统一建模语言UML

统一建模语言UML（精选五篇）

统一建模语言UML 篇1

面向对象方法是软件开发方法的主流, 事实已经证明, 它适合于在各种问题域中建造各种规模和复杂度的系统。“统一建模语言UML”主要讲授面向对象分析与设计的方法和工具, 培养计算机专业人员必备的分析设计系统的能力, 是计算机科学与技术专业学生的必修课程。然而, 目前的教学模式不能很好地满足培养要求, 具体表现在以下几个方面: (1) 传统的填鸭式教学偏重专业知识, 且只有老师一个人在台上表演, 缺少互动和讨论, 更没有学生参与, 难以达到启萌与诱训学生分析解决问题和自学创新能力的效果, 更谈不上交流沟通和团队协作能力的培养。 (2) 实践教学内容的单一使传统知识与实践应用间的链接载体匮乏无力, 缺少可操作的可视度, 自然就缺少那种知识交迭中碰撞出创新灵感火花的导火线, 致使学生不能更好地适应企业环境。 (3) 教学结果过于看重考试成绩, 缺少结合形象思维、构思表达和创造设计这种综合能力的考核和测评。

因此, 急需一种更加合理的教学理念, 以改进当前的教学方法, 构建一种全新的教学模式。2000年10月以来, 由美国麻省理工学院 (MIT) 等四所大学组成的工程教育改革研究组提出全新的CDIO (Conceiving-Designing-Implementing-Operation) 即构思—设计—实现—运行的工程教育理念, 指出对应四种能力培养的CDIO大纲 (四个层次) 和检验CDIO改革程度的12条标准[1]。将工程教育视为一系列的服务性工程产品制造过程, 并以层次化的架构来组织师生的学习活动。MIT的《航空工程和设计导论》课程运用CDIO进行教学改革, 学生小组要自己动手努力完成一项飞行器设计专题, 通过实际项目使理论与实践结合[2]。清华大学顾学雍教授将CDIO运用于“数据结构及算法”和“数据库原理”课程的教学改革, 学生通过运用课程中所学原理创造出具象的产品, 不但渐进式地加强了运用抽象知识创造产品的能力, 也理解了更深层的数据结构和信息处理的理念[3]。CDIO在课程中的成功实践, 证明了其应用于课程教学改革的可行性和广阔前景。

二、基于CDIO理念的教学改革

就课程本身而言, 统一建模语言UML授课内容是枯燥的系统分析设计理论, 授课对象是一群没有系统分析设计应用环境的学生, 他们因为无法直观地认知课程内容与工程技术的连接关系而缺乏学习的兴趣。另外, 课程的教学受到很多环境因素的影响, 如学生、教师、学习风气等。许多学生片面地认为学校所教的各项工程技术和原理是获取学历而不得不去攻克的关卡, 这种学习态度极大地降低了学生在课堂内外的学习主动性和创新动机。学生的真正问题恰恰是缺乏学习动力, 从而影响到对课程的理解与学习。许多学生处于非常被动的状态:他们不知道课程知识点之间的连接关系, 不知道专业知识如何在实践中具体应用, 在安排学习时间的决策上, 经常是被动地受到同学和教师的影响, 教师要求严格, 花的时间就多。这种态度使他们不能有效地达到学习的整体目标。课程的考核是以期末的考试得分为主, 这也错误地将学生的学习重点指向了考试的分数。

以如何培养学生学习兴趣、调动学生积极性、培养学生工程价值观为突破口对课程教学改革作探索, 采用合适的产品来连接抽象理论知识与具象产品, 帮助学生体会到抽象知识的工程价值, 提高学习兴趣;确定评分手段使其尽可能与提升素质的目标保持一致, 并将这些考量纳入具体课程活动中;系统地帮助学生培养个人及群体的学习习惯, 使学生主动地发掘课程知识点之间的关系, 而且找到贯穿全部课程的学习策略。倡导尊崇工程与科学素养的价值观, 让学生对工程师的本质有所认识, 在设计课程教学时必须培养学生的工程价值观。

(一) 课程教学的构思

明确“统一建模语言UML”课程在整个专业培养体系中的作用, 确定课程目标:培养学生面向对象分析设计的能力, 提高个人素质、职业能力;培养学生人际交流能力、在企业和社会环境下构思、设计、实施、运行系统的能力。表1给出了各种CDIO能力在课程中的培养情况。

表注:对于表中第二列所列技能应对照CDIO大纲全文来理解。目标栏内以A, B, C, D来表示对此条能力要求达到的程度, A为最高要求, 无要求则留空。接触指在教、学活动中有所提及但没有训练和测试要求;训练指有明确要求并有测试项目;应用指在教、学中有所应用而不论是否曾给与相关训练或考核。

专业理论是按照知识点的逻辑需要进行分类的, 而工程实践则是综合性的。传统的基于知识的设计不符合学生对工程问题的认知规律进而影响工程能力的发展, 而基于项目的学徒式设计又缺少对知识的关联和深层的理解。将项目设计、能力培养融入课程体系, 知识点之间通过项目相互关联, 培养个人和人际能力, 以及产品、过程和系统构建的能力, 构成一体化的课程教学方法。充分体现“知识+能力+素质”的整体培养思路。

按照一体化的教学思想, 围绕能力培养的课程目标, 确定课程内容。内容设定为三部分:专业理论知识、由个人完成的简单项目、由小组协作完成的综合项目。通过理论知识的学习, 学生可以掌握面向对象分析与设计的基本方法和工具, 提高专业技能;通过简单项目的实施, 学生可以把所学理论知识应用于实践, 将专业技能转变为个人能力和职业能力, 提高个人综合素质;通过综合项目的实施, 学生可以体验在企业环境中构思、设计、实施、运行项目的全过程, 使自身的能力得到提升, 并在此过程中提高交流能力和团队协作能力。

(二) 教学过程设计

理论知识讲授和简单项目实施同时进行, 边学边练, 达到巩固知识、加深理解的效果, 使学生能够尽快做到学以致用。理论知识的讲授要能指导简单项目进行, 启发学生寻找知识点之间的联系。

简单项目以学生作业的形式完成, 设计学生的个人作业, 强调不同作业之间的相关性, 前一次作业是后一次作业的软件基础, 让学生体会到产品开发的连续性, 产品开发的过程与产品同样重要。这种作业的设计手法, 可以通过实践向学生传输可持久化的工程理念。通过项目的完成及得到的产品, 学生可以体认到抽象知识的工程价值, 真正做到将专业理论知识转化为个人的专业技能。

简单项目完成后紧接着实施综合项目, 这样可以由浅入深, 循序渐进。综合项目以小组合作的形式完成, 项目环节的安排要基于工程学习理念, 以创造产品为导向。在小组项目的实施过程中, 主要应用整合与划分——“分而治之, 合而击之”的团队协作思想, 培养学生的人际能力。作为小组中的一员, 平时不仅要做好自己那部分工作, 还要与本组同学沟通, 从而使各自的子系统可以互相兼容, 在学期末的时候把所有的子系统整合在一起, 从而形成一个完整的产品。利用课堂及课外时间积极与其他小组相互讨论进行交流。这种相互关联的学习过程, 也体现了工程师需要培养纵观全局的可持续设计能力的理念。图1为教学模式示意图。

(三) 课程教学实践

首先选择合适的项目, 按照前面的设计我们将项目分为三类, 一类用于理论知识课堂讲授, 该类项目注重专业知识的掌握和启发性, 各知识点尽量应用同一项目进行示例, 这样既可以对简单项目实施做出示范, 也可以启发学生对知识点关联性的思考。教学过程以教师为主导。教师在课前需要按照教学目的, 结合示例项目内容列出相关概念和案例要点, 特别是要准备两类问题。一类是帮助教师了解学生是否掌握面向对象分析设计的基础问题, 另一类是在示例项目中需要重点讨论的问题, 如存在的问题、适应的具体应用环境和改进建议等。教师在课堂上对案例进行详细讲解, 过程中不断对用到的知识点进行提问。这些问题不仅可以帮助教师了解学生的掌握情况, 还可以促使学生在听课的过程中进行思考。

第二类是由个人以作业形式完成简单项目。课程初始由教师给出项目问题域的描述, 描述尽量清晰, 难易程度和课堂示例相当, 主要用于知识点的应用和巩固。作业之间要有相关性, 如第一次作业要求学生完成需求分析, 给出例图;第二次作业要求学生完成系统用例的描述, 学生必须要调用第一次作业的成果, 来完成第二次作业的指定功能, 让学生形成工程持续性的价值观, 体会知识点之间的关联性。

第三类是综合项目, 学生在掌握专业知识的基础上自组团队进行研究、分析和讨论完成的项目, 要比简单项目略微复杂和详细。整个过程以学生为主导, 教师提供项目的详细材料和一些引导性的问题, 学生自主讨论的过程要记录, 阶段成果要在课堂上以分享的形式向其他小组介绍, 介绍完后其他同学可以提问, 给出建议, 展开讨论。

课程考核:学习成果应反映在工程技术而不是分数上, 从以下几个方面来考核学生:基本概念、原理和方法、相关规范、实际工程、本学科前沿知识、分析解决问题能力、自学创新能力、交流沟通能力、团队协作能力。基本概念、原理和方法、学科前沿知识可通过笔试来评定;实际工程能力可通过个人简单项目产品和小组产品来综合评定;各种CDIO能力通过过程记录、汇报、讨论、课堂表现进行评定, 最后给出学生全面的综合评定成绩。

(四) 教学过程评价反馈

内反馈环节是在批改作业后, 通过个人简单项目的进展考察学生对相关知识点的掌握情况, 据此制定单个知识点教学过程的改进措施;外反馈环节是通过分析期末学生考核的结果、后继课程的评价等, 发现整门课程教学实施过程中存在的不足, 据此改进课程的教学过程。图2为教学过程反馈机制示意图。

三、总结

通过探索与实践证明, 采用CDIO工程教育理念进行“统一建模语言UML”课程的改革是可行的。在教学中采用“知识+能力+素质”并重的一体化教学方法可以很好地完成课程的教学目的, 而且可以有效贯彻CDIO的教育理念, 提升学生的四大能力。以产品为导向的渐进式项目可以让学生主动发掘课程各知识点之间的关系, 认识到抽象知识的工程价值, 培养学生正确的学习习惯和工程价值观, 从而纠正为学历而学的错误动机, 提高学习的主动性和创新性。为了保证教学确实达到教学目的, 整个教学的实施过程中不断地加强学习反馈, 通过广泛评估与评价不断对教学过程进行改进。总之, 将CDIO教育理念引入“统一建模语言UML”是可行的, 以渐进式项目为载体, 采用“知识+能力+素质”并重的一体化的教学方法进行课程改革效果是显著的, 对学生工程能力、职业能力的培养起到了重要的作用。

摘要：分析了目前“统一建模语言UML”课程的教学状况, 阐明课程教学改革的必要性以及运用CDIO工程教育理念进行改革的可行性, 提出“知识+能力+素质”并行培养的一体化教学方法, 将项目设计、能力培养融入课程体系, 知识点之间通过项目相互关联, 培养学生的CDIO能力。构建了课程质量控制环, 不仅及时反映课程章节的教学效果, 还能整体地把握课程教学质量。

关键词：CDIO,统一建模语言,一体化,教学改革

参考文献

[1]Edward F.Crawley, etc..Rethinking engineering Education the CDIO Approach[M].2007.

[2]Jens Sparso.TOWARDS CDIO-BASED B.ENG.STUDIES AT THE TECHNICAL UNIVERSITY OF DENMARK[C].Proceedings of the3rd International CDIO Conference, MIT, Cambridge, Massachusetts, June11-14, 2007.

[3]顾学雍.联结理论与实践的CDIO[J].高等工程教育研究, 2009, (1) :11-23.

[4]胡雄心等.CDIO模式下模电授课模式的探讨[J].电气电子教学学报, 2008, 4 (30) :106-108.

统一建模语言UML 篇2

随着计算机技术的快速发展,信息技术已经逐渐应用在物流管理之中,实现了优势资源的整合,大大降低了物流成本,提高了供应链管理和物流效率。传统的开发方法结构化开发软件都是面向过程的,存在稳定性、可修改性和重构性都比较差的缺陷,无法满足用户的需求变化;而基于UML面向对象的开发方法具有较强的可维护性、重用性和扩展性,能及时满足用户的需求变化。本文拟以长沙市实泰物流公司为研究对象,利用面向对象的开发方法进行分析和设计,建立一个小型物流管理系统。

2UML建模语言

统一建模语言(Unified Modeling Language,简称UML)是一种可视化的建模语言,它能够让系统构造者用标准的、易于理解的方式建立起能够表达设计思想的系统蓝图,并且提供一种机制,以便于不同的人之间可以有效地共享和交流设计成果。基于UML的建模工具也很多,Rational Rose是应用最广泛的一种,拟采用Rational Rose2003作为建模工具进行物流管理系统的设计和开发。

3建模过程

物流管理系统可实现货运托运管理、信息查询、报表管理、系统管理等功能。实现网上实时信息查询、委托,客户可以凭有效身份透明的查询货物状态,了解整个物流配送过程、时间进度、方便客户在货物流转的过程中,更合理的安排生产销售计划。

该系统主要包括以下几个模块:①基本信息设置:对部门资料、公司资料和客户资料进行管理。②货物托运管理:进行车辆调度安排、托运申请单管理和验收单管理等业务操作。③信息查询:货物申请单查询、车辆调度信息查询、货物托运信息查询和验收查询和车辆在途跟踪查询等业务操作。④报表管理:实现条码的预览和条码的打印功能。⑤系统管理:主要是数据恢复和备份。

基于UML的建模过程包括分析与设计两个建模阶段,如图1所示。其中分析阶段需要创建的模型有:用例图、活动图、分析类图及顺序图,设计阶段需要创建的模型有:状态图、设计类图、协作图、组件图及配置图。通过对这九种基本的模型图的综合运用来全面刻画整个系统的全貌。系统设计的静态模型通过用例图、类图(包含包)、对象图、构件图和配置图来表示,动态模型通过协作图、状态图、活动图和顺序图来表示。基于UML建模过程是一个以增量方式迭代的过程,由于迭代过程与UML一体化建模有机结合,使得分析与设计之间可以获得有效的无缝过渡与进化,不断完善系统的分析与设计。

3.1 需求分析

首先对系统进行需求分析,确定角色和用例,建立系统的用例图。物流管理系统的需求分析描述如下:系统管理员管理系统的用户及权限;系统操作员维护基础数据库如客户、货物等信息,同时维护配送业务中的车辆调度、货物托运和报表;财务人员维护费用及结算信息等;企业管理者进行业务的受理;一般员工查询各类信息。系统的角色可分为:系统管理员、系统操作员、企业管理者、财务人员和一般员工,如图2所示。

3.2 系统分析

一个系统可以看成是一些不同类型的对象组成的,对象类之间的各种关系反映了系统内部各种成分之间的静态结构。系统分析阶段主要考虑系统所要实现的功能,用UML的类图对系统的特征进行描述,主要描述系统中各种类之间的静态结构和所有类之间的联系以及类的属性和行为。客户根据自己的需求订购货物,调度员根据客户订购的货物、数量、体积、重量安排车辆运输,进行货物配载,图3所示是物流管理系统中相关的类图。

3.3 系统设计

在设计阶段通过顺序图和合作图来表达系统的动态特征,即需建立系统的行为模型。顺序图从时间的角度描述对象之间的交互。合作图描述对象之间的交互,其中不同的是合作图侧重点是事件,这意味着合作图侧重于对象之间的交互而不太顾及时间因素。图4是系统登录的时序图。系统管理员可以分配用户,确定其操作权限。系统运行时,根据用户的权限屏蔽该用户没有权限操作的模块。一般用户只能修改自己的用户名和密码,不能改变自己的权限。

操作员进入登录界面之后,可以根据用户的订购货物、货物数量、体积、重量进行货物配送,选择合适的运输工具和运输路线进行配送服务,配送过程合作图如图5所示。

3.4 实现

系统实现的代码可以按照模块化的思想用组件分别组织起来,从而明确系统各部分的功能职责和软件结构。软件的实现主要通过构件图和配置图来表示。其中,构件图描述代码部件的物理结构及各部件之间的依赖关系,而配置图描述系统在网络上的物理部署。组件图由组件、接口和组件之间的联系构成。组件图用于建立系统的实现模型,也可以用于建立业务模型,还可以用于建立开发期间的软件产物的依赖关系,用于系统的开发管理。

配置图描述系统硬件的物理拓扑结构以及在此结构上执行的软件,它既可以显示实际的计算机和设备(用节点表示)以及它们之间的连接关系,也可显示连接的类型及部件之间的依赖性,还可以显示网络之间的通信路径。和拓扑图相比,配置图显示的视图缺少了对底层网络或节点的物理结构的描述,无法精确地表现出物理的连接方式的拓扑结构。物流管理系统采用浏览器/服务器构架,节点之间采用的通信协议都是TCP/IP协议。图6所示是物流管理系统的配置图。

3.5 测试

软件测试是软件开发生命周期中非常重要的环节。在软件系统的开发过程中,面对着极其错综复杂的问题,人的主观认识不可能完全符合客观现实,与工程密切相关的各类人员的通信和配合也不可能完美无缺的。因此,在软件生命的每个阶段都不可避免的会产生差错,必须在每个阶段结束之前进行测试,尽可能早地发现并纠正差错。系统测试是按照实际的场景进行部署后对系统进行的一系列严格有效的测试,主要包括功能测试和性能测试。在分析阶段和设计阶段创建的实施图都可以作为测试的基础来使用。

4结论

UML是一种表达能力较强的建模语言,它通过直观、详尽地描述系统的静态模型和动态模型,能够方便用户、设计人员、开发人员以及领域专家之间的相互交流,便于系统的设计开发、后期维护和更新。实践证明,将基于UML的面向对象建模技术应用到物流信息管理系统的需求分析、系统分析、设计的过程,不仅极大地促进系统的实用性、先进性及可复用性,还有利于系统开发的规范和顺利进行,具有良好的经济效益和推广价值。

参考文献

[1]Ivar Jacoboson,Grady Booch.James Rumbaugh.TheUnified Software Development Process[M].MA:Addison Wesley Longman,1999.36～39.

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[4]刘仁云.基于灰色粒子群算法的可靠性稳健优化设计[N].吉林大学学报,2006,(11):893-897.

[5]姚策.基于UML的管理信息系统实训[D].北京:北京理工大学出版社,2007.

统一建模语言UML 篇3

一份精心策划的教案应该包括静态与动态两方面的内容。静态内容就是各种用来进行教学的材料以及这些材料之间的结构层次,这些材料一般是以教材为蓝本来进行搜集和组织。而动态内容则是在课堂教学中按照怎样的顺序和方式将静态内容逐步展示给学生,以及何时、针对哪些静态内容需要引发学生的交互。传统的教案设计方式主要借助于层次化的语言文字来设计和描述教学方案,这种方式在设计大容量教案时表现出如下几个弊端:一是不能够简单直观地对庞杂的静态材料进行分类并表示出其相互关系。二是无法直观地对教案复杂的动态内容进行设计和描述。因此,传统的教案设计方式在设计大容量教案时所凸现出来的弊端直接制约着大容量教案的设计和最终的课堂实施过程。

基于UML的教案设计方法正是针对传统教案设计方法的弊端而提出的。UML是“统一建模语言”的英文简称,是一种功能强大的、国际统一的、标准的图形化建模语言,主要用于软件可视化设计与建模。基于UML的教案设计方法将UML引入到教案设计中,其基本思想是将教案看作是课堂教学的模型,设计教案的过程就是为课堂教学建模的过程。这样就可以应用UML静态建模和动态建模的方法来设计和组织教案的静态内容和动态内容。

1 UML建模语言

UML(统一建模语言,Unified Modeling Language)是一种通用的标准建模语言,UML的目标是以图形化的方式来描述任何类型的系统,具有很宽的应用领域,可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。其中最常用的是建立软件系统的模型,但它同样可以用于描述非软件领域的系统,如机械系统、企业机构或业务过程等。

UML是用来描述模型的,它用模型来描述系统的结构以及静态和动态特征。UML可以从静态、动态等不同的视角为系统的架构建模,形成系统的不同视图。每种视图都是由表达特定语义的模型元素以及描述这些模型元素之间关系的图形符号所组成。如图1所示,标准建模语言UML的主要内容可以由五类视图来定义。

在教案的UML建模过程中,根据教案设计的特点,主要使用UML的用例图,静态图中的类图,行为图中的活动图以及交互图中的顺序图。

下面就结合“计算机操作系统”这门计算机专业课程中“进程死锁”这一节的内容来探讨一下UML在教案建模中的应用方法。

2 基于UML的教案建模方法

基于UML的教案建模方法从总体上分为总体设计和详细设计两个过程。在总体设计过程中,教师要对一个章节的课题和子课题的内容、特点、属性和结构从整体上进行概括,借助于UML用例图建立教案的课题模型。

在详细设计过程中,教师要紧紧围绕总体设计中得出的教案课题模型来搜集授课材料和策划授课过程,并借助于UML的类图来组织授课材料,理清授课材料之间的相互关系,同时用UML的顺序图、活动图来设计和描述授课过程,最终建立教案的静态模型和动态模型。教案模型的视图关系如图2所示。

2.1 教案课题建模

教案课题模型是其他教案模型的基础和纲领,这种模型从最高的抽象层次上对一个章节的课题、子课题的内容和属性进行总体描述。

建立教案课题模型需要教师收集的信息如表1所示。

然后将这个课题属性信息表映射成UML的用例图,如图3所示。

这一节的总课题用一个大的矩形方框表示课题名称“进程死锁”写在矩形方框的上端,而包含在这一总课题下面的子课题用包含在矩形方框中的椭圆形图标表示。椭圆形图标区域的上方标注子课题的名称,下方在大括号里面标注该子课题的教学要求和分配的讲授时间等子课题属性。重点子课题用★标注,难点子课题用▲标注。

课堂的参与者用小人形的图标表示,一般就是教师和学生。参与者分为主动参与者和被动参与者,如果该课题是需要以教师分析讲解为主,学生按照教师的思路来听课,则教师就是该课题的主动参与者;如果该课题是需要以学生之间的讨论交流为主,教师只是讨论话题的引导者,那么这时学生就是主动参与者。在用例图中,用一条实线连接子课题图标和该子课题的主动参与者图标。

在如图3所示的“进程死锁”总课题模型图中,“死锁的概念”和“检测与解除死锁”这两个子课题的主动参与者是学生。比如对于“死锁的概念”这个子课题,可以在课前要求学生搜集日常生活场景中发生的死锁现象,并且将该死锁现象用动画的方式描述出来,在上课讲到该子课题时,由学生走上讲台来演示和讲解,由教师作出相关评价。这样可以充分调动学生参与课堂的主动性,培养他们自己发现问题,解决问题的能力。

对于每一个子课题还可以再进行建模,比如可以用带有《包含》标签的空心箭头指向在该子课题中必须教授的内容,这些内容一般是教学大纲中规定的基本内容。除此之外,还可以用带有《扩展》标签的空心箭头指向教学大纲规定之外的扩展内容,这部分内容一般来自于与该子课题相关的前沿领域的最新研究情况或实际的工程科研项目。

2.2 教案静态建模

教案静态建模是在教案总体设计中得出的教案课题模型的基础上,围绕教案课题所囊括的主要内容搜集整理相关授课材料,并用类图来分门别类地组织和描述这些静态材料及其之间的相互关系。

在类图中,一个类图标用一个矩形方框表示,矩形方框区域由横线进行分割,类的名称写在横线上方,类的相关属性标注在横线下方。类与类之间的关系用连接类图标的空心箭头表示,关系名称写在箭头的上方。

然而,如何对庞杂的教学材料进行分类是一件比较困难的工作,这与课程类型、教师个人的授课风格与习惯都有关系。教学经验的积累在为教案创建类图的过程中会起到重要的作用。图4给出了一个关于“进程死锁”部分子课题的类图。

2.3 教案动态建模

借助UML的顺序图和活动图可以直观地对动态教学活动进行建模。教案的动态模型也要围绕课题模型来展开,并将静态模型中的授课材料按照一定的时间顺序逐步展示给学生,以教案静态模型中的授课材料为基础设计与学生动态交互的过程。

如图5所示是一个用活动图描述的教学活动模型,实心圆图标是教学活动的起点,公牛眼形图标是教学活动的终点。活动以圆角矩形图标表示,教师负责的活动列在教师泳道内,学生负责的活动列在学生泳道内,活动之间的转换用单箭头表示。

顺序图可以对教师与学生之间的交互建模,如图6所示是一个用顺序图描述的师生之间的交互片断。教师和学生对象图标向下垂直延伸的虚线是“生命线”,表示时间的流逝,生命线上的矩形长条是“激活”,用来表示教师或学生对象的某种活动,其具体活动内容及时间标注在旁边的注释图标里。教师和学生之间可以相互发送消息,教师发出的引导设问用实心箭头表示,而学生返回的反馈信息则用虚线箭头表示。

用顺序图可以捕捉教师和学生之间的交互信息及由这些信息所引发的相关活动,特别是当在授课中采用启发引导式教学方法的时候,用顺序图给教学交互活动建模效果最佳。

3 教案模型的测试与应用

3.1 教案模型的测试

教案的课题模型、静态模型和动态模型从多个不同的角度对教案模型进行了描述,但这三种模型的内容之间又有着密切的关联,因此在建模完成后要注意检查一下三种模型视图语义的一致性。比如,最常见的错误就是在顺序图的激活或活动图的活动中使用了静态类图中没有包含的授课材料,或者是用例图中某课题的被动参与者在活动图中却执行了该课题的主要活动。这项测试工作可以借助于UML建模工具来完成。

最后,在所有教案建模工作都完成之后,还要以课题模型为测试模型,来核查教案静态模型和动态模型的内容是否能够完整准确地体现出课题模型中的各项要求。

3.2 教案模型的应用

形象直观的教案模型图给教案的最终实施带来了很大的方便。首先,可以把教案的静态模型和动态模型映射成多媒体教学课件。用多媒体集成工具将静态模型中包含的各种多媒体授课材料按照它们之间的关系,再结合动态模型中的展示顺序集成在一起,就可以做出内容丰富,逻辑严密,条理清晰的多媒体课件。

其次,对于新开课的教师或年轻教师,第一轮上新课难免会对课堂教学过程的组织心中没底,这时形象直观的动态模型图就是最好的课堂助手。上课时可以把动态模型图放在看得见的地方,这样可以随时提醒自己后续的活动步骤,使得课堂组织更为流畅。

最后,当一次课上完之后,教案模型又可以作为评价和改进教学的重要依据。教师可以根据课堂实际授课效果对本次课的教案模型进行评价与改进。在学期末,教师之间可以用课程的完整教案模型作为相互之间交流学习的媒介和工具。而一些质量高,教学效果好的教案模型还可以集中起来形成教案模板库,供其它教师在备课时以此为基础进行二次开发设计,这样不仅可以充分提高备课效率,也使得课堂教学的质量能够稳步提高。

4 结束语

基于UML的教案建模方法将UML引入了教案设计中,将教案看作是课堂教学的模型,则教案设计过程就成为给课堂教学建模的过程。教案的课题模型、静态模型和动态模型在备课阶段生成,在课堂授课阶段实施,在课后又可以作为改进与交流的工具,经过在教学实践中的应用,取得了良好的教学效果。

摘要：针对传统教案设计过程中的弊端,提出了一种以统一建模语言(UML)为基础的教案设计建模方法,并结合“计算机操作系统”这门课程的教学实践,探讨了这种教案建模方法在教学实际中的具体应用与实施过程。这种方法将UML建模方法引入到教案设计中,按照自顶向下、逐步细化的方式分别建立起教案的课题模型,静态模型和动态模型,在教学实践中取得了较好的应用效果。

关键词：教案建模,UML方法,教案静态模型,教案动态模型

参考文献

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[2][美]JAMES RUMBAUGH.IVARJACOBSON,GRADY BOOCHUML参考手册[M].机械工业出版社,2005.

[3][美]MICHAEL BLAHA,JAMES RUMBAUGHUML面向对象建模与设计[M].人民邮电出版社,2006.

《统一建模语言》课程教学方法研究 篇4

UML是UnifiedModelingLanguage(统一建模语言)的简称,一种绘制软件蓝图的标准语言[1],可以使用UML对软件密集型系统进行可视化、详述、构造和文档化,是面向对象软件开发人员必须掌握的建模方法。

UML课程将面向对象技术与UML完美结合,以基于UML建模语言描述的面向对象分析与设计过程为内容,是高校软件工程专业课程体系中的专业必修课,课程的教学质量直接影响软件工程专业复合型人才的培养质量。

1UML课程教学问题

UML在高校计算机专业中属于一门新兴课程,在教学过程中,没有太多的经验可循,教学过程中主要存在以下问题:

(1)课程安排时 段不恰当。该 课程所需 关联知识 较多、实践性较强,需要相关课程的学习作为支撑。而现有的课程安排存在知识重复或脱节的现象,导致学生的知识结构缺乏连贯性和衔接性,从而影响了UML课程的教学质量。

(2)教学内容抽象,实践性缺乏。许多教材都把重点放在UML建模元素和对应建模工具的使用方法上,未与具体的软件开发过程相结合[2],出现了理论与实践严重脱节现象[3]。学生刚开始学习UML就会感觉内容抽象、枯燥无味,因而失去学习兴趣,这是UML教学中普遍存在的现象。学生看懂了书上的基础知识,但在进行特定系统的具体分析时却不知所措,不知如何下手,不能灵活运用所学的知识点进行操作,对UML的用途产生怀疑,甚至认为这是一门没用的课程。

(3)教师缺乏实践能力。UML是一门新兴课程,涉及范围广、知识面大,实践性也非常强,这就要求任课教师必须具备丰富的理论知识和实际开发经验和技能[4]。

而目前UML专业教师偏重理论知识的掌握,实践经验不足,专业性强的复合型人才稀少,严重影响了UML课程的教学质量。

(4)课时安排太少。该课程知识体系庞大,不仅包括面向对象的分析和设计方法,还包括UML丰富的知识,在较少的课时内很难系统地讲授清楚。

2解决对策

针对该课程教学中存在的问题,笔者结合教学中的经验,从多方面进行了探索,特提出以下解决问题对策:

(1)调整课程安 排时段。合理 安排该课 程的先行 课程,有利于学生对该课程知识的理解和吸收。UML课程综合性较强,涉及多方面的知识,比如软件工程导论、面向对象程序设计语言、计算机网络等,通过先期学习这些课程,学生对软件开发过程有了清晰的认识,才能更好地学习UML课程,也更容易理解和接受UML知识。在课程安排上,应做好各课程的前后衔接,使各课程相辅相成,形成合理的知识链。

(2)采用案例 教学和任 务驱动相 结合的教 学方法。UML是一门实践性较强的课程,如果采用传统的教学方法,只注重理论知识的学习,就会出现理论与实践脱节的现象,使课堂教学显得空洞、呆板,学生缺乏学习兴趣。鉴于UML课程特点,教学中应引入案例教学和任务驱动相结合的教学方法[5]。

针对学生对UML理论知识的抽象性难以理解、难以把握课程技术的精髓这一核心问题,引入案例教学法,以增强UML理论知识 的讲授效 果,通过对实 用案例的 讲解,使学生对知识能融会贯通。这里,选取适当的案例尤为重要。在众多UML教材中,采用的案例大多不具有引导性、连贯性,选取的一些小案例,相互之间缺乏联系,各章节知识点较为孤立,导致学生在学习各个知识点后,不能学以致用,不知道如何在实际项目开发中使用UML。

由于教学时数少,如果选取的案例过于复杂,在教学进度及教学目标上就很难把握,而且太复杂案例的选取往往会使学生的注意力由UML转向系统的功能上去。一个好的案例应该能够覆盖UML教学中的所有知识点,贴近学生生活,难度适中并有一定的扩展空间。比如可以选择成绩管理系统、ATM系统、网上选课系统等,学生对这些系统非常熟悉,易于理解和接受。

UML中的任务驱动教 学法是一 种建立在 建构主义学习理论基础上的新型教学方法。任务驱动教学法以任务为主线、教师为主导、学生为主体。在UML的教学过程中,应建立教师指导下以学生为中心的学习机制,充分调动学生学习的主动性和积极性。

针对UML的特点,将案例教学法和任务驱动教学法结合起来进行课堂教学实践,有利于学生更好地学习该课程。

(3)提高教师实践能力。UML课程是一门综合性和实践性较强的课程,任课教师应具有较强的实践能力和丰富的软件开发经验。为提高教师的实践能力,可以从以下两方面着手:1教师应经常到软件企业参与项目实践,洞悉行业最新动态,提高个人专业素养,积累实践经验,练就与时俱进的教学能力;2邀请企业中经验丰富的项目开发人员到学校讲学,吸纳既懂理论又有实践经验的优秀复合型人才充实UML教师队伍。

(4)合理安排课时。根据UML的课程特点以及课时分配情况,制定合适的教学目标和教学大纲,合理安排课时,既要系统讲授教学大纲规定的内容,又要达到教学目标要求,保证UML教学质量。

3结语

统一建模语言UML 篇5

《统一建模语言UML》是指导计算机软件开发和维护的工程学科, 是培养学生软件开发能力和项目管理能力的一门重要课程。通过本课程的学习, 使学生了解和掌握软件开发的技术和方法, 具备作为软件工程师所需的专业能力。

1 CDIO工程教育的特点

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果, 目前已经成为国际工程教育的通用模式。CDIO工程教育模式是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达, 以产品从研发到运行的生命周期为载体, 让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程, 培养学生的工程能力、职业道德、学术知识和运用知识解决问题能力、终生学习能力、团队协作能力、交流能力和大系统掌控能力。

2《统一建模语言UML》课程的特点

由于《统一建模语言UML》在计算机学科中的重要地位, 国内各高校计算机及相关专业都开设了《统一建模语言UML》课程, 但其概念、原则、原理十分复杂, 学生在学习过程中容易感觉到枯燥、乏味;而工程性的内容, 虽然具有很强的实践性, 但却由于规模的庞大与复杂性, 让学生感到无从下手, 难以把握。

统一建模语言是软件工程专业必修的一门课程, 本课的主要目的是使学生在学习面向对象程序设计的理论基础之上并且掌握面向对象编程语言之后, 进一步了和掌握建模语言的业界标准, 从而提高软件开发的能力与水平。

3 课程优化方案与实施

根据CDIO工程教育理念将实验环节与软件工程生命周期、构思、设计、实现和运作紧密结合起来, 将软件工程课程体系中软件需求分析, 项目管理, 面向对象分析与设计, 人机交互界面等课程集成化, 将集成后的综合实验课程体系分解为基础性实验、设计性实验、综合性实验、和专业创新性实验。在具体的实施中将案例项目进行分解, 再将这些分解后的项目模块分布到整个实验中。要求学生严格按照企业软件产品开发周几进行构思、设计、实现及运营。同时集成优化教学过程, 以项目为主线组织课程, 以用导学。在项目评审阶段, 要求评审团对项目提出设想, 进行项目组成员讨论及全班讨论, 激发学生学习的兴趣, 及对待问题的严谨性。

另外, 实践中教师需向学生明确实验设计目的。做到实验内容与现实相关, 激发学生学习动力。提倡学生自主选择大型实验的设计。结合工程案例积极主动查阅相关大型实验系统的资料, 构造系统模型, 建立知识库, 编程实现系统, 启发学生在系统中多加入已学的方法技巧如各种知识表示方法、启发式的搜索方法, 多采用启发式教学模式, 给学生留下自学和独立思考的余地, 以此拓宽思路, 培养解决问题能力, 并激发学生创新性。为了保证学生完成设计的规范性和完整性, 可以让他们按照软件工程思想撰写开发步骤, 提交设计论文, 加强学生的设计能力, 使实验效果得到最大程度的发挥。

在学习统一建模语言课程中, 辅以参加学科竞赛活动为依托, 加强学生创新能力培养。以全国软件专业人才设计与开发大赛、程序设计大赛及大学生创新创业训练计划、“挑战杯”大学生科技文化艺术节等学科竞赛为平台, 加强对学生创新能力和实践能力的培养。通过团队合作平台开展的团队研讨活动, 培养学生的团队领导和沟通能力。

4 结论

通过对统一建模语言课程进行教学改革研究和实践, 建立一个适应社会发展的软件工程专业教学模式, 能够全方位地发展学生动手能力, 培养学生创新意识, 让学生建立团队协作精神, 提高软件工程专业毕业生的整体素质, 使之能适应社会需求。

参考文献

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[2]雷环, 汤威颐, Edward F.Crawley.培养创新型、多层次、专业化的工程科技人才——CDIO工程教育改革的人才理念和培养模式[J].高等工程教育研究.2009 (05)

[3]王志强, 蔡平, 杜文峰.基于CDIO理念的多媒体应用基础课程实践教学改革[J].计算机教育.2009 (12)

[4]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究.2008 (03)