基于UML的教务管理系统建模与分析

2021-12-09王璐

信息记录材料 2021年11期

王璐

（青岛科技大学山东青岛 266000）

1 引言

教务管理是高校的核心业务之一，支撑高校各项基础工作的顺利开展，诸如课程管理、排课管理、调课管理、教室管理等。随着信息化技术的发展，教务管理也从原始的基于手工处理的方式，逐步发展成为基于移动互联网的电子化处理方式[1-3]。在这个过程中，教务管理系统也由简单到复杂[4-6]，逐步成为高校信息化体系中最重要的组成部分。为此，本文根据当前教务管理系统的主要需求，通过UML对其进行建模与分析，为教务管理系统的下一步发展提供参考。

2 教务管理的角色分析

2.1 用户群分析

建立一个良好的教务系统，首先要对系统所服务的人群进行充分分析。通过在工作中的总结，可将教务管理系统主要服务对象分为：教务管理人员（包括教务处人员、学院教学院长及教学秘书）、普通任课教师、学生（包括本科生、研究生）三大类。每一大类人员在不同的高校中还会更加细分为具体的人员类别，相同类别的人员有其主要关注的业务功能。需要注意的是，某些时候人员类别之间可能会存在交叉，例如，教务管理人员有可能也是任课教师，某些任课教师可能也在本校进修博士研究生等情况。这就要求系统需要提供完善的权限管理与角色管理功能。

2.2 用户群用例分析

在上述用户群分析的基础上，针对每一个用户群进行用户需求挖掘与用例分析。一般来说，对用户需求挖掘的主要方法包括以下几种：（1）当前系统分析，通过对现有教务系统的功能进行剖析，逐一分析出每一大类用户所关注和使用的业务和流程。（2）用户调研，通过访谈或者问卷调查，收集用户对新教务系统的期望，通过动词分析与名词分析技术，总结出用户所需功能。（3）用户工作流程建模，通过深入用户工作环境，抽象用户的工作流程建立系统功能。通过以上需求获取方法，可以得到上述用户群的用例图，见图1。

图1 用户用例图

3 教务管理的功能分析

基于上述对用户用例的分析，可以构建出教务管理系统的主要功能模块，主要包括课程管理模块（对应用例：课程管理）、教学管理模块（对应用例：制订教学计划、选课、排课）、审批模块（对应用例：调停课申请、调停课审批）、成绩管理模块（对应用例：录入成绩、查询成绩）、查询模块（对应用例：课表查询、调停课查询）、评教模块（对应用例：在线评教）、管理模块（对应用例：用户管理、权限管理、数据管理），见图2。

图2 系统主要功能模块

4 关键流程建模

通过上述分析，本文给出了教务管理系统所需提供的主要功能和模块划分。下一步需利用UML模型对教务系统的关键业务流程进行建模，进而明确关键业务流程的处理过程，为后续开发提供基础。本文选取教务系统中的选课流程和调课流程为代表，分别利用UML活动图和UML状态转化图进行建模分析。

4.1 选课流程活动图建模

在高校教务管理中，一个典型的选课流程应包括以下阶段：（1）学生登录系统后，查看本学期已选的课程列表。（2）学生可通过浏览、筛选和搜索的方式查看所有的选修课信息。（3）学生可查看某一个选修课的详细信息，包括选修限制、课时、学分等。（4）学生可选择某一个选修课，加入自己的课表，此时系统自动判断该学生是否可以选择该课程，并给出提示。（5）学生选课完毕，保存课表，关闭系统。其UML活动图见图3（a）。

4.2 调课流程状态图建模

教师调课是教务管理系统中的一个常用功能。通常情况下，一个调课申请需要多人审批后才能实现，调课单作为系统中的一个对象也经过了多种状态的流转。典型的审批流转包括：（1）教师新建一个调课单，填写相关调课信息。（2）教学秘书审批后，调课单标记为“教学秘书已审批”。（3）学院教学院长审批，调课单标记为“教学院长已审批”。（4）教务处审批，调课单正式生效。利用UML状态转换图对其建模，见图3（b）。

图3 主要流程UML模型图

5 系统数据库设计

通过上文对教务系统的分析，得到了教务系统的功能分布和关键流程模型。为了实现上述功能，系统中必须使用数据库实现上述流程中的数据流转，而数据库的建立必须建立在对系统内部对象的分析与建模之上。为此，本节根据上述分析系统中主要的对象关系，主要得到以下对象。

（1）学生对象，其数据库模式为：学生（学号、姓名、性别、身份证号、出生年月、所属学院代码、所属专业代码、班级、其他信息），其中学号为主键，所属学院代码、所属专业代码为外键。

（2）教师对象，其数据库模式为：教师（工号、姓名、性别、身份证号、所属学院代码、参加工作时间、职称、身份类型、所在岗位代码），其中工号为主键，所属学院代码、所在岗位代码为外键。

（3）课程对象，其数据库模式为：课程（课号、课程名、学时、学分、开课学院代码、课程类型代码），其中课号为主键，开课学院代码、课程类型代码为外键。

（4）选课对象，该数据库模式是为了将学生对象与课程对象联系起来，记录每一个学生所选课程的情况。具体的字段包括：选课（选课编码、学号、课号），其中选课编码作为该模式的主键，是唯一的编码，用于唯一标示某条选课信息，学号和课程号为外键。在更新或查询选课信息时，其他的诸如开课时间、任课教师、学时学分等选课信息均通过课号外键从课程对象、授课对象中关联获取。

（5）授课对象，该数据模式是为了将任课教师对象与课程对象联系起来，记录每个任课教师的承担课程的情况。具体的字段包括：授课（授课编码、工号、课号、开课学期），其中授课编码作为该模式的主键，是唯一的编码，用于唯一标示某条授课信息，工号、课号为外键，开课学期为本次授课所对应的学期信息。某一门课可能被同一教师在不同学期开课。在更新或查询授课信息时，其他的诸如授课班级、授课人数等均通过外键关联查询。

除上述主要数据库模式之外，系统中为了实现权限管理、用户管理等，还需要设计一些用户表、权限表等数据库模式。由于这些表较为常用，本文不再赘述。上述各类数据库模式为系统数据的存储提供了有力的保障。

6 系统部署的选择

传统的信息化系统通常通过网站（B/S结构）或者PC桌面应用程序（C/S结构）进行部署，并主要集中在学校内部校园网中运行。而进入移动互联网时代之后，传统的软件部署方式已经无法满足用户的要求。因此，本文所设计的系统采用以B/S结构部署为基础，增加手机移动端APP访问的功能。为了实现手机APP的访问，系统不能仅仅部署在校园网内，而是必须提供外网访问的接口。为了保障安全性，则需要联合部署相应的防火墙和VPN系统，或者为公网访问接口提供的独立的服务器支持，从而避免外部的网络攻击行为对校园网内部系统造成影响。典型的网络部署结构图见图4。