第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

高等教育的发展目标是提高学生综合素质，培养创新型的高技术人才。高校实验室是实验教学的承担者，是整个教学体系的重要组成部分，可以为培养学生的工程素质和锻炼学生的实践能力提供基地，也为学生开展课外科技活动提供条件，随着高校管理变革的逐步推进，高校实验教学工作也变得更加繁重和复杂。其中如何根据实验室自身情况合理化的安排实验课程是实验教学工作的一项重要环节。这就迫切需要用计算机来进行辅助管理，以简化我们的工作，提高工作效率及实验室利用率。使用网络来进行实验排课管理成为了必然，为实验教学管理系统的实现创造了条件。目前多数学校实验课程安排主要采用手工编排方法，这是一项繁重复杂的调度工作，使得排课工作量大，时间周期长，排出的课表存在不合理性，在学院信息化办公项目的立项和推广下，提出基于网络的实验排课管理系统开发课题。该系统的开发主是为了实现合理利用实验资源，提高实验资源的利用效率；提高管理水平，改善决策支持，从而能迅速准确地进行实验资源供需动态分析，适时满足教学、科研需要从而使学院计算中心管理与决策工作更加定量化、规范化、信息化。

1.2 国内外现状

1.2.1自动排课系统应用现状

国外对课表问题的研究仍然十分活跃。比较有代表的有印度的Vastapur大学管理学院的ArabindaTripathy、加拿大Montreal大学的JeanAubin和Jacques Ferland等。排课系统的应用发挥到一定的高度。

而在我国，虽然现在排课系统在国内外众多的大学和众多的研究者中得到了一定的重视，各大高校也着手在教学管理信息化的基础上开发排课系统，但是传统的排课系统应用于软件学院的实验课程安排仍然存在着如下诸多的不足

（1）现有的一些排课系统通常只考虑了排课的正确性，保证在实验资源和教师的安上没有冲突，但是实验室排课工作应始终围绕着保证教学质量、提高实验效率进行，除了为学生提供开放的环境、充足的教学资源和实验时间外，更应该考虑如何排课，才能不仅给老师提供便捷，也能让学生提高学习效率。

（2）部分正在应用的排课系统，没有一个易于操作的更新流程，当需要增加课程信息或者需要更换实验老师时，必须重新建立信息表，还要及时更新和发布，系统调整很大。

 （3）传统的排课系统设计的功能模块相对独立，数据只是与相关老师的信息进行连接，与其他各部门没有相互关系，系统高端支持力度不够，数据查询、分析、统计功能不完善，导致无法与学院信息化办公系统数据同步，无法和已经建立的信息化教学平台整合。

1.2.2系统开发技术研究现状

目前，国外解决课表方法的问题有：模拟手工排课法，图论方法，拉格朗日法，二次分配型法等多种方法。由于课表约束复杂，用数学方法进行描述时往往导致问题规模剧烈增大，这已经成为应用数学编程解决课表问题的巨大障碍。国外的研究表明，解决大规模课表编排问题单纯靠数学方法是行不通的，而利用运筹学中分层规划的思想将问题分解，将是一个有希望得到成功的办法。

在国内，对课表问题的研究开始于80年代初期、具有代表性的有：南京工学院的UTSS(A University Timetable Scheduling System)系统，清华大学的TISER (Timetable SchedulER)系统，大连理工大学的智能教学组织管理与课程调度等，这些系统大多数都是模拟手工排课过程，以“班"为单位，运用启发式函数来进行编排的。但是这些系统课表编排系统往往比较依赖于各个学校的教学体制，不宜进行大量推广。从实际使用的情况来看，国内外研制开发的这些软件系统在实用性上仍不尽如人意。一方面原因是作为一个很复杂的系统，排课要想面面俱到是一件很困难的事，目前采用的算法大多存在一些局限，始终没有一个合理的通用的算法；另一方面每个学校由于其各自的特殊性，自动排课软件很难普遍实用，同一个排课系统，在不同的学校，系统消耗的代价是不一样的，特别是在调度的过程中一个很小的变动，要引起全部课程的大调整，这意味着全校课程大变动，在实际的应用中这是很难实现的事。

1.3 研究目标及主要工作

实验排课系统是一个支持多用户的管理信息系统，包括实验室、教学单位、教学班级、教师助教基本情况、所排课程实时更新、实时查询等方面，能够实现数据的添加、修改、查询以及排课管理等基础功能，并根据用户权限来限定用户的操作，实现多用户、分级权限的访问况，按照排课的优先原则，根据实验教排课算法，排定课表。 

在软件生命周期的每个阶段都采用科学管理和良好的技术方法，而且在每个阶段结束之前都从技术与管理两个角度进行严格审查,合格之后才开始下一阶段工作。

结构化的生命周期法把管理信息系统的开发过程看作是一个包括系统规划、系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与评价五个阶段的生命周期，强调严格区分工作阶段和工作文档的标准化。

结构化生命周期法特点

（1）预先明确用户的要求

信息系统是直接为用户服务的，在系统开发过程中，要求用户的需求为系统设计的出发点。根据要求来设计系统，该方法十分强调用户需求调查在未明确用户需求之前，不得进行下一阶段工作。

（2）自顶向下来设计或规划信息系统

即在系统分析与设计上要从全局考虑，从整个系统到子系统．从于系统到功能模块，一层一层地从项向下分析与设计。

（3）严格按照阶段进行

对生命周期的各个阶段严格划分，每个阶段有其明确的任务和目标，而各个阶段又可被分为若干工作和步骤。

（4）充分预料可能发生的变化

系统开发是一项耗费人力、财力、物力且周期较长的工作，并且周围环境发生变化都会直接影响到系统的开发工作。所以结构化开发方法强调在系统调查和分析时对将来可能发生的变化给予充分的雹视，强调所设计的系统对环境的变化具有一定的适应能力。 

（5）工作文档标准化和规范化

文档是阶段工作的成果．也是本阶段或下阶段工作的依据。为了保证通讯内容纳正确理解，要求文档采用标淮化、规范化、确定的格式和术语以及图形、图表，使系统开发人员及用户有共同的语言。

2系统相关技术

2.1JSP概述

JSP

JSP编程技术的优势在于：

（1）一次编写，到处运行。在这一点上Java比JSP更出色，除了系统之外，代码不用做任何更改。

（2）系统的多平台支持。基本上可以在所有平台上的任意环境中开发，在任意环境中进行系统部署，在任意环境中扩展。相比ASP/JSP的局限性是显而易见的。 

（3）强大的可伸缩性。从只有一个小的Jar文件就可以运行Servlet/JSP，到由多台服务器进行集群和负载均衡，到多台Application进行事务处理，消息处理，一台服务器到无数台服务器，Java显示了一个巨大的生命力。 

（4）多样化和功能强大的开发工具支持。这一点与ASP很像，Java已经有了许多非常优秀的开发工具，而且许多可以免费得到，并且其中许多已经可以顺利的运行于多种平台之下。

2.2 SQLServer2000

本网站使用的是SQLServer2000数据库服务器。SQLServer2000是一个真正的多用户、多线程SQL数据库服务器。SQL（结构化查询语言）是世界上最流行的和标准化的数据库语言。SQLServer2000是以一个客户机/服务器结构的实现，它由一个服务器守护程序SQLServer2000d和很多不同的客户程序和库组成。

SQL是一种标准化的语言，它使得存储、更新和存取信息更容易。例如，你能用SQL语言为一个网站检索产品信息及存储顾客信息，同时SQLServer2000也足够快和灵活以允许你存储记录文件和图像。SQLServer2000 主要目标是快速、健壮和易用。

与其他的大型数据库例如Oracle、DB2、SQL Server等相比，SQLServer2000自有它的不足之处，如规模小、功能有限（SQLServer2000 Cluster的功能和效率都相对比较差）等，但是这丝毫也没有减少它受欢迎的程度。对于一般的个人使用者和中小型企业来说，SQLServer2000提供的功能已经绰绰有余，而且由于SQLServer2000是开放源码软件，因此可以大大降低总体拥有成本。 

目前Internet上流行的网站构架方式是LAMP（Linux+Apache+SQLServer2000+JSP），即使用Linux作为操作网站，Apache作为Web服务器，SQLServer2000作为数据库，JSP作为服务器端脚本解释器。由于这四个软件都是免费或开放源码软件（FLOSS)，因此使用这种方式不用花一分钱（除开人工成本）就可以建立起一个稳定、免费的网站网站。SQLServer2000自身特性：

1.使用C和C++编写，并使用了多种编译器进行测试，保证源代码的可移植性 

2.支持AIX、FreeBSD、HP-UX、Linux、Mac OS、Novell Netware、OpenBSD、OS/2 Wrap、Solaris、Windows等多种操作网站

3.为多种编程语言提供了API。这些编程语言包括C、C++、Python、Java、Perl、JSP、Eiffel、Ruby和Tcl等。 

4.支持多线程，充分利用CPU资源。 

5.优化的SQL查询算法，有效地提高查询速度。 

6.既能够作为一个单独的应用程序应用在客户端服务器网络环境中，也能够作为一个库而嵌入到其他的软件中提供多语言支持，常见的编码如中文的GB 2312、BIG5，日文的Shift_JIS等都可以用作数据表名和数据列名 。

7.提供TCP/IP、ODBC和JDBC等多种数据库连接途径 。

8.提供用于管理、检查、优化数据库操作的管理工具 。

9.可以处理拥有上千万条记录的大型数据库。

2.3 JAVA语言

Java是一种简单的，面象对象的，分布式的，解释的，健壮的安全的，结构的中立的，可移植的，性能很优异的多线程的，动态的语言。它有以下特点：

1. 平台无关性 

平台无关性是指Java能运行于不同的平台。Java引进虚拟机 原理，并运行于虚拟机，实现不同平台的Java接口之间。使 用Java编写的程序能在世界范围内共享。Java的数据类型与 机器无关，Java虚拟机（Java Virtual Machine）是建立在 硬件和操作系统之上，实现Java二进制代码的解释执行功能， 提供于不同平台的接口的。 

2. 安全性 

Java的编程类似C++,学习过C++的读者将很快掌握Java的精 髓。Java舍弃了C++的指针对存储器地址的直接操作，程序 运行时，内存由操作系统分配，这样可以避免病毒通过指 针侵入系统。Java对程序提供了安全管理器，防止程序的 非法访问。 

3. 面向对象 

Java 吸取了C++面向对象的概念,将数据封装于类中,利用类 的优点,实现了程序的简洁性和便于维护性。类的封装性、 继承性等有关对象的特性，使程序代码只需一次编译，然后 通过上述特性反复利用。程序员只需把主要精力用在类和接 口的设计和应用上。Java 提供了众多的一般对象的类，通 过继承即可使用父类的方法。在 Java 中，类的继承关系是单一的非多重的，一个子类 只有一个父类，子类的父类又有一个父类。Java 提供的 Object 类及其子类的继承关系如同一棵倒立的树形，根类 为 Object 类， Object 类功能强大，经常会使用到它及其 它派生的子类。 

4. 分布式 

Java建立在扩展TCP/IP网络平台上。库函数提供了用HTTP和FTP协议传送和接受信息的方法。这使得程序员使用网络上的文件和使用本机文件一样容易。 

5. 键壮性 

Java致力于检查程序在编译和运行时的错误。类型检查帮助检查出许多开发早期出现的错误。Java自己操纵内存减少了内存出错的可能性。Java还实现了真数组，避免了覆盖数据的可能。这些功能特征大大提高了开发Java应用程序的周期。Java提供： Null指针检测、 数组边界检测、 异常出口、 Byte code校验。

2.4 系统开发模式

本系统采用B/S结构。

B/S结构，即Browser/Server(浏览器/服务器)结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事务逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3-tier结构。B/S结构，主要是利用了不断成熟的WWW浏览器技术，结合浏览器的多种Script语言(VBScript、JavaScript…)和ActiveX技术，用通用浏览器就实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。随着Windows 98/Windows 2005将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。显然B/S结构应用程序相对于传统的C/S结构应用程序将是巨大的进步。B/S结构采用星形拓扑结构建立企业内部通信网络或利用Internet虚拟专网（VPN）。前者的特点是安全、快捷、准确。后者则具有节省投资、跨地域广的优点。须视企业规模和地理分布确定。企业内部通过防火墙接入Internet，再整个网络采TCP/IP协议。

C/S 与 B/S 区别：Client/Server是建立在局域网的基础上的.Browser/Server是建立在广域网的基础上的。1．硬件环境不同: C/S 一般建立在专用的网络上， 小范围里的网络环境， 局域网之间再通过专门服务器提供连接和数据交换服务.B/S 建立在广域网之上的， 不必是专门的网络硬件环境，例与电话上网， 租用设备. 信息自己管理.  有比C/S更强的适应范围， 一般只要有操作系统和浏览器就行 2．对安全要求不同 C/S 一般面向相对固定的用户群， 对信息安全的控制能力很强. 一般高度机密的信息系统采用C/S 结构适宜. 可以通过B/S发布部分可公开信息.B/S 建立在广域网之上， 对安全的控制能力相对弱， 面向是不可知的用户群.3．对程序架构不同 C/S 程序可以更加注重流程， 可以对权限多层次校验， 对系统运行速度可以较少考虑.B/S 对安全以及访问速度的多重的考虑， 建立在需要更加优化的基础之上. 比C/S有更高的要求 B/S结构的程序架构是发展的趋势， 从MS的.Net系列的BizTalk 2005 Exchange 2005等， 全面支持网络的构件搭建的系统. SUN 和IBM推的JavaBean 构件技术等，使 B/S更加成熟. 4．软件重用不同 C/S 程序可以不可避免的整体性考虑， 构件的重用性不如在B/S要求下的构件的重用性好.B/S 对的多重结构，要求构件相对独立的功能. 能够相对较好的重用.就入买来的餐桌可以再利用，而不是做在墙上的石头桌子 5．系统维护不同 系统维护是软件生存周期中，开销大， -------重要C/S 程序由于整体性， 必须整体考察， 处理出现的问题以及系统升级. 升级难. 可能是再做一个全新的系统B/S 构件组成，方面构件个别的更换，实现系统的无缝升级. 系统维护开销减到最小.用户从网上自己下载安装就可以实现升级. 6．处理问题不同 C/S 程序可以处理用户面固定， 并且在相同区域， 安全要求高需求， 与操作系统相关. 应该都是相同的系统B/S 建立在广域网上， 面向不同的用户群， 分散地域， 这是C/S无法作到的. 与操作系统平台关系最小. 7．用户接口不同 C/S 多是建立的Window平台上，表现方法有限，对程序员普遍要求较高B/S 建立在浏览器上， 有更加丰富和生动的表现方式与用户交流. 并且大部分难度减低，减低开发成本. 8．信息流不同C/S 程序一般是典型的中央集权的机械式处理， 交互性相对低B/S 信息流向可变化， B-B B-C B-G等信息、流向的变化， 更像交易中心。

第3章 需求分析与总体设计

3.1 开发目的与模式

系统设计是一个把系统需求转换成用系统表示的过程[9]。通过对目标系统的分析和研究，做出了排课管理管理系统的总体规划，这是全面开发系统的重要基础。在对排课管理管理系统全面分析调查的基础上，制定出排课管理管理系统的总体规划。系统设计包括系统总体设计、系统详细设计、系统数据库设计、系统开发工具、开发技术和开发模式等。

从数据流图出发，对数据流图进行分析，得出的层次化的模块结构图.

3.2 业务流程

在进行业务流程分析时，需要按照原有信息流动过程，逐个地调查分析所有环节的处理业务、处理内容、处理顺序和对处理时间的要求，弄清各个环节需要的信息、信息来源、流经去向、处理方法、计算方法、提供信息的时间和信息形态（报告、报单、屏幕显示）等[4]。

业务流程分析可以帮助开发者了解该业务处理过程，发现和处理系统调查工作中的错误和疏漏。业务流程分析是通过业务流程图来进行，即用一些规定的符号及连线来表示某个具体业务处理过程[5]。

具体业务流程如图3-1所示。

图3-1业务流程图

3.3 系统架构

系统功能架构分为表示层、业务逻辑层和数据持久层三层结构。

表示层：应用中表现层显示模型数据，并负责和提供用户界面同用户交流。是用Struts2作为表示层框架，管理用户的请求和响应，用户的请求通过Filterdispatcher用户 数据会被传递给Action，由Action类转到业务逻辑层来处理，根据处理结果提取需要的模型数据，选择合适的视图表现，转移到用户设定的页面。 

持久层是Web应用中直接与数据库打交道的逻辑单元，实现O/R映射，将面向对象的操作转化为面向关系的操作。

系统业务层是典型的ｗ曲应用的中间组件，它完成的主要功能是：用Spring作为业务层框架，通过读取配置文件，Spring容器自动生成Bean实例，供业务逻辑使用；管理事务操作；提供与表现层交互的接口；管理业务级对象之间的依赖性；隔离表示层与持久层；调用持久层接口方法，向表示层使用的模型层填充数据。 

数据流程是指数据在系统中产生、传输、加工处理、使用、存储的过程[6]。数据流程分析是把数据在现行系统内部的流动抽象的独立起来，舍去了具体组织机构、信息载体、处理工具、物质、材料等，单从数据流动过程来考查实际业务的数据处理模式。

数据流程与数据流程分析是今后建立数据库系统和设计功能模块处理过程的基础。描述数据流程的工具是数据流程图以及其附带的数据字典、处理逻辑等图表。其中数据流程图是描述系统逻辑模型的主要工具，它以少数几种符号综合地反映出信息在系统中的流动、存储和传递[7]。

在业务流程分析的基础上，对数据流进行了分析，从数据流动过程考察了实际业务的数据处理模式。该系统的数据流图分为顶层、一层、二层。现行的顶层数据流图如图3-2所示。

图3-2顶层数据流图

具体分析第一层数据流图，该层数据流图如图3-3所示。

图3-3第一层数据流图

由于论文的篇幅限制不能一一列举数据流图，只给出了部分数据流图，其他的数据流图基本一致。

3.4 功能结构

构建实验排课系统模型，目的是为了建立适用于计算中心的实验教学管理系统，利用计算机网络辅助中心日常的实验教学排课管理工作，以提高教学质量和实验室利用率，针对软件学院校区实际情况结合自身参与的实验管理工作经验，经过细致的调研分析，确定系统的功能模块包括：基础数据管理、实验教学计划管理、实验课程申报、实验排课管理、查询统计。为了清晰的描述获取的功能需求信息，按照RUP的要求，使用用例（Use Case）对功能需求做出描述，细化系统用例的层次结构，将系统用例分为不同的包，每一个包表示一组相关的系统用例，如图1所示。

下面采用用例模型表示各子系统的功能性需求并且确定需求的范围。

   （1）基础数据管理

基础数据维护子系统是排课管理系统中比较重要的部分，它直接为排课过程

提供数据依据，基础数据包括实验室信息、实验负责教师、助教和学生信息等。

实验教务人员对该类信息进行添加、修改、删除，对其他用户提供查询功能。

（2）实验教学计划管理

实验课程教学计划是排课的重要依据，实验教务人员在每学期处获取实验课

程计划表后通过系统系统初始化导入数据库，并设定实验课程排课优先级等参数，

实验教师可以通过系统来查询该学期所开设的实验课程信息。

（3）实验课程安排管理 

实验课程安排是系统最核心的功能，在排课时应当充分考虑到合理利用实验

室资源，以及实验负责教师的辅导实验时间，按学生上机人数和课程性质选用实

验室。在实验课程数据生成之后对排课条件进行高级设置满足人性化要求，尤其

是对某些实验教师和实验室的特殊要求。根据教学进程系统自动排课，对开设课

程的各班级自动分配实验室，安排课程时间，按课程优先顺序将所有课程进行编

排，生成实验课表。对系统排课产生的不合理情况，通过人工干预的方式调整。

实验开课过程中出现课程临时调整时，要及时更新实验课表，并写入课程调整记 

录表。 

   （4）数据统计查询 

数据的查询和统计是信息管理系统中必备的基本功能，对生成的课表可按班

级、实验负责教师、实验室进行查询打印，实验室、实验课程教学计划等信息也

需要具备查询功能。实验管理员对各实验室的开课率进行统计。 

3.5数据结构

[10]

从数据需求分析中得出系统的实体属性图。

管理员实体属性图如图3-2所示：

图3-2管理员实体属性图

院系实体属性图如图3-3所示：

图3-3院系实体属性图

学期实体属性图如图3-4所示：

图3-4学期实体属性图

课程项实体属性图如图3-5所示：

图3-5课程项实体属性图

专业实体属性图如图3-6所示：

图3-6专业实体属性图

排课实体属性图如图3-7所示：

图3-7排课实体属性图

教室实体属性图如图3-8所示：

图3-8教室实体属性图

E-R模型的组成元素有：实体、属性、联系。E-R模型用E-R图表示。实体是用户工作环境中所涉及的事务，属性是对实体特征的描述[11]。

(1)模型中的实体相当于实体集、一个表，而不是单个实体或表中的一行。实体用矩形框表示，实体名称标注在矩形框内。用菱形表示实体间的联系，菱形框内写上联系名，用无向边把菱形分别与有关实体相连接，在无向边旁标上联系的类型[12]。

(2)属性是实体的性质。用椭圆框表示，与实体之间用一条线相连表的主码是关键属性，关键属性项加下划线。

(3)各子系统模块中主键相同的字段之间存在着相互关联的关系。

(4)在程序中实现对他们的完整性和一致性控制。

从数据需求分析中得出系统的实体属性图，遵循三范式原则，对实体之间的依赖关系进行了整合，得出系统E-R图，如图3-9所示：

图3-9系统E-R图

说明：图中用矩形表示实体。实体之间的关系用菱形表示，用无向边把菱形与有关实体连接，在边上标明联系的类型。实体的属性用椭圆表示，并用无向边把实体与属性联系起来。

表3-1管理员信息表

说明：管理员信息表用于存放管理员的信息。

表3-2课程项信息表

说明：用于存放课程项的基本信息。

表3-3教室信息表

说明：用来存放教室的基本信息。

表3-4排课信息表

说明：用来存放排课的基本信息。

通过对系统数据流的分析，接下来用数据字典描述数据流图中一些主要的数据元素条目、数据流、处理过程、数据存储和外部实体[8]。

数据元素条目如表3-5所示。

表3-5数据元素

数据结构条目如表3-6所示。

表3-6数据结构

数据流条目如表3-7所示：

表3-7数据流

数据存储条目如表3-8所示：

表3-8数据存储

处理过程条目如表3-9所示：

表3-9处理过程

由于论文篇幅的限制，不在此一一列举，其他所有的数据字典条目都是根据数据流图绘制的。

第4章 系统实现与测试

4.1系统开发环境

（1）硬件环境

普通微机

配置为Intel(R) Pentium(R) 3.06GHz、 

80G硬盘、2G内存。

 （2）软件环境

Windows XP操作系统、

MySol 数据库

Tomact服务器

Java 软件

4.2 数据库连接

JDBC（Java Data Base Connectivity,java数据库连接）是一种用于执行SQL语句的Java API，可以为多种关系数据库提供统一访问，它由一组用Java语言编写的类和接口组成。JDBC为工具/数据库开发人员提供了一个标准的API，据此可以构建更高级的工具和接口，使数据库开发人员能够用纯 Java API 编写数据库应用程序. 有了JDBC，向各种关系数据发送SQL语句就是一件很容易的事。换言之，有了JDBC API，就不必为访问Sybase数据库专门写一个程序，为访问 Oracle数据库又专门写一个程序，或为访问Informix数据库又编写另一个程序等等，程序员只需用JDBC API写一个程序就够了，它可向相应数据库发送SQL调用。同时，将Java语言和JDBC结合起来使程序员不必为不同的平台编写不同的应用程序，只须写一遍程序就可以让它在任何平台上运行，这也是Java语言“编写一次，处处运行”的优势。

4.3 主页设计

实验排课系统是一个支持多用户的管理信息系统，包括实验室、教学单位、教学班级、教师助教基本情况、所排课程实时更新、实时查询等方面，能够实现数据的添加、修改、查询以及排课管理等基础功能，并根据用户权限来限定用户的操作，实现多用户、分级权限的访问况，按照排课的优先原则，根据实验教排课算法，排定课表。以上功能在系统首页都体现得非常清晰：

4.4 后台设计

构建实验排课系统模型，目的是为了建立适用于计算中心的实验教学管理系统，利用计算机网络辅助中心日常的实验教学排课管理工作，以提高教学质量和实验室利用率，针对软件学院校区实际情况结合自身参与的实验管理工作经验，经过细致的调研分析，确定系统的功能模块包括：基础数据管理、实验教学计划管理、实验课程申报、实验排课管理、查询统计。为了清晰的描述获取的功能需求信息，按照RUP的要求，使用用例（Use Case）对功能需求做出描述，细化系统用例的层次结构，将系统用例分为不同的包，每一个包表示一组系统的相关用例，如下图所示：

数据流图展示：

4.5 前台设计

1、功能概述

下面采用用例模型表示各子系统的功能性需求并且确定需求的范围。

   （1）基础数据管理

基础数据维护子系统是排课管理系统中比较重要的部分，它直接为排课过程

提供数据依据，基础数据包括实验室信息、实验负责教师、助教和学生信息等。

实验教务人员对该类信息进行添加、修改、删除，对其他用户提供查询功能。

（2）实验教学计划管理

实验课程教学计划是排课的重要依据，实验教务人员在每学期处获取实验课

程计划表后通过系统系统初始化导入数据库，并设定实验课程排课优先级等参数，

实验教师可以通过系统来查询该学期所开设的实验课程信息。

（3）实验课程安排管理 

实验课程安排是系统最核心的功能，在排课时应当充分考虑到合理利用实验

室资源，以及实验负责教师的辅导实验时间，按学生上机人数和课程性质选用实验室。在实验课程数据生成之后对排课条件进行高级设置满足人性化要求，尤其是对某些实验教师和实验室的特殊要求。根据教学进程系统自动排课，对开设课程的各班级自动分配实验室，安排课程时间，按课程优先顺序将所有课程进行编排，生成实验课表。对系统排课产生的不合理情况，通过人工干预的方式调整。实验开课过程中出现课程临时调整时，要及时更新实验课表，并写入课程调整记录表。 

   （4）数据统计查询 

数据的查询和统计是信息管理系统中必备的基本功能，对生成的课表可按班

级、实验负责教师、实验室进行查询打印，实验室、实验课程教学计划等信息也

需要具备查询功能。实验管理员对各实验室的开课率进行统计。