基于UML系統的在線學習/考試系統分析與研究

摘 要：在線學習/考試系統是遠程教育的一項重要內容，也是日常教學中學生自主學習、課外學習的一個重要平臺。文章主要研究通過UML系統建模分析實現在線學習/考試系統的系統規劃設計。

關鍵詞：需求分析；UML；模型；類

1 概述

隨著計算機網絡的迅速普及，網絡教育已成為現代教育的一個重要分支，并且正發揮著越來越重要的作用。在線學習/考試系統是遠程教育的一項重要內容，也是日常教學中學生自主學習、教師課外教學的一個重要平臺。它對減輕教師工作負擔、提高工作效率、優化學生考試的流程，增強參加考試學生的身份識別等方面有著重要的作用；而且比傳統的考試模式節省人力財力和時間，并使學生能不受時空限制進行有選擇的學習。文章主要研究通過UML系統建模分析實現在線學習/考試系統的系統規劃設計。

2 在線學習/考試系統需求分析

開發在線學習/考試系統主要目的是充分發揮互聯網不受時間空間限制的優勢，讓學生可以自主學習，讓老師的教學在課堂外得以延續，并且可以隨時隨地通過網絡進行溝通、教學，這樣的學習方式打破了常規的教學模式。系統需要實現的功能如下：

（1）用戶登錄及管理功能，包含學生登錄、教師登錄、管理員登錄、游客登錄等功能，學生、教師及管理員登錄系統根據預先注冊好的賬號登錄后可以對賬號信息進行修改，比如修改個人信息、修改密碼等，管理員可以對整個系統進行控制管理。

（2）學生學習功能及教師的教學功能，學生學習功能可以實現在網絡上選擇課程進行在線學習，并隨著學習進程有對應的練習及測試，讓學生進行自我測試，隨時調整學習進度，并可以向老師進行反饋信息；教師教學功能包括更新、上傳、編輯教學資料及題庫信息，在線回復答疑等。

（3）自動組卷出卷功能，這個功能主要是方便教師根據教學要求利用系統自動組卷出卷，按難度級別出不同層次的試卷，節省每個學期課堂教學期末考試出卷時間，但預先必須設好各類知識點及題型、難度系數等。

（4）網上交流功能，學生和教師可以通過電子郵件或到聊天室進行交流解疑，體現現代協作學習理念。

3 基于UML系統的Web應用程序建模概述

3.1 UML的概念

所謂面向對象的建模是指，按照人們習慣的思維方式，用面向對象觀點建立問題域的模型，開發出盡可能自然地表現求解方法的軟件。用面向對象的方法建模，通常需要建立三種形式的模型，它們分別是：描述系統數據結構的對象模型，描述系統控制結構的動態模型和描述系統功能的功能模型。

統一建模語言UML是國際對象管理組織批準的基于面向對象技術建模的標準語言。在統一建模語言UML中主要利用用例圖來描述類與類之間的關系組成，在UML中存在四種基本關系：依賴關系、關聯關系、組合關系、實現關系。

狀態圖和順序圖。設計者可以利用狀態圖和順序圖來描繪系統對象在系統中不同流程的狀態、行為及觸發的事件，兩者主要描述系統的動態情況。

用例圖。在利用UML進行需求分析常用的工具。主要描述系統、行為者、用例用例之間的關系。簡單的用例圖如圖1所示。

通常，在使用UML進行系統分析建模時：系統對象模型用類圖描述、系統動態模型用狀態圖或順序圖建立、系統功能模型用用例圖建立。

3.2 基于UML程序建模

由于網絡環境的復雜多變性，使得基于Web的應用程序建模比普通應用程序的建模更加復雜，而最初開發使用UML主要為普通軟件系統設計建模，現在用它為網絡應用程序建模，就顯示出了一定的局限性。因此，當前使用UML對web程序建模時對它的功能進行了適當的擴充升級。在軟件建模中可以利用UML技術進行需求分析（用戶角色分析、系統功能分析）、系統構架設計（數據設計、總體設計、系統表示層設計）、系統詳細設計。

由于篇幅限制，在此只對基于web的應用程序建模做了簡要的闡述，更多的內容及問題還有待后續研究。

4 基于UML系統功能分析與實現

在上兩段中介紹了基于UML的Web應用的建模過程，現在將根據這個過程，對在線學習/考試系統進行用戶分析及描繪系統功能圖。

4.1 在線學習系統用戶角色分析

如圖2所示，給出了網絡學習系統的用戶角色關系。從圖中可以看出，本系統用戶分為學習用戶和系統管理用戶兩類，其中學習用戶又可以分為己經注冊學生和過客學生兩類，系統管理用戶又分為教師和管理員兩類。系統為每一類系統用戶角色都賦予一定的功能權限，用戶根據這些功能權限使用該系統。

學生和過客，使用網絡學習系統完成某一課程的學習過程，它是系統的核心角色；過客，對一個開放的系統而言，對一些沒有注冊的過客同樣也應該提供一些信息服務功能，以便增進系統對外界的影響。

教師和管理員，使用系統對學習內容資源進行維護，同時完成諸如作業管理和答疑等教輔工作：管理員，主要實現系統的安全以及系統所有用戶的管理功能。

4.2 系統功能模型分析-建立系統用例圖

系統用戶參與的總的用例圖如圖3所示，還可以依次畫出學生參與用例圖、教師參與用例圖、管理員參與用例圖等。

4.3 系統動態模型分析

系統時序圖：利用系統時序圖，按照時間順序， 跟蹤對象之間事件的發生、傳遞過程。在系統分析時我們可以畫出系統管理員管理網站時序圖、用戶登錄時序圖、教師組卷和考試時序圖，例如用戶登錄時序圖如圖4所示。

系統狀態圖：利用系統狀態圖，描述系統或對象內部的狀態轉移關系。

系統活動圖：描述一個操作的執行過程。活動圖是狀態圖的一個變種，用于顯示動作及其結果，用于業務建模，比如在詳細規劃設計時可以建立用戶登錄活動圖、管理員維護網站活動圖等。

4.4 本系統靜態模型的建立

系統靜態模型可以用類圖來實現，根據本系統的用例分析，設計該系統有關主要類的類圖有系統參與者類圖、試題使用類圖等，系統參與者類圖如圖5所示：

5 結束語

傳統的系統分析設計方法難以保證效率和質量，將UML系統應用于在線學習/考試系統的建設，可以加速開發進程，提高代碼質量，支持動態的業務需求。從實際效果來看，UML系統可以保證軟件開發的穩定性、魯棒性，在實際應用中取得良好的效果。

參考文獻

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作者簡介：孫玉蘭（1979，7-），女，籍貫：云南省昆明市，現職稱：講師，學歷：研究生，研究方向：計算機應用技術。