基于UML的教務(wù)管理系統(tǒng)建模與分析

王 璐

（青島科技大學(xué) 山東 青島 266000）

1 引言

教務(wù)管理是高校的核心業(yè)務(wù)之一，支撐高校各項(xiàng)基礎(chǔ)工作的順利開展，諸如課程管理、排課管理、調(diào)課管理、教室管理等。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，教務(wù)管理也從原始的基于手工處理的方式，逐步發(fā)展成為基于移動互聯(lián)網(wǎng)的電子化處理方式[1-3]。在這個過程中，教務(wù)管理系統(tǒng)也由簡單到復(fù)雜[4-6]，逐步成為高校信息化體系中最重要的組成部分。為此，本文根據(jù)當(dāng)前教務(wù)管理系統(tǒng)的主要需求，通過UML對其進(jìn)行建模與分析，為教務(wù)管理系統(tǒng)的下一步發(fā)展提供參考。

2 教務(wù)管理的角色分析

2.1 用戶群分析

建立一個良好的教務(wù)系統(tǒng)，首先要對系統(tǒng)所服務(wù)的人群進(jìn)行充分分析。通過在工作中的總結(jié)，可將教務(wù)管理系統(tǒng)主要服務(wù)對象分為：教務(wù)管理人員（包括教務(wù)處人員、學(xué)院教學(xué)院長及教學(xué)秘書）、普通任課教師、學(xué)生（包括本科生、研究生）三大類。每一大類人員在不同的高校中還會更加細(xì)分為具體的人員類別，相同類別的人員有其主要關(guān)注的業(yè)務(wù)功能。需要注意的是，某些時候人員類別之間可能會存在交叉，例如，教務(wù)管理人員有可能也是任課教師，某些任課教師可能也在本校進(jìn)修博士研究生等情況。這就要求系統(tǒng)需要提供完善的權(quán)限管理與角色管理功能。

2.2 用戶群用例分析

在上述用戶群分析的基礎(chǔ)上，針對每一個用戶群進(jìn)行用戶需求挖掘與用例分析。一般來說，對用戶需求挖掘的主要方法包括以下幾種：（1）當(dāng)前系統(tǒng)分析，通過對現(xiàn)有教務(wù)系統(tǒng)的功能進(jìn)行剖析，逐一分析出每一大類用戶所關(guān)注和使用的業(yè)務(wù)和流程。（2）用戶調(diào)研，通過訪談或者問卷調(diào)查，收集用戶對新教務(wù)系統(tǒng)的期望，通過動詞分析與名詞分析技術(shù)，總結(jié)出用戶所需功能。（3）用戶工作流程建模，通過深入用戶工作環(huán)境，抽象用戶的工作流程建立系統(tǒng)功能。通過以上需求獲取方法，可以得到上述用戶群的用例圖，見圖1。

圖1 用戶用例圖

3 教務(wù)管理的功能分析

基于上述對用戶用例的分析，可以構(gòu)建出教務(wù)管理系統(tǒng)的主要功能模塊，主要包括課程管理模塊（對應(yīng)用例：課程管理）、教學(xué)管理模塊（對應(yīng)用例：制訂教學(xué)計(jì)劃、選課、排課）、審批模塊（對應(yīng)用例：調(diào)停課申請、調(diào)停課審批）、成績管理模塊（對應(yīng)用例：錄入成績、查詢成績）、查詢模塊（對應(yīng)用例：課表查詢、調(diào)停課查詢）、評教模塊（對應(yīng)用例：在線評教）、管理模塊（對應(yīng)用例：用戶管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)管理），見圖2。

圖2 系統(tǒng)主要功能模塊

4 關(guān)鍵流程建模

通過上述分析，本文給出了教務(wù)管理系統(tǒng)所需提供的主要功能和模塊劃分。下一步需利用UML模型對教務(wù)系統(tǒng)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程進(jìn)行建模，進(jìn)而明確關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的處理過程，為后續(xù)開發(fā)提供基礎(chǔ)。本文選取教務(wù)系統(tǒng)中的選課流程和調(diào)課流程為代表，分別利用UML活動圖和UML狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖進(jìn)行建模分析。

4.1 選課流程活動圖建模

在高校教務(wù)管理中，一個典型的選課流程應(yīng)包括以下階段：（1）學(xué)生登錄系統(tǒng)后，查看本學(xué)期已選的課程列表。（2）學(xué)生可通過瀏覽、篩選和搜索的方式查看所有的選修課信息。（3）學(xué)生可查看某一個選修課的詳細(xì)信息，包括選修限制、課時、學(xué)分等。（4）學(xué)生可選擇某一個選修課，加入自己的課表，此時系統(tǒng)自動判斷該學(xué)生是否可以選擇該課程，并給出提示。（5）學(xué)生選課完畢，保存課表，關(guān)閉系統(tǒng)。其UML活動圖見圖3（a）。

4.2 調(diào)課流程狀態(tài)圖建模

教師調(diào)課是教務(wù)管理系統(tǒng)中的一個常用功能。通常情況下，一個調(diào)課申請需要多人審批后才能實(shí)現(xiàn)，調(diào)課單作為系統(tǒng)中的一個對象也經(jīng)過了多種狀態(tài)的流轉(zhuǎn)。典型的審批流轉(zhuǎn)包括：（1）教師新建一個調(diào)課單，填寫相關(guān)調(diào)課信息。（2）教學(xué)秘書審批后，調(diào)課單標(biāo)記為“教學(xué)秘書已審批”。（3）學(xué)院教學(xué)院長審批，調(diào)課單標(biāo)記為“教學(xué)院長已審批”。（4）教務(wù)處審批，調(diào)課單正式生效。利用UML狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖對其建模，見圖3（b）。

圖3 主要流程UML模型圖

5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

通過上文對教務(wù)系統(tǒng)的分析，得到了教務(wù)系統(tǒng)的功能分布和關(guān)鍵流程模型。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，系統(tǒng)中必須使用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)上述流程中的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，而數(shù)據(jù)庫的建立必須建立在對系統(tǒng)內(nèi)部對象的分析與建模之上。為此，本節(jié)根據(jù)上述分析系統(tǒng)中主要的對象關(guān)系，主要得到以下對象。

（1）學(xué)生對象，其數(shù)據(jù)庫模式為：學(xué)生（學(xué)號、姓名、性別、身份證號、出生年月、所屬學(xué)院代碼、所屬專業(yè)代碼、班級、其他信息），其中學(xué)號為主鍵，所屬學(xué)院代碼、所屬專業(yè)代碼為外鍵。

（2）教師對象，其數(shù)據(jù)庫模式為：教師（工號、姓名、性別、身份證號、所屬學(xué)院代碼、參加工作時間、職稱、身份類型、所在崗位代碼），其中工號為主鍵，所屬學(xué)院代碼、所在崗位代碼為外鍵。

（3）課程對象，其數(shù)據(jù)庫模式為：課程（課號、課程名、學(xué)時、學(xué)分、開課學(xué)院代碼、課程類型代碼），其中課號為主鍵，開課學(xué)院代碼、課程類型代碼為外鍵。

（4）選課對象，該數(shù)據(jù)庫模式是為了將學(xué)生對象與課程對象聯(lián)系起來，記錄每一個學(xué)生所選課程的情況。具體的字段包括：選課（選課編碼、學(xué)號、課號），其中選課編碼作為該模式的主鍵，是唯一的編碼，用于唯一標(biāo)示某條選課信息，學(xué)號和課程號為外鍵。在更新或查詢選課信息時，其他的諸如開課時間、任課教師、學(xué)時學(xué)分等選課信息均通過課號外鍵從課程對象、授課對象中關(guān)聯(lián)獲取。

（5）授課對象，該數(shù)據(jù)模式是為了將任課教師對象與課程對象聯(lián)系起來，記錄每個任課教師的承擔(dān)課程的情況。具體的字段包括：授課（授課編碼、工號、課號、開課學(xué)期），其中授課編碼作為該模式的主鍵，是唯一的編碼，用于唯一標(biāo)示某條授課信息，工號、課號為外鍵，開課學(xué)期為本次授課所對應(yīng)的學(xué)期信息。某一門課可能被同一教師在不同學(xué)期開課。在更新或查詢授課信息時，其他的諸如授課班級、授課人數(shù)等均通過外鍵關(guān)聯(lián)查詢。

除上述主要數(shù)據(jù)庫模式之外，系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)權(quán)限管理、用戶管理等，還需要設(shè)計(jì)一些用戶表、權(quán)限表等數(shù)據(jù)庫模式。由于這些表較為常用，本文不再贅述。上述各類數(shù)據(jù)庫模式為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲提供了有力的保障。

6 系統(tǒng)部署的選擇

傳統(tǒng)的信息化系統(tǒng)通常通過網(wǎng)站（B/S結(jié)構(gòu)）或者PC桌面應(yīng)用程序（C/S結(jié)構(gòu)）進(jìn)行部署，并主要集中在學(xué)校內(nèi)部校園網(wǎng)中運(yùn)行。而進(jìn)入移動互聯(lián)網(wǎng)時代之后，傳統(tǒng)的軟件部署方式已經(jīng)無法滿足用戶的要求。因此，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用以B/S結(jié)構(gòu)部署為基礎(chǔ)，增加手機(jī)移動端APP訪問的功能。為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP的訪問，系統(tǒng)不能僅僅部署在校園網(wǎng)內(nèi)，而是必須提供外網(wǎng)訪問的接口。為了保障安全性，則需要聯(lián)合部署相應(yīng)的防火墻和VPN系統(tǒng)，或者為公網(wǎng)訪問接口提供的獨(dú)立的服務(wù)器支持，從而避免外部的網(wǎng)絡(luò)攻擊行為對校園網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)造成影響。典型的網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)圖見圖4。

圖4 系統(tǒng)部署圖

7 結(jié)語

本文根據(jù)當(dāng)前高校教務(wù)管理的工作流程，通過UML對教務(wù)管理系統(tǒng)進(jìn)行了建模和分析，提供了基本的用戶需求用例圖以及主要流程的UML動態(tài)模型，并在最后提出了支持手機(jī)APP訪問的系統(tǒng)部署方式，對類似教務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供了有益的參考。