基于UML的高校教务管理系统的设计与实现

一、基本信息

标题：基于UML的高校教务管理系统的设计与实现
时间：2018
出版源：南昌航空大学
领域分类：教育信息化；教务管理系统；UML；SSH；Oracle

二、研究背景

问题定义：高校教务管理系统的设计与实现
难点：想出新的数据录入方式，采用面向对象的分析方法和设计思路来逐步实现一个较为完善的高校教务管理系统
相关工作：了解并掌握相关技术，进行系统分析、设计，实现系统，测试系统可行性。

三、创新方法

1.多种技术构成的体系结构、平台、开发框架、交互技术的综合的系统

四、实验

实验1：相关技术

要探究的问题：B/S结构；JavaEE平台；SSH框架；Ajax交互技术；Oracle数据库；
结论：基于B/S结构开发的系统，不像C/S结构那样需要下载相应的客户端程序，只需一个浏览器，就能为使用者提供所有的服务，并且能够支持上万级别的并发请求，用户端变得越来越小，开发流程也变得简单，实现成本也越来越低。
JavaEE为开发人员提供了一个跨平台、可移植、多用户、可复用的标准化工具包，同时为了迎合B/S架构的发展趋势，它也提供了一套独立的Web应用解决方案，极大地简化了Web应用的开发、部署和管理。
使用SSH集成框架可以让项目开发人员专注于业务逻辑的开发，而不需要了解对象生命周期以及依赖关系维护的底层实现，从而极大地减轻开发人员解决复杂问题方案的负担和精力，有效降低了系统的时间成本和维护成本。
Ajax开发模式为前端系统开发人员提供了一个自由的环境，允许他们以异步方式进行项目开发，大大提高了系统实现的速度、降低了时间成本。
Oracle以其优秀的系统安全性和稳定性著称，方便了系统的设计。

实验2：系统分析

要探究的问题：可行性分析；需求分析；
结论：高校拥有了完善的教务管理系统，就能大大减少传统教务管理所需的人力和时间成本，从长远角度来说具有非常显著的经济效益。因此，开发 B/S 架构的教务管理系统在经济上完全可行。
当下正是互联网高速发展的信息时代，现有的大多数JavaWeb 应用已足够支持上万级别的高并发请求，系统的稳定性拥有较高的保障使用 Oracle 存储数据能有效保证数据的安全性，Oracle 数据库在安全性能方面曾获得 ISO 的标准认证，归功于其强大的故障恢复和数据加密能力。因此，开发基于 Oracle 和 JavaEE 平台的教务管理系统在技术上完全可行。
目前大多数 web 应用，都拥有非常完善的 UI 界面和操作控件。web 版高校教务管理系统同样提供了熟悉的菜单和按钮控件，使用过程中对管理人员基本没有技能上的要求，仅需要简单的查阅系统使用手册即可快速上手，这对新用户来说是非常方便的。因此，web 版的高校教务管理系统在操作上简单、易懂、可行。
一个优良的高校教务管理系统应该具备以下几个方面的特性：可用性、可靠性、安全性、可扩展性等，具体说明如下：
高校教务管理系统至少要满足用户的使用需求，即系统部署、展示界面、操作流程等方面的需求。系统部署时应该尽可能的简单、快速；而系统的展示界面需要美观友好，才能带来较好的用户体验；系统操作流程应简洁易懂，这样用户才能快速地修改或查找到所需的信息。
可靠性要求高校教务管理系统的内部算法或运行流程不能由于人为的误操作（如非法操作或输入非法字符）而出现错误，同时还要求系统在某部分模块出现异常时，要确保系统不会因为该处的错误而出现整体瘫痪的情况。
系统应具备抵抗非法入侵的能力，确保登录用户的授权级别，在对涉密信息处理时，需要依靠强加密手段对涉密数据进行保护[38]。同时，系统对外部环境的也有一定的安全性要求，系统要充分考虑硬件及网络的安全措施（包括系统的备份，防火墙，用户权限和其他措施），以确保数据在传输过程中不被泄露。
当系统需要升级或修改时，要尽可能通过只修改部分模块来实现整个系统的升级和维护，这样能够在很大程度上降低系统的维护成本。开发人员在系统实现过程中，要尽可能地使用统一的、可读性强的、面向接口的编程规范，从而确保整个系统的可扩展性。

实验3：系统设计

要探究的问题：体系结构设计；问题域设计；持久化设计；用户界面设计；
结论：用户层负责提供给不同的系统用户对应的登录入口，安全防护机制会在用户登录时进行身份认证和授权，所有的功能模块可使用统一的访问接口进行调用，但不同权限的用户能够访问的功能模块也大不相同，每个模块对应的数据操作需要访问系统数据库或其他数据中心。
完善域模型的目标是从实现的角度对这些核心类作补充和修改。
系统包中主要包含对用户、角色及权限等系统对象的管理类；通用包中的类实现了可供重复调用的公共方法，如文件读写、连接数据库、异常处理等等；实体类用来存储从数据库中查询到的数据结果。
开课业务的主要内容是根据各专业培养方案制定相应的教学计划，结合课程设置、辅修专业情况及素质课程安排等信息，生成该学期初始的开课数据。
排课业务的重点是基于教学与非教学数据源，利用已有的教学资源，来实现对开课数据进行时间、地点的自动编排和人工指定。
持久化设计即持久层的设计，主要负责对系统的数据库进行详细设计。对于信息系统来说，数据是整个系统的基石，而数据库则是高效管理这些基石不可或缺的手段，因此数据库设计的质量将直接影响到信息系统的功能优劣及运行效率。
登陆模块是指学生、教师及管理员的统一登录页面，相关人员输入账号密码且数据库验证信息正确无误后即可跳转至主页面，但不同的角色拥有的权限不同，登入后跳转的主页面也不同。

实验4：系统实现

要探究的问题：系统主页；通用工具类；业务功能模块；
结论：学生和教师可通过教务系统主页面获得相关的信息资源，院系管理员负责与本院相关的教学安排和活动管理，教务管理员则负责教务信息和教学资源的管理。
数据库连接池负责分配、管理和释放数据库连接，它允许应用程序重用一个已有的连接对象，降低了连接重建和销毁的开销；同时它也会释放超时的数据库连接，避免因为连接一直存在而引起的内存遗
漏。
系统权限包含页面访问权限、功能菜单权限、资源控制权限等几类，本系统通过 RBAC 机制[42]实现系统权限的控制与管理。
制定与执行教学计划就是把培养方案、素质课程等开课计划落实到每个学期的过程，通过各专业的培养方案的课程设置表，获得当前学期学校各年级专业需要开设的课程、授课要求、授课对象、规模等具体情况。
开课数据是学校每学期提供给学生修读选课的正式课程数据，依据开课数据管理员能够进行微调，如课表调整、周次学时调整、教师调整等等。在生成开课数据时，可依据专业的教学进程和选定的对应关系，自动生成开课计划的开课周次。
教学安排是由各个开课院系的教学秘书对本院系在学校开课课程中开设的课程进行组织安排，以便形成一个个课堂供学生修读。
排课数据的来源是开课数据通知单，将开课数据进行加工后可得到排课数据，如设置分配的部门和教室、连排节次、教师要求等。排课数据管理是对参与本次排课的数据进行管理，排课前先将要进行排课的数据从开课通知单中有选择性、依据类别进行转入，然后对排课数据进行相关设置，如是否连续排课、是否优先排课等，做好排课的准备。
自动排课是排课管理中的核心功能，依据设置好的排课参数及优先顺序等，自动排课算法会选择最优的方式进行编排课表的过程。
课表调整处理是指可对有课表的课程或无课表的课程进行课表调整。如，编排完课表以后，在教学过程中，可进行课程的调停课，对课表进行调整处理；或者在安排课表过程中、处理排课漏课过程中也可进行课表调整处理。

实验5：系统测试

要探究的问题：测试方案；结果判定与分析；
结论：通常来说，一个完整的测试方案主要包括三个步骤：1、确定测试的类型以及需要进行测试的内容；2、根据系统所需要，建立软硬件环境，选择适应的测试工具；3、根据不同模块的要求采用黑盒或白盒测试方法，并列出具体的测试用例。
本次功能测试覆盖了系统 2 大模块所包含的核心需求点及功能点，需求覆盖率100%。合计需求点 6 个，功能点 23 个，测试通过点 23 个，通过率为 100%。

五、结论

作者的总结：教务管理是高校教学工作中的重要任务，是保证高校教学机制正常运转的枢纽，它直接反映了高校教育管理和教学质量的综合水平。本文通过分析高校实际面临的教务管理问题，结合当前教务系统的发展现状，提出了开发高校教务管理系统的必要性。通过对系统需求进行详尽的分析，明确了教务管理系统应有的业务流程和功能规范，在设计阶段采用模块化思想将复杂的业务系统层层分解，最终在实现过程中逐步完成系统各个功能模块的开发。
自己的评价：教务系统是高校业务运作的核心和基础，它的好坏会影响到高校的教育质量和发展潜力。教务管理是全校各部门中工作最重要和最繁杂的岗位之一，教务工作管理水平能够反映出一个学校整体的办学水平。随着“数字化校园”体系的不断成熟，教务管理工作越来越离不开信息化技术，研究高校教务管理系统的目的就是为了提高教务工作的执行效率，降低教务人员的管理门槛和时间成本。

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