教学管理系统设计
 
[摘 要]
 随着小学教育改革的深入,面对这一问题,柳州市景行小学走了改革之路:运用现代信息技术,全面更新教学管理手段,建立现代教育管理模式. 几年来，柳州市政府投入巨资，建设景行小学东校园，对校园网络,服务器等及其配套设备.对中心机房共机房进行了改造,配备了教学管理微机及配套设备.全校教学管理微机通过校园网联通,为教学信息网络管理系统的运用提供了硬件基础.
[关键词]  系统设计 面向对象 教学管理
    

教学管理信息系统的设计与开发 第一章 系统概述 ―1―第一章 系统概述 §1.1 教学管理系统的功能 随着小学教育改革的深入,面对这一问题,柳州市景行小学走了改革之路:运用现代信息技术,全面更新教学管理手段,建立现代教育管理模式. 几年来，柳州市政府投入巨资，建设景行小学东校园，对校园网络,服务器等及其配套设备.对中心机房共机房进行了改造,配备了教学管理微机及配套设备.全校教学管理微机通过校园网联通,为教学信息网络管理系统的运用提供了硬件基础. 教学系统包括学籍管理系统,教学计划管理系统,培训管理系统,教师业务档案管理系统,教材管理系统.教学管理信息系统教学计划管理系统完成课程注册与管理等. 学籍管理系统完成学生学籍注册,毕业,学籍异动等. 教材管理系统完成教材的订购,库存,资金及教材建设管理 教学计划管理 学籍管理 教材管理 系统维护 帮 助等.
教学管理子系统,新的教学管理模式促进了教学资源的充分利用,推动了学校的改革进程.
图(1.1) http://www.jhxx.net

§1.2 目前国内外研究现状 目前国外在教学管理软件的设计和开发方面处于领先地位,不论是在开发的方法上还是软件的使用率上都很成功.虽然我们的教育改革正与国际化接轨,但我们的教育制度与国外有着很大差别.直接拿来是不适用的.国内类似的教学管理软件很多,例如科利华公司发行的csc 教学管理软件(中小学),还有一些计算机公司开发的管理软件等等. 这些软件也都存在一些问题,一是它们从通用的角度来出发,不一定完全适用于某些单位的特殊性,二是针对性不强而且软件维护不好,出现错误不能及时修复等.
§1.3 本文的主要研究内容
运用面向对象方法及三层客户/服务器体系结构和UML语言完成从系统的分析到设计直至系统的最终实现,开发教学管理信息系统,完成教学管理信息系统的全部功能,包括学籍管理系统,教学计划管理系统,培训管理系统,教师业务档案管理系统,教教学管理信息系统的设计与开发
第一章 系统概述
§1.4 系统开发的环境 硬件配置:2台专用服务器,CPU PⅢ 500M,RAM>=128M,硬盘>=10G 工作站若干台,CPU P300M,RAM>=32M,硬盘>=1G; Switch 三台,HUB若干台,UPS若干台 软件配置: 服务器:WINDOWS NT/ Windows 2000 Advanced Server,SQL SERVER 7.0 客户端:MS WINDOWS 98/ Windows 2000 Personal 开发平台:c++ Builder 5教学管理信息系统的设计与开发
§1.5 系统开发的方法
本系统开发采用了面向对象方法及三层客户/服务器结构和UML语言
1, 面向对象方法:面向对象方法有很多优点,其中的两条是对象的重用和容易理解.从而使软件开发周期变短,开发的软件使用周期变长,最终导致开发费用降低. 2, UML统一建模语言:UML统一建模语言是一种定义良好,易于表达,功能强大且普遍适用的建模语言.它溶入了软件工程领域的新思想,新方法和新技术.它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计,还支持从需求分析开始的软件开发的全过程. UML的应用贯穿在系统的五个阶段,它们是:
(1)需求分析
UML的用例视图可以表示客户的需求.通过用例建模,可以
对外部的角色以及它们所需要的系统功能建模.每个用例都指定
了客户的需求.
(2)分析
分析阶段主要考虑所要解决的问题,可用UML的逻辑视图和动态视图来描述:类图描述系统的静态结构,协作图,状态图,序列图,活动图和状态图描述系统的动态特征.在分析阶段,只为问题领域的类建模―不定义软件系统的解决方案的细节.
(3)设计
在设计阶段,把分析阶段的结果扩展成技术解决方案,加入新的类来提供技术基础结构―用户接口.数据库操作等.
(4)实现
在实现(或程序设计阶段),把设计阶段的类转换成某种面向对象程序设计语言的代码.在对UML表示分析和设计模型进行转换时,最好不要直接把模型转换成代码.因为在早期阶段,模型是理解系统并对系统进行结构化的手段. 教学管理信息系统的设计与开发
(5)测试
对系统的测试通常分为单元测试,集成测试,系统测试和接受测试几个不同级别.单元测试是对几个类或一组类的测试.集成测试集成组件和类,确认他们之间是否恰当的协作.系统测试把系统当作一个"黑箱",验证系统是否具有用户所要求的所有功能.接受测试由客户完成,与系统测试类似,验证系统是否满足所有要求.不同的测试小组使用不同的UML图作为他们的工作基础.
3,系统结构:系统结构有三种模式:
(1) 文件服务器模式 应用程序在客户工作站上执行.一台或多台中央服务器提供了对计算资源的访问途径.文件服务器结构的缺点在于所有应用程序都在客户机上运行.文件服务器只提供文件服务,这样需要客户机有足够的能力,以便执行需要的任何应用程序,或能完成任何必要的任务.同时客户机不能分享服务器的高性能,磁盘I/O 的请求和磁盘块的传输大大增加了网络传输的负荷,因而使整个网络性能下降.
(2) 二层客户机/服务器模式
在二层模型里,应用程序的商业逻辑必须物理性地驻留于客户机端,或在后端通常以触发器或存储进程的形式实现.而一台网络服务器则用于容纳后端数据库引擎.由于不能封装商业规则,也不能对这些规则进行集中配置,所以常用组件的重复利用便成为一件麻烦事.同时将图形界面与数据源绑定在一起,会消耗客户机的大量系统资源.
(3) 三层客户机/服务器模式
系统划分为应用层,商业层和数据服务层.应用层向用户提供数据,并有选择地允许用户编辑数据.商业层用来强制商业和数据规则.应用层使用了商业层提供的服务.而商业层并不固定地连接到任何特定的客户,适用于所有应用程序.当商业规则变教学管理信息系统的设计与开发化时可以方便地修改,商业层并不清楚它所作用的数据以怎样的方式存储,而是依赖于具体的数据访问服务.这些数据存储在数据库管理系统或任何其他数据存贮中.三层模型具有可伸缩性强,优化系统资源,可维护性好,安全性好等特点. 以前很多单位使用的系统多数是基于文件服务器方式或两层客户/服务器结构,但随着网络技术的发展,特别是因特网的应用,信息系统的规模不断扩大,网络计算模型成为主流,系统结构逐渐演化为三层客户/服务器结构.本系统采用的就是三层客户/服务器结构. 磁盘块 磁盘i/o请求文件服务器结构教学管理信息系统的设计与开发结果请求教学管理信息系统的设计与开发
§2.1 面向对象分析(OOA)
1, 面向对象(object oriented)方法的提出面向对象方法的形成最初是从面向对象程序设计语言开始的,随之才逐渐形成面向对象分析和设计方法.
 2, 面向对象方法简介
在软件工程中的面向对象方法,在80年代初期时可以说:"面向对象是一种新兴的程序设计方法,或者说是一种新的程序设计范型,其基本思想是使用对象,类,继承,等基本概念来进行程序设计."而现在面向对象不仅是一些具体的软件开发技术与策略,而且是一整套关于如何看待软件系统与现实世界的关系,以什么观点来研究问题并进行求解.以及如何进行系统构造的软件方法学.
(1) 面向对象方法的概念
面向对象方法是一种运用对象,类,继承,聚合,封装,消息传递,多态性等概念来构造系统的软件开发方法.
(2) 面向对象方法的基本原理 面向对象方法的基本原理是按照人类自己认识客观世界的一般方法和一般的思维方式去分析问题和解决问题.人类认识客教学管理信息系统的设计与开发观世界有两个基本过程,一个是从特殊到一般的归纳过程,另一个是从一般到特殊的演绎过程.这两个过程在面向对象中都得到了充分的体现. 对象,对象类和类继承性是面向对象的三大要素.也就是数据抽象,抽象数据类型和类型继承.
(3) 面向对象方法的特点
a) 从应用设计到解决问题的方案更加抽象化,而且具有极强的对应性. b) 在设计中容易和客户沟通. c) 把数据和操作封装到对象里去. 3, 面向对象分析(OOA)的概念 面向对象分析(OOA)―就是运用面向对象的方法进行需求分析. OOA的基本任务是:运用面向对象的方法,对问题域和系统责任进行分析和理解,对其中的事物和他们之间的关系产生正确的认识,找出描述问题域及系统责任所需的类及对象,定义这些类和对象的属性与服务,以及他们之间所形成的结构,静态联系和动态联系.最终的目的是产生一个符合用户需求,并能够直接反映问题域和系统责任的OOA模型及其详细说明.
一,教学计划管理 1,基本信息管理-- 基本信息部分主要是按照学科划分,教师信息源于人事管理系统. 内部信息用OA办公系统.
图  OA办公系统

§3.2 人机交互设计 一,架构设计 一个设计良好的架构是系统可扩展和可改变的基础.将应用逻辑(域类)和技术逻辑分开是很关键的,从而使得任何一个改变不至于对其它部分有太多的影响.在定义架构时,需要描述的关键问题是:标识和建立包间相关规则使得包间不存在双方相关性. 用户接口包:通过用户接口类,用户可以浏览系统中的数据,输入新的数据.该包同包含存储数据的类的业务包协作来完成任务.用户接口调用业务包中的操作来检索和插入数据. 业务对象包:业务对象包包含分析模型中的域类,这些类的所有细节都已有明确定义,所以类中的操作都已定义好了,并支持加入持续性属性.业务对象包同数据包协作完成任务,因为所有的业务对象类必须从数据包中的持续性类中继承下来. 数据库包:数据库包提供服务给业务对象包中的类,所以可以永久的保存它们. 应用包:应用包提供服务给系统中其它种类的包.
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二,用户接口设计 在设计阶段进行的一项特殊活动是产生用户接口,定义用户接口的"外观和感觉",本管理系统的用户接口被分成五部分,每一部分在主窗口菜单中有一个独立的菜单包: 功能:系统中的基本功能窗口 信息:浏览系统中的信息窗口 维护:维护系统的窗口 最终的用户接口由一个带菜单包和一个图形画面的主窗口组成,从主窗口可以访问到其他所有窗口. §3.3 数据库设计
数据库是存储数据库对象和数据的地方,数据库管理是关系型数据库管理系统最重要的一项工作.在数据库管理系统的开发过程中,首先应该规划和创建数据库.数据库的好坏和数据库的用户接口包 业务对象包 数据库包 应用包教学管理信息系统的设计与开发规模直接影响到数据库管理系统的有效使用. 在客户机/服务器数据库系统中,有两个主要的组成部分,这就是程序和数据库结构.程序是基于客户机的用户访问数据所提供的用户界面,而数据库结构可用来管理和存储服务器上的数据.存储在数据库中的数据是有特定用途的大量数据.
一,数据库的设计:
图
SQL Server可以同时支持许多数据库,每一个数据库既可以存储与另一个数据库相关的数据,也可以存储与之不相关的数据. 在进行数据库设计时,应该准确了解客户的需求,以便设计出符合客户需求的数据库系统.在进行数据库设计时,应该考虑下面一些问题:
1,数据库的设计目的. 2,数据库规范化的规则. 在规划数据库时,无论数据库的大小和复杂性如何,都应按照下面的基本步骤进行: a) 收集信息 b) 确定对象 c) 建立对象模型 d) 确立每一个对象的信息类型 e) 确立对象之间的关系 规范化数据库的逻辑设计是指使用正规化方法把数据分解成多个相关的表.合理的规范化可以提高数据库系统的性能.规范化的优点如下:
a) 快速排序
b) 快速创建索引
c) 大量的聚簇索引
d) 每一个表有比较多的索引,可提高数据操纵的性能
e) 尽量不使用NULL值
3,数据库的安全性和用户许可. 数据库的一项功能是保护数据库中的数据,即不允许未授权的用户查看或者修改高度敏感的数据.数据库的安全性可以通过使用用户帐户策略和许可来保证.在SQL Server系统中,用户策略包括下列内容:
a) Windows NT
b) SQL Server 登录帐号
c) SQL Server 服务器角色
d) SQL Server 数据库用户
e) SQL Server 数据库角色
SQL Server 系统的许可包括下列3种类型
a) 语句许可
b) 对象许可
c) 预定义许可
图

4,应用程序的性能,尽可能利用SQL Server 提供的功能.
5,易维护.
当创建好数据库和所有的对象,并增加完数据之后,还要考虑系统的维护问题.例如,周期地备份数据库.还应该创建新的索引来提高性能.
6,估计数据库的大小.
二,数据库中表的设计 在MS SQL Server 中,数据库是表的集合,表是数据库的主要对象,用来存储各种各样的信息.表具有下列特征: 1,表代表实体,有唯一的名称,该名称用来确定实体. 2,表是由行和列组成的,行记录有时也称,列有时也称字段.每一行都是这种实体的完整描述. 3,行的顺序可以是任意的,一般是按照数据插入的先后顺序存储的. 4,列的顺序可以是任意的,对使用是没有影响的. 5,表名在一个数据库中是唯一的.结构化的数据就存储在这些表中.
第四章 教学管理系统的实现 在前面分析和设计的基础上,利用开发环境创建部件,把设计对象转换成代码.在这里部件是指拥有完整定义的公共接口的类,它支持简单的基于机构的消息协议.部件可分为可视化的和非可视化的,部件的公共接口指用来连接部件的函数,具有三个特征:属性,动作,事件. 开发环境 主要用ASP
2,SQL Server 7.0数据库处理系统的特点 (1) 简单的图形化管理工具,使系统管理更为直观方便.SQL Server Enterprise Manager(SQL Server 企业管理器)是一个基于图形用户界面(GUI)的集成管理工具,利用它可以配置管理SQL Server服务器,管理数据库和数据库对象,备份和恢复数据,高度任务和管理警报,实现数据复制和数据转换等. (2) 隐含的并发控制能力.SQL Server利用动态锁定功能防止用户在查询和更新并发操作时相互间发生冲突,动态锁定是隐含的,用户不必关心锁定过程. 教学管理信息系统的设计与开发 (3) 丰富的编程接口工具.SQL Server提供了Transact-SQL,DB-Library for C 和 DB-Library for Visual Basic.嵌入式SQL 等开发工具,Transact-SQL与工业标准SQL 语言兼容,并在其基础上加以扩充,使它更适合事务处理方面的需要.此外它还支持ODBC和OLE DB 规范,可以使用ODBC和OLE DB接口函数访问SQL Server 数据库.
(4) 多线程体系结构.SQL Server支持多线程操作,在多用户并发访问时,系统在产生较小额外负担的情况下能够进行并行处理,从而减少内存需求,提高系统的吞吐量.在用户数量增加时,SQL Server 的运行速度也不会明显变慢. (5) SQL Server 是Microsoft服务器套件BackOffice 的成员之一,他与其它软件(Windows NT等)有机结合,并充分利用它们所提供的服务或功能,从而增强了SQL Server数据库系统的功能,且仅占用较少的系统资源. (6) 具有很好的伸缩性.SQL Server 7.0既能运行在Windows95/98操作系统下,又可运行在Windows NT 等操作系统下.并且能够实现自身动态管理,自动调整对内存,锁定等资源的使用和配置.所以它可以满足从桌面应用到大型企业的分布式应用等不同层次的需求.

参考文献 [1] 闪四清主编 SQL SERVER 7.0系统管理和应用开发指南 清华大学出版社 2002年2月第一版 [2] kenNorth 著 面向对象的数据库程序设计 电子工业出版社 1996年11月第一版 [3] Miicrosoft Corporation 著 Visual basic 6.0 程序员指南 微软(中国有限公司)科学出版社龙门书局 1997年第一版 [4] Jason Garms 等著 Windows NT server 4 大全 机械工业出版社 2000年第一版 [5] 汤庸著 结构化与面向对象软件方法 科学出版社 1998年9月第一版

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