校园管理信息系统的系统化设计

黄振菊，黄 骁

(唐山工业职业技术学院，河北唐山，063000)

校园管理信息系统的系统化设计

黄振菊，黄 骁

(唐山工业职业技术学院，河北唐山，063000)

构建数据精确，功能完备、运行高效的数字化校园，必须针对学校业务现状，对校园信息管理系统进行整体规划，实现高内聚低偶合。采用分层结构设计方法可以降低数字化校园的设计难度；按经典的三层软件架构模型开发学校应用软件，可以降低层间的耦合度；通过绘制功能模块关系结构图，可以使数字化校园层次更清晰；通过绘制数据流图，可以梳理学校的业务逻辑，降低软件的开发和维护难度。

数字化校园；分层结构设计；数据流图；内聚；耦合

0 引言

学校教学数字化、管理信息化，使校园管理信息系统中的应用模块不断增加。由于缺少统筹规划与系统设计，出现应用模块之间功能重叠、部分资源重复建设、系统数据不能实现无缝对接的不利局面。本文从校园管理信息系统的系统设计与实现的角度，提出校园管理信息系统建设的一般方法。

1 校园管理信息系统分层结构设计

校园网是校园管理信息系统的支撑平台，在校园网建设过程中，通过分层降低网络设计难度，把网络分为核心层、汇聚层和接入层是校园网建设中的典型分层方案。在设计校园管理信息系统时，也可仿照网络结构分层设计的思想，将开发工作划分为几个相对独立的层，甚至细致划分到层中的功能模块，使开发更具针对性、可操作性；分层设计也使平台的调试、修改和更新工作更加容易（用新模块替换旧模块即可）；分层设计也利于各层逻辑的复用，降低层与层之间的依赖；笔者按照分层设计的思想，将校园管理信息系统分为基础设施层、数据层、支撑层、业务层和表示层五个逻辑层设计。

1.1 基础设施层

基础设施层是校园管理信息系统建设的基石。校园网、无线局域网、接入的互联网、园区互联网是校园管理信息系统的支撑网络。服务器、存储设备和网络设备是实施校园管理信息系统必须的物理资源，为各功能模块运行提供计算资源，为各类资源提供存储空间。Vmware、Citrix、微软等软件厂商提供的虚拟化产品可整合服务器资源，建立可动态调整的计算资源池、网络资源池和存储资源池。

1.2 数据层

与系统功能相比，数据层的规划和设计往往被忽视。部署运行校园管理信息系统后，没有统一的数据标准，结构混乱，数据库纷繁复杂，应用与应用之间的数据既不能互访，又不能同步。随着

时间的推移，校内应用系统越建越多，“信息孤岛”的问题也积重难返，给学校的教学和管理工作带来难以解决的困难和麻烦。因此，数据层必须坚持统一规划、统一建设，通用共享、共同管理的建设原则建立。数据层所提供的数据分为结构化数据和非结构化数据，其中，学校信息、教职工信息、教学科研信息、教学管理信息、学生信息、招生信息等结构化数据属于流转类数据，可采用SQL Server、Oracle、Sybase等数据库系统来组织；而课程视频、教学课件、试题资源、图片素材、数字图书等非结构化数据则采用存储服务器或网络存储组织。

1.3 支撑层

支撑层是校园管理信息系统的业务支撑平台，为实现统一数据、统一身份认证、单点登录提供支撑，该层包括工作流引擎、消息引擎、报表引擎、数据交换引擎和服务支撑五个组成部分，支撑层一般使用XML作为标准通信语言，是基于面向服务架构的，与操作系统和编程语言无关，并能在Java和.Net应用程序之间工作，支持同步、异步、点对点、发布-订阅等多种信息的消息传递。

1.4 业务层

最终用户所关心的校园管理信息系统功能应用到学校，就是每个具体的业务。校园管理信息系统建设包括管理信息化和教学资源数字化两个方面的建设内容，信息化建设主要依靠教学管理服务平台来实现，具体包括人事管理、财务管理、教务管理、工资管理、资产管理等功能模块，教学资源数字化则需要通过教学资源服务平台来组织课件、教学视频、微课堂、网络课程、试题等教学资源，教学资源服务平台具有元数据管理、学习空间管理、资源管理、学习过程管理等功能模块。

1.5 表示层

表示层为最终用户（教师、学生和家长）提供的人机交互接口，是最终用户的使用界面，如门户网站、集成管理客户端、短信、邮件、QQ消息、传真和学习空间等。

2 校园管理信息系统设计与实现的方法

学校工作是动态的，校园管理信息系统要适应这种变化，随学校工作动态调整，因此，在设计或部署校园管理信息系统时不可能一次性完成。学校在进行软件平台功能系统设计时只要注意以下几点，就可以根据实际需要动态调整功能模块了。

2.1 遵照分层结构的设计思想，各功能模块有统一的接口标准

在软件架构设计中有经典的三层理论：第一层是表示层，用于处理人机交互，例如鼠标点击、输入、HTTP请求等操作，目前主流的两种表示层是Windows格式和WebBrowser格式。第二层是逻辑层，逻辑层模拟了学校的实际活动，是学校教育教学的模型。第三层是数据层，数据层的功能是处理数据库、消息系统和事务系统。不仅要采用分层设计，各功能模块还要提供统一的接口标准，采用统一的接口标准使软件更易于修改、维护、扩充模块和二次开发。

2.2 学校应用开发，功能模块形成

学校可以按部门将现有的应用罗列出来。可用百度或Google等搜索其他校园管理信息系统或校园网平台有哪些应用，同时参考其他学校已经部署的成熟应用，如学籍管理系统、教务管理系统、办公管理系统、数字图书馆等。以使罗列的应用完整、并且体现校本需求。罗列全部的应用后，根据工作的紧要程度对这些应用赋予权值，然后排序，再根据自己的财力或开发团队，决定先开发哪些应用，后开发哪些应用。

2.3 绘制功能模块关系结构图

学校的每项工作都不是孤立的，每项工作都要受人员、场地和其他各种条件的限制，有些工作在完成进度方面可能还有先后关系，即前面所提到的业务逻辑关系，因此，在开发校园管理信息系统平台前，先将各功能模块之间的关系结构图绘制出来，使功能模块之间的联系更加清晰，开发人员分工与合作更加明了。

在罗列学校应用时，从涵盖关系来讲，有些模块是平行的，是兄弟关系，有些模块所隶属的另外模块，属于父子关系。此时，需根据工作流程，构建模块涵盖关系结构图。通过涵盖关系结构图，可以简化软件主页面，功能层次更清晰，开发设计更方便。

2.4 构建业务逻辑关系图

在开发功能模块前，必须搞清每个应用的业务流程，开发人员可通过绘制模块的业务逻辑关系图来表达业务流程，业务逻辑关系还能表达各功能模块之间的递进关系。业务逻辑关系图类似于程序流程图，构建业务逻辑关系图后，程序员再绘制流程图就容易多了。以某校的教务管理模块为例，开学前需要根据教学计划安排教师任课，在排课前需要根据课程性质、场地条件及师资设定排课条件，排课分为手动排课、自动排课、手动调课，教学过程管理包括课业管理、日常教学管理和第二课堂，在期末要安排考试，考务管理流程是先强调考场纪律、安排考场、考场监控、考场记录，考试结束后要进行成绩管理，成绩管理流程是成绩处理、成绩查询、发放成绩单和成绩统计分析。

2.5 绘制数据流图

数据流图从数据传递和加工角度表达系统的逻辑功能，以及数据在系统内部的逻辑流向和逻辑变换过程，在给各功能模块绘制数据流图时，要根据功能模块的复杂程度逐层细分，分层的数据流图将使校园管理信息系统的信息流向更清晰，也便于分工：顶层数据流图只含有一个加工表示整个系统；输出数据流和输入数据流为系统的输入数据和输出数据，表明系统的范围，以及与外部环境的数据交换关系；中层数据流图是对父层数据流图中某个加工进行细化，而它的某个加工也可以再次细化，形成

子图；中间层次的多少，一般视系统的复杂程度而定。而底层数据流图是指其加工不能再分解的数据流图，其加工成为“原子加工”。

如果所绘制的数据流图仍不能表达数据在系统内部的逻辑流向和变化过程，还可以绘制DFD片段。事实上，绘制数据流图的过程是先绘制DFD片断，再组合若干DFD片断，创建0层DFD，依此类推，一个完整的DFD也就构建出来了。

3 校园管理信息系统各功能模块之间的耦合与内聚

在满足学校教育管理和教学资源管理的前提下，整个校园管理信息系统的内聚度越高，偶合性越低，校园管理信息系统的复杂性就越低，越容易维护，校园管理信息系统各功能模块实现高内聚低耦合是确保数据一致性的关键所在，也能降低信息孤岛出现的几率。

3.1 各功能模块的块内联系——内聚

内聚是一个模块内部各成分之间相关联程度。在设计校园管理信息系统的功能模块时，可以通过模块的内聚类型的转化提高模块的紧密程度，下面分别以“顺序内聚转通信内聚”和“通信内聚转功能内聚”为例说明。

在师资管理系统模块中，教师年龄动态变化，出生日期是固定的，若先读取教师的生日数据，然后计算教师的年龄，再由年龄计算教师的退休时间，这个模块属于顺序内聚。

如果从数据库读取生日数据后，根据生日数据分别计算年龄和退休时间，由于计算年龄和计算退休时间使用相同的数据（生日数据），此时，这个模块就从顺序内聚转换成了通信内聚。

如果把计算教师年龄和计算教师退休时间分成两个独立的功能模块，每个功能模块都直接从数据库读取教师的生日数据，这样，计算年龄和计算退休时间就不再使用同一个数据，此时，这个模块就从通信内聚转换成了功能内聚。

3.2 各功能模块间的联系——模块耦合

模块之间的耦合程度间越弱越好。模块之间的耦合也是可以调整的。

以成绩管理系统为例，成绩分析是成绩管理系统中经常使用的功能模块，其中，为求平均成绩和最高成绩，某成绩管理系统设计了两个子模块A和B，模块A将参数“平均／最高”传递给模块B，模块B接收到这个参数后，判断该参数值是“平均”还是“最高”，以此来判断是计算平均成绩还是计算最高成绩,并将计算结果返回给模块A。显然，参数“平均/最高”在模块A和模块B之间充当控制信号，因此，模块A和模块B就属于控制耦合（如图2(a)）。

如果将模块B分解为计算平均成绩和计算最高成绩两个模块B1和B2，模块A根据需要调用模块B1或B2，此时模块A和B的关系就演变为模块A和B1或A和B2之间的关系，模块与模块之间只传递成绩数据，属于数据耦合，从控制耦合到数据耦合，减弱了模块之间的耦合程度（如图2(b)）。

图2 从控制耦合到数据耦合

4 结语

图1 从顺序内聚到功能内聚图

随着教育信息化的深入推进，数字校园在向智慧校园升级。要充分运用软件工程的思想，注意加强整个管理系统的多层次、多模块之间的系统性设计，才能保障整体功能作用得以高效便捷地发挥。

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黄振菊（1963-9），女，汉族，河北玉田人，本科学历，副教授，研究方向为计算机应用技术，高等教育管理。

Systematic Design of the Campus Management Information System

Huang Zhenju，Huang Xiao
(TangShan Industrial Vocational & Technical College,Hebei Tangshan,063020,China)

To build a digital campus with specific data,complete functions and efficient operation,should make an overall plan for the campus information management and achieve the high cohesion and low coupling in view of present situation of the college.To adopt the hierarchical structure design method can reduce difficulty in the digital campus design;to develop the college application software based on the typical three-layer software framework model can reduce the coupling between the layers; through drawing structural relation of the function module, hierarchy of the digital college will become more distinct; by drawing the data flow diagram(DFD),the college business logic can be combed and difficulty in the software development and maintenance can be lowered as well.

digital campus;hierarchical structure design;data flow diagram;cohesion; coupling