基于UML的考試管理系統(tǒng)設(shè)計

薛 媛

(陜西廣播電視大學(xué)資源建設(shè)與現(xiàn)代教育技術(shù)中心，陜西西安 710004)

隨著教學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，教務(wù)部門工作量越來越大，傳統(tǒng)的教務(wù)管理模式不能滿足日益復(fù)雜的教務(wù)管理工作。設(shè)計了一種排考信息系統(tǒng)，目的是減少教務(wù)員的工作量，提高其工作效率，實(shí)現(xiàn)教務(wù)部門的排考工作的辦公自動化。

1 UML建模過程

應(yīng)用UML建模技術(shù)進(jìn)行軟件開發(fā)，要經(jīng)過初始、細(xì)化、構(gòu)造和移交4個階段，是一種以用例為驅(qū)動、以體系結(jié)構(gòu)為中心、迭代及無間隙性的過程，此過程以噴泉模型作為其工作模型，軟件生存期各階段沒有明顯的界限。在每個階段，UML都提供了相應(yīng)的視圖和元素，以滿足系統(tǒng)的分析與設(shè)計。其中，用例圖、類圖、組件圖和配置圖用于系統(tǒng)的靜態(tài)建模;時序圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖和活動圖用于系統(tǒng)的動態(tài)建模。

在建模過程中，各階段的主要工作如下:

(1)在初始階段，根據(jù)用戶提出的需求產(chǎn)生角色、用例，并采用用例圖進(jìn)行可視化描述。在此階段可以使用用例和用例圖從高層建模系統(tǒng)描述要實(shí)現(xiàn)的功能。對于每個用例，使用用例描述模板描述角色和系統(tǒng)交互的事件流等，并建檔保存。

(2)細(xì)化階段的主要任務(wù)是進(jìn)一步分析并細(xì)化初始階段產(chǎn)生的用例模型，對用例要進(jìn)行詳細(xì)描述，包括用例的處理流程與用例交互的角色;然后從用例中分析、提取出相關(guān)的類，用類圖建立類以及相互關(guān)系，同時還要添加必要的邊界類或控制類。若類之間的交互關(guān)系復(fù)雜，可用時序圖描述詳細(xì)的交互過程;若某類的狀態(tài)多樣并且遷移復(fù)雜，可用狀態(tài)圖描述類狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。

(3)構(gòu)造階段是根據(jù)細(xì)化階段已建檔的類規(guī)范和類圖，結(jié)合具體的程序設(shè)計語言，建立系統(tǒng)組件圖，以反映系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)和組件之間的依賴關(guān)系。并通過具體的程序設(shè)計語言和一系列迭代過程構(gòu)造并測試實(shí)際可用的系統(tǒng)。

(4)移交階段是系統(tǒng)向用戶做最后準(zhǔn)備和運(yùn)行部署階段，主要是對系統(tǒng)進(jìn)行測試，繼續(xù)改善系統(tǒng)，根除錯誤等［1－2］。

2 排考信息系統(tǒng)UML建模實(shí)例

2.1 系統(tǒng)分析

2.1.1 業(yè)務(wù)描述

根據(jù)排考需求，該系統(tǒng)具有以下功能模塊:

(1)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息設(shè)置模塊。分為當(dāng)前學(xué)期、場次時間、基礎(chǔ)大類代碼、基礎(chǔ)子類代碼、課程信息、教師信息、場地信息設(shè)置。

(2)排考基礎(chǔ)信息設(shè)置模塊。分為行政班設(shè)置，教學(xué)計劃設(shè)置，對教學(xué)班的基礎(chǔ)信息，如教學(xué)班編號、教學(xué)班名稱等信息進(jìn)行設(shè)置。

(3)排考模塊。主要進(jìn)行排考的相關(guān)操作。將選擇的考試科目、監(jiān)考教師等信息安排到相應(yīng)的場地。

(4)查詢統(tǒng)計模塊。分為班級考試信息查詢，主要對各班的排考信息、各教師的排考信息、各場地的排考信息進(jìn)行查詢打印。

2.1.2 系統(tǒng)的用例分析

用例模型主要包括用例圖和用例規(guī)約兩部分。用例圖用來確定系統(tǒng)中包含的參與者、用例以及兩者之間的關(guān)系。用例規(guī)約針對每個用例，用規(guī)約文檔來描述用例的細(xì)節(jié)內(nèi)容［3］。從前面的需求可以得到，整個系統(tǒng)的角色分為教務(wù)員、班級和教師和場地4類，其關(guān)系如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的用例圖

用例圖描述了系統(tǒng)提供的各種服務(wù)，下面介紹排考這一用例的規(guī)約。

用例描述如下:用例的標(biāo)識號003;用例名稱為排考;簡要說明，管理員把每門考試科目、監(jiān)考教師安排到對應(yīng)的場地上;前提條件，即必須已設(shè)置好行政班、教學(xué)計劃信息。

事件流包括:教務(wù)員選擇要安排考試的行政班科目;教務(wù)員給此考試科目安排監(jiān)考教師;選擇要安排的場地班級;對所有信息核對無誤后，點(diǎn)擊提交按鈕，系統(tǒng)會把排考信息存入數(shù)據(jù)庫中，并在場地界面上顯示出來。

后至條件:如果排考用例成功后，教務(wù)員便可以查詢打印出相關(guān)的報表。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計分為概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計兩個階段。概要設(shè)計階段主要考慮的問題可以用UML的邏輯視圖和動態(tài)視圖來描述。邏輯視圖用于顯示系統(tǒng)內(nèi)部的功能設(shè)計，它利用靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為來描述系統(tǒng)功能;類圖描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu);協(xié)作圖、狀態(tài)圖、時序圖、活動圖描述系統(tǒng)的動態(tài)特征。在詳細(xì)設(shè)計階段，把概要設(shè)計階段的結(jié)果擴(kuò)展成技術(shù)解決方案，包括用戶界面、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法流程等，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段提供詳細(xì)的規(guī)格說明，推動不斷進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計的方法是對每個用例進(jìn)行動態(tài)建模。

2.2.1 類圖設(shè)計

對于信息處理系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)的描述，要依據(jù)類圖、對象圖和包圖來實(shí)現(xiàn)。其中，類圖尤為重要，它不僅定義系統(tǒng)中的類，表示系統(tǒng)中對象之間的抽象聯(lián)系如關(guān)聯(lián)、聚合、泛化等，也包括類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。下面采用分層式設(shè)計來表示類圖，分層式設(shè)計是為了實(shí)現(xiàn)“高內(nèi)聚、低耦合”。采用“分而治之”的思想，把問題劃開解決，易于控制、延展和分配資源［4］。依據(jù)目前流行分層設(shè)計3層結(jié)構(gòu)模式設(shè)計的，它由表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層3個層次結(jié)構(gòu)組成。這樣有利于系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)、部署和擴(kuò)展。高校排考信息系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)分為3層:用戶界面層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。圖2是UML的類圖模型，主要給出考試安排這個模塊的類圖模型。

圖2 系統(tǒng)類圖模型

用戶界面層中的類主要是排考主界面類，它主要顯示排考信息，例如班級信息、場地信息、課程信息、教師和一些操作控件等，實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)的交互。

業(yè)務(wù)邏輯層有ExamArrange類。為使系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)清晰、程序更易于編寫，把一些簡單的業(yè)務(wù)邏輯則放在用戶界面層或數(shù)據(jù)庫的存儲過程中處理，只把復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯放到業(yè)務(wù)邏輯層。

數(shù)據(jù)訪問層中的類有 CommandBuilder、PaikaoMenthod。其作為業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)管理層之間的中介，CommandBuilder類封裝了用于數(shù)據(jù)庫連接的方法。PaikaoMenthod類實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改和讀取操作。

2.2.2 時序圖設(shè)計

對于系統(tǒng)設(shè)計，除建立靜態(tài)模型之外，更重要的是分析各種信息處理時序，恰當(dāng)?shù)乜刂铺幚泶祟愋畔?，而動態(tài)建模能實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。這里用時序圖描述用例的動態(tài)行為。時序圖是按時間排序的交互圖，采用從上到下的順序來表示時間的順序。圖3是排考用例的時序圖。其主要過程是:教務(wù)員登錄后進(jìn)入排考主界面，選擇排考的時間，然后選擇要排考的行政班級，當(dāng)選中班級后，系統(tǒng)會在界面下方顯示該班級待排的科目;教務(wù)員選擇一到多個科目，顯示在界面上;教務(wù)員選擇排考場地，系統(tǒng)會將場地信息顯示在界面下方;教務(wù)員選擇相應(yīng)的監(jiān)考教師，系統(tǒng)也會將信息顯示在界面下方;最后，教務(wù)員核對無誤后，點(diǎn)擊保存排考信息，系統(tǒng)會把該條排考信息現(xiàn)在相應(yīng)的場地上。

圖3 排考用例的時序圖

2.3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在上述需求分析和UML建模的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)的開發(fā)。開發(fā)系統(tǒng)的工具為Microsoft Visual Studio 2008，以 C#語言作為開發(fā)語言，數(shù)據(jù)庫采用的是SQL Server2005。系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊是排考模塊，排考類是該模塊的最重要的類。圖4是排考模塊的運(yùn)行界面。

圖4 排考模塊的運(yùn)行界面

3 結(jié)束語

通過對排考過程的分析，設(shè)計了排考信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了排考信息化實(shí)現(xiàn)方案。該系統(tǒng)采用了面向?qū)ο蠓治龊驮O(shè)計方法。采用UML對系統(tǒng)進(jìn)行建模，提高了代碼的質(zhì)量和軟件復(fù)用。

［1］IVAR J，GRADY B，JAMES R.統(tǒng)一軟件開發(fā)過程［M］.周伯生，馮學(xué)民，譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［2］婁雅斌，張恩勝，顧紅生，等.UML技術(shù)在城市消防預(yù)案演示系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用［J］.計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2004(10):115－119.

［3］傅純一.UML用例建模指南［EB/OL］.(2008－08－19)［2010 － 09 － 18］http://www.uml.org.cn/SoftWareProcess/200501281.htm.

［4］唐政，房大偉.C#項(xiàng)目開發(fā)全程實(shí)錄［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2008.