1、 基于 ASP NET的教务管理系统的设计与实现 摘要 教务管理系统为满足高校日益繁杂的教务工作，提升信息的流通速度，增 加师生间的沟通和交流，提高各个部门的工作效率而开发的管理信息系统。教务 信息管理系统是融合管理科学、信息科学、系统科学和网络技术为一体的综合性 先进管理手段。该系统是基于 B S(浏览器服务器 )模式的信息管理系统，选用 ASP NET+SQL Server 2000数据库进行开发。全文设计开发的教务管理系统结 合了面向对象的编程思想，其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应 用程序的开 发两个方面。通过系统实现，用户可以在网络环境下直接访问操作权 限范围内的各项信息
2、。 在开发系统过程中，严格按照软件工程的开发理念，采用了基于先进的统 一建模语言 IdML的面向对象技术进行系统的分析与设计。 UML是一种对面向 对象系统进行可视化、详细描述、构造和文档化的规范建模语言。特别是在统一 建模过程 RUP出现后， UML的应用更加广泛。 UML可以应用在软件工程的每 个阶段，本文使用 Rational Rose 2003对 UML中涉及到的视图进行建模。 本文详细阐述了基于 UML的面向对象的系统分析与设计、数 据库设计以及 UML模型向关系数据库的映射方法。在数据库的需求分析中，使用 Microsoft Visio进行 E R图的建模。在需求分析中，详细分析了
3、系统所面向的用户对系统 的功能需求，基于此需求，确定参与者及参与者所感受的系统服务或功能单元， 经过多次迭代和细化后建立需求模型，制品为用例图。在用例视图基础上，进入 系统分析阶段，识别系统全部的类，建立类图，并对每一个类判定其构造型，建 立系统分析阶段的静态模型。为了描述系统各对象在执行期间不同时间点是如何 动态交互的以及结果如何，建立系统分析阶段的动态模型， 包括序列图和协作图。 在系统设计阶段，对系统进行分层和刻画子系统，本文所论述的教务管理 系统共分为学生登录模块、教师登录模块、教务管理员登录模块和教材管理员登 录模块。其中教务管理员登录模块中，又分为学生信息管理、师资管理、网上选 课
4、、工作量计算、教学计划管理等几个模块，是整个系统的开发重点。数据库设 计阶段，依据数据库三种模式之间的两种映射关系，将对象模型向数据库模式映 射，建立数据库模型。 本文建立了较为完整的 UML模型，对各个开发过程中的分析与建模作了较 充分的阐述，为应用软件提供了清晰的解决方案，因 而，本论文对使用 UML进 行软件开发的读者具有一定得参考价值和实用价值。 关键词：教务管理系统；统一建模语言；面向对象； ASP NET The Des i gn and I mp I ementat i on of Educat i ona I Adm i n i st rat i on System Based
5、 on ASP NET Abstract The educational implementation system is planed for the satisfaction of the increasingly complex educational administration work in tmiversity, for the promotion of the information circulative speed， for the increasing contact and communication between teachers and students， as
6、well as for the improvement of working efficiency amony different branches The educational administration system is such comprehensively advanced management methods as administrative science， information science， systematic science and network technique， all routed into one The system is established
7、 by the information administration。 which is based on the B S model， and selects the data base ofASP NET+SQL Server2000 to apply Focus of the thesis is to design the educational administration system， and employs the typical administrative system by the theory of objects oriented The development inc
8、ludes two aspects： the establishment and reservation of the backstage data base； the development of front applied programs By achieving this system， users can directly visit all kinds of information、析 m in the authority of operation under the netwok environment During the process of development， the
9、 thesis bases strictly on the concept of software project， and makes systematic analysis and design， aimed the technology of directed objects on UML Uniform Modeling Language(UML)is the one to visible， fully describe， build and docnmentalizc for objects-oriented， especially applied in Rational Unifi
10、ed Process UML Can be used in stage of software engineering project， therefore， the thesis models the views related to UMLby using Rational Rose 2003 In the practice of systematic design,the thesis fully elaborates the objects-oriented， the plan for the data base and the mapping methods from UML to
11、relational data base And it also models the E R diagram with the help of MicrosoR Visio， in the demand analysis of data base Furthermore， it analyses the functional demands of the users in the system， defines the system services or function units enjoyed by interparticipants， establishes the needed
12、models and detailed division division On the basis of the Use Case Diagram， the thesis enters the stage of systematic analysis， distinguishes all the classes诵 tll in the system， establishes the Class Diagram， judges the structure of each class， and finally builds the static models in the stage In or
13、der to describe how the objects interact dynamically in different period of time， the thesis continues to establish the static models in systematic analysis stage， including Sequence Diagram and Collaboration Diagram It is because of the stratification and carving sub system that the educational adm
14、inistration system in this sense Can bc divided into students login model， teachers login model， educational administrators login model and teaching material administrators login model The educational administrators login model is the focus of development for the whole system， among which can be div
15、ided into such models as students information management， teach management， optional courses on line， work load calculation， teaching plan management， and SO on In the state of designing data base， it shines upon the data base model from object models and establishes them in view of 2 mapping relati
16、ons among the 3 models in data base To skim up， the thesis has established completed UML models， elaborated the analysis and models in the process of exploitation in details， and provided clear solutions to the applied software Therefore， it is of great help and value to the reads who are intended t
17、o develop software by using UML Key Words： Educational Administration System； Uniform Modeling Language； 0bject-Oriented； ASP NET O引 言 近年来随着教育普及，高校教育体制改革，各高校扩大招生规模，使得在校 学生人数有了突飞猛进的发展，办学规模逐渐增大，专业设鼍日趋多样化，招生 人数逐年增加，教学计划不断更新，这使得高校教务管理的工作量大幅度增加。 并且，随着教育改革的深化，教学管理模式也在发生变化，如学分制的逐步实行、 学生可以自主选课等。这就对原有的教学管理模式
18、提出了更高的要求。另一方面， 随着计算机网络技术的发展，校园网引进各个 高校，为无纸化办公提供了有利条 件。在这样的形势下，开发一个集成化的教务管理系统不仅势在必行，而且成为 一个紧迫的任务。 由于国内各高校的教务管理模式不尽相同，不同学校的实际教务管理情况各 有自己的特点，因而各高校需要针对自己的教务管理模式和特点建立自己的教务 管理系统。教务管理包括对教学资源 如教室、办公用品等的管理，新生注册 和学籍的管理、各学期学生成绩的管理、教学培养方案的执行、教学计划的安排、 学生考试的管理、教师评教以及工作量的计算等大量信息。如何高效率的进行管 理，并且有序的存放和处理这些巨大 的信息，并使之成
19、为教学管理分析和决策的 手段，为教学活动产生更好的促进作用，是教务管理信息系统主要功能。 教务管理系统是以管理信息系统为理论依据的。管理信息系统的发展伴随着 软件工程的发展而日趋成熟。不断增长的复杂性、多样性和相互关联性是当今管 理信息系统的共同特征。而开发一个管理信息系统往往要结合软件工程的理念， 使用系统化的方法进行管理信息系统的开发，从而更能有效地控制程序复杂性， 减少系统的不合理，减轻维护成本。 从技术层次上，软件工程是从一系列建模任务开始的，由这些任务产生出软 件完整的需求规格说明 和软件设计的表示。 80年代末期，当面向对象程序设计 语言产生后，人们将面向对象的软件建模方法引入到软
20、件工程的各个阶段。并迅 速发展成为当代软件界研究的热点课题之一。这种开发方法是一种运用对象、类、 继承、封装、聚合、消息传送、多态性等概念来构造系统的软件开发方法【 11。面 向对象的程序设计立意于创建软件重用代码，它通过在程序中加入扩展语句把函 数“封装 “进编程所需要的“对象中。从本质上来讲软件开发就是对软件所要 处理的问题集进行正确的认识，并把这种认识正确地描述出来。面向对象的软件 开发就是直接面对问题 集当中客观存在的事物来进行软件开发。 面向对象的开发方法的精髓是从不稳定的需求中分析出稳定的对象，以对象 为基础来组织需求、构架系统【 2】。这种开发方法包括面向对象分析和面向对象设 计
21、。 面向对象分析的目的是认知客观世界的系统并对系统进行建模，那么就需要 在面向对象分析过程中根据客观世界的具体实例在问题中准确、具体、严密的分 析模型。如图 O 1 所示为面向对象的分析过程。 图 O 一 1 面向对象的分析过程 面向对象的设计是把分析阶段得到的需求转变成符合成本和质量要求的，抽 象的系统实现方案的过程。设计的准则包 括模块化、抽象、信息隐藏、低耦合和 高内聚等特征【 11。 公认的面向对象建模语言出现于 20世纪 70年代中期，从 1989 1994年，其 数量从不到十种增加到了五十多种。建模语言中用的最广的是 Booch的 Booch 93、 Jacobson的面向对象软件
22、工程 (OOSE)和 Rumbaugh的对象建模技术 (OMT-2)。面向对象建模方法出现以来，各种面向对象的分析与设计方法的主 导思想以及所采用的主要概念与原则大体上是一致的，但是也存在不少的差异。 统一建模语言 UMLCOnified Modeling Language)lE是为结束这种差异的局面应运 而生的。 1994年 10月， Grady Booch和 Jim Rumbaugh开始致力于这一工作。他们首 先将 Booch 93方法和 OMT-2方法统一起来，并于 1995年 10月发布第一个公开 版本 UML0 8。 1995年秋， OOSE创始人 Ivar Jacobson也加入了
23、。三人共同致力 于设计统一建模语言，他们同面向对象方法学的创始人共同合作，为这项工作注 入了强大的动力，打破了面向对象软件开发领域内原有的平衡。目前 UML得到 了诸多大公司的支持，如 IBM、 HP、 Oracle、 Microsoft等，已成为面向对象技 术领域内占主导地位的规范化建模语言，并且已被 OMG组织采纳的建模语言规 范。 Booch、 Rumbaugh和 Jacobson在一些文献中经常被称作“三个好朋友 “(three amigos)【 3】。 UML的发展过程如图 0 2所示。本文所论述的系统在需求分析、系 统分析与设计阶段，都采用 UML进行建模。 图 0-2 UML 的
24、主要发展历程 被 OMG采纳的 UML只是一种建模语言，并不包含对软件开发过程的指导。 在讨论 UML时，人们往往谈论到统一过程 (Rational Unified Process， RUP)。 RUP是一个最佳软件开发实践，根据字面理解，可以知道 RUP包括 3方面的意 思，即 Rational、 Unified和 Process。 Rational表示 RUP是由 Rational公司开发 并维护的； Unified表示 RUP采用了现代软件工程开发的 6项最佳实践： Process 表示 RUP是一种软件开发过程 14】。 Rational统一过程的动态结构是通过对迭代式 软件开发过程的
25、周期、阶段、迭代过程以及里程碑等的描述来进行表示的。 本文基于 UML建模方法对我校 教务管理系统做了较深入的分析，并基于物 理模型进行了系统的设计与实现。对于建模的工具的选择，本文选择 Rational Rose，它提供了 UML的所有建模元素的可视化编辑环境，并提供了基于组件的 开发以及对软件开发全过程的支持。除了支持 UML的类图、交互图、组件图和 配置图外， Rational Rose是一个独立的工具，通过应用程序接口 (API)层与市 场主导的各种 IDE结合来支持各种编程语言和其他实现技术【 51，从而全面支持面 向对象分析、设计和编码。 Rational Rose支持软件系统的面
26、向对象的开发， 它通 过用例图、逻辑类图、序列图等支持面向对象的分析和设计，在不同的视图中建 立相应 UML图形来反映系统的不同特征。 在开发工具的选择上，本文采用了新的 ASP NET技术，结合 NET框架所支 持的 VB语言来实现教务系统的各项功能。 ASENET不仅仅是下一版本的 Active Server Page(ASP)，它还是统一的 Web开发平台，方便开发人员开发企业级 W曲 应用程序。它是一个已编译的、基于 NET的环境，可以用任何与 NET兼容的语 言创建应用程序。另外，任何 ASENET应用程序都可以使用整个 NET框架，并 且可以无缝地与 HTML编辑器及其他编程工具一
27、起工作。这使 Web开发变得更 加方便。 数据库的开发工具上，选用 SQL Server 2000开发环境。 SQL Server2000是能 够支持企业级关系型数据库的管理系统，它能与 Windows操作系统紧密集成， 具有方便易用的图形管理界面，其用户界面风格与 Windows一样非常友好。 SQL Server2000在存储大容量数据方面，在数据的安全性和完整性方面，在分布式处 理等都是适合于企业级应用的。而其相对 Oracle， DB 2等大型数据库来说，学 习 更为容易，应用成本也相对较低。采用 SQL Server2000+ASP Net开发本系统 是一个较为理想的组合。 综上所述
28、，开发这样一个系统不但可以降低工作量、提高办公效率，而且使 目前分散的教务信息得到集中管理。这对减轻教务工作负担、提高教务管理水平、 实现教务管理的现代化具有重要意义。 论文分为引言、正文和结束语三部分。 引言部分简要地论述了当前高校管理信息化的必要性、高校教务管理系统开 发的重要意义以及高校教务管理系统开发所使用的技术。 正文部分共分 4章，其内容安排如下： 第一章：需求分析与建模。本章 对教务管理系统进行需求分析，逐步对系统 分析细化，找出参与者和用例等，作出 Use Case图。在用例图的基础上，从现 实或原型方面来透视的系统，进一步作出系统的静态模型。还有表示对象类之间 的通信及对话的
29、动态模型。 第二章：系统概要设计。阐述了系统体系结构，和为什么选择采用 B S模式。 介绍了系统实现基于的三层架构，即数据访问层、业务外观层和页面层。最后对 系统的层次和模块进行细化。 第三章：系统详细设计。对数据进行全面分析，得到 E R图，建立数据库表， 完成存储过程的设计。举例介绍了系统中类的设计，以及几 个代表性的功能模块 的设计思想。 第四章：系统实现。本文所论述的系统是用 ASP NET+SQL Server开发的。 在这一章中主要是对笔者负责的部分，进行阐述。并以 UML建模为基础，实现 系统功能。 结束语对本文工作进行简明扼要的总结，并指出本文存在的不足和改进方向， 以及对未来
30、的展望。 本文的创新性在于结合我校教务工作的实际问题，有针对性的对教务工作的 各个环节进行 UML建模，从对象模型到动态模型再到系统功能的建模，让系统 分析更全面，系统实现更完善。系统实现采用三层架构，即数据访问层、业务外 观层和页 面层。在业务外观层扩展出业务规则层，数据层扩展为数据存取层和存 储过程层，使业务逻辑与用户界面分开，增加程序的可扩展性和可维护性。 1需求分析与建模 需求分析是软件开发过程的重要环节，是软件开发的基础，通过与用户的反 复沟通，勾勒出系统的框架，需求分析的好坏决定了软件设计的成败，好的需 求分析也能减少资金的浪费。 1 1功能需求 教务管理系统系统主要是为完成日常教
31、学任务而开发的，其主要目标是对学 生个人信息、师资信息、教学资源信息、课程信息、学生成绩信息等进行管理 及维护，减轻教学工作的压力，提高教学管理工 作的效率。 通过对学校教学管理的业务调查，得知教务管理人员可通过此系统实现对学 生和教学资源的管理与维护，学生可以通过此系统进行个人信息、考试成绩查 询以及完成选课等相关功能，教师可以通过此系统完成个人信息管理、学生成 绩输入、教学任务查询等等功能。系统的总体任务是实现整个教学信息管理的 系统化、规范化和自动化。 在日常教学工作中，教务处有整体规划和辅助教学的任务，各个院系上报的 教学任务和教学计划都要上报给教务处，由教务处根据上报的材料分配教学资
32、 源，如教室等，并且安排教师上课时间和上课的周次，然后再将教 师上报的教 材征订单传达给教材科，由教材科根据开课学生人数订教材。教务处还要将一 切安排妥当的事宜公布在网络上，以供教师和学生查询。 因此，该系统主要的使用对象是教务管理人员、学生、教师和系统维护人员。 这些使用者对教务管理系统的功能要求是不同的。 (1)教务管理人员对功能的需求 学籍管理 功能包括：学生注册、学生基本信息管理 (包括添加、删除和更新学生信息， 可按姓名或学号查询学生信息 )、学籍变动管理、毕业管理等。 师资管理 6功能包括：各专业课教师个人基本信息管理、教学任务发布、教学工作量管 理、考评 考核管理、科研管理等。
33、选课管理 功能包括：教务管理人员依据教学计划和培养计划，设置选课课程并统计生 成己选课学生名单等。 教学计划管理 功能主要包括：根据培养计划和各个专业上报的教学计划，添加各专业教学 计划，包括教学计划的修改删除等操作。 成绩管理 功能包括：每门课程结束后，由教师进行成绩登记，然后教务管理人员对登 记的信息进行管理，如教师登录成绩后发现成绩有错误，只能由教务管理人员 核实后进行修改。还有根据成绩就算出学生的学分，以便学籍管理的需要。 课程管理 功能主要有：安排各个专业所开设课程 的上课时间和上课教室。 (2)教材管理人员功能需求 功能包括：教材的基本信息的管理 (按书名或作者等查询各专业教材、添
34、加 修改删除教材信息等 )、统计教材数量、教材费用、教材的入库和出库管理等。 (3)学生对功能的需求 学生有两类，分别是本科生和研究生。每一类学生对于功能的要求还是有区 别的，如研究生有科研和论文的内容。在本文中，只分析了本科生的功能需求。 个人信息管理 功能包括：浏览个人基本信息，具体内容包括姓名、性别、学号、民族、出 生日期、籍贯、所在专业班级等，这些信息是以学籍管理表中的信息为准，所 以 不允许学生自行更改，只能进行查询。还包括个人课表查询，成绩查询等。 更改系统登录信息 功能包括：学生登录系统后，修改登录信息，为了保证系统的安全性，只要 求学生修改个人密码。 网上选课 功能包括：网上查
35、看可选课程，添加、删除所选课程等功能。 7(4)教师对功能的需求 个人基本信息的维护 功能包括：教师基本信息的添加和修改等，如出生日期、毕业学校、学历和 学位等信息，但是职工编号和姓名是不允许教师在系统中进行修改的。 教学信息查询 功能包括：教学任务查询、教学自然班名单下载打印、教学质量评价查询和 工作量计算结果的查看等。 学生成绩录入 功能主要包括：本学期学生考试成绩的录入，一旦用录入密码录入成绩成功 后，就不能任意修改学生成绩，必须由教务处管理人员修改。 (5)系统管理员的需求 系统管理员主要是对教务管理系统进行维护和更新，并保证系统的安全性， 以及数据库的安全性。 从以上可以看出，各种人
36、员对于系统的需求是不同的，对于学生来说，教务 人员的操作是不能使用的，也是不可见的，所以要在用户登录系统时，就做出 判断该用户可以使用哪些功能，这就需要设置不同的登录权限。系统管理人员 具有最高的权限，可以添加 、删除用户，并可设置和修改不同的用户权限。因 此在数据库设计中，要有权限的定义。 权限的定义其实是系统安全性的一种需求，采用身份认证机制对一般用户进 行管理，以教工号和学生学号来判断登录者的权限，并且以这两种身份来判断 登录者是否该校的校内人士，如果是校外人士，则具有浏览这样的最低权限。 系统的安全性需求还有另外一方面内容 数据安全性，对于数据库服务器， 要避免系统崩溃等意外事件发生而
37、导致数据全部丢失，常用的方法是采用 RAIDS磁盘阵列，其次是对数据库系统提供完全、增量等多种备份方式，如把 数据定期刻成 光盘保存。对于数据安全性，本文不做详细的阐述。 根据以上对系统的功能的分析，我们可以大体总结出系统的一个大概框架和 系统应该分为哪些子系统。根据所完成的功能和用户角色的不同，我们将系统 分为教师子系统 (完成教师登录后的功能 )、学生子系统 (完成学生登录后的功 能 )、教务管理子系统 (完成繁杂的教务工作的功能 )和教材管理子系统 (完成 教材有关的功能 )四个子系统。在这四个子系统中又可以划分出多个小模块， 例如，教务管理子系统是一个非常大的子系统，我们将它再次细化，
38、可以分成 学生学籍管理模块、网上选课模块、教学计划管 理模块、课程管理模块等。用 一个系统结构框图来表示，如图 1 1所示。 图 1 1教务管理系统总体框图 1 2用例图 图 1 1教务管理系统总体框图 需求获取阶段的主要工作是建立待开发系统的模型。本文中采用统一建模语 言对系统的需求进行建模， UML的用例和用例模型是建立这种需求模型的合适 方法。 系统需求建模是为描述系统需求而建立的相应模型，其重要性在于：通过系 统模型可评估系统构件及其相互关系，确定需求如何适应其布局，以及评估系 统的“美学等方面【 31。 在计算机图形学中，有一句名言，叫做“一幅图顶 得上一千个字。同样的 道理，在软件
39、开发过程中，模型的重要性也十分明显，它可以达到以下目的： 使用模型可以加强人员之间的沟通 使用模型可以更早的发现错误或疏漏的地方 模型为最后的代码生成提供依据 使用模型可以更好的理解问题 使用模型可以获取设计结果 面向对象的软件建模方法主要从面向对象程序设计领域演变发展而来，它是 对象问题域进行完整的映射的过程。 “对象 “的主要特征包括如下内容： (1)它包括了事物的数据特征和行为特征，对象是系统中用来描述客观事物 的一个实体，具有它自己的静态特征和动态行为， 是构成系统的一个基本单位。 (2)它通过封装、继承、消息通信等原则使问题域的复杂性得到控制。 (3)它用聚合和链接如实反映问题域中事
40、物间的关系，“任何两个对象之间 的关系都包含其中一个对另一个的假设”。 正是拥有上述特征，从而使面向对象建模方法能够完整和直接的映射出问题 域，所以其在模拟现实世界方面具有天然的优势。 UML是用图来进行“说话”的，图是 UML的关键。用 UML开发的图在软 件开发生命周期 (SDLC)的每个阶段中起着关键的文档作用。此外，你可用 UML来开发基于任何 SDLC模型的软件系统【 6】。 1 2 1用例图概述 用例视图指出系统提供给每个利益相关者的功能。由于 UML中的各个构件 和概念之间没有明显的划分界限，为方便起见，选用视图来划分这些概念和构 件。视图只是表达系统某一方面特征的 UML建模构
41、件的子集。用例视图是视 图中的一种。用例视图约束其他视图，在建模过程中居于非常重要的位置。项 目开始时，项目小组就可以在用例视图中生成业务模型。开发者既可以把用例 视图用于构建一个新系统的功能视图，还可以把已有的用例视图修改或扩充后， 产生新的版本，也就是在现有的视图上加入新功能 (即在视图中加入新的执行 者和用例 )。 用例图是把满足用户需求的基本功能聚集起来的强有力的工具。对于正在构 造的新系统，用例描述系统应该做什么；对于已经构建完毕的系统，用例则反 映了系统能够完成什么样的功能【 71。用例图包括用来描述最终用户、分析人员 和测试人员的角度所看到的系统行为的用例。 用例图的基本组成部件是用例、执行者和系统。用例用于描述系统的功能， 也就是从外部用户的角度观察系统应支持哪些功能，帮助分析人员理解系统的 行为，即站在系统外部看系统功甜引。在用例模型中系统仿佛是实现各种用例
