数据的完整性和 有效性得不到保证，信息容易被篡改和盗取。如果实现网上交费，就更要求网上 信息具有高度的可靠性和绝对的保密性。 ( 3 ) 公共资源分散管理，信息冗余和不一致问题严重。 ( 4 ) 服务体系不完备，信息标准不统一，资源共享程度低。 我院子2 0 0 7 年下半年组织本院教师进行教学管理系统的设计与开发。由于我 校目前实行的是学年学分制教学管理模式，将来要过渡到完全学分制管理模式， 所以在系统开发过程中结合我校教学管理的个性化特点进行设计，既体现了完全 学分制的思想，同时又满足我校学年学分制的过渡。系统的数据安全得到保证， 独立性较强，工作流程和数据流程进行了充分的优化，使学校在教学管理方面的 工作逐步向信息化转型。我们对该系统进行了大量测试，利用该系统不仅减轻教 学管理工作者的劳动强度，提高了工作效率，规范教学管理工作流程，也是我院 教学管理体制改革的具体体现，使教学管理工作取得突破性进展。 本系统的主要特点： ( 1 ) 借鉴众多高校教学管理系统的构建模式，采用基于n e t 平台的三层结构 构建教学管理系统，并以s q ls e r v e r2 0 0 0 作为后台数据库进行数据集中管理， 4 硕士学位论文第一章绪论 保证了系统的可扩充性、可裁剪性、易升级性、易维护性、故障隔离性。 ( 2 ) 采用u m l 方法对系统的需求进行建模，使开发的整个过程更详细、明确。 提高系统的开发效率和缩短开发时间。 ( 3 ) 系统引入高职教育理念，对教学管理工作流程进行合理划分，能实现学 籍管理、公共资源管理、教师管理、教学计划管理、教学任务管理、成绩管理、 教学质量评估以及课程管理等多个模块功能。为全院师生提供实时教学信息的管 理和查询。 ( 4 ) 系统在信息安全问题方面进行了研究，初步采用数字签名技术作为系统 安全管理的支撑，弥补现有教学管理系统较少考虑的信息传输和身份确认的安全 问题。 ( 5 ) 系统具有很强的实用性和可操作性。本系统根据学校的实际需求开发应 用系统，以学生和老师为主体，对学校的整个教学管理实现信息化，内容详实， 界面友好，实用性强。 1 4 论文的研究内容及组织结构 本论文以高职院校教学管理系统开发的实际项目为背景，针对教学工作的具 体需求和管理流程来开发相应软件，充分利用软件工程的方法，从系统分析、系 统设计、软件开发等方面进行分析，最终实现一个基于b s 结构的教学管理信息系 统。本文共分为五章，各章的主要内容如下： 第一章阐述了课题研究背景、应用现状、课题研究意义以及论文的内容组织 结构。 第二章主要阐述了教学管理系统的分析与设计方法。根据高职院校教学管理 工作的流程和网上办公的特点，进行系统需求分析，采用面向对象的设计方法构 建系统模型，包括系统体系结构模型、系统功能模型、系统信息模型设计等。最 后对系统数据库进行规范化设计。 第三章主要进行了教学管理系统在信息安全方面的探讨。分析了当前教学管 理系统所受到的安全威胁，确定选用数字签名技术为系统信息安全提供支持，并 给出了教学管理系统数字签名的几种方案分析和简单应用。 第四章主要论述了系统开发过程中的关键技术及其实现方法。主要包括系统 信息传输各层次( 包括用户层、表示层、应用层、数据库层) 之间的接口及其实 现技术，多用户并发访问控制的实现，以及系统部分模块主要思路和关键技术的 实现。 第五章总结与展望。本章主要对已构建的教学管理系统的研究与开发工作进 行了总结，并提出进一步深入研究的思路。 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 第二章教学管理系统的分析与设计 高职院校教学管理系统，涵盖着学校教学工作的方方面面，是一个十分庞大 而复杂的管理系统。根据第一章对现有系统提出的基本要求，我们在本章进行了 深入的系统分析、研究和设计。我们利用软件工程的方法对系统的需求进行了详 细描述，构造出一个从抽象到具体的功能模型和信息模型系统，提出了一套便于 实施、结构合理、理念先进、技术可行的解决方案，完成实现高职院校教学管理 系统的研究和开发。 2 1 系统需求分析 由于社会发展迅速，各领域亟待解决的问题越来越复杂，开发一个高质量的 软件，需求分析( r e q u i r e m e n t sa n a l y s i s ) 是重要的一环。 高职学院教学管理工作涉及的层面广且复杂，它不仅在本校范围内进行综合 教学管理，在重实践、重技能的职业教育理念的指导下，它还将教学课堂和教学 管理延展到了校外合作企业，将学生边在校学习理论边进入校办实训基地、工厂 和校外合作企业进行技术实践融合到教学管理活动中。课题组与本院分管教学院 长、教务处管理人员、各系部教务干事和各兄弟院校教务管理部门人员进行了多 次详细地交流与调研，并对几所已构建了教学管理系统的院校的教务管理部门人 员进行了访谈，对已有系统在功能、技术、运行状况及其特点上进行了分析，确 定了具有自身特点的、符合高职教育体系的教学管理系统的总体需求。通过详细 的需求分析，构造出一个从抽象到具体的逻辑模型系统，从而使软件开发人员与 教学管理使用者在软件系统功能、性能、流程、用户界面、接口和安全性等方面 达成了明确且一致的目标。 2 1 1 业务流程分析 教学管理系统作为益阳职业技术学院数字化校园重要组成部分之一，是一个 涉及教学管理各环节、面向学校各部门以及各层次用户的多模块综合管理系统。 系统采取二级管理模式，即院级教务处管理和各系部教务部门管理【1 3 】。院级教务 处侧重于对学院数据进行维护和管理，并从整体的角度进行数据分析和数据统计； 各系部教务部门则侧重于本部门数据的录入、修改、查询、打印，并对本部门数 据进行分析和统计。 系统包括对专业设置进行动态管理，对学生和教师信息进行管理，根据各专 业培养目标制定教学计划，由教学计划来分配学期理论教学任务和实践教学任务 6 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 ( 包括校内外实训) 、编排课表和订购教材，课程教学结束后对成绩进行统计、 汇总等有效管理，并对教师阶段性教学效果给出正确评价等管理流程。在整个教学 管理流程中，为了保证教学敏感数据在传输上的安全和有效资料发送的不可否认 等安全管理特性，我们引入了数字签名技术。整个教学系统的业务流程如图2 1 所 示( 虚线框内为教学管理流程) 。 图2 1 教学管理系统业务流程图 教学管理过程中，涉及到院系各部门信息、教学设施信息( 如普通教室、多媒 体教室、语音室、实验室、校外实训基地等) 、专业班级信息等的管理和分配，我 们把它们归为教学公共资源管理，它是教学运行的保障。 2 1 2 系统建设目标及原则 教学管理系统的建设目标就是要搭建一个可靠、实时、稳定的教学信息处理 平台，实现应用和数据的完全集中管理，保证数据的准确性、一致性和完整性， 实现动态设置专业、制定教学计划、下达教学任务( 还包括实践、实训任务) 、 编排教学课程、汇总教学成绩、评估教学质量等各环节的数据实时共享和工作协 同，对教学敏感数据的管理和传输具有较高的安全性，要具备较强的数据分析和 展示能力，能够实时监测教学运行的变化情况，为领导分析决策提供一定的支持。 因此构建我院教学管理系统，我们遵循以下系统建设原则： 1 战略性 系统规划从教学管理战略目标出发，分析学校内部的业务和管理对信息的需 求，借鉴国内外成功经验，使教学管理规范化、科学化、信息化，帮助学校的教 学管理水平上一个新台阶。 7 硕士学位论文 第二章教学管理系统的分析与设计 2 实用性 从教学管理信息化建设及其业务需求的实际出发。系统应考虑易用性、可维 护性。在保证系统能够安全、可靠运行的前提下，提供良好的性能，并最大限度 地降低造价和运行成本。 3 安全性和可靠性 根据“集中式管理，分布式控制 的要求，在设计软、硬件方案时，充分考 虑系统运行时所可能发生的情况，采用高可靠性的产品和技术，提高整体系统的 安全能力、应变能力和容错能力。充分考虑核心业务系统的安全需要，从整体上 考虑安全体系的构建。 4 可管理性和可维护性 由于整个系统涉及教学管理流程各环节的整体业务，因此要考虑系统应具有 良好的可管理性和可维护性。系统应提供相应的手段和方法以了解系统的运行状 态，并在必要时进行相应合理的操作。 5 先进性和可扩展性 采用先进、稳定和成熟的信息技术，保证系统结构模块化，做到设计简明， 各个功能模块间耦合度小，系统设计考虑到教学管理未来应用发展的需要，使得 系统规模在业务扩张的过程中不需要重新进行系统规划与设计，并能够顺利、平 稳地向更新的技术过渡。 6 架构的灵活性 灵活性是指系统可以不断增n 接入新的功能和服务，确保信息系统可以很快 适应学校未来发展的业务模式。 7 开放性 系统设计在网络通信、操作系统、应用服务器、程序开发语言、数据互联等 方面要遵循业界流行的开放标准，能够广泛地兼容不同的产品和标准，集成多种 不同类型的信息系统。 8 整体性和规范性 整个系统应遵循总体的开发规范、代码规范和接口标准，同时要考虑和其他 应用系统如业务系统等的接口，保证系统结构的完整性和信息的一致性。 9 可移植性 系统具有可移植性，在系统升级时不需再重新开发，保证系统能顺利移植。 2 1 3 软件系统开发的目标 新开发的教学管理系统应能全面取代现有的教学管理业务，新系统应安全、 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 可靠、用户界面良好，教学管理系统开发的业务既要和现有管理方式匹配又要与 组织的改革和发展相适应。 因此，系统在软件开发上应达到的目标： 1 系统扩展要求系统设计在满足现有教学业务管理需求的前提下，应充分考 虑业务流程的不确定变化和优化系统的自适应性，系统应保证软件模块良好的可 配置性和算法的多样性，做到预留接口，保证功能扩展和升级维护的方便，不应 因依赖于组织机构、部门职能、局部管理机制的变化而影响教学业务流程的实现。 2 系统应采用业界先进的软件构架，有核心的集成平台，数据库、w e b 、中 间件的服务器分离，软件要采用组件化开发和配置，分层部署，采用工作流引擎， 保证软件有良好的开放性和兼容性。 3 系统应具备统一的编码规范，实现代码的规范统一，和行业统一编码、代 码相一致，应满足系统统一维护要求。并且系统涉及的人员、部门、单位等编码 设计，要求具有较强的科学性。 4 软件开发控制应按国家和行业相关标准进行规范，程序代码设计应层次清 楚、逻辑合理，对实现的软件功能程序代码应作中文标注，方便后期维护修改。 2 2 系统设计与结构建模 系统设计( 即建模) 是开发优秀软件的所有活动中的核心部分，其目的是为 了把想要得到的系统结构和行为沟通起来，为了对系统的体系结构进行可视化和 控制，为了更好地理解正在构造的系统，为了使系统在构建过程中不断优化和提 高复用机会。本系统采用面向对象的分析与设计方法，利用u m l ( 统一建模语言) 进行系统建模，充分发挥开发工具的优点，简化系统开发的管理，加快开发过程， 使目标系统贴近教学管理的最终需求。 2 2 1 系统建模方法与工具 u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，统一建模语言) 是一套用来设计软件蓝 图的标准可视化建模语言。从系统工程的角度来看，u m l 是一种软件结构的分析 工具，因此也可说u m l 是一种从软件分析、设计到编写程序规范的标准化建模语言。 可以用u m l 对软件密集型系统的制品进行可视化、详述、构造和文档化【l 4 1 。 u m l 描述了一个系统的静态结构和动态行为，它将系统描述为一些离散的相互 作用的对象并最终为外部用户提供一定功能的模型结构。静态结构定义了系统中 重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系。动态行为定义了对象的时 间特性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。从不同但相互联系的角度对系 统建立的模型可用于不同的目的。 9 硕士学位论文 第二章教学管理系统的分析与设计 u m l 建模有三种构造块【1 5 1 9 】： 1 物件 u m l 物件可分成： ( 1 ) 结构物件一一u m l 模型的名词，如类、接口、协作、用例、活动类、组 件、节点； ( 2 ) 行为物件一一u m l 模型的动词，如交互、活动、状态机； ( 3 ) 分组物件一包，它用于把语义上相关的建模分组为紧密联系的单元； ( 4 ) 注解物件一一注解，它附加到模型上以捕获特殊信息。 2 关系 关系能显示模型中两个或者多个物件之间互相是如何相关的，它包括依赖、 关联、聚合、组合、包含、泛化和实现关系。 3 图 在所有u m l 建模工具中，当创建了新物件或者新关系时，它被加入到模型中。 图是模型的窗口或者视图。它划分为两类共1 3 种图，一类为系统的静态结构图， 包括类图、对象图、构件图、部署图、包图；另一类为系统动态行为图，包括用 例图、时序图、通信图、状态图、活动图、定时图、交互概览图。 在本文系统分析中，主要使用了部署图、用例图和时序图三种【1 5 。7 】。 部署图：该图用来对面向对象系统的物理方面建模。它是一种展示运行时进 行处理的结点和在结点上生存的制品的配置图。这种视图主要用来解决构成物理 系统的各组成部分的分布、提交和安装。本系统利用u m l 中的部署图构建了系统 物理体系结构图。 用例图：从用户角度描述系统的功能和操作者。它展现了一组用例、参与者 以及它们之间的关系。可以用用例图描述系统的静态使用情况。在对系统行为组 织和建模方面，用例图是相当重要的。 时序图；该图用于对系统的动态方面进行建模。从面向对象的角度来看，系 统的功能是由一组对象通过相互发送消息来完成的。时序图多数用于描述业务流 程，适合描述多个对象间的行为合作，能够明显的突出对象之间时间顺序的交互。 2 2 2 系统体系结构设计 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 是基于i n t e r n e t i n t r a n e t 的结构模型，即前台客户 端用户使用浏览器，中间件为w e b 应用程序服务器，后台为数据库服务器，形成三 层结构【l8 1 。在b s 结构下，用户完全通过w e b 浏览器界面实现系统访问，而无须另 外开发客户端软件，主要的事务处理逻辑在w e b 服务器端实现。这样设计大大简化 了客户端负荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了总体成本。b s 结 1 0 硕士学位论文 第二章教学管理系统的分析与设计 构还具有更可靠的安全性和更优秀的跨平台性。 本教学管理系统是一个网络化、分布式关系数据库应用系统。其管理内容复 杂、涉及信息繁多、管理面较广、事务并发量大，同时考虑到客户端的免维护以 及系统功能的可扩充、易维护等要求，本系统采用s s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式， 并结合a s p n e tw e b 数据库中间件技术开发w e b 页面，通过a d o n e t ( a c tiv e xd a t a o b j e c t ) 技术和o l ed b 来连接和访问数据库。 针对教学管理中对数据安全性需求，本系统还考虑采用数字签名技术为教学 管理系统提供有力的安全支持，并构建自己的p k i f l c a 认证中心，每个学生、教师 和各教学管理部门都有自己的数字证书，这些证书可方便地通过网络或到认证中 心获取。系统的体系结构的部署图如图2 2 。 高菘冬弱 一，紫 桫恫户l上 团 医万砸1 l - _ 一 匾 校内用户 图2 2 教学管理系统体系结构部署图 2 3 系统功能模型分析与设计 2 3 1 整体的功能模型分析 本教学管理信息系统涵盖了教学管理业务中各个功能部件，从学籍、教学计 划、任务分配、实验实训安排、成绩、教学评价、教材等诸多方面形成一体化管 理模式，全面支持广域网络办公模式，可大大减少教学管理的手工劳动。所设计 的教学管理系统主要由系统维护、公共资源管理、专业教学计划管理、学期教学 任务分配管理、教学日历维护、成绩管理、教学评估管理、课程管理、教材管理 圈、一黧 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 和信息查询等模块子系统组成。教学管理系统的总功能模型如图2 3 所示。 教学管理系统功能模型 系 统 维 护 公 共 资 源 维 护 教 学 计 划 管 理 教 学 任 务 分 配 教 学 日 历 维 护 成 绩 管 理 教 学 质 量 评 估 图2 3 教学管理系统功能模型图 课 程 管 理 教 材 管 理 信 息 查 询 从用户角度分类，系统供院级教务处管理员、系部教务干事、教师或企业执 教者和学生四类人员使用。系统面向院级教务工作人员提供系统维护、公共资源 维护、教学计划维护、教学任务维护、成绩管理、教材管理、课程管理和教学质 量评估等功能。该教学管理子系统功能模型图如图2 4 所示。 院级教学管理子系统功能模型 系 统 维 护 公 共 资 源 维 护 教 学 计 划 维 护 教 学 任 务 维 护 成 绩 管 理 教 学 质 量 评 估 课 程 管 理 图2 4 院级教学管理子系统功能模型图 教 材 管 理 系统面向各系部教务干事提供个人信息维护、本系部教学计划维护、本系部 教学任务分配管理、成绩管理、教材管理、课程管理、教学同历审核和教学质量 评估管理等功能。该教学管理子系统功能模型图如图2 5 所示。 1 2 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 图2 5系部教学管理子系统功能模型图 系统面向教师或企业执教者提供个人基本信息维护、教学信息查询、教学日 历维护和学生成绩管理等功能。教师子系统功能模型图如图2 6 n 示。 图2 6 教师子系统功能模型图 系统面向学生主要提供个人信息维护、教学信息查询和教学质量评估等几项 功能。学生子系统功能模型图如图2 7 所示。 图2 7 学生子系统功能模型图 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 2 3 2 教学计划管理子系统功能分析与设计 教学计划是学校教学运行的基本依据，是学生整个学习历程的培养计划。根 据高职院校教学模式的特点，其业务包括专业设置( 即确定专业培养目标、人才培 养规格要求、职业岗位与职业技能资格认证与课程设置等) 、制定教学计划( 包括 教学环节时间分配表、教学计划进程表、实践与实训教学环节安排表) 、制定教 学大纲、教学计划审核和执行计划管理。在制定教学计划进程时，系统根据培养 方案的特征对课程类别进行了扩展，类别形式除包括常规的职业公共课、职业基 础课、职业技术课、职业选修课外，还包括课程实训、毕业设计、社会实践、学 术报告形式。 教学计划的初审与最终审定一般是通过打印文稿的方式在学校开会讨论实 现，基于信息系统的教学计划管理重在于计划的执行流程，其具备以下基本功能： 1 院级管理员可以动态增加新的专业。 2 院级管理员可以创建新学年教学计划表。 3 院级管理员对改动的教学计划进行审核并确认通过审核。 4 系部管理员能添加本系部新专业的培养计划，并对该专业的教学计划进行 维护，形成一个新专业的教学计划。 5 系部管理员可以添加、修改和删除已有专业各学年学期的教学计划，并等 待审核。 6 自动地详细记录学期开课计划与学期实际开课之间的差异，动态地实时跟 踪教学计划执行情况。 7 提供多种信息查询方式，如查询某年级某专业学期开课计划、查询某一 课程对应年级专业的教学计划等。 教学计划管理用例的系统时序图如图2 8 n 示。 院 图2 8 教晕计划管理用例系统时序图 1 4 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 2 3 3 教学质量评估子系统功能分析与设计 教学质量评估是学校教学管理工作的重要组成部分，是评价教学工作成绩的 主要手段。它不仅对教学起着调节、控制、指导和推动作用，还可以作为衡量各 系部办学能力、科研学术水平、专业发展潜力等的依据。 由于高职院校教学工作是一个涉及管理机构、教师和学生等多元主体和各种 社会环境因素及多种价值观的复杂的实践活动【9 】。因此本教学质量评估系统也涉及 多种用户角色的参与，其业务包括教学质量评价体系的构建、制定教学评价指标 及形式、教学评估、教学评估统计与分析各环节。其中教学质量评价体系及教学 评价指标的权重设置均以打印文稿的方式在校务会议上讨论并构建。 基于信息系统的教学质量评估管理重在于教学评价评估和教学评价统计与分 析流程，其具备以下基本功能： 1 院级管理员可以创建新学年教学质量评估表，并设定是否允许评估。 2 系部管理员在规定时间对本系部教师进行教学评估。 3 学生在规定时间对任课教师进行教学评估。 4 系部管理员对评估结果进行汇总、统计、分析并上报。 教学评估管理用例的系统时序图如图2 9 所示。 图2 9 教学评估管理用例的系统时序图 根据学院教学质量评估的相关文件，教师教学质量评估内容包括4 项一级指 ；硕士学垡箜文 第二章教学管理系统的分析与设计 标，即教学考核( 2 0 分) 、教学资料检查( 3 0 分) 、学生测评( 4 0 分) 、论文或教研教 改( 1 0 分) 。一级指标下设有7 项二级指标，即教学工作量、教学纪律、教学计划、 教案( 含期中、期末) 、教学资料、作业( 含期中、期末) 、听评课记录。每项 二级指标均设有相应的分值标准。除学生测评由学生进行教学评价外，其余各项 指标均由系部教学管理员进行评价。 本系统学生评教的数据来源于学生对教师的综合评价，其评价项目是由任教 者的教学态度、教学内容、教学方法和教学效果四个方面进行评教。评教标准采 用四等记分、总分百分制，各项评价指标满分均为2 5 分。 2 4 系统信息模型分析与设计 2 4 1 系统用例图 用例( u s ec a s e ) 是独立于实现的用户需求的高级视图，是系统所必须提供的 功能块【2 0 1 。换句话说，用例演示了人们如何使用系统。通过用例观察系统能够将 系统实现与系统目标分开，有助于让开发人员了解最重要的部分从而满足用户需 求，而不会沉浸于实现细节【2 0 1 。根据前述需求分析阶段对系统业务流程的分析， 我们基本确定了系统所要完成的一些基本功能，在本节中将用u m l 的用例图表示 简化阶段系统已经实现的系统功能，以及系统参与者与用例之间的关系。教学系 统用例图如图2 1 0 。 1 6 硕士学位论文第二章教学管理系统的分析与设计 系郎教学管理员 2 4 2 系统信息模型分析 图2 1 0 教学系统用例图 软件系统模型的设计是整个软件开发过程中关键的一步，它是为了模型化现 硕士学位论文 第二章教学管理系统的分析与设计 实世界的某些方面，以提高开发软件的性能与效率。一个完整的软件系统离不开 数据和功能两个部分，它们始终贯穿于整个软件系统的生命周期。以面向对象的 观点来看，如果我们把系统模型看作是对象的话，系统模型则是信息模型和功能 模型的紧密结合。 将需求分析得到的用户需求抽象为信息模型是整个信息系统中数据库设计的 关键。在对现实世界向信息世界的抽象过程中，实体一联系( e - r ) 方法是一种广 泛采用而且行之有效的成熟技术。每一个信息系统都会包含大量的实体和联系， 每个实体通过联系相互关联形成了信息系统的原始信息模型。以实体一联系的观点 看，两个实体之间的联系可分为一对一联系( 1 ：1 ) 、一对多联系( 1 ：n ) 和多 对多联系( m ：n ) 2 1 - 2 6 】。 前阶段通过对本系统业务需求和功能模型的分析，我们基本能够确定系统中 满足用户需求的各种实体以及它们之间的联系。为提高建模效率和优化数据库设 计，我们利用e r w i nd a t am o d e l e r 数据库建模工具构建系统的信息模型。在设计 过程中，我们利用工具对模型不断优化，在此将系统中主要涉及的实体及其联系 表示在图2 1 1 中。 图2 1 1 系统信息模型 2 4 3 系统数据库设计 数据库是一种高效且有力的存储和操作信息