开放实验室管理系统设计.docx

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开放实验室管理系统设计

学生实验报告

（理工类）

课程名称：

软件工程专业班级：

09计算机科学与技术

（2）

学生学号：

0905101046学生姓名：

曹小聪

所属院部：

信息技术学院指导教师：

李慧

2011——2012学年第1学期

金陵科技学院教务处制

实验报告书写要求

实验报告原则上要求学生手写，要求书写工整。

若因课程特点需打印的，要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。

纸张一律采用A4的纸张。

实验报告书写说明

实验报告中一至四项内容为必填项，包括实验目的和要求；实验仪器和设备；实验内容与过程；实验结果与分析。

各院部可根据学科特点和实验具体要求增加项目。

填写注意事项

（1）细致观察，及时、准确、如实记录。

（2）准确说明，层次清晰。

（3）尽量采用专用术语来说明事物。

（4）外文、符号、公式要准确，应使用统一规定的名词和符号。

（5）应独立完成实验报告的书写，严禁抄袭、复印，一经发现，以零分论处。

实验报告批改说明

实验报告的批改要及时、认真、仔细，一律用红色笔批改。

实验报告的批改成绩采用百分制，具体评分标准由各院部自行制定。

实验报告装订要求

实验批改完毕后，任课老师将每门课程的每个实验项目的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列，装订成册，并附上一份该门课程的实验大纲。

实验项目名称：

开放实验室管理—系统设计实验学时：

4

同组学生姓名：

朱灵芝实验地点：

A206

实验日期：

实验成绩：

批改教师：

批改时间：

一、实验目的和要求

1、目的：

在需求分析基础上完成系统的体系结构的建立和系统设计工作，并给出相应的规格系统模型；了解和掌握软件概要设计的步骤，练习撰写设计说明书。

2、要求：

●了解软件设计的步骤。

●掌握软件设计的方法和描述工具。

●按照实验方法的步骤完成本实验，并撰写实验报告

二、实验条件

环境要求：

计算机及配备Windows操作系统和MicrosoftOfficeVisio应用程序。

三、实验内容

1、软件概要设计方法

经过需求分析阶段的工作，系统必须“做什么”已经清楚了，现在是决定“怎样做”的时候了。

概要设计的基本目的就是回答“概括地说，系统应该如何实现”这个问题。

概要设计阶段首先寻找实现目标的各种方案，需求分析阶段得到的需求分析与建模的文档是设想各种可能的方案的基础。

分析人员将从备选方案中选择最佳方案设计软件结构。

通常，设计出的初步软件结构还要多方改进，从而得到更合理的结构，以便对详细设计起到更好地指导作用。

再详细设计之前进行概要设计可以站在全局的角度上，花较少的成本，从抽象层次上对比分析多种可能的系统实现方案和软件结构，从而用较低成本开发出较高质量的软件系统。

●软件体系结构

软件结构的设计是设计过程的第一个阶段，并且变现为设计和需求工程过程之间桥梁，时常与一些需求描述活动起头并进。

体系结构设计所关心的是建立一个基本的结构框架，能够识别出系统成分与他们之间的通信。

下图为系统功能结构图：

下图是实验室管理系统图：

●数据设计

数据设计是把在分析模型中定义的数据对象转化成组件级的数据结构，并且在必要时候转化成为应用程序集的数据库体系系统。

●体系结构设计

在体系结构设计之初，对软件与外部实体交互方式进行建模。

然后，定义一个原始模型，即一个类或者一个模式，描述了一个目标系统体系结构设计的核心抽象。

整个系统的体系结构可以用UML构件图表示。

具体图见实验方法的具体步骤。

●评估可选的体系结构设计

设计会导致多种可供选择的候选体系系统，其中每一种候选体系结构都需要评估，以确定哪种体系结构最适合解决问题。

2、撰写软件设计说明书

1引言

1.1编写目的

经过需求分析阶段的工作，已经清楚系统必须完成的工作，下面的工作就应该是决定“如何做”的问题。

概要设计的基本目的就是“概括地说系统应该如何实现？

”通过该阶段的工作将划分出组成系统的物理元素——程序、文件、数据库、文档等，另一方面的主要工作是设计软件的结构，即确定系统都由哪些模块组成及模块之间的相互关系。

1.2定义

开放实验室管理系统设计：

随着高校管理变革的逐步推进，实验室建设进一步规范化、复杂化，高校实验室管理工作也变得更加繁重和复杂。

为了便利管理工作的展开，提高工作效率，利用计算机来进行辅助管理，以简化我们的工作，成为需要。

本系统正是基于此而进行开发设计。

总体上，系统的目标是方便用户通过网络查询实验室的情况，进行预约，教师查看实验报告、批改实验报告、查看学生做实验的记录等。

系统管理员可在线进行系统信息更新和维护。

开放式实验室教学管理系统把教师从繁重的实验管理工作中解脱出来，投入到实验教学方法和内容的研究上来，从而提高实验管理水平。

也方便管理员远程办公。

2总体设计

2.1需求规定

系统的目标包括：

Ø学生浏览信息，预约实验，个人资料管理

Ø教师批改实验，管理学生实验

Ø管理员进行教师、学生、管理员信息管理，以及系统设置

2.2运行环境

运行环境：

计算机及配备Windows操作系统和MicrosoftOfficeVisio应用程序

2.3基本设计概念和处理流程

2.3.1系统总体结构设计

（一）系统设计的原则：

1.具有较高的运行效率

运行效率主要包括3个指标数：

●处理能力，指在单位时间内系统能处理事务的多少；

●运行时间，指应用软件完成某项任务所花费的时间；

●响应时间，用户向软件系统发出请求到软件系统返回结果所经历的时间。

2.具有较高的可靠性

从设计的角度来提高系统的可靠性，要提高系统检错、纠错、容错与排错能力，同时还要设计系统的故障恢复能力。

对关键的输入数据应设计检错与纠错功能，对可能的错误应进行容错设计，对关键性的数据和操作，应设置必要的权限控制，防止越权操作，引发系统故障。

3.具有良好的交互性和可操作性

在软件系统设计时，要采用图形界面，屏幕显示美观清晰，数据的输入、输出、处理、查询的可操作性要好，并要提供较强的人机交互手段，使用户能方便灵活的使用软件系统。

要提供简便的汉字输入手段，减少输入的工作量。

4.具有较好的可扩充性和可维护性

在系统设计中，必须使数据与程序分离，并采用模块化结构以减少模块间的数据耦合，提高各个模块的独立性、可装卸性。

这样，当系统需求发生变化时，可以对应用软件功能、性能、结构进行调整，允许应用软件进行模块扩充。

（二）系统设计的主要内容

在系统分析阶段给出的软件系统逻辑设计方案基础上再进行应用软件总体设计、代码设计、系统物理方案设计、数据库设计、界面设计和输入、输出、处理流程等设计工作构成了系统设计的主要内容。

（三）软件系统子系统设计

子系统划分：

子系统划分即确定应用软件系统由哪些子系统组成，确定子系统之间的关系，子系统划分的结果可使用系统结构图描述，如图6所示为开放实验室管理系统的系统结构图。

业务平台系统

开放实验室管理系统业务功能图

一个合理的子系统划分，应该是子系统内部联系强，子系统尽可能独立，借口明确、简单，尽量适应用户的组织体系。

2.3.2处理流程

具体见实验方法具体步骤。

四、实验方法

本实验使用面向对象的设计方法

步骤1：

定义用例，确定模型中的类和对象

本系统可以分为三个用户角色，分别为学生、教师和系统管理员，通过不同的用户角色来决定用户在使用系统时所享用的权限。

具体的描述如下图：

角色

描述

学生

（1）实验选课

（2）实验预习

（3）实验报告

（4）预习测评

（5）实验预约

（6）成绩查询

（7）自设计实验

教师

（1）实验监控

（2）选课情况

（3）预约查看

（4）实验室安排

（5）实验成绩

（6）自设计实验管理

（7）预习系统

（8）规章制度

系统管理员

（1）实验管理

（2）教师管理

（3）实验室管理

（4）实验台管理

（5）班级管理

（6）学生管理

（7）试题管理

（8）成绩管理

学生用例图

教师用例图管理员用例图

开放实验室管理系统用例图

实验预约子系统用例描述：

用例

描述

查询可预约实验

学生查询可以预约实验。

学生输入实验日期、时间、地点或者实验项目等查询的条件，进行查询后显示出匹配的结果表，其支持模糊查询功能。

实验预约

学生可以对查询结果（即可以预约的实验）进行预约的操作，同时还可以导出查询结果表。

查询预约审核

可以查询所有预约实验的结果，表中学生可以看到自己预约的每一个实验的相关信息，包括预约成功或者失败的审核结果，还可以看到实验预约失败的原因。

查询已预约实验

学生输入实验日期，时间，地点或者实验项目等查询的条件，进行查询后显示出匹配的结果表，学生可以得到已预约成功的实验时间地点表。

实验预约用例图1

实验过程管理子系统用例描述：

用例

描述

上机刷卡

判断用户是否为合法用户，如不是，给出提示，并可添加该用户（操作员无权限添加该学生课程信息，由管理员负责），记录上机时间。

查看实验要求

按照学号和日期进行实验要求的查询。

提交作业

实验完成后，向开设该实验的指导教师提交实验报告。

下机刷卡

记录下机时间，并计算上机时间和下机时间差，并计算所需金额。

查看日志

按照时间显示上机日志，也可以输入学号查看学生的日志，检查学生自主学习的过程。

实验过程管理用例图

实验预约用例图2

通过对功能描述进行“语法分析”，提取名词，可以获得如下所示的一些潜在的类

潜在类

一般分类

学生

角色

实验，实验内容，实验时间，实验地点

外部实体

实验预约，预约查询

事件

实验项目，查询结果

事物

预约审核

组织单元

实验室

场地

用户

结构

步骤2：

确定系统中类的结构和层次（类、类图）

实验预约子系统的对象类图

步骤3：

系统的动态建模（状态图、时序图、协作图和活动图）

状态图：

结束查询

继续查询

输入查询条件，开始查询

用户名密码正确

输入用户名密码

用户名密码错误

学生对象预约实验的状态图

时序图：

学生预约实验序列图管理员审核实验序列图

1输入查询条件

6显示查询结果

7选择要预约的实验

12显示是否预约实验

协作图：

10返回数据库信息

9写入数据库

4返回查询结果

3访问数据库

11返回数据库信息

8预约实验

5返回查询结果

2查询可预约实验

学生预约实验协作图

9更改数据库

4返回查询结果

3访问数据库

8执行审核操作

5返回查询结果

2查询已预约实验记录

1输入查询条件

6显示查询结果

7审核预约记录

管理员审核实验协作图

4返回查询结果

3访问数据库

5返回查询结果

2查询实验及实验室信息

1输入关键字

6显示查询结果

实验查询协作图

活动图：

需求分析活动顶层图：

需求团队

描述用例实现分析活动图：

需求团队

步骤4：

定义主题和子系统

子系统在实验内容里已介绍，省略。

步骤5：

设计数据管理、任务管理

数据库分析是数据库项目开发周期中一个重要的阶段，随着现代软件的发展，手工分析方式已经很难满足数据库系统数据库分析的要求，必须借助相应的工具。

1.有关数据库的基本概念

在数据处理中用数据模型描述客观世界中的事物及其联系，便把描述每一实体的数据成为记录，把描述属性的数据叫做数据项或字段。

记录是由数据项组成。

每个数据项包括两个特征：

即数据类型和数据长度。

2.数据表清单

表1开放实验室管理系统数据表

数据表名称数据表用途

Ap实验安排表，存储实验安排

De实验设备表，存储实验仪器设备

Lab实验中心表，具体每个实验中心

LabCenter总实验中心表，包含几个实验中心

Ob实验项目，具体的实验项目

Ssource学生成绩表

Student学生信息表

User管理员表

Yd实验预定表

学期实验安排各个学期实验的安排

学期学期表

不开放实验室不开放的实验室的具体时间、地点

时间时间表

步骤6：

对象设计

面向对象设计的目标是按照对象设计产品，对象指的是在面向对象分析期间提取的类和子类的实例。

在面向对象技术中，对象的各种数据称为属性、状态变量、实例变量、域或数据成员。

行为被称为方法或成员函数。

面向对象范型的优点是：

经过良好的设计对象，即具有高内聚低耦合的对象可以对一个物理实体的所有方面进行建模。

以上的建模等对象设计已介绍详尽，在此，不再介绍。

五、实验结果与分析

经过四节课的努力，开放式实验室管理系统设计阶段终于完成了，实现了需求分析的基本功能，基本满足了实验室管理的需求，开发过程中一开始一直在实现界面的优化，发现后续工作一团糟，只能全部重来，然后将问题弄清楚，明白了需求分析才知道什么是设计主体，然后按照需求分析一步步完成，当有不会时，尽量查找相关的书，也有网上搜索，是在解决不掉的，也就只能放弃这个功能。

本系统是针对本次软件工程实验而设计的，实现了实验室信息查询、设备管理、实验教务管理等功能，系统已经进行了严密的设计，基本功能都成功了，但是因为初次开发，在系统中难免存在着各种问题，这些我们会在以后的时间进行更正。

在开发本系统的过程中，要查询翻阅大量的参考文献以及网上搜索资料，培养了我们调查研究、查阅中外文献资料，运用国家标准、行业规范、手册、图册等资料的能力。

通过对本系统的开发，提高了我们的自学能力，因此，通过这次实验，把所学的理论知识与实际应用联系了起来，为我们今后走向社会打下了坚实的基础。