基于Web的实践教学 管理信息系统的设计与实现

基于 Web 的实践教学管理信息系统的设计与实现经济管理学院信息管理与信息系统 2003-1覃波（16）李山毕业设计（论文）诚信声明毕业设计（论文）诚信声明本人本人郑郑重声明：所呈交的重声明：所呈交的毕业设计毕业设计（ （论论文）是我文）是我个人在个人在导师导师指指导导下下进进行的研究工作及取得的研究成行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特果。就我所知，除了文中特别别加以加以标标注和致注和致谢谢的地的地方外，方外，论论文中不包含其他人已文中不包含其他人已经发经发表和撰写的研究表和撰写的研究成果，也不包含成果，也不包含为获为获得得华东华东交通大学或其他教育机交通大学或其他教育机构的学位或构的学位或证书证书所使用所使用过过的材料。的材料。如在文中涉及抄如在文中涉及抄袭袭或剽窃行或剽窃行为为，本人愿承担由，本人愿承担由此而造成的一切后果及此而造成的一切后果及责责任。任。本人签名_ 导师签名_年年 月月 日日摘摘 要要传统的实践教学管理不仅效率低，时效性差，而且造成大量的重复性工作。针对如何利用 Web 技术来解决高校实践教学管理中存在的实际问题，本人设计并实现了基于ASP.NET 2.0，SQL Server 技术的实践教学管理信息系统。重点介绍实践教学管理中的课内实验教学管理信息子系统的设计与实现，其中包括了系统总体架构的设计、系统需求分析，设计和实现的整体过程，同时详细阐述了为解决审核流程而设计的基于图论的工作流引擎。在开发过程中还引入了面向服务架构体系（SOA）的概念，也实践了利用 Web Service 实现校园各个独立系统之间的信息共享与互联互通。关键字：实践教学；信息化；工作流；SOA；信息共享ABSTRACTThe traditional practice teaching management is not only inefficient, poor timeliness, but also causes a lot of repetitive work. To solve the practical problems in practice teaching management with Web technology, the Practice Teaching Management System is designed and implemented based on ASP.NET 2.0, SQL Server technology. This paper focuses on the design and implementation of Course Experiment Management Sub-system which includes the overall system architecture designing, system requirements analysis, system design and implementation of the whole developing process. At the same time, this paper elaborates the design of workflow engine based on graph theory to resolve approval process. In the development process, Service-Oriented Architecture (SOA) concept is also practiced by using Web Service to implement the information sharing and interoperability between the independent information systems.Key words: Practice Teaching; Informationization; Work Flow; SOA; Information Sharing目录引言.11系统开发的背景分析 .11.1课题来源.11.2理论及事实依据分析.11.2.1国内外高校实践教学信息化现状分析.11.2.2实践教学信息化的发展趋势.21.2.3实践教学信息化在我校的实际应用价值.21.3研究内容及需要解决的问题.21.3.1研究内容.21.3.2需要解决的难点.21.4技术实现分析.31.4.1SOA 架构体系介绍.31.4.2Web Service 技术介绍.41.4.3系统分析工具介绍.41.4.4系统开发工具介绍.52系统分析 .62.1系统总体需求.62.1.1系统中的角色.62.1.2系统功能概述.62.2课内实验教学管理业务分析.82.3课内实验教学管理业务流程重组.82.4需求功能点.82.5系统用例分析.102.5.1实验教学大纲管理用例分析.102.5.2实验设备管理用例分析.112.5.3实验室管理用例分析.132.5.4实验预约管理用例分析.142.5.5活动图表述.183系统设计.203.1系统总体设计.203.1.1总体功能结构设计.203.1.2总体系统架构设计.213.2数据库设计.223.2.1概念结构设计.233.2.2逻辑结构设计.233.2.3物理结构设计.253.2.4数据库表说明.253.3系统框架设计.253.4系统设计-用例实现.273.5系统界面设计.293.6系统测试.324系统开发难点突破 .324.1Web Service 实现数据共享与整合.324.2基于图论的工作流引擎设计以适应多变的业务流程.335总结与展望.355.1总结.355.2展望.35谢辞.36参考文献.37附录 A .38附录 B .43引言引言随着教育产业化进程的逐步推进，各高校纷纷扩招，扩招带来的问题就是教学资源短缺，跟不上快速增长的需要，如何让有限的教学资源发挥它最大的作用成了亟待思考的问题。实践教学管理是高校教育环节中极为重要的一个环节，是提高学生综合素质的重要途径，所以实践教学管理的质量直接影响到教学的质量。在我校实践教学管理主要包括课内实验教学管理、毕业论文（设计）管理、课程设计管理、实习管理。教务处实践教学科要管理好近 1 千名教职工和 2 万名学生的实践教学工作并保证教学质量，的确是一项艰巨的管理任务。目前我校实践教学管理还没有实现信息化，在这样的情况下实施实践教学管理信息化是提高实践教学管理效率和管理成效的最可行也最迫切的解决方案。实践教学信息系统的成功开发将给我校实践教学管理带来质的变化。学生和教师可以通过系统安排和完成实践教学任务；管理者可以通过系统了解全校的实践教学运行情况，时时监控和及时调整实践教学安排，了解实验设备运行情况，购置必须的实验设备保证实践教学顺利进行。然而在开发实践教学管理信息系统之前课题组必须思考，在近几年我校建设了一批校园信息系统，如：学生注册系统、教务管理系统、科研管理系统、精品课程管理系统、校园网络课堂等，极大地推动了教育信息化工作进程。但从大多数的工程实践看，还停留在一种单纯的信息共享模式上，并且在构建信息化平台的时候受到现有的数据交换技术的限制，没有打破“信息化壁垒”的格局，所有的系统都自成体系，各个系统之间没有实现信息共享，都形成了一个个信息孤岛，从而造成信息的不一致、大量冗余和重复建设的现象存在，不利于教育信息化工作的总体部署和规划。本文主要以理论联系实践的方法来探讨如何构建新一代面向服务架构体系的校园信息化平台，以实践教学管理信息系统的实际开发项目为实践平台来探索新一代校园信息化平台建设的可行性，与此同时将详细介绍实践教学管理信息系统中的课内实验教学管理子系统整个分析与开发过程。1系统开发的背景分析系统开发的背景分析1.1课题来源课题来源本课题是指导教师受教务处委托进行的实践教学管理信息系统的实际项目开发。本系统基于 Visual Studio 2005 和 SQL Server 2000 数据库平台开发，用于提高我校实践教学管理综合水平，实现实践教学管理信息化。1.21.2理论及事实依据分析理论及事实依据分析1.2.1国内外高校实践教学信息化现状分析国内外高校实践教学信息化现状分析在学术界和工程界，都已经提出了下一代的信息共享模式，即面向服务的架构（Service-Oriented Architecture，SOA）模型，这将会促使新一代的信息系统的诞生，从而影响到现有各方面的信息化工作，并在一些领域中开始工程应用。而在教育信息化领域同样需要运用该架构体系，解决目前存在的一些问题。目前在实践教学环节中，实践教学信息化目前在我国各高校尚处于起步阶段，相对于高校内其他管理工作中信息化的日益成熟，该环节在全国各高校都存在着不同程度的信息化的空白点。该教学环节的信息化程度处于这样的应用水平，主要是因为实践教学环节中管理工作的独特性，处理数据的依赖性等因素。实践教学管理是整个校园的管理的重要环节，其信息化程度的高低影响着高校校园信息的全面化程度，因此，实践教学管理环节的信息化建设亟待加强。如何利用现有教务系统的数据开发出数据同步的实践教学管理信息系统也正是需研究和解决的问题。1.2.21.2.2 实践教学信息化的发展趋势实践教学信息化的发展趋势随着网络技术的日益成熟，校园信息化已成为全国各高校的建设目标。而校园信息化的深度和广度，也逐渐成为衡量一个高校管理水平高低的标准，相对于学生注册系统、教务管理系统、科研管理系统、精品课程管理系统等这些在全国多数高校相对成熟的系统来说，实践教学环节中信息技术的利用还处在较低的水平，而实践教学的信息化管理是整个校园信息化的重要环节，实践教学环节的信息化程度高低将影响整个校园内信息的共享、和其他管理系统数据的交互，校园信息化发展的必然趋势将推进实践教学环节的信息化建设。1.2.31.2.3 实践教学信息化在我校的实际应用价值实践教学信息化在我校的实际应用价值纵观我校现有的管理信息系统，它们在提高管理工作效率、简化管理过程等方面起到了积极作用。相比之下，管理工作量大、管理过程复杂的实践教学环节却没有建立相应的信息系统。为了填补该教学环节上的信息化空白点，使该环节信息技术的利用水平跟上理论课程教学、教务管理系统的应用水平，进一步改善教学环境，共享其他系统中的数据，实践教学信息化的应用价值日益显现出来。1.31.3研究内容及需要解决的问题研究内容及需要解决的问题1.3.11.3.1 研究内容研究内容本课题主要研究目前国际上正在兴起的新一代信息系统架构体系，即面向服务的架构体系（Service-Oriented Architecture，SOA） ，并将该体系用于构建下一代“互连互通”的、整体、灵活的教育信息化平台上，以解决在教育信息化建设中存在的“信息孤岛” 、重复建设等问题。在研究问题的同时，开发出实践教学管理中的课内实验、教学大纲管理、实验室管理、设备管理几个实践教学管理模块。1.3.21.3.2 需要解决的难点需要解决的难点在整个系统的开发过程中有几个难点需要重点解决和突破，主要表现在以下几个方面：（1） 如何实现数据共享与整合实践教学管理信息系统的开发必须利用现有教务系统的教务信息、人事部门的人事信息、物资管理部门的设备信息，如何做到共享这些部门的信息，实现信息的时时级联更新是首要需要解决的问题。最原始的解决方案就是需要什么部门的数据就到什么部门去拷贝什么数据到本系统的数据库里，这种做法虽然能实现系统的整体功能，但不能实现各个部门系统之间的互联互通，无法实现各个部门之间的信息共享和时时更新。实践教学管理信息系统的开发是站在全校信息化的高度来开发，为近一步实现校园真正的信息化做准备工作。（2） 如何适应多变的业务工作流程实践教学管理信息系统是一个管理信息系统（MIS） ，管理的工作中会涉及到许多的审核问题，审核流程的多变性给系统的开发工作带来了一个挑战。可以按照现有的审核流程来编写固定模式的代码来实现审核功能，但这样存在一个问题，如果审核的流程发生变化那么关于审核的数据库和程序代码将要重新设计和编写，这样将加大系统的维护工作量，并且系统的适应性降低。如何设计一个能够适应这种多变的审核流程的应用程序，在审核流程改变的情况下，只需要做少量的配置工作就能适应这种变化，从而满足多变的业务需求是在设计该系统的时候需要考虑和实现的重要问题。1.41.4技术实现分析技术实现分析1.4.11.4.1 SOASOA 架构体系介绍架构体系介绍SOA 即 Service-Oriented Architecture，就是面向服务的架构。META 组织将 SOA 定义为：“一种以通用为目的、可扩展、具有联合协作性的架构，所有流程都被定义为服务，服务通过基于类封装的服务接口委托给服务提供者，服务接口根据可扩展标识符、格式和协议单独描述” 。SOA 提供了一种构建信息系统的标准和方法，并通过建立起合并、可重用的服务体系来减少 IT 业务冗余并加快项目开发的进程，使得开发部门效率更高、开发周期更短、项目分发更快。SOA 是一种架构模式，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，这使得构建在系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。SOA 架构结构层次如图所示。连接层复合应用层软件开发服务管理安全服务编排层门户结构客户机门户组件过程服务数据服务复合服务数据库消息应用Web 服务图 1-1 SOA 架构层次1.4.21.4.2 WebWeb ServiceService 技术介绍技术介绍Web Service 是一种基于标准的应用集成方式，它可以将运行在 Intranet/Internet 分布式服务器上的应用集成在一起，使地理上分布在不同区域的计算机和设备协同工作，为用户提供各种各样的服务。利用 Web Service，企业能够迅速地通过互联网向全球用户提供服务，在广泛的范围内寻找可能的合作伙伴。Web Service 是基于 Web Service 提供者、请求者和代理 3 个角色以及发布、发现和绑定 3 个动作构建的。下面是 Web Service 的体系结构：发布绑定寻找服务代理服务请求者服务提供者图 1-2 Web Service 基本体系架构1.4.31.4.3 系统分析工具介绍系统分析工具介绍（1）UML 分析工具VISIOUML 是一种编制系统蓝图的标准化语言，可以实现大型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型，以及建立各种所需的文档，它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。开发过程中课题组采用了 Microsoft Visio 2003 来完成系统的建模过程，主要出于以下几个原因： Visio 2003 是一款比较优秀的绘图软件，它将强大的功能和易用性结合在一起，可广泛应用于电子、机械、通信、建筑、软件设计和企业管理等众多领域。 Visio2003 没有如同 Rational Rose 的默认软件开发过程模板，对于小型团队的开发过程能更加灵活加以定制。 能更好地绘制打印基于图形的文档，在软件分析过程中能很好地建立业务模型、数据流程图、时序图等，而不受设计元素的强行限制。（2）数据库分析工具ERWIN构建一个高效稳定、安全可靠的管理信息系统离不开一个健壮性好、稳定性高的数据库的支持，所以在构建实践教学管理信息系统的后台数据库时课题组采用的数据库设计与建模工具是 ERWin。使用 ERWin 作为数据库建模和设计工具主要是： ERWin 是专业的数据库设计工具，它为设计、生成、维护高水平的数据库应用程序提供了高效的工作环境。 ERwin 不仅是数据库设计工具，而且还是一个功能强大的数据库开发工具，能够为所有主流的数据库自动生成数据表和存储过程以及触发器代码。 ERWin 有很好的比较技术，在允许迭代开发的过程中，把模型与数据库同步，把数据库与领先的开发环境集成在一起，加速以数据为中心的应用开发。1.4.41.4.4 系统开发工具介绍系统开发工具介绍（1）开发工具Microsoft Visual Studio 2005当今存在的 WEB 开发平台主流产品就是 SUN 公司的 JAVA 和微软的.NET，M 是微软在 2000 年提出的新概念，其全称为“M 下一代互联网软件和服务战略” 。它是一个用于构建、运行和体验下一代分布式应用程序的平台，以 XML 为基础，WEB 服务为核心，并辅以其他技术实现。提供了一套公共运行库，制定了一套公共语言规范，并且.NET 提供了大量的服务，包括垃圾自动清理 ，面向对象的多线程，基于程序集的部署，异常处理，特性编程，远程处理，安全性等，使开发人员可以自由选择开发语言快速架构任何应用。Visual Studio .NET 为.NET 框架编程提供了一个迅速集成开发应用程序的工具。用于生成 ASP Web 应用程序、XML Web services、桌面应用程序和移动应用程序。Visual Basic .NET、Visual C+ .NET、Visual C# .NET 和 Visual J# .NET 全都使用相同的集成开发环境 (IDE)，该环境允许它们共享工具并有助于创建混合语言解决方案，另外，这些语言利用了 .NET Framework 的功能，此框架提供对简化 ASP Web 应用程序和 XML Web services 开发的关键技术的访问。该平台的整体框架如下图所示：BrowserWeb services appsLocal appsOther apps通用语言运行层 CLR（Common Language Runtime）ASP.NETADO.NETWindows fornsWindows 操作系统开发语言：VB.NET, C#, VISUAL C+.NET .NET Framework class library(框架类库)More图 1-3 .NET 开发平台的整体框架选取.Net 作为开发平台的目的主要在于： 能更好、更快地让开发团队上手； 能提高系统开发的效率，尽量缩短开发周期； 语言通用性让开发团队能最大限度地降低开发团队的组件门槛； 有良好的应用程序开发基础框架，可以降低项目开发风险。（2）辅助开发工具 在本系统的开发过程中，课题组还用到了团队资源管理器这一辅助工具。团队资源管理工具（Team Foundation Server）是一个软件开发的工作流协作的引擎，它允许一个团队使用他们自定义的流程。使用团队资源管理工具能够帮助课题组完成以下工作： 提供基于 SharePoint 文档共享和管理工具，从而提高了团队的沟通效率。 制定并安排项目进度，并实时跟踪工作状态。 提供源代码版本控制功能，按照团队角色和用户签出、签入、合并开发的源代码文件，实现团队开发工作方式。2系统分析系统分析2.12.1系统总体需求系统总体需求2.1.12.1.1 系统中的角色系统中的角色实践教学管理系统的角色是为所有该系统的用户创建的，一个用户可以属于多个角色，每个角色在系统中实现的功能也是不尽相同的。实践教学管理系统的角色以及职责表述信息如下：表 2-1 系统角色与职责描述角色名称职责描述学生查看自己的实验任务教师提交实验计划，完成实验教学任务实验室管理员管理本实验室的实验安排、实验设备实验室主任管理下属子实验室的实验运行情况、设备使用情况院教务整体把握本学院的实践教学情况（课内实验、毕业设计（论文） ）教务处整体把握管理全校实践教学教研室（系）主任管理本教研室（系）的实践教学院设备秘书管理本学院设备使用2.1.22.1.2 系统功能概述系统功能概述通过课内实验教学管理信息系统教务处可以总体、时时地把握实践教学的进展情况，包括教师实验任务的完成情况、实验室设备的运行情况、实验项目的开设情况等等，及时的调整和解决实验教学管理中的资源分配情况，保证实验教学管理的顺利进行；教师可以通过课内实验教学管理系统预约自己本学期的实验教学任务，轻松完成、查询自己实验任务的安排；实验室管理员、实验主任可以通过该系统方便快捷的安排处理预约在本实验室的实验安排和轻松完成本实验室的设备和开设实验项目的管理。总之课内实验教学管理系统将会跟课内实验教学管理工作带来巨大的便利，将实现课内实验教学管理信息化。课内实验教学的整个业务流程如下图所示：教务处制定教学大纲（含实验项目）教务处将大纲的实验项目分配给实验室院设备秘书（子）实验室设备维护并分配设备到相关子实验室下达教师实验任务书实验室管理员为设备归类，并设置实验项目所需设备和可开实验组数课内实验教学基础信息制定实验项目库教师实验任务书实验预约调改流程教师实验预约申请实验室管理员初审实验室主任终审执行否执行实验安排调改申请实验室管理员初审实验室主任复审教务处终审执行否是否是否实验教学基础信息图 2-1 课内实验教学管理业务流程图2.22.2课内实验教学管理业务分析课内实验教学管理业务分析原课内实验教学的整个流程是：实验室根据实验教学大纲的要求开设相关实验项目（在这里实验教学大纲仅仅起到一个参考作用） ，教师根据本学期自己的实验教学任务向教务处提交 本学期的实验教学计划，并到相关实验室与实验室管理员协商实验时间，调整冲突时间，确定实验时间，经过实验室管理员和实验室主任审核通过，然后通知学生在约定好的时间进行实验。学期结束教务处将统计教师的实验任务完成情况和核算教师的工作量以及设备使用情况。下面是课内实验教学的原业务流程图：实验室开设实验项目教师提交本学期的实验教学安排实验室管理员审核实验室主任审核教师完成实验任务教务处统计工作量、设备使用率图 2-2 原课内实验教学的工作流程2.32.3课内实验教学管理业务流程重组课内实验教学管理业务流程重组通过业务流程分析，发现本来应该在实验教学中起主导作用的实验教学大纲仅仅是一个参考资料，这一点从管理上来说是不合理的， 实验教学大纲应该是整个实验教学的中心，所有的实验教学都应该根据相应课程的实验教学大纲来执行。考虑以上的因素，经过充分讨论，最后对课内实验的业务流程重新进行了规划和重组，重组后的业务流程是：教务处严格制定实验课程的实验教学大纲 ，并将该课程需要完成的实验项目分配到可以开设这些实验项目的实验室中去。实验室根据教务处分配下来的实验项目准备实验设备，接受教师的实验预约。其它的流程和原来的一样。下面是重组以后的课内实验教学的业务流程图：教务处制定实验教学大纲教务处分配实验项目到子实验室实验室管理员审核实验室主任审核教师完成实验任务教务处统计工作量、设备使用率教师提交本学期的实验教学安排图 2-3 重组后的课内实验教学的工作流程2.42.4需求功能点需求功能点经过充分的需求调研和业务流程重组，需求基本稳定，也形成较为稳定的系统功能性需求，课内实验教学管理系统的需求功能点如下：表 2-2 课内实验教学管理系统的需求功能点功能类别功能名称、标识符描述Function A.1教务处可以登记、修改实验教学大纲Function A.2教务处可以登记、修改实验项目Function A.3教务处可以给子实验室分配需要开设的实验项目Function A.4实验室管理员为分配到本子实验室的项目分配实验设备及所需设备数量实验大纲管理Function A.5所有系统用户可以查阅与自己教学相关的实验教学大纲及实验项目Function B.1学院设备秘书可以登记、修改本学院的设备基本信息Function B.2学院设备秘书可以分配本学院的设备给子实验室Function B.3实验室管理员可以按照本实验室要求将分配来的实验设备归类Function B.4教务处可以新增、修改、删除自己实验室的设备类别Function B.5实验室管理员可以提交自己所管子实验室的设备状态修改申请到学院设备秘书实验设备管理Function B.6学院设备秘书可以修改实验设备状态Function C.1教务处可以创建中心实验室Function C.2教务处可以为中心实验室创建子实验室Function C.3教务处可以为中心实验室安排主任、副主任Function C.4教务处可以为子实验室安排实验室管理员Function C.5教务处可以启用/停用实验室实验室管理Function C.6教务处可以删除中心实验室/子实验室Function D.1教师可以取消因实验教学而冲掉的理论教学课时Function D.2教师可以恢复已取消的理论教学课时Function D.3教师可以查看的实验教学任务书、课表信息、需要执行的实验安排以及预约及调该审核以后的反馈信息Function D.4教师可以通过自己的实验教学任务预约实验Function D.5系统能够自动调出教师预约实验任务中需要完成的实验项目Function D.5系统能够自动调出教师预约实验项目所开设的实验室Function D.6系统能够自动提示教师所预约的实验项目应该完成的实验学生人数、已完成实验学生的人数、已预约未审核通过的实验学生人数、建议教师预约的最大实验学生人数Function D.7系统可以检测教师预约实验时间是否与其他教师预约的时间冲突 Function D.8在教师预约申请未进入审核程序以前教师可以修改预约及调课申请Function D.9实验室管理员预审预约在本实验室的实验预约及调课申请Function D.10实验室主任终审实验室管理员审核过的实验预约申请，二审调课申请Function D.11系统可以对于审核通过的实验预约及调课申请按照预约及调课申请的人数自动通知同学实验预约管理Function D.12教务处终审实验调课申请Function D.13在实验室主任没有对预约及调课申请进行审核之前，实验室管理员可以对自己已审核的实验预约及调课申请的审核结果进行修改Function D.14在教务处没有对调课申请进行审核之前，实验室主任可以对自己已审的实验调课申请的审核结果进行修改Function D.15教师可以对审核通过的实验安排提出调课申请Function D.16系统在学期结束时可以统计出教师应完成的实验学时、实际完成的实验学时，可以检测出两个实践不一致的情况并进行汇总2.52.5系统用例分析系统用例分析2.5.12.5.1 实验教学大纲管理用例分析实验教学大纲管理用例分析（1）用例图教务处登记实验项目登记实验教学大纲实验室管理员分配实验项目到子实验室分配设备类型给实验项目图 2-4 实验大纲管理用例图（2）用例表述表 2-3 登记实验教学大纲用例描述UseUse CaseCase：登记实验教学大纲登记实验教学大纲 ID:01ID:01Actors:Actors:教务处Preconditions:Preconditions:1 教务处教师成功进入实验教学管理信息系统FlowFlow ofof events:events:1 教务处教师输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，教务处教师进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 教务处教师进入实验教学大纲管理主页，然后选择登记实验教学大纲页面 2.1 教务处登记实验教学大纲，包含实验项目（一门课程只允许有一份实验教学大纲，登记实验项目的时候实验每组人数需要精确填写，用以满足统计设备繁忙程度需要）； Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录登记实验教学大纲后的数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。表 2-4 登记实验项目用例描述UseUse CaseCase：登记实验项目登记实验项目 ID:02ID:02Actors:Actors:教务处Preconditions:Preconditions:1 教务处教师成功进入实验教学管理信息系统FlowFlow ofof events:events:1 教务处教师输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，教务处教师进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 教务处教师进入实验教学大纲管理主页，选择登记实验项目页面 2.1 教务处将实验项目安排到相关子实验室，按大纲（或者课程编号）统一分配与大纲（课程）相关的实验项目到子实验室，对于大纲中个别实验项目开设的子实验室可以做调整； Postconditions: :1 系统成功记录登记实验项目后的数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。表 2-5 分配实验项目给子实验室用例描述UseUse CaseCase：分配设备类型给实验项目：分配设备类型给实验项目 ID:03ID:03Actors:Actors:实验室管理员Preconditions:Preconditions:1 实验室管理员成功进入实验教学管理信息系统FlowFlow ofof events:events:1 实验室管理员输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，实验室管理员进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 实验室管理员进入实验教学大纲管理主页，然后进入分配类型页面 2.1 实验室管理员根据教务处分配的实验项目与本实验室的实验设备建立关联，即该实验项目在本实验室需要那些设备类型及数量。 2.2 实验室管理员应该指明同一类型设备在该实验室中应当拥有的数量；PostPost conditions:conditions:1 系统成功记录分配设备类型后的数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。2.5.22.5.2 实验设备管理用例分析实验设备管理用例分析（1）用例图院设备秘书登记实验设备分配设备到子实验室实验室管理员分配设备类型给设备调整设备使用状态图 2-5 实验设备管理用例图（2）用例表述表 2-6 登记实验设备用例描述UseUse CaseCase：登记实验设备：登记实验设备 ID:01ID:01Actors:Actors:学院设备秘书Preconditions:Preconditions:1 学院设备秘书成功进入实验教学管理信息系统FlowFlow ofof events:events:1 学院设备秘书输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，学院设备秘书进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 学院设备秘书进入实验设备管理主页，选择进入登记实验设备页面 2.1 学院设备秘书登记和修改每台设备基本信息（依照物资处的台帐） 2.2 学院设备秘书登记完毕后分配实验设备到子实验室（一台设备可以分配到多个子实验室）。对已分配子实验室的实验设备重新分配到子实验室。 Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录登记实验设备后的数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。表 2-7 调整设备使用状态用例描述UseUse CaseCase：调整设备使用状态：调整设备使用状态 ID:02ID:02Actors:Actors:学院设备秘书Preconditions:Preconditions:1 学院设备秘书成功进入实验教学管理信息系统2 实验室管理员书面提交自己所管子实验室的设备状态修改申请到学院设备秘书FlowFlow ofof events:events:1 学院设备秘书输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，学院设备秘书进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 学院设备秘书进入实验设备管理主页，选择调整设备使用状态页面 2.1 学院设备秘书根据实验室管理员提交的申请来调改设备使用状态； Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录登记实验设备状态调整后的数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。表 2-8 分配设备类型给设备用例描述UseUse CaseCase：分配设备类型给设备：分配设备类型给设备ID:03ID:03Actors:Actors:实验室管理员Preconditions:Preconditions:1 实验室管理员成功进入实验教学管理信息系统2 学院设备秘书分配实验设备到子实验室FlowFlow ofof events:events:1 实验室管理员输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，实验室管理员进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 实验室管理员进入实验设备管理主页，并选择分配设备类型页面 2.1 实验室管理员根据本实验室情况将设备按类型划分； Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录登记分配好类型后的设备和设备类型数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。2.5.32.5.3 实验室管理用例分析实验室管理用例分析（1）用例图教务处创建实验室删除实验室修改实验室岗位设置图 2-6 实验室管理用例图（2）用例描述表 2-9 创建实验室用例描述UseUse CaseCase：创建实验室：创建实验室 ID:01ID:01Actors:Actors:教务处Preconditions:Preconditions:1 教务处教师成功进入实验教学管理信息系统FlowFlow ofof events:events:1 教务处教师输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，教务处教师进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 教务处教师选择创建实验室主页面，通过树状图进入不同学院实验室创建的页面 2.1 教务处针对学院创建中心实验室，对中心实验室安排实验室主任、副主任，然后为中心实验室创建子实验室，并对子实验室安排实验室管理员。 Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录创建实验室后的数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。表 2-10 修改实验室用例描述UseUse CaseCase：修改实验室：修改实验室 ID:02ID:02Actors:Actors:教务处Preconditions:Preconditions:1 教务处教师成功进入实验教学管理信息系统FlowFlow ofof events:events:1 教务处教师输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，教务处教师进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 教务处教师选择修改实验室页面 2.1 教务处可以启用或者停用实验室； Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录修改实验室后的数据；2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。2.5.42.5.4 实验预约管理用例分析实验预约管理用例分析（1）用例图预约实验查看课表教师审核调课申请审核实验预约更改学生安排调课申请实验室主任实验室管理员教务处通知实验学生时间冲突检测实验占用图 2-7 课内实验管理用例图（2）用例描述表 2-11 预约实验用例描述UseUse CaseCase：预约实验：预约实验ID:01ID:01Actors:Actors:教师Preconditions:Preconditions:1教师成功的登录到实验教学管理信息系统，并且有实验教学任务FlowFlow ofof events:events:1 教师输入自己的教工号和密码2 系统验证教工号和密码。3 如果：验证通过，则3.1 教师进入系统并获得权限。4 否则：4.1 终止该用例。5 当教师有实验教学任务时，系统通过实验课程编号自动调出大纲中要求该课程需要完成的实验项目 5.1 教师通过点击实验教学任务列表进入预约界面，系统自动调出该课程该实验项目可以预约的子实验室，自动提示所选择的实验项目已完成实验的学生人数，未进入审核程序的实验学生人数，已经进入审核程序的实验学生人数，当前可以预约的学生人数5.1.1 教师选择需要预约的时间及填写预约人数（预约人数等于零或者大于当前可以预约的学生人数系统将提示不能进行预约），选择预约时间的时候可以检测时间冲突。（选择的课时数必须与大纲要求的该实验项目的实验学时数相等），然后提交，系统保存预约信息。5.1.2 教师可以调整已安排通过审核的实验预约申请(即已经确定的实验安排)的实验学生5.1.3 在实验室管理员没有对教师的实验预约任务进行审核之前，教师可以修改自己的实验预约任务，一旦进入审核程序，教师就不可以修改已经提交的实验预约任务 Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录该教师的预约信息2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕表 2-12 调课申请用例描述UseUse CaseCase：调课申请：调课申请ID:02ID:02Actors:Actors:教师Preconditions:Preconditions:1 教师成功的登录到实验教学管理信息系统2 对于特殊情况需要调课的，教师可以通过本系统提出调课申请，教师的预约信息必须已经通过实验室管理员和实验室主任审核才能申请调改FlowFlow ofof events:events:1 教师输入自己的教工号和密码2 系统验证教工号和密码。3 如果：3.1 验证通过，则进入实验教学管理信息系统，并获得权限，系统显示教师需要执行的实验任务否则：3.2 终止该用例。4 教师选择已经审核通过的实验任务，点击调改进入调改申请页面4.1 教师选择需要调改的时间及填写调改人数（调改人数等于零或者大于当前可以调改的学生人数系统将提示不能进行调改） ，选择调改时间的时候可以检测时间冲突。 （选择的课时数必须与大纲要求的该实验项目的实验学时数相等） ，然后提交，系统保存调改申请信息。4.2 教师调改申请可以调改时间和实验项目，不可以调改实验室，对于需要调改实验室的，需要申请取消本次实验任务，然后去新的实验室去预约实验任务。4.4 申请调改的原实验任务在调改的实验任务通过审核之前仍然是需要执行的实验任务，只有在调改的实验任务审核通过以后，申请调改的原实验任务为不需要执行的实验任务。在调改申请尚未进入审核状态之前，教师可以修改调改申请的相关信息，一旦进入审核状态中，教师即不能修改调改申请的信息。调改的实验任务通过最终的审核之后，如果仍需要调改，重新执行“实验调改” 。Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录该教师的调改申请信息2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。表 2-13 更改学生安排用例描述UseUse CaseCase：更改学生安排：更改学生安排ID:03ID:03Actors:Actors:教师Preconditions:Preconditions:1教师成功登入实验教学管理信息系统；2系统已经自动通知学生实验任务（实验时间及实验室）FlowFlow ofof events:events:1 教师输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，教师进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 教师进入更改学生安排页面 2.1 教师更改每批实验的学生，教师可以为每个同学重新安排实验批次 2.2 教师更改后，可以提交或者取消 2.2.1 提交后，系统会显示变动的学生名单，教师可以口头通知学生登入系统查看变动情况 2.2.2 取消后，系统将实验学生名单恢复到未修改前状态；Postconditions:Postconditions:1 系统保存教师对学生的实验批次等的改动，并提示变动的学生名单，供学生登入查看2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕表 2-14 取消理论学时用例描述UseUse CaseCase：实验占用：实验占用 ID:04ID:04Actors:Actors:教师Preconditions:Preconditions:教师成功登入实验教学管理信息系统；FlowFlow ofof events:events:1 教师输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，教师进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 教师进入预约界面，系统显示本学期该教师的课表信息 2.1 教师根据自己的实验教学任务取消相关理论课程的课堂教学（系统不予接受取消的理论课时超过任务书规定的实验学时/上机学时）。Postconditions:Postconditions:1 系统保存教师提交的取消的理论课程操作 2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕表 2-15 审核实验预约用例描述UseUse CaseCase：审核实验预约：审核实验预约 ID:05ID:05Actors:Actors:实验室管理员，实验室主任Preconditions:Preconditions:1 实验室管理员/主任成功进入实验教学管理信息系统2 教师已经根据任务计划进行了实验任务预约FlowFlow ofof events:events:1 实验室管理员/主任输入教工号和密码，系统验证教工号和密码； 1.1 验证通过，实验室管理员/主任进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 实验室管理员/主任选择审核实验任务页面 2.1 实验室管理员审核预约在本实验室的实验任务，可以通过或拒绝。对于拒绝的实验预约，教师不可以删除。 2.2 经过实验室管理员审核的实验预约任务，将由实验室主任进行二次审核。经过实验室主任审核的实验预约任务将反馈给预约教师（教师可以查看到他的实验预约申请是否需要执行，还是被拒绝了） 。通过审核的实验预约申请，系统按照预约人数自动通知未完成该实验项目的学生。Postconditions:Postconditions:1 系统成功记录审核后的数据；2 学生将得到系统的实验教学执行（实验室和时间）通知；3 教师需要执行的教学任务中将添加已经通过审核的实验教学预约任务。3 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。表 2-16 审核调改申请用例描述UseUse CaseCase： 审核调改申请审核调改申请ID:06ID:06Actors:Actors:实验室管理员，实验室主任，教务处Preconditions:Preconditions:1 实验室管理员/实验室主任/教务处成功进入该子系统2 教师通过系统提交实验教学任务调改申请FlowFlow ofof events:events:1 实验室管理员/实验室主任/教务处输入教工号及密码，系统验证身份； 1.1 验证通过，实验室管理员/主任/教务处进入实验教学管理信息系统； 1.2 否则，终止本用例；2 实验室管理员审核预约在本实验室的实验任务，有通过和拒绝两种审核状态。3 经过管理员审核的实验调改申请，将有实验室主任进行二次审核（可以同意或者拒绝实验室管理员的审核意见） 。4 经过实验室主任审核的实验调改申请需要有教务处进行最终审核。5 教务处进入审核实验调改申请的页面 5.1 对于通过教务处审核的实验预约调改申请正式生效，教师按照调改后的实验任务执行。5.2 如果调改申请最终被教务处拒绝，那么教师必须按照原实验安排执行。通过审核的调课申请，系统自动根据实验人数通知未完成该实验项目的学生。Postconditions:Postconditions:1 系统保存审核结果，教师应该按照审核结果执行教学任务2 如果上述任何一个步骤出现错误，系统将自动转向错误提示屏幕。2.5.52.5.5 活动图表述活动图表述对于复杂的用例分析还可以使用活动图对复杂用例进行进一步的深入分析，在课内实验管理中预约实验和审核的用例比较复杂，用活动图里对其进行深入分析，以实验预约为例进行活动图描述：教师查看自己的实验教学任务教师提交预约申请实验室管理员预审预约/调课申请修改实验预约申请实验室主任终审实验预约申请修改已审核的申请的审核状态教师执行审核通过的预约申请拒绝通过审核通过的预约申请教师申请调课实验室主任二审调课申请修改已审核的调改申请状态已确定审核状态的预约/调改申请记录教务处终审调课申请拒绝审核通过的实验调课申请教师执行调改后的实验安排取消需要实验的理论课时通过图 2-8 实验预约用例活动图描述3系统设计系统设计3.13.1系统总体设计系统总体设计3.1.13.1.1 总体功能结构设计总体功能结构设计电电子子校校务务 eSchool实实践践教教学学管管理理系系统统 eSchool.EduAdminPractice通通用用服服务务系系统统 eSchool.Common人人事事管管理理系系统统 eSchool.HR教教务务管管理理系系统统 eSchool.EduAdmin实实验验室室机机构构管管理理 eSchool.EduAdminPractice.Lab实实验验大大纲纲管管理理 eSchoo.EduAdminPractice.Syllabus实实验验设设备备管管理理 eSchool.EduAdminPractice.Equipment课课内内实实验验管管理理 eSchool.EduAdminPractice.CourseExperiment毕毕业业设设计计（论论文文）eSchool.EduAdminPractice.Thesis图 3-1 实践教学管理信息系统总体结构图系统的总体设计如上图，本文只对于课内实验管理以及与其关系密切的实验室、实验大纲管理、实验设备管理进行开发。本文所开发的功能模块如下图所示：实验教学管理信息系统实验室管理实验教学大纲管理课内实验管理实验设备管理开设实验室设置管理员制定实验教学大纲分配实验项目实验教学大纲查询实验预约调改预约调改申请审核实验任务查询数据统计分析实验设备维护实验设备分配设备类型维护实验室安排实验项目图 3-2 系统功能模块图3.1.23.1.2 总体系统架构设计总体系统架构设计（1）以 B/S 架构模式为主随着互联网应用软件的发展以及组件技术的出现，软件体系结构逐渐从原 C/S 结构模式转向更适合互联网应用的 B/S 结构模式，两层的 C/S 结构也逐渐转向三层或多层结构。C/S 结构和 B/S 结构各自的优缺点对比如下：表 3-1 B/S 与 C/S 架构模式对比分析优点应用服务器运行数据负荷较轻数据存储管理功能较为透明C/S缺点维护成本高且投机大用户使用需要下载特定的客户端软件优点用户使用方便，只需要有浏览器维护和审升级方式简单，成本较低B/S缺点应用服务器负荷较重实现统计分析功能限制条件较多实践教学管理系统的用户涉及到教师、学生、教务处、实验室管理员、实验室主任、院教务等，总的来说实践教学管理系统的用户就是全校师生，全校 2 万多师生都是实践教学管理系统的用户。对比 C/S 和 B/S 的优缺点，我校实践教学管理系统采用 C/S 的模式不能适应实际运行环境的要求，因此选用了 B/S 的模式进行系统的开发。（2）结合 SOA 模型除了选用 B/S 的结构模式，考虑到了整个校园信息的融合与共享问题，系统设计的时候考虑到业务逻辑的组件化，并吸纳 SOA 系统架构思想，采用 Web Service 技术为实现校园各个系统的互联互通，数据共享，提供必要的架构支持和接口设计。为此课题组提出了如图所示的系统总体架构模型：教务处EudAdminMgrEduAdminPracticeMgr实践教学系统数据库教务系统数据库物资处EquipmentMgr物资管理系统数据库EduAdmin Web ServiceEduAdminPractice Web ServiceEquipment Web Service人事处HumanResourceMgr人事系统数据库HR Web Service校园网校园网图 3-3 基于 SOA 的系统整体架构基于该架构，提出了一种通过校园网络以 Web Service 方式共享、调用业务服务的信息共享模式。各个职能部门对信息共享方式可以逐渐摒弃以往的数据拷贝方式的数据传递和共享模式。