is实验指导书11

信息系统分析与设计

实 验 指 导 书

陕西理工学院数计学院 2013.9

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1.实验的地位、作用

“信息系统分析与设计”实验作为课程实践性环节之一，是教学过程中必不可少的重要内容。通过计算机实验和案例分析，使学生加深理解、验证巩固课堂教学内容；增强对信息系统的感性认识；掌握信息系统分析、设计的基本方法；培养学生理论与实践相结合的能力。 2．实验目的与要求

实验旨在培养学生综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能分析和解决信息管理实际问题的能力，并使所学的知识进一步深化综合和扩展。

实验教学的目的是使学生通过模拟系统的分析与设计的具体实践，加深对信息系统分析与设计的理论与方法的理解，真正的掌握课程的教学内容，特别是分析与设计的基本过程，基本方法与技术，学会综合应用所学知识来解决实际的问题，系统地进行信息系统建设和开发，提高分析与设计的能力，积累实战经验，为能够胜任今后的信息系统开发实践、信息系统开发管理及其它管理工作奠定良好的理论与实践基础，增加就业实力，为后续的实训课程和将来的实际工作打下坚实的基础。

3．实验原理及课程简介

“信息系统分析与设计”是一门培养学生信息系统分析、设计、开发能力的理论课程，同时要求学生具有较强的动手实践能力。在信息管理与信息系统专业的培养计划中，它是核心课程。本课程在教学内容方面着重基本理论、基本知识和基本方法；在实践能力方面着重培养系统分析方法、系统设计方法与基本技能的训练。

本课程要求通过综合性实验，使学生了解并巩固信息系统的基础理论，掌握系统分析与设计的思想和方法，掌握先进的开发工具，通过实验强化学生的实际动手能力及分析问题、解决问题的能力，培养系统的观点和良好的工作模式，培养良好的工作态度及开发实际应用系统的基本素质和项目开发的能力。使学生应用所学的知识开发一个信息系统，学会系统规划，系统分析，系统设计和构造一个小型的管理信息系统的框架和各个模块，建立和使用关系数据库，为在信息化社会正确地运用信息系统，科学的组织、管理和领导信息系统的开发、运行、维护等工作打下基础。 4.实验基本要求

（1）掌握信息系统开发各阶段所使用的开发工具及文档撰写工具。

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（2）能够完成一个系统的系统调查、系统分析、数据库设计、系统体系结构设计、系统功能设计、编码设计及界面设计，并能对实验过程中出现的问题能分析、排除。

（3）撰写简明扼要、文理通顺、图表清晰、结论正确、分析科学的信息系统分析说明书、系统设计说明书和实验总结报告。 5．实验开设对象

本实验开设对象为《信息系统分析与设计》课程的学习者（信息管理与信息系统专业），实验为必修内容。 6．主要实验环境

操作系统为Microsoft Windows 2000。

数据库管理系统为Microsoft SQL Server 2005标准版或企业版。 CASE工具MS visio 、SYBASE PowerDesigner 15。 一种编程工具 7．考核与报告

《信息系统分析与设计》上机实验采用平时实验课前预习、实验操作和实验报告结合的方法评定成绩，其中实验课前预习（20%），实验操作（40%），实验报告（40%）。

实验报告要求采用统一印制的实验报告纸。

撰写实验报告要按制定的规范进行，实验报告中应附有实验原始记录。 指导教师对每个学生的实验报告要认真批改、评分、签字 。 8．实验项目设置与内容 实验项目与内容提要见表1 表1 序号 1 实验项目名称 信息系统的结构化分析与设计实验 实验内容提要 采用结构化方法， 选用CASE工具对高校补考管理信息系统进行分析、设计。 性质 必做 类学型 时 综合 8 2 采用面向对象方法， 选用CASE基于UML的面向对象工具对图书馆管理信息系统进行的系统分析与设计 分析、设计。 必做 综合 6 3

实验1：结构化分析与设计

一、实验目的

通过了解实际企业或已有信息系统分析与设计应用的案例，使学生建立对信息系统分析与设计的感性认识；通过小型信息管理系统的分析与设计，使学生掌握使用结构化方法进行信息系统分析与设计的步骤，理解建模工具在系统开发中的作用，同时具备撰写各阶段文档的能力，通过实验，加深对信息系统分析与设计应用软件开发的理解，提升学生解决实际问题的能力。

（1）熟悉系统分析、系统设计的过程，掌握系统调查、系统分析和设计的方法、主要工作内容。

（2）掌握结构化方法中系统业务流程图、数据流图、模块结构图的绘制方法，设计步骤；能够运用CASE工具对小型系统的数据流进行分析与描述，对数据库进行设计。

（3）熟悉数据词典的基本形式和作用。

（4）掌握系统代码设计、数据库设计、输入输出设计的方法。 （5）熟练掌握Visio、Power Designer工具的使用方法。 （6）掌握系统开发阶段产生的文档资料的书写格式。 二、实验内容

选用信息系统分析与设计工具，完成高校学生补考（重修）管理系统的分析、设计（必做），结合个人实际情况，并自行选取一种信息系统开发工具或开发技术（系统采用C/S或B/S模式均可），开发一个实用的高校学生补考管理信息系统（选做）。

准备内容：

1.熟悉高校补考管理的业务流程

在学校中，参与补考业务相关的部门有：教务处的教务科和教室管理科，二级院系的教务室和教研室。教务科负责组织补考业务的开展；补考所用的教室资源由教室管理科负责管理；二级院系的教务办负责统计本院系补考学生的信息、给补考学生发放补考通知单、学生补考后统计补考成绩；教研室负责组织教师阅卷，填写补考成绩单。

补考管理工作的流程如下：

（1）每学期考试结束后，各二级院系的办公室根据教师报送的学生成绩报告单，统计本院系考试不及格的学生信息，填写补考学生明细表，报教务处教务科。

（2）教务科收集各个二级院系的统计表，汇总成全校的补考学生明细表。然后根据教室管理科提供的教室资源的信息安排补考的时间、地点，编制考场安排明细表。把补考学生明细表和补考安排明细表发给二级院系办公室。 （3）二级院系办公室收到教务处下发的表格后，为每个补考学生编制补考

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通知单，发给每个补考学生。

（4）补考结束后，教师阅卷，填写补考成绩通知单。院系办公室统计补考不及格学生，编制补考不及格学生明细表，报教务科。

（5）教务科汇总全校补考不及格学生信息，提供给学籍管理科。

2.熟悉补考业务流程中产生或使用的一些数据文件、报表的内容和格式。如学生成绩报告单，补考学生明细表、考场安排明细表、补考通知单、补考成绩通知单等。 三.实验环境

（1）一台装有Power Designer 15 、SQL server 2005、 Microsoft Visio 2003的计算机

（2）一种编程工具 四．实验步骤 1.业务流程调查

根据收集到的各种表格额、文件等工作文档，以及通过对学校各职能部门的调查，研究系统的需求、确定具体的行为。在需求调查过程中系统分析员可以使用各种事实发现技术，包括面谈、文档复查、观察、调查、问卷调查、抽样和研究等。

（1）组织机构 通过事实发现技术，了解业务开展的组织机构，如分管教学的校领导、教务处、二级学院、教务科、教室管理科、办公室、专业教研室。

（2）管理职能分析

分管教学的校领导：全面负责补考业务管理，具体业务有审批教务处拟定的初步补考计划、审批补考后有关学生学籍变动的处理意见等

教务处：教务处教务科负责汇总二级院系采集的补考学生信息、安排补考时间、地点，最后汇总学生补考成绩，提出学籍变动意见；教室管理科负责提供补考用的教室信息。

二级院系：办公室负责收集补考学生信息，上报教务处，收到下发的补考安排后通知学生；按补考安排组织学生补考，填写补考成绩报告单。

2.在调查或了解的基础上，进行系统分析，并进行优化。（包括业务流程分析，数据流程分析、子系统的划分）

掌握业务的活动规律，理解用户的实际需求，通过简洁的方式展现给用户，并以此作为业务讨论的依据，最终形成用户和开发者双方都能理解的标准文档。

数据流程图必须按照“自顶向下、逐层细化”的原则进行，在绘制整个数据流程图的过程中，一定要建立标准、统一的编码，并建立相应的数据字典。

说明：

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首先教务科拟订初步补考计划，初步补考计划经分管院长审批、修改后，成为正式补考计划。同时，各二级院系的教务办根据教师报送的学生成绩报告单，收集本院系考试不及格的学生的信息，如学生学号、姓名、不及格课程名称、班级名称等，制成补考学生明细表（包含的信息有班级、学号、姓名、课程等），报教务处教务科。

教务科收集各个二级院系的补考明细表，汇总成全校的补考学生明细表，同时结合审批后的正式补考计划，根据教室管理科提供的教室资源的信息安排补考的时间、地点，编制考场安排明细表（包含的信息有补考场次、日期、时间、教室、课程名称、班级名称、人数、监考教师等）。在此过程中，应考虑以下几点：

（1）同一门课程应该在同一时间考试； （2）同一学生如果有多门课程需要补考，则这几门课程的补考不能安排在同一时间进行；

（3）每个教室安排的补考学生人数最多为教室容量人数的一半； （4）初始考试作弊者，不能参加正常的补考。

教务处把补考学生明细表和补考安排明细表下发给各二级院系教务办公室。二级院系教务办公室收到教务处下发的表格后，为每个补考学生编制补考通知单（包含的信息包括课程名称、补考日期、补考时间、补考地点），并发给每个补考学生。

补考结束后，教师阅卷、填写补考成绩单，院系教务办公室统计不及格学生信息，编制补考不及格学生明细表，报教务科。

教务科负责汇总学生补考后的成绩，按照学生学籍管理文件有关的内容，提出学生学籍变动意见，如退学、降级等。学籍变动意见经分管院长审批后，成为正式学籍变动文件。该文件要发给二级院系和学生本人。 3.根据逻辑设计方案，进行系统概要设计和详细设计

结合系统分析的结果，完成系统的体系结构设计、数据库设计、输入输出界面设计、代码设计等。

（1）体系结构设计（确定系统的功能结构）

系统的功能应该从信息录入、考场安排、查询打印等几方面着手考虑，其中信息录入包括基本信息（院系信息、班级信息、课程信息、教室信息、补考原因）的录入和补考名单、补考成绩的录入；考场安排包括补考时间、地点等；查询打印应包括补考安排明细、补考成绩单等。

补充：模块功能与处理过程设计是系统设计的关键步骤，也是最详细地涉及到具体业务过程的一步，这一步通常借助于HIPO 图来实现。HIPO 图在层次结构图（Structure Chart）的基础之上推出的一种描述系统结构和模块内部处理功能的工具。HIPO 图由层次结构图和IPO 图两部分构成，前者描述了整个系统的设计结构以及各类模块之间的关系，后者描述了某个特定模块内部的处

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理过程和输入、输出关系。HIPO 图一般由一张总的层次化模块图和若干张具体模块内部展开的IPO 图组成。层次结构图主要关心的是模块的外部属性，即上下级模块的关系、同级模块之间的数据传送和调用关系，而不关心模块的内部。

（2）数据库概念模型的设计

在整个补考管理业务过程中，涉及的实体从院系、班级、课程、学生、教室等去考虑。院系涉及到院系编号和院系名称；班级涉及到班级名称、班级人数、所在院系编号；课程涉及到课程编号、课程名称、所在院系编号；学生涉及到学生学号、学生姓名、所在班级；教室涉及到教室编号、补考教室名称；而补考涉及到学生学号、课程编号、补考原因、补考成绩、补考日期、补考教室名称等信息。

（3）主要代码的设计

为了便于计算机处理，节省存储空间和处理时间，提高处理的效率与精确度，需要将处理对象编码化；编码之后的结果就是代码。进行代码设计时要注意代码的一致性、开放性和标准化。

以补考原因代码设计为例，完成主要代码的设计（如学生学号编码的设计、课程编码的设计、学校各部门编码的设计）。补考原因代码设计表格如下：

补考原因代码表 代码 补考原因 00 考试不及格 01 考试请假（缓考） 02 03 04 05 06 考试作弊 考试旷考 重修补考 毕业前补考 结业后补考 （4）数据库逻辑结构和物理结构的设计

利用相关工具，根据（2）的结果，创建数据库并在数据库中创建数据表。 （5）输出和输入界面设计

输出设计直接与使用者相联系，设计的出发点应当是保证输出能够方便地为使用者服务。在考虑系统的不同用户类型的前提下，有针对性的设计输出信息内容、输出信息的形式（文字、数字）以及输出信息的格式（表格、报表、报告、图形等）。如补考成绩的查询信息、补考安排情况、班级补考人员信息、不同课程补考情况的详细统计信息。

输入设计是连接用户与软件系统的桥梁，也是与用户交互的首要环节。输入设计的主要工作重点考虑输入内容的确定、输入方式的选择、输入格式的设计和输入数据的校验等。可以采用相应的软件工具进行输入界面的设计，并进行验证。

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4.系统实施（选做）

在系统分析与设计的基础上，实现系统，并对实现的结果进行测试。 （1）新系统应用程序的登录界面的实施； （2）创建应用程序的主界面并进行菜单设计；

（3）连接应用程序和数据库，并完成对数据的查询、更新等数据操作的程序设计；

（4）完成统计报表的程序设计和打印模块的程序设计； （5）调试、编译程序； （6）运行测试应用程序。

5.撰写系统分析说明书、系统设计说明书等 五.实验要求 1.基本要求

（1）掌握系统调查方法；

（2）掌握系统分析方法和系统分析的内容； ①根据所述系统的业务流程，开展实地调查或通过Internet查阅相关资料或结合个人经验，进行系统分析。

②明确管理业务调查过程和方法，包括信息系统的组织机构、管理功能及业务流程。

③明确数据流程的调查与分析过程，数据流程图，编制数据字典，绘制E-R图。

④在上述工作基础上，完成系统的系统化分析，划分子系统、确定系统的逻辑方案。

业务流程分析（参考教学课件）

1）了解进行业务流程分析的作用和特点； 2）掌握绘制业务流程图的方法和步骤； 3）提高查询资料和撰写书面文件的能力。 数据流程分析（参考教学课件） 1）掌握数据流程图的涵义、作用及其绘制注意事项； 2）熟悉绘制数据流程图的方法和步骤。 （3）根据前述系统分析内容，进行系统设计。 系统设计主要包括软件的体系结构设计、代码设计、数据库的逻辑结构和物理结构设计、部分流程图设计及系统输出界面、输入界面的设计。要求学会简单系统的设计方法、系统设计的内容，灵活运用数据库设计工具PD；进一步正确理解系统设计的思路，培养分析问题、解决问题的能力； （4）训练程序设计能力；

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（5）学会编写系统分析、设计说明书等。 2.实验报告要求

（1）每个学生完成一份实验报告，将实验报告编辑成文本上交。

（2）实验报告的内容包括：

1）可行性分析

2）系统分析部分 （文字描述及流程图）

① 组织结构图 ② 业务流程图 ③ 数据流程图 ④ 数据字典 ⑤ 数据加工处理的描述 ⑥ 子系统的划分 3）系统设计部分

① 系统体系结构设计 （包括总体布局 、计算机硬件方案的选择和 设计 ）

② 软件系统总体结构设计

③ 输出设计（主要指打印输出设计）

④ 存储文件格式设计（数据库结构设计） ⑤ 输入设计（主要指数据录入卡设计）

⑥ 代码设计（课程编码、学生学号、补考原因代码和部门代号等） ⑦ 系统设计说明书 4）系统实施部分

① 程序框图 ② 源程序

③ 模拟运行数据 ④ 打印报表

⑤ 系统使用说明书 六.实验总结

包括实验内容总结、心得体会和实验中存在的问题及相关建议。

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实验2：基于UML的面向对象分析与设计

一.实验目的

通过图书管理系统UML建模过程，掌握面向对象的系统分析与设计方法。 （1）掌握面向对象系统开发各阶段的具体开发方法、步骤和需要完成的任务。 （2）掌握使用UML进行软件设计、分析与开发的基本技能。 （3）理解用例图、活动图、顺序图和类图的建模技术。 （4）了解使用Power Designer或Rose面向对象模型及其相关知识、掌握运用Power Designer建立OOM的方法，提高分析问题及使用UML解决问题的能力，从而养成良好的建模习惯。

（5）掌握系统开发各阶段产生的文档资料的书写格式。 二.实验内容

选用信息系统分析与设计工具，运用UML完成高校图书管理系统的分析与设计。

高校图书馆是高校图书资料的情报中心，是为教学和科研服务的学术性机构。而图书馆在正常运营中总是面对大量的借阅者信息，书籍信息以及由两者相互作用产生的借书、还书、预订等信息。

图书管理是图书馆为读者服务的一项核心任务，系统主要要求包括： 1.基本业务模块

（1）图书预订管理：借阅者能够通过网络查询书籍信息，并向图书管理员提出借阅申请，即预订图书。

（2）借书管理：系统能够判断读者的借阅证是否有效，能够记录借借阅者的借书信息、借阅日期等流通信息，借阅者是否超期未付款，是否有超期的书，以及借阅者的级别及最大的借阅次数。

（3）还书管理：借阅者还书时，能够判断书籍的合法性，查询流通的记录，修改流通状态等流通的记录，如果借阅者未超期，则删除借阅者的借阅记录；如果借阅者续借，则系统提供图书管理员实现对借阅者归还续借图书的方便操作。 （4）挂失管理：对借阅者有挂失的图书，查询借阅者所有借出的书籍的流通信息，修改流通信息，并做过失处理。

（5）超期罚款：对有超期记录的借阅者，根据有关规定进行罚款处理，修改相应的流通记录，并把罚款记录保存于表单。 2.信息查询模块

（1）查询书籍信息：系统用户能够根据图书类别、图书名称等信息查询库中图书。

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（2）查询借阅者信息：图书管理员、借阅者能够查询借阅者及借阅者的详细借阅信息。

3.基本数据维护模块

系统管理员可以对系统的数据进行维护，如增加、删除和更新书目，增加、删除和更新借阅者账户，增加和删除书籍、图书的分类管理等，以及用户权限的设置操作，包括对不同类型的借阅者可借阅的图书数量进行设置。 三.实验环境

一台装有Power Designer 15 、SQL server 2005的计算机 四.实验步骤

运用面向对象方法开发信息系统，其分析和设计过程包括以下几个方面的内容：识别系统目标和边界；识别用例，建立用例图；识别对象，建立类图；设计用例的详细逻辑，建立顺序图和协作图；精化和完善模型。 （1）领域分析

根据系统开发的具体任务，调查图书馆图书管理的现状和发展过程，确定系统的需求结构，调查的内容包括图书管理的目标、职能、业务、及业务流程等。 （2）功能分析和建模，编写基本用例叙述

采用用例对每一个需求进行功能分析，建立功能模型，即用例模型；并编写基本用例描述，通过不断修改，直到获得用户需求的精确、规范化描述。用例模型是用于对系统的功能以及系统进行交互的外部事物建模，表示系统和参与者间的交互，由表示参与者和用例的图和每个用例的详细描述组成。

其中用例模型的组织方法可以按子系统组织用例，也可以按活动者组织用例。

（3）建立对象模型（分析层次类图） 寻找问题域中的对象，从对象中抽象出类的定义，识别对象的内部特征定义属性，识别对象间的关系，识别主题。分析法层次类图即域模型，是一个问题域结构的静态模型，建立的是现实世界中概念的模型，不是软件单元的模型。主要步骤如下：

1）识别类 2）对类进行划分 3）确定类的属性 4）确定类间的联系。 （4）建立动态模型

为每个用例场景绘制系统交互图，编写操作约定，进一步定义用例。交互图决定了哪些对象一起工作、以及怎样协同工作，开发交互图是面向对象系统设计的核心。完整的交互图作为类分配职责的基础，完成类图设计、确定类或对象的行为定义。

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（5）建立完整类图（设计类图）

建立动态模型和功能模型之后，确定对类的操作，因为这两个子模型更准确地描述了对类中提供的服务的需求。

（6）利用适当的继承关系进一步合并和组织类。

（7）建立详细的说明文档，对模型进行详细的说明和解释，可以作为一个的活动，通常是分散在其它的活动中。 (8) 原型开发。

注意：面向对象方法的分析与设计实际上的界限比较模糊，因此，上述过程并没有特定的顺序，可以交叉进行，经常需要反复修改和迭代，逐步扩充，直到完全、充分地理解整个问题。其中的关键是识别出问题域内的类与对象，并分析它们相互间的关系，最终建立问题域的简洁、精确、可理解的正确模型。 面向对象设计也可以细分为系统总体设计和详细设计(或对象设计)，系统总体设计确定实现系统的策略和目标系统的高层结构；对象设计确定解空间中的类、关联、接口形式及实现服务的算法。系统总体设计包括选择合适的体系结构，识别类、子系统和子系统接口，定义数据的存储策略，选择硬件配置和系统环境，将子系统分配到相应的物理节点，最后检查系统设计。详细设计则是进一步细化分析和系统设计产生的模型，精化类的属性和操作，定义操作的参数和基本的实现逻辑，定义属性的类型和可见性，明确类之间的关系，整理和优化设计模型。 五.实验要求 1.基本要求

（1）学会使用面向对象方法进行系统分析、系统设计 （2）理解UML提供的多种类型的模型图在信息系统建模中的作用，以及各模型图之间的关系。

（3）学会使用Power designer建立用例模型、静态模型、动态模型的方法。 （4）绘制用例图，并完成每个用例的用例说明。

（5）建立图书管理系统的概念模型，绘制类图，并建立类之间的关系。 （6）完成顺序图和交互图。

（7）完成数据库设计和类图设计。 （8）完成界面设计。 2.实验报告要求

实验报告主要从以下方面进行说明： （1）业务分析 1)领域调查

2）组织目标分析

3）组织结构、职能分析 4）业务及业务流程分析

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（2）面向对象系统分析 1）系统功能分析及用例描述 2）分析层次类图

（3）面向对象系统设计 1) 交互图 2）设计类图

3）软件体系结构包图 六.实验总结

包括实验内容总结、心得体会和实验中存在的问题及相关建议。

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