基于的教务管理信息系统的开发

基于UML的教务管理信息系统的开发

石喜富　杨俊生

【摘　要】随着信息技术的发展，计算机在各行各业都得到越来越广泛的应用，各级教育部门也同样面临着信息时代的巨大挑战。教务信息管理的计算机化将是建设现代化学校必不可少的基本条件，因此，我们针对某校的具体情况开发了教务管理系统。

本文从多层分布式体系结构、组件技术和建模方法几个方面论述了教务管理系统的实现过程。本文首先介绍了MDNAA体系结构概念，然后简单介绍了系统建模过程中采用的统一建模语言(UML)，最后以某校的教务管理系统为实例，提出了基于UML、MDNAA体系结构，将组件和三层的B/S结构实现有机结合起来的系统建模与实现方法。

【关键词】MIS　体系结构　统一建模语言　用例

绪　论

随着信息时代的到来，计算机在各行各业都得到越来越广泛的应用，各级教育部门也同样面临着信息时代的巨大挑战。教学管理的计算机化、网络化和数据库化将是建设现代化学校必不可少的基本条件。

1.管理信息系统概述

管理信息系统(MIS)是上个世纪50年代发展起来的一门新兴的综合性边缘学科。它是以计算机为基本工具，从系统的观点出发，运用运筹学等现代化管理技术和方法，分析和研究管理领域中的信息处理问题的一门多元学科。其根本目的在于为管理人员提供信息，辅助管理人员进行管理和决策，从而提高企业组织的管理水平和决策效果。

从软件工程的角度看，当前的MIS大都还采用结构化分析和设计的方法进行建模，也有采用面向对象的方法进行建模的，但这一技术还不是很成熟，处于一个研究发展阶段。

从系统结构与实现技术角度看，现在的MIS基本上都以网络技术为基础，大都采用两层的C/S结构、三层的C/S结构或三层的B/S结构实现。两层的C/S结构技术已非常成熟，广泛地应用在各种MIS系统中;三层结构一般以组件技术为基础，将业务逻辑分布在应用服务器上，这种结构更灵活，更具延展性。

从数据分析的角度看，现在的MIS将向“决策支持系统”方向发展，通过“数据仓库”和“数据挖掘”等技术，辅助管理人员进行管理和决策。

2.教务管理系统概述

教务管理是教学管理的重要组成部分，它是衡量一个学校教学水平的重要标准，同时也是影响教育质量的重要因素。因此，教务管理的计算机化、网络化与数据库化是加强教学工作的组织管理，稳定教学秩序，提高工作效率，不断提高教育质量的必不可少的手段。

从应用水平角度看，教务管理的计算机化发展是不平衡的。由于我国疆域辽阔，经济发展不平衡，导致计算机的普及与应用也极不平衡。当然作为计算机应用的一个方面的教务管理系统的发展水平也呈现出地域差异;另一方面，即便在同一地区不同的单位，由于经济能力、领导重视程度等原因，教务管理的计算机化水平也存在着不同程度的差异。

从技术角度看，各种新技术不断涌现，教务管理可以和网络技术、数据库技术、协同工作技术、人工智能技术、多媒体技术等相结合，使教务管理呈现出多层次的特性。

基于以上的分析，教务管理的计算机应用水平主要有以下几个阶段:

(1)全手工阶段。所有的教务管理工作都是由教务管理人员手工完成。

(2)计算机文字处理阶段。教务管理中的文字、报表、统计表等内容由教务管理人员录入计算机，一般不具备计算机的查询与统计功能。

(3)计算机单机处理阶段。用计算机处理教务管理中的各种信息，可以进行查询与统计操作。

(4)分布式处理阶段。教务管理与网络技术、分布式数据库技术相结合，使不同地点的用户可以通过LAN或Internet/Intranet共享教务管理信息。

(5)协同处理阶段。教务管理与协同工作技术结合，可以使不同的用户协同完成教务管理工作。它主要表现为协同编辑、协同讨论与基于工作流的教务管理。

(6)辅助决策处理阶段。教务管理与人工智能、数据采集、数据挖掘等技术相结合，可以辅助教务管理人员进行决策处理。

3.建立教务管理系统的目标

(1)研究内容

通过对管理信息系统(MIS)和教务管理系统的研究现状的分析，本人以某成人教育学院的教务管理系统为例，从以下几个方面进行一些初步的研究:

①主要研究用例驱动的软件建模方法和技术在教务管理系统中的应用。

由于当前管理信息的分析和设计大部分还是基于传统的分析和设计方法，所以研究利用面向对象的分析和设计(OOA&OOD)的方法建立管理信息系统，并运用统一建模语言为工具来建立系统模型，还是具有相当的研究价值的。

统一建模语言UML(Unified Modeling Language)是一个通用的可视化建模语言，用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统制品的文档，是面向对象分析与设计的一种标准表示。UML的主要特点有:统一标准;支持面向对象;可视化、表示能力强大;独立于过程。

具体研究如何采用用例驱动的需求分析方法完成教务管理系统的需求分析工作，研究如何利用UML工具进行有效建模工作，并着重阐述用例模型的内容及用例驱动的软件建模方法和技术在教务管理系统中的应用。

具体研究包括三大方面:

A.用例图

包括:角色、角色描述、用例、用例描述、用例之间的关系几部分内容的研究。

B.用例实现

包括:静态建模(类图)、动态建模(活动图、时序图)等用例实现的研究。

C.组件图和配置图

建立教务管理系统的物理模型，研究组件图和配置图在教务管理系统中的应用。

②研究以Sun公司的JSP即基于Java的服务端动态页面技术、JDBC技术和Oracle 9i在构建三层的B/S结构的管理信息系统中的应用。

③研究UML在MDNAA多层体系结构及其在MIS系统中的应用。

(2)建立教务管理系统的目标与预期成果

建立教务管理系统的目标是通过教务管理系统的建设和运用，强化学校教务的管理，提高工作效率，改进教务管理的质量。

在实现功能上，系统必须达到以下目标:

①针对不同的用户采用不同的用户界面。教务管理员使用Win98GUI界面;一般教师与学生使用IE浏览器界面。

②建立基于Win98 GUI界面的教务管理系统，实现各种教务活动的计算机管理，可以对各种教务信息进行增、删、改等维护工作。

③建立基于IE浏览器界面的教务管理系统，方便一般教师与学生进行各种教学信息的网上查询，提高数据共享程度，降低管理成本，大幅度提高管理数据的准确性和实时性。

在实现方法上，系统要达到以下目标:

①总结出利用面向对象分析和设计的方法，以UML为工具建立管理信息系统模型的基本流程和基本方法。具体包括:基于MDNAA体系结构教务管理系统建模实例;考试管理子系统的建模与实现。

②总结出并发控制的理论在管理信息系统中应用的方法。

③总结出MDNAA多层体系结构、JavaBeans组件技术在MIS系统中的实现方法，以及如何利用JavaBeans组件技术提高教务管理系统的可重用性与可扩展性的方法。

④总结出动态交互技术、Web服务器与数据库服务器之间的接口技术中的应用方法。

基于MDNAA多层体系结构建模实例

1.系统需求

(1)成教学院教务管理现状与分析

①成教学院教务处介绍

成人教育学院作为中国传媒大学下属二级学院，始终坚持正确的办学方向，注重对人才的培养，具有良好的社会信誉。1992年被国家教委授予“全国成人高等教育先进学校”; 1997年被评为“全国成人高等教育评估优秀学校”; 2000年在北京市教委组织的北京地区普通高校成人本科教育教学管理调研活动中，被专家组给予了“办学指导思想正确，成绩卓著，兴旺发达，令人振奋”的总体评价。

学院面向全国招收、培养高中起点的本、专科及专科起点本科学生，共计14个专业。目前在校生近2000人，开设的专业有:会计学、工商管理、计算机科学与技术、会计学、工商管理、计算机科学与技术、财务会计、经济法、经济贸易、计算机应用、工商企业管理、房地产开发与物业管理、现代公关与文秘等。

除招收本、专科学历班学生以外，我院还承担国有大中型企业领导干部的工商管理培训。

学院下设四个办公室:院办公室，教务办公室，学生管理办公室，招生办公室。

成人教育学院教务处拥有教务管理员10余人，主要职能包括招生管理、教学计划管理、教学任务管理、学籍管理、课表管理、考试管理、成绩管理和其他管理(主要有教室信息管理、教师信息管理、课程信息管理等)。由于诸多原因，教务管理这一重要工作至今还未进行计算机管理，计算机只是用来进行一些文字处理工作。这一现状致使工作效率低，教务管理的质量不高。

②建立教务管理系统的必要性

从社会和技术进步的角度讲，采用计算机是一种必然，而对于成教学院，下列因素必然会推动计算机的采用:其一，成教学院是我国第一所管理干部学院，严格管理是该校的治学传统，为此必须尽可能杜绝人为因素，加强管理，提高工作效率。其二，是提高教务管理水平和学院整体竞争力的重要措施。

③建立教务管理系统的可能性

首先，成教学院的领导非常重视和支持教务管理系统的开发。其次，成教学院教务处的教务管理人员都具有大学本科学历，素质较高，同时大部分人都参加过计算机培训，具有相对较高的计算机水平，完全可以发挥计算机的作用。最后，建立这样一个系统在技术上是可行的。

(2)系统的主要目标与功能

总体目标是通过教务信息系统的建设和运用，强化学校教务的管理，提高工作效率，改进教务管理的质量。

根据要求，系统必须具备以下功能:其一，实现各种教务活动的计算机管理，可以对各种信息进行增、删、改等维护工作;其二，方便学生与教师进行各种教学信息的网上查询，提高数据共享程度，降低管理成本，大幅度提高管理数据的准确性和实时性。

(3)系统方案设想

采用MDNAA(Multilayer Distributed interNet Applications Architecture)是一种多层分布式应用程序的框架结构，根据服务的特性可分为表示层、业务逻辑层和数据层三个抽象层。结合Microsoft的MTS(Microsoft Transaction Server)以及Web服务器的三层分布式Internet/Intranet的应用系统;采用Windows20000作为系统平台，win95/win98/win2000作为工作站平台;采用Oracle9i作为数据库服务器，前端开发工具采用Sun公司的Java 2 SDK和JSP网络编程技术;用caucho公司的Resin平台作为JSP开发和支持平台，用Editplus作为编辑器。

这个系统针对不同的用户采用了不同的设计思想。学生和一般教师只能查询教学计划、课表、学生成绩、考试安排、授课教师等信息，对这部分功能采用基于Web的界面，以XML/HTML为基础，使得学生和一般教师不必通过教务管理员即可查询相关信息;教务管理员可执行系统的所有功能，我们采用WIN2000本机用户界面。但需要指出的是，两种不同的用户界面共享相同的业务组件，体现了基于组件的三层应用系统不同于传统两层应用系统的优势。采用基于XML/HTML的界面与采用WIN2000本机界面在体系结构上的不同之处仅仅在于表示层的不同:以浏览器作为客户端首先需要用Web服务器来生成客户界面，然后传到客户端显示;采用本机界面时，界面事先由开发人员实现好，不需要动态生成的过程。除此之外，其他两层即业务逻辑层、数据访问层都可以用一套相同的组件实现，提高组件的可复用程度。

系统能够跨平台使用，可运行于Unix/Linux/Windows95/windows98/Windows NT/Windows 2000等操作系统平台。系统硬件配置视应用规模而定，可从一台PC机到数台Unix服务器。

2.用例模型的建立

用例模型是系统既定功能及系统环境的模型，它可以作为客户和开发人员之间的契约。用例是贯穿整个系统开发的一条主线。用例模型最重要的作用是将系统行为传达给客户或最终用户。

通过对系统需求的分析，发现和确定系统的角色，查找系统用例，建立用例之间的关系，并在此基础上建立系统的用例模型。用文字或活动图描述每个用例。

通过对用例模型的分析，发现对象类，定义对象类之间的关联，从而建立系统的静态模型。

通过对用例描述的分析，查找对象类的动态行为，建立系统的动态模型。

建立系统的数据模型，将对象类之间的继承关系、关联关系、聚合关系用关系数据库表以及数据库表之间关系表示出来。

建立系统的物理模型，绘制系统的组件图和部署图。

在建模过程中，我们将业务逻辑层人为地划分为:协调服务层、业务服务层和数据访问层。

由于篇幅的关系，这里只给出了系统的顶层用例图和配置图，见图2- 1和图2- 2。

图2-1　教务管理系统顶层用例图

从图中可以看出，教务管理系统用例模型包括身份验证、教学计划管理、教学任务管理、课表管理、考试管理、课程管理、学籍管理、成绩管理、教师管理、教室管理等用例。

图2-2　教务管理系统配置图

从配置图中我们可以看出，把数据库服务器、应用服务器、Web服务器和客户端配置在不同的节点上。应用服务器与数据库服务器通信，数据库服务器向应用服务器提供数据库服务。成教学院教务办公室客户端与应用服务器通信，应用服务器向用户提供教务管理的应用服务;成教学院教务查询室客户端与Web服务器通信，Web服务器负责与应用服务器通信，应用服务器向Web服务器提供教务管理的应用服务，它负责访问数据库服务器，并将取得的数据传给Web服务器，由Web服务器负责将取得的数据封装为XML/HTML页面下传给成教学院教务查询室的客户端。无论是基于Win2000 GUI的客户端，还是基于IE浏览器的客户端都不直接与数据库打交道，而是通过应用服务器向数据库服务器请求访问数据库。

结　论

本文以某成人教育学院的教务管理系统为例，从软件工程的角度，介绍了运用面向对象的方法，结合UML建模语言的MIS系统建模方法;从系统结构与实现技术角度，阐述了MDNAA体系结构以及组件技术在MIS系统实现中的应用;从研究与探讨的角度，在分析传统MIS系统只能管理和处理数据、文字信息的现状的基础上，进行了将MIS在通信网络环境支持下，以达到资源共享工作的尝试。

[参考文献]

1.雨阳隆春:《深入JSP网络编程》，清华大学出版社2001年版。

2.赵乃真:《Oracle9i从基础到应用》，人民邮电出版社2002年版。

3.萨师煊、王珊:《数据库系统概论》，高等教育出版社2002年版。

4. M. Page- Jones:《UML面向对象设计基础》，包晓露、赵晓玲、叶天军、唐亚东译，人民邮电出版社2001年版。

5.张龙祥:《UML与系统分析设计》，人民邮电出版社2000年版。

6.沈钧毅等:《基于UML的WEB应用系统建模方法的研究》，《计算机工程与应用》。

7.邱建民:《北工大研究生管理信息系统》。

8.常冶:《管理信息系统开发技术》。

9.赵晓辉:《基于B/S结构的科技管理信息系统的研究》。

10.杨波:《大型商业自动化管理信息系统及其决策与分析》。

11.邓安远、柳超:《校园MIS开发的若干问题思考》。

12.陈其安:《基于B/S模式的校园Intranet网络管理信息系统构建》。

13.北京大学教务部:《北京大学教务(本专科)计算机机管理体系特点综述》。

14.谭观音:《基于Internet轻纺企业管理信息系统的设计与实现》。

15.陈元海:《大型MIS系统开发实施方法及工程化管理研究》。