第9章信息系統開發實例 9.1可行性研究

9.1.1概述用戶：DBDL大學教務處及各院部。擬建系統的名稱：DBDL教學管理信息系統。9.1.2系統開發的背景、必要性和意義

教學管理涉及教學計劃與排課、學籍管理、考試管理、教學資源管理等，其特點是信息量大、處理復雜、日常和動態的信息較多、信息傳遞的及時性和共享程度要求很高，教學管理信息利用的效率直接影響和反映高校教學管理的水平。由于教學管理模式的千差萬別，現有的教學軟件難以滿足本校的教學管理工作，而且教學管理模式正處在改革完善之中，購買別人的軟件，不但成本高，日后的維護也很麻煩，即使能符合當前本校的管理模式，也不利于今后教學管理的進一步完善。因此，研制開發適合本校教學管理模式的綜合教學管理信息系統，成為學校信息化建設的核心工作。教學管理信息系統建成后，可處理全部成績管理與學籍管理和部分的日常教學管理工作，實現了管理信息化。新系統可改進教學管理手段，將人從繁忙的工作中解脫出來；可以提高和改進管理服務質量，提高查詢的速度和質量，大大提高教務人員的工作效率，減輕勞動強度；提供各種新的處理功能和決策信息，教師和學生可以在任何地點和時間方便地查詢有關的信息；教學管理走向科學化、正規化的道路，從而使得教學管理水平能夠提高到一個新的層次。

9.1.3現行系統需求分析

DBDL大學是1949年成立的，學校現有17個院系，有博士、碩士、本科和專科不同的教育層次，有37個本科專業，現有教職工1400多人，在校生為1.5萬人。本系統主要是為本科和專科教學服務。1．系統調查我們采用問卷法、面談法、數據采集法、情景實例法以及基于目標的方法等對某高校教學管理系統進行了詳細的調查。該學校的教學管理是由教務處和各個院、部從事教學管理的副院長、教學秘書、系主任、實驗室主任和教學干事等共同完成。其組織結構如圖9.1所示。在圖9.1中只介紹了與教學相關的部分，其他的業務部門沒有列出。教學管理的主要工作是：⑴教務管理。⑵質量與評價管理。⑶考務與成績管理。⑷實踐教學管理。質量與評價主管教務處處長實踐教學主管改革與建設主管證書與檔案主管教務主管各學院主管教學副院長教學秘書系主任教學干事實驗室主任主管教學副校長考務與成績主管圖9.1組織機構圖2．系統需求描述

DBDL大學管理體系實行校和學院的二級管理體制，全校有17個教學院、部。教學以教務處為中心，輻射17個院部，教務處下設科。教務處負責全校800多名教師和15000多名本、專科學生的教學管理工作，教學層次多，需求各異，任務相當繁重。各個功能之間的關系如圖9.2所示。

教學部門對系統提出的性能要求是：建成一個集自動化、信息化、網絡化為一體的教學管理系統，為教學管理有關部門提供優質、高效的業務管理和事務處理，為其它有關部門和學生提供全面及時的信息和數據。系統完成時應達到以下幾方面的要求：

(1)功能實用。根據教學管理業務流程，提供日常教學管理功能。

(2)技術先進。采用先進的計算機軟硬件技術，確保本系統在相當長的時間內不會落后。

(3)高效穩定。系統運行速度快、效率高，有效防止各種人為操作錯誤及其他損害，維護數據的完整性。

(4)易于操作。系統界面簡潔，易使用、易維護、適于非計算機人員使用。

(5)安全可靠:應具有安全高效的身份認證，權限檢查機制，防止信息泄密和對保密信息的非法侵入。招生就業處各教學管理部門新生錄取專業設置選課管理實踐教學管理學籍管理考試管理排課系統管理教師管理成績管理教學計劃管理教學任務分配畢業生管理教學基礎數據維護教學質量評價圖9.2教學管理各功能之間的關系3.系統需求分析在對需求描述分析的基礎上，經過用戶與開發者之間的積極合作和交流，根據教學管理系統的職責范圍和需求可以確定業務的參與者：教學管理員、教師和學生。教學管理人員對系統功能的需求如下：⑴學籍管理。⑵教學計劃管理。⑶排課管理。⑷實踐教學管理。⑸選課管理。⑹考試管理。⑺成績管理。⑻畢業生管理。⑼教材管理。教師對系統功能的需求是：通過WEB頁面，實現網上成績和教材錄入、個人信息維護、基本信息查詢功能。

學生對系統功能的需求有：⑴學生網上選課。⑵學生評教。⑶基本信息查詢。對于教學管理員、教師和學生參與者進行分析，明確其業務活動的內容，從教學管理的頂層抽象，可以確定7個用例：學籍管理、教學計劃管理、實踐教學管理、成績管理、課程管理、選課管理、教材管理和畢業管理。分析并整理出該教學管理系統的業務流程，如圖9.3所示。圖9.3教學管理業務用例圖教學計劃管理教學管理員課程管理學籍管理畢業管理教材管理學生成績管理選課管理教師學生實踐教學管理

對業務流程中的每個用例可以進一步的分解，例如選課管理，學生在網上進行了選修課程的查詢后，進行限選課課程的選擇與任選課課程的選擇，如圖9.4所示。選課記錄增加教學管理員選課調整學生選課記錄刪除選課記錄修改選課查詢學生選課限選課選課任選課選課圖9.4選課管理用例圖

對需求陳述進行分析，采用名詞分析方法找出系統中包含的類，主要類有學校、課程、成績、部門、學生、教師等，課程的類如圖9.5所示。對前面使用名詞法分析出來的類進行組織，分析各個類之間的關系，如圖9.6所示。圖9.5課程類的表示

學校部門學生課程教師0..1chairperson1..**memberattendsattends1..*1has1..*0..11..*1..*11..****圖9.6類的結構關系4.費用調查現在教務處有14人，由于到學生畢業時工作量非常大，還要聘用學生助理，協助完成某些管理任務。學生助理費用為10000元，其他費用大約50000元。

5.計算機及軟件應用情況調查教務處現有計算機14臺，有一個工作室，有學籍管理系統和成績管理系統，學生負責對教學系統的維護。

6．現行系統存在的主要問題和薄弱環節教學管理系統存在的主要問題有：⑴教務處的某些業務活動處于手工工作狀態，工作量大，誤差較多，造成人力的浪費。⑵在教學管理信息系統的建設進程中，各教學管理崗位和學校各管理部門圍繞局部業務工作，開發或引進許多應用系統。⑶有些工作教務處集中管理，造成了困難，如考試安排由教務處統一組織，每到集中考試，工作量極大，安排非常困難。⑷原有的教學管理部門使用各自獨立的管理軟件，有些管理人員信息意識不強，本崗負責的管理信息不能及時進行更新和維護，給管理信息系統的可靠運行帶來隱患。

9.1.4新系統開發方案方案1：1．擬建系統的目標新系統目標如下：⑴將學生從入學至畢業乃至分配的全部培養過程，納入到統一的信息系統管理，建立包括學生完整培養過程的數據庫系統，以便改進管理手段；提高和改進教學服務質量；加快信息的查詢速度和準確性。⑵系統處理的覆蓋面應盡可能廣泛，不但能處理統招本科生，而且包括專科生的信息。⑶系統具有良好的查詢與統計功能，并能用報表的形式輸出其結果。2．系統規劃及初步開發方案根據對現行系統的業務流程重組，新系統主要實現的功能大致有教務管理、學籍管理、課程管理、教學研究管理、教學設施管理、成績管理、師資管理、實踐教學管理、教學質量評價和系統維護管理等子系統組成。其中每個子系統又包含有相應的模塊，如課程管理包括選課管理、排課管理和考務管理等功能，每個模塊有數據處理、查詢統計、報表打印等功能，如圖9.7所示。

該系統明確了教學工作職責，使教學管理進一步制度化和規范化。該系統的主要使用者為教務處管理者、各院系的教學秘書和教學干事等。從權限管理等的角度保證教學管理工作中信息的準確性，有效保證教學工作的流程化。它為教務處安排和管理日常教學提供了科學的、規范的、快捷的電子化手段，使廣大教學和教務工作人員從繁瑣的工作中解脫出來，提高工作效率和教學質量；它整合了各種信息和數據，涵蓋了教學管理的全過程，實現了教學管理的科學化和規范化、電子化和信息化，促進了教育整體質量和辦學效益的提高。3．計算機邏輯配置方案本系統采用C/S（Client/Server，客戶端/服務器）架構。計算機局域網絡系統設計為開放式C/S體系結構，由服務器和數據庫系統管理軟件進行數據庫事務處理；由微機工作站上用戶工具進行數據加工處理；經TCP/IP網絡軟件連接客戶與服務器；服務器與客戶機入網連接均采用以太網卡。按系統邏輯方案和分布方案，在教務處配備服務器一臺和14臺工作站、普通打印機、激光打印機、掃描儀等，各院系均配置一臺工作站來實現數據的交換和處理，并配有打印機，如圖9.8所示。圖9.7方案1教學管理信息系統的功能模塊教學管理信息系統教務管理學籍管理課程管理師資管理成績管理實踐教學管理畢業管理系統維護管理教學設施管理服務器上運行Windows、NT4.0操作系統，支持多用戶環境。客戶端運行WindowsXP；采用TCP/IP網絡軟件連接客戶機與服務器。數據庫系統采用MSSQLServer6.5系統。數據庫前端開發工具為PowerBuilder7.0。圖9.8網絡拓撲結構CERNetDTUDNN專線路由器交換機路由器終端器路由器HUBHUB計算機HUB計算機計算機終端器撥號用戶脈沖接收器信息中心HUB客戶機客戶機HUB客戶機客戶機HUB客戶機客戶機HUB客戶機客戶機6．人員培訓及補充方案由于人—機界面友好，操作簡單，幫助信息詳盡，一般人員都可以使用，故不需要專門的培訓。方案2：1．擬建系統的目標為了使學校教學管理工作系統化、網絡化、自動化、規范化、科學化，建立基于Internet的教學管理信息系統。該系統是在校園網基礎上，充分利用WWW技術，擴大信息服務范圍，可在任意一個能與Internet聯接的地方，根據用戶的權限，實現有效的訪問。提高教學管理現代化水平，促進校園信息化管理和資源共享，改進教學管理手段，提高教學質量。2．系統規劃及初步開發方案系統功能包括教務管理、教學設施管理、課程管理、學籍管理、教學質量管理、教學實踐管理、教師信息管理、畢業管理、信息收發和系統管理等多個模塊，每個模塊必須具備相應信息的輸入、查刪改、打印與傳送等功能，如圖9.9所示。4．系統的實施方案本系統由GL軟件中心開發，大約需要13個月時間。具體如表9.1所示。表9.1方案1系統開發工作進度表階段人數時間（月）人月起止時間系統分析43122014.01~2014.03系統設計72142014.04~2014.06程序設計104402014.07~2014.10系統測試6162014.11系統試運行4282014.12~2015.01驗收20.512015.015．投資方案此系統由DBDL大學一次性投資60000元（不包括硬件購買費用），在2014年1月撥入。3．計算機邏輯配置

該系統的體系結構采用B/S模式。根據學校學年制與學分制共存的特點，學生的學籍管理年限最長達6年，每年招生人數3500人左右，在校生在15000人左右。學年、學分制的選課制及彈性學分制決定了教學管理的復雜性。數據量大、網絡管理要求高及跨多個年度的數據處理問題等，要求系統具有良好的響應能力和支撐能力。系統具備的支撐用戶數要求：最大用戶數不少于10000；峰值在線用戶數不少于3000；峰值并發用戶數不少于200。網絡拓撲結構如圖9.10所示。圖9.9方案2教學管理信息系統的功能模塊圖教學管理信息系統教務管理學籍管理課程管理師資管理成績管理實踐教學管理畢業管理公共信息平臺系統維護管理教務管理4．系統的實施方案本系統由GL軟件中心開發，大約需要11個月時間。具體工作進度略。5．投資方案此系統由DBDL大學一次性投資50000元（不包括硬件購買費用），在2014年1月撥入。6．人員培訓及補充方案由于人—機界面友好，操作簡單，幫助信息詳盡，一般人員都可以使用，故不需要專門的培訓。教務處局域網中心交換機服務器工作站工作站校園網服務器工作站工作站路由器Internet防火墻防火墻圖9.10B/S模式的網絡方案3：1．系統目標具體目標如下：⑴統一規劃，教學信息管理標準化、規范化。⑵充分利用校園網絡，開發完善的數據發布系統，實現教學管理工作的“無紙化”辦公，使教學運行管理公開化、透明化，使教師和學生參與到教學管理工作中。⑶實現教學全過程管理。新建的教學管理信息系統包括教學管理的全部過程，實現教學的全過程管理。⑷實現信息資源共享。網絡條件下的教學管理信息系統，要面向全校不同部門的信息資源，實現信息資源共享。⑸加強教學過程的管理與監督。目前運行的教學管理信息系統，側重于結果數據的分析和匯總。2．系統規劃及初步開發方案根據對現行系統的業務流程重組，新系統主要實現的功能大致由學籍管理、課程管理、成績管理、教務管理、師資管理、實踐教學管理、畢業管理和系統維護管理等子系統組成。其中每個子系統又包含有相應的模塊，如課程管理包括選課管理、排課管理、考務管理和評價管理等功能，每個模塊有數據處理、查詢統計、報表打印等功能。教務處各職能部門還能通過系統的網絡功能實現各部門間的文件傳輸，信息傳遞與交流，通過校園網實現教學信息的共享與發布，它為學生選課、教師教學、全校師生查詢等提供了很好的信息服務（功能詳細介紹略）。3．計算機邏輯配置根據目前的計算機技術和軟件開發技術，整個系統基于校園網，采用數據集中式、操作分布式設計。系統采用C/S與B/S混合的體系結構，其中基礎數據的管理采用C/S模式，以保證數據的安全性和一致性；面向校園用戶的數據查詢與統計報表采用B/S模式，以方便系統的維護與管理，如圖9.11所示。Web服務器應用服務器數據庫服務器瀏覽器客戶瀏覽器客戶瀏覽器客戶客戶端客戶端客戶端防火墻圖9.11C/S與B/S相結合模式的網絡4.系統的實施方案在完成教學管理系統的邏輯配置方案，計算機網絡配置方案后，就要制定系統的開發計劃工作。本系統由GL軟件中心開發，大約需要17個月時間，系統開發的工作進度如表9.2所示。表9.2系統開發工作進度表階段人數時間（月）人月起止時間系統分析43122014.01~2014.03系統設計72142014.04~2014.06程序設計108802014.07~2014.11系統測試6162014.12系統試運行62122015.01~2015.02驗收20.512015.035.投資方案進行開發費用的估算，此系統由DBDL大學一次性投資100000元（不包括硬件購買費用），在2014年1月撥入。6.人員培訓及補充方案由于人—機界面友好，操作簡單，幫助信息詳盡，一般人員都可以使用，故不需要專門的培訓。9.1.5可行性研究1．技術上的可行性分析方案1中C/S模式具有交互性強、存取模式更安全和降低網絡通信量的優勢，如對于多個用戶大數據量的統計、學籍監控、自動排課等如果采用C/S，服務器運算量很大，速度會很慢，對服務器的要求也很高。但C/S也顯現出開發成本高、兼容性差、擴展性差、維護升級麻煩等缺點。故方案1存在一些問題。方案2由于采用B/S模式開發，系統具有簡化客戶端、簡化系統的開發和維護，使用戶的操作變得更簡單等優勢，可以減少教學壓力，避免造成浪費。B/S架構比起C/S架構有著很大的優越性，C/S依賴于專門的操作環境，這意味著操作者的活動空間受到極大限制；而B/S架構則不需要專門的操作環境，在任何地方，只要能上網，就能夠操作MIS系統。方案2也存在一些問題，比如教學數據聯機分析與統計、日常的大批量數據的轉儲、備份與恢復等操作，都不適合由B/S模式來完成。方案3鑒于教學管理內容復雜、涉及繁多、管理面較廣及未來系統的擴充性等，系統的體系結構全部采用C/S模式或B/S模式都存在一定的弊端。根據目前的計算機技術和軟件開發技術，系統宜采用3層C/S和B/S結構的混合模式，并采用模塊化設計。采用方案3開發系統的安全性和可靠性較強。因此，采用方案3比較合適。采用C/S與B/S結合模式，該系統運行于校園網上，既能滿足教學管理用戶集中、大量處理數據的要求，又能滿足教師、學生最大范圍地使用該系統。GL軟件中心擁有具備這些技術的專門人才，因此，完全有能力開發并維護此系統。通過前面的綜合分析可以知道，從技術上來說開發教學管理信息系統是可行的。方案1現金流第1年第2年第3年第4年第5年第6年開發費用（元）60000

運行和維護費用（元）

12001300140016001700收益（元）

1700019380215012360025300方案2現金流第1年第2年第3年第4年第5年第6年開發費用（元）50000運行和維護費用（元）8001200120012001200收益（元）1000018500195001974920600方案3現金流第1年第2年第3年第4年第5年第6年開發費用（元）100000

運行和維護費用（元）

13001300146016301780收益（元）

2789031080395013460041353表9.3各個方案的經濟數據2．經濟上的可行性各個方案的經濟數據如表9.3所示。投資回報率計算：方案1：ROI=（估計的收益－估計的成本）/估計的成本=0.449=44.9%。方案2：ROI=（估計的收益－估計的成本）/估計的成本=0.589=58.9%。方案3：ROI=（估計的收益－估計的成本）/估計的成本=0.623=62.3%

上面計算的是6年的ROI，3個方案平均的ROI為每年7.48%、9.8%和10.4%，通過方案的比較知，采用方案3是最佳的方案。3．系統運行可行性分析方案1系統使用后，要對組織結構產生一定的影響，要有人員的變動，但這些變動是局部的，不會影響整個組織。方案2系統為網絡系統，可以通過安裝防火墻連接到校園網，保證了系統的運行安全。方案3使用C/S和B/S模式，由于有相應的防火墻和用戶權限限制，系統的運行是安全的，可以保證系統運行。由于本軟件界面友好，幫助信息詳盡，易學易用，因此，對現有人員基本不用進行培訓。所以，系統具有運行的可行性。4．進度的可行性分析通過對3個方案的實施進度進行分析，認為3個方案的實施進度都是合理的、實用的。因此，3個方案的進度都是可行的。

通過方案1、方案2和方案3的比較可知，方案1安全性比較好，但是系統外的用戶使用困難。方案2功能較全面，教師和學生在任何地方、任何時間都可以進行查詢，但是有些處理的數據量太大，采用B/S模式難以實現。方案3具有方案1和方案2的優點，適合信息技術的發展趨勢，從長遠來看，選擇方案3是比較理想的。

9.1.6結論通過前面的分析論證，認為采用方案3進行開發是比較合適的，依據可行性分析的結果，可按方案3立即進行系統的開發工作。9.2面向對象分析與建模

9.2.1系統用例建模系統管理員主要負責系統的維護工作，包括基本信息設置、系統備份、系統權限管理和系統字典表設置。得到系統的整體用例如圖9.12所示。

一個用例圖描述用例模型的一個側面，幾個用例圖可以完整地描述一個系統或子系統。每個用例又可以進一步細化，如教務管理主要完成人才培養方案的制定、修改、刪除、審核、審定、批準以及根據人才培養方案生成學期教學執行計劃等。教務管理用例圖如圖9.13所示。圖9.12教學管理系統用例圖教學計劃管理教學管理員課程管理學籍管理畢業管理教材管理學生成績管理選課管理教師學生系統管理員系統維護教學實踐管理登錄

排課管理主要完成智能化排課和人機交互調課等功能，任課教師可以在網上填寫自己的排課要求，瀏覽和打印教師課表，學生可以瀏覽和打印班級課表。排課管理用例圖如圖9.14所示。教學計劃管理瀏覽方案教務處長刪除方案打印方案審定方案新建方案批準方案修改方案執行計劃管理審核方案教學校長教學干事學生系主任教師教學院長圖9.13教學計劃管理用例圖9.2.2系統對象類建模

對象類圖包括三個部分：對象類、用戶接口、聯系。由于本系統的功能模塊較多，這里以學生類圖為例對學生的相關屬性與操作做出分析，學生類圖包含的類有：學生類（student）、學生基本信息類（student_base）、學生獎懲信息類（student_prize）、學生社會關系類（student_relationship）和學生評語類（student_evalute）。類圖如圖9.15所示。教師學生排課管理人機交互調課瀏覽班級課表教師課表打印班級課表智能化排課學生課表填寫教學要求教室課表教學干事排課管理員教學總課表瀏覽教師課表打印教師課表<<Include>><<Include>><<Include>><<Include>>圖9.排課管理用例圖圖9.15學生類圖9.3面向對象設計與建模

9.3.1系統設計在面向對象的設計中采用了如下的原則：⑴單一職責原則。⑵開閉原則。⑶里氏代換原則。⑷依賴原則。⑸接口隔離原則。⑹合成復用原則。⑺迪米特法則。9.3.2系統交互模型構建1.順序建模順序圖按照先后順序分析用例及活動的處理流程。下面以教務管理人員執行教學計劃為例進行順序交互建模，具體如圖9.18所示。2.通信建模通信圖可以深入了解和表示系統的行為和各個對象的作用。教務管理的通信圖如圖9.19所示。9.3.3系統行為模型構建1.活動建模⑴標識需要活動圖的用例。⑵建模每一個用例的主路徑。⑶建模每一個用例的從路徑。⑷添加泳道來標識活動的事務分區。⑸改進高層的活動。⑹進一步對細節進行完善。對前面的活動圖進行補充和完善。2.狀態機建模在學生選課時，需要進行判斷，因此，學生選課的狀態機圖，如圖9.23所示。選擇“選課按鈕”