基于UML的實驗室選課排課系統需求分析設計

【摘要】需求分析在軟件開發中占有重要的地位，它絕不僅僅是定義系統的功能，詳細的需求文檔有助于軟件的維護以及擴展。本文采用UML方式設計了實驗室選排課過程中相關的用例圖，業務流程圖和數據流圖，對于系統的維護與升級有一定的參考意義。

【關鍵詞】UML；選課排課

1.引言

在高校教育改革過程中，實驗教學日漸受到重視，實驗室教學管理系統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相結合，最大程度地為教學服務，為學生服務，為自主選課即實驗自主選課服務，最大程度地提高學生的獨立性，自主性，因此實驗室管理系統必須與實驗選課排課相結合，才能充分發揮信息化的優勢[1-3]。

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

UML作為一種建模語言，通過統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[4-5]。所以可以用各種方法使用UML，其基礎都是UML的圖，UML的最終目的是為不同領域的人們提供統一的交流標準。

本文采用UML方式設計了實驗室選排課過程中相關的用例圖，業務流程圖和數據流圖，清晰地展現了選排課過程中的一系列業務邏輯過程，數據流以及數據存儲對象。

2.系統概述

本系統中的用戶及其功能如下：

（1）系統管理員：負責數據初始化與信息維護，包括系統登錄，個人信息處理，教學基本信息管理，如學期管理，院系班級管理，實驗室管理，課程信息管理和節假日管理等，師生人員信息管理，如教師數據管理，學生數據管理，和學生類別管理等，數據庫管理，如數據初始化，備份及數據恢復

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

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

（4）學生人員：主要是進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之后的成績查詢。

（5）教務負責人：是選課排課的監督人員，同時負責各種統計查詢工作，主要有教師工作量匯總查詢和學生成績匯總查詢。

3.系統用例圖

由以上分析可得系統整體用例圖如圖1所示

圖1 系統整體用例圖

由圖1可知，本系統中共涉及以上五類用例圖，其中系統管理員負責本系統的數據初始化操作，屬于系統入口，下面以系統管理員用例圖來說明本系統的用例分析。

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

圖2 系統管理員用例圖

（1）用例描述：系統管理員：能夠對數據庫進行管理，進行數據初始化操作，數據備份，數據還原，能產生正確的數據庫備份文件，也能從正確的備份文件中恢復數據庫。能夠增加、修改、刪除教師信息，學生信息和學生類別信息。能夠管理教學基本信息數據，包括：學期管理，院系班級管理，實驗室管理，課程信息管理和節假日管理。

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

（3）后置條件：系統管理員能夠正常退出，數據正常寫入和讀取數據庫。

（4）活動步驟：

①系統管理員登錄系統后，所有子模塊都是可操作狀態。

②系統管理員成功進入教學基本信息管理頁面，對教學數據進行初始化，數據的初始化完成之后，整個系統才能進入下一個運行狀態。初始化的數據如下：

學期數據：每學期都必須更新，以表格方式顯示，隨著時間累積，學期數據會越來越多，應該提供學期數據凍結和激活功能，以提高數據響應速度。

院系班級數據：每學期適時調整，每年度必須更新，以樹形結點方式顯示，方便查看，存儲在一個數據表中，具體有院系名稱，班級名稱等。

實驗室數據：每學期適時調整，以表格方式顯示，具體數據有：實驗室的編號，可容納人數，實驗室介紹等。

課程信息：每學期必須更新，以分頁表格方式顯示，具體數據有：課程編號，課程名稱，學分，授課教師，上課地點。

節假日：每學期必須更新，為防止開課日期與節假日相沖突。

③系統管理員成功進入師生人員管理頁面，能夠對教師，學生和學生類別進行輸入、編輯、刪除，這一部分數據較多，尤其是學生數據，每年度的數據調整量相對較大，應該提供導入導出EXCEL的方式，教師與學生數據都包括各自的編號，姓名，聯系方式等，其中學生類別數據是指學生的專業名稱，以用于設置學生的選課條件。

④系統按設定的周期自動備份，同時系統管理員成功進入數據備份頁面，可以手動備份數據庫。

⑤系統管理員成功進入系統數據恢復頁面，系統管理員選擇數據庫備份文件，然后點擊恢復，系統會提取備份文件并覆蓋原有的數據庫，在覆蓋前，系統會有個警告提示：恢復數據后，原有數據將被覆蓋。

4.系統業務流程圖

實驗選課排課系統的設計其根本就是將實驗教學管理環節進行科學歸納和職責的明確，各執其職。本系統結合學院實際情況，制定的選課排課流程如下：

（1）系統管理員添加教學基本數據，包括：學期數據，院系班級數據，實驗室數據，課程信息數據，節假日數據。

（2）系統管理員添加師生人員數據，包括：教師數據，學生數據，學生類別數據。

（3）課程負責人對課程進行選課設置，包括：實驗項目設置，實驗組設置，實驗開課時間設置，實驗課表設置，學生選課設置，實驗成績管理（即成績組成設置）。

（4）系統管理員或教務負責人發出教學公告，告知學生可以在規定的時間進行實驗課程的選修。

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

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

（7）教務負責人統計教師工作量和學生課程成績，生成各種統計數據。

（8）系統管理員備份數據庫數據，以應用異常情況下數據可以還原。

系統涉及5類用戶的業務流程圖，其中管理員業務流程圖如圖3所示：

圖3 系統管理員業務流程

5.系統數據流圖

經過系統用例圖的分析，可以得出系統的高層數據流圖如圖4所示：

圖4 系統高層數據流圖

由圖可知高層數據流圖中的外部項目包括：系統管理員，課程負責人，教師，學生和教務負責人；數據存儲內容包括：教學基礎數據，師生人員數據，實驗選課程，選修課表與課程成績數據，教學公告數據和教師工作量數據；數據流內容包括：教學基本信息管理，師生人員管理，課程管理，教學通知公告管理，課表查看及打印，實驗選修和成績錄入及查詢等。

6.總結

本文詳細分析了實驗選課排課系統的業務邏輯，以UML為基礎，采用面向對象的設計方法對系統進行了需求分析設計，同時繪制了與本系統有關的用例圖、業務流程圖和數據流圖，有一定的參考意義。

參考文獻

[1]唐武生.實驗教學信息化管理系統研究[J].長春大學學報，2010（25）：12-13.

[2]李瓊敏.高校普通物理實驗教學信息化管理系統[D].貴州大學，2011.

[3]陳潔.學校教務部門排課問題及其數學模型[J].管理信息系統，1999，3.

[4]葛振燕.UML系統分析設計與應用案例[M].人民郵電出版社，2003.

[5]蔡燕敏.基于UML的面向對象的需求分析方法[J].電腦知識與技術，2004（1）：92-94.