基于UML的實驗室選課排課系統(tǒng)需求分析設(shè)計

【摘要】需求分析在軟件開發(fā)中占有重要的地位，它絕不僅僅是定義系統(tǒng)的功能，詳細(xì)的需求文檔有助于軟件的維護(hù)以及擴(kuò)展。本文采用UML方式設(shè)計了實驗室選排課過程中相關(guān)的用例圖，業(yè)務(wù)流程圖和數(shù)據(jù)流圖，對于系統(tǒng)的維護(hù)與升級有一定的參考意義。

【關(guān)鍵詞】UML；選課排課

1.引言

在高校教育改革過程中，實驗教學(xué)日漸受到重視，實驗室教學(xué)管理系統(tǒng)也得到更加深化的研究。實驗室的充分利用必須要與實驗教學(xué)相結(jié)合，最大程度地為教學(xué)服務(wù)，為學(xué)生服務(wù)，為自主選課即實驗自主選課服務(wù)，最大程度地提高學(xué)生的獨立性，自主性，因此實驗室管理系統(tǒng)必須與實驗選課排課相結(jié)合，才能充分發(fā)揮信息化的優(yōu)勢[1-3]。

需求分析是軟件工程中的重要一環(huán)，往往關(guān)系著整個系統(tǒng)的成敗。如何將系統(tǒng)的功能需求分析以明確的、清晰的方式表達(dá)出來，使得系統(tǒng)在具體實現(xiàn)階段能夠順利地、無歧義地進(jìn)行成為開發(fā)人員越來越受到關(guān)注的問題。

UML作為一種建模語言，通過統(tǒng)一語義和符號表示來定義一些圖和其代表的意義，與使用的方法無關(guān)[4-5]。所以可以用各種方法使用UML，其基礎(chǔ)都是UML的圖，UML的最終目的是為不同領(lǐng)域的人們提供統(tǒng)一的交流標(biāo)準(zhǔn)。

本文采用UML方式設(shè)計了實驗室選排課過程中相關(guān)的用例圖，業(yè)務(wù)流程圖和數(shù)據(jù)流圖，清晰地展現(xiàn)了選排課過程中的一系列業(yè)務(wù)邏輯過程，數(shù)據(jù)流以及數(shù)據(jù)存儲對象。

2.系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)中的用戶及其功能如下：

（1）系統(tǒng)管理員：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)初始化與信息維護(hù)，包括系統(tǒng)登錄，個人信息處理，教學(xué)基本信息管理，如學(xué)期管理，院系班級管理，實驗室管理，課程信息管理和節(jié)假日管理等，師生人員信息管理，如教師數(shù)據(jù)管理，學(xué)生數(shù)據(jù)管理，和學(xué)生類別管理等，數(shù)據(jù)庫管理，如數(shù)據(jù)初始化，備份及數(shù)據(jù)恢復(fù)

（2）課程負(fù)責(zé)人：是選課排課的實施人員，包括教學(xué)通知公告和課程管理，其中課程管理包括，課程屬性設(shè)置，實驗項目設(shè)置管理，實驗開課時間設(shè)置，實驗課表設(shè)置，實驗課表一覽，學(xué)生選課設(shè)置，成績管理和教學(xué)查詢等功能。

（3）教師人員：是選課排課之后的執(zhí)行人員，對學(xué)生的成績進(jìn)行考核及錄入，功能有課表查看，課表打印和成績錄入及查詢等。

（4）學(xué)生人員：主要是進(jìn)行課程選修與實驗選修，以及排課之后的課表查看和課程完結(jié)之后的成績查詢。

（5）教務(wù)負(fù)責(zé)人：是選課排課的監(jiān)督人員，同時負(fù)責(zé)各種統(tǒng)計查詢工作，主要有教師工作量匯總查詢和學(xué)生成績匯總查詢。

3.系統(tǒng)用例圖

由以上分析可得系統(tǒng)整體用例圖如圖1所示

圖1 系統(tǒng)整體用例圖

由圖1可知，本系統(tǒng)中共涉及以上五類用例圖，其中系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)初始化操作，屬于系統(tǒng)入口，下面以系統(tǒng)管理員用例圖來說明本系統(tǒng)的用例分析。

系統(tǒng)管理包括以下幾個子模塊：數(shù)據(jù)庫管理、教學(xué)基本信息管理和師生人員管理。系統(tǒng)管理的參與者比較單一，就是系統(tǒng)管理員一個人操作為主。其用例分析如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)管理員用例圖

（1）用例描述：系統(tǒng)管理員：能夠?qū)?shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化操作，數(shù)據(jù)備份，數(shù)據(jù)還原，能產(chǎn)生正確的數(shù)據(jù)庫備份文件，也能從正確的備份文件中恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。能夠增加、修改、刪除教師信息，學(xué)生信息和學(xué)生類別信息。能夠管理教學(xué)基本信息數(shù)據(jù)，包括：學(xué)期管理，院系班級管理，實驗室管理，課程信息管理和節(jié)假日管理。

（2）前置條件：數(shù)據(jù)庫能安全且準(zhǔn)確地讀出和寫入數(shù)據(jù)。系統(tǒng)管理員能夠準(zhǔn)確地輸入用戶名和密碼登錄系統(tǒng)，且系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫正常啟動能夠提供服務(wù)，系統(tǒng)管理員能獲得所具有的所有權(quán)限，數(shù)據(jù)庫所在備份路徑正確且其磁盤容量足夠大。

（3）后置條件：系統(tǒng)管理員能夠正常退出，數(shù)據(jù)正常寫入和讀取數(shù)據(jù)庫。

（4）活動步驟：

①系統(tǒng)管理員登錄系統(tǒng)后，所有子模塊都是可操作狀態(tài)。

②系統(tǒng)管理員成功進(jìn)入教學(xué)基本信息管理頁面，對教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，數(shù)據(jù)的初始化完成之后，整個系統(tǒng)才能進(jìn)入下一個運行狀態(tài)。初始化的數(shù)據(jù)如下：

學(xué)期數(shù)據(jù)：每學(xué)期都必須更新，以表格方式顯示，隨著時間累積，學(xué)期數(shù)據(jù)會越來越多，應(yīng)該提供學(xué)期數(shù)據(jù)凍結(jié)和激活功能，以提高數(shù)據(jù)響應(yīng)速度。

院系班級數(shù)據(jù)：每學(xué)期適時調(diào)整，每年度必須更新，以樹形結(jié)點方式顯示，方便查看，存儲在一個數(shù)據(jù)表中，具體有院系名稱，班級名稱等。

實驗室數(shù)據(jù)：每學(xué)期適時調(diào)整，以表格方式顯示，具體數(shù)據(jù)有：實驗室的編號，可容納人數(shù)，實驗室介紹等。

課程信息：每學(xué)期必須更新，以分頁表格方式顯示，具體數(shù)據(jù)有：課程編號，課程名稱，學(xué)分，授課教師，上課地點。

節(jié)假日：每學(xué)期必須更新，為防止開課日期與節(jié)假日相沖突。

③系統(tǒng)管理員成功進(jìn)入師生人員管理頁面，能夠?qū)處煟瑢W(xué)生和學(xué)生類別進(jìn)行輸入、編輯、刪除，這一部分?jǐn)?shù)據(jù)較多，尤其是學(xué)生數(shù)據(jù)，每年度的數(shù)據(jù)調(diào)整量相對較大，應(yīng)該提供導(dǎo)入導(dǎo)出EXCEL的方式，教師與學(xué)生數(shù)據(jù)都包括各自的編號，姓名，聯(lián)系方式等，其中學(xué)生類別數(shù)據(jù)是指學(xué)生的專業(yè)名稱，以用于設(shè)置學(xué)生的選課條件。

④系統(tǒng)按設(shè)定的周期自動備份，同時系統(tǒng)管理員成功進(jìn)入數(shù)據(jù)備份頁面，可以手動備份數(shù)據(jù)庫。

⑤系統(tǒng)管理員成功進(jìn)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)頁面，系統(tǒng)管理員選擇數(shù)據(jù)庫備份文件，然后點擊恢復(fù)，系統(tǒng)會提取備份文件并覆蓋原有的數(shù)據(jù)庫，在覆蓋前，系統(tǒng)會有個警告提示：恢復(fù)數(shù)據(jù)后，原有數(shù)據(jù)將被覆蓋。

4.系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

實驗選課排課系統(tǒng)的設(shè)計其根本就是將實驗教學(xué)管理環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)歸納和職責(zé)的明確，各執(zhí)其職。本系統(tǒng)結(jié)合學(xué)院實際情況，制定的選課排課流程如下：

（1）系統(tǒng)管理員添加教學(xué)基本數(shù)據(jù)，包括：學(xué)期數(shù)據(jù)，院系班級數(shù)據(jù)，實驗室數(shù)據(jù)，課程信息數(shù)據(jù)，節(jié)假日數(shù)據(jù)。

（2）系統(tǒng)管理員添加師生人員數(shù)據(jù)，包括：教師數(shù)據(jù)，學(xué)生數(shù)據(jù)，學(xué)生類別數(shù)據(jù)。

（3）課程負(fù)責(zé)人對課程進(jìn)行選課設(shè)置，包括：實驗項目設(shè)置，實驗組設(shè)置，實驗開課時間設(shè)置，實驗課表設(shè)置，學(xué)生選課設(shè)置，實驗成績管理（即成績組成設(shè)置）。

（4）系統(tǒng)管理員或教務(wù)負(fù)責(zé)人發(fā)出教學(xué)公告，告知學(xué)生可以在規(guī)定的時間進(jìn)行實驗課程的選修。

（5）學(xué)生人員根據(jù)個人興趣和理論課表，遵守已定的選課規(guī)則，選修一定的實驗項目，選修完成后即生成課表。

（6）教師和學(xué)生根據(jù)選修課表共同完成實驗課的教授過程，教師錄入成績，學(xué)生查詢成績。

（7）教務(wù)負(fù)責(zé)人統(tǒng)計教師工作量和學(xué)生課程成績，生成各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

（8）系統(tǒng)管理員備份數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，以應(yīng)用異常情況下數(shù)據(jù)可以還原。

系統(tǒng)涉及5類用戶的業(yè)務(wù)流程圖，其中管理員業(yè)務(wù)流程圖如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)管理員業(yè)務(wù)流程

5.系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖

經(jīng)過系統(tǒng)用例圖的分析，可以得出系統(tǒng)的高層數(shù)據(jù)流圖如圖4所示：

圖4 系統(tǒng)高層數(shù)據(jù)流圖

由圖可知高層數(shù)據(jù)流圖中的外部項目包括：系統(tǒng)管理員，課程負(fù)責(zé)人，教師，學(xué)生和教務(wù)負(fù)責(zé)人；數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容包括：教學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，師生人員數(shù)據(jù)，實驗選課程，選修課表與課程成績數(shù)據(jù)，教學(xué)公告數(shù)據(jù)和教師工作量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)流內(nèi)容包括：教學(xué)基本信息管理，師生人員管理，課程管理，教學(xué)通知公告管理，課表查看及打印，實驗選修和成績錄入及查詢等。

6.總結(jié)

本文詳細(xì)分析了實驗選課排課系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，以UML為基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法對系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析設(shè)計，同時繪制了與本系統(tǒng)有關(guān)的用例圖、業(yè)務(wù)流程圖和數(shù)據(jù)流圖，有一定的參考意義。

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