基于UML的開(kāi)放式課堂教學(xué)管理系統(tǒng)建模

李翠紅，楊　威，杜星月

（山西師范大學(xué)教育技術(shù)與傳媒學(xué)院，山西臨汾041000）

基于UML的開(kāi)放式課堂教學(xué)管理系統(tǒng)建模

李翠紅，楊威，杜星月

（山西師范大學(xué)教育技術(shù)與傳媒學(xué)院，山西臨汾041000）

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，理實(shí)一體化課程在職業(yè)教育應(yīng)用廣泛，構(gòu)建相應(yīng)的學(xué)習(xí)、教學(xué)空間成為當(dāng)下流行趨勢(shì)，作者根據(jù)學(xué)習(xí)空間課堂教學(xué)管理實(shí)現(xiàn)的功能，應(yīng)用UML分析設(shè)計(jì)B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)模型，建立開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象類(lèi)的定義、對(duì)象類(lèi)的動(dòng)態(tài)建模及物理建模，有利于提高教學(xué)管理系統(tǒng)的開(kāi)放性、穩(wěn)定性、可重用性。

開(kāi)放課堂教學(xué)管理；UML；學(xué)習(xí)空間；動(dòng)態(tài)建模

一、引言

2016年地平線報(bào)告提出學(xué)習(xí)空間重構(gòu)的重要性，這就要求各院校建立新的教與學(xué)空間。高等職業(yè)教育變革的主要體現(xiàn)之一是采用理實(shí)一體化的教學(xué)課程模式，利用現(xiàn)代教育技術(shù)，將理論與實(shí)踐，教與學(xué)，教室、工作室、實(shí)訓(xùn)室，知識(shí)、技能等一體化。系統(tǒng)從學(xué)習(xí)空間教學(xué)角度出發(fā)，采用.NET框架和MVC模式開(kāi)發(fā)開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)，既能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)空間動(dòng)態(tài)、開(kāi)放的教學(xué)，同時(shí)對(duì)職業(yè)院校學(xué)習(xí)空間的綜合管理具有重要作用。從學(xué)習(xí)空間教學(xué)的角度出發(fā)，使用UML對(duì)開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行分析建模。系統(tǒng)合理規(guī)劃，功能完善，方便師生共同使用，減少相關(guān)工作人員的工作量；實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)空間上的資源共享，激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，學(xué)生完成社會(huì)性交互，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)參與，提升學(xué)習(xí)效果；學(xué)習(xí)空間管理方面，減輕管理員工作，采用信息系統(tǒng)的管理模式，學(xué)習(xí)空間主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目課程的安排，師生通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)器可以方便地查詢(xún)、提交有關(guān)教學(xué)資源。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)根據(jù)教學(xué)需求把用戶(hù)分為四類(lèi)，有教師用戶(hù)、學(xué)生用戶(hù)、系統(tǒng)管理員用戶(hù)、學(xué)習(xí)空間管理員用戶(hù)。針對(duì)具體的用戶(hù)，系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的信息設(shè)置相應(yīng)的權(quán)限和功能。學(xué)生使用這個(gè)系統(tǒng)可以運(yùn)用個(gè)人密碼登錄，然后在線查看課程安排時(shí)間、地點(diǎn)，瀏覽工作項(xiàng)目信息，提交項(xiàng)目報(bào)告，修改個(gè)人信息，評(píng)定其他學(xué)生的工作項(xiàng)目，查看自己項(xiàng)目課程成績(jī)；教學(xué)一線的教師登錄這個(gè)系統(tǒng)主要是查詢(xún)本人授課的班級(jí)，所在的地點(diǎn)、時(shí)間，評(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)空間平時(shí)的課程成績(jī)，跟蹤學(xué)生的互動(dòng)信息，記錄學(xué)生在開(kāi)放課堂的表現(xiàn)，修改個(gè)人資料，申請(qǐng)使用學(xué)習(xí)空間并查看結(jié)果，申請(qǐng)?jiān)O(shè)備，發(fā)布及管理項(xiàng)目報(bào)告資源；學(xué)習(xí)空間的管理人員登錄系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)空間項(xiàng)目信息管理，管理耗材信息，管理設(shè)備信息，檢索并分配學(xué)習(xí)空間，審核學(xué)習(xí)空間申請(qǐng)，查看學(xué)習(xí)空間申請(qǐng)及學(xué)習(xí)空間安排；系統(tǒng)管理員登錄本系統(tǒng)設(shè)置學(xué)習(xí)空間、學(xué)生、教師基本信息，設(shè)置工作項(xiàng)目設(shè)備信息，維護(hù)公告信息、學(xué)習(xí)空間排課系統(tǒng)等。

系統(tǒng)使用ASP.NETMVC模式來(lái)實(shí)現(xiàn)模型應(yīng)用程序核心，實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)中存取數(shù)據(jù)的功能，視圖一方面將模型的數(shù)據(jù)接收并傳遞給用戶(hù)，另一方面將用戶(hù)的數(shù)據(jù)和請(qǐng)求傳遞給模型和控制器，控制器負(fù)責(zé)處理用戶(hù)之間的交互，MVC將模型、顯示和控制進(jìn)行了分離，使一個(gè)模型可以具有多個(gè)顯示視圖，使應(yīng)用更加方便。系統(tǒng)面向全體用戶(hù)具有信息發(fā)布功能，能夠完成項(xiàng)目提交、評(píng)定等功能，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)教師申請(qǐng)學(xué)習(xí)空間的請(qǐng)求，教師根據(jù)自己的教學(xué)計(jì)劃合理安排教學(xué)并作具體分配，避免學(xué)習(xí)空間安排沖突，開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

三、用例圖

系統(tǒng)采用UML在需求分析階段的建模步驟，根據(jù)系統(tǒng)需求，從用戶(hù)的角度描述出系統(tǒng)的功能，作為用例圖執(zhí)行時(shí)系統(tǒng)與操作者的一個(gè)交互過(guò)程，在捕獲用戶(hù)需求后，使用用例圖對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，定義系統(tǒng)的參與者，劃分用例，建立用例圖。

1.系統(tǒng)管理員用例圖

系統(tǒng)管理員的主要需求是保障系統(tǒng)的正確運(yùn)行，同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)以及管理配置，具體包括基本信息配置，學(xué)習(xí)空間課程信息維護(hù)，系統(tǒng)用戶(hù)數(shù)據(jù)管理，學(xué)習(xí)空間排課系統(tǒng)維護(hù)、實(shí)現(xiàn)、信息的發(fā)布，系統(tǒng)登錄等。通過(guò)調(diào)查分析，學(xué)習(xí)空間課程信息維護(hù)包括項(xiàng)目課程信息導(dǎo)入，項(xiàng)目課程信息查詢(xún)，項(xiàng)目課程信息添加、修改、刪除等，參與查詢(xún)項(xiàng)目課程信息的用戶(hù)包括學(xué)生、教師、學(xué)習(xí)空間管理員等。將每個(gè)業(yè)務(wù)用例都繪制出相應(yīng)的活動(dòng)圖，活動(dòng)圖用于研究實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作過(guò)程、多個(gè)對(duì)象之間的合作，再將其中的各種“活動(dòng)”整合，圖2為系統(tǒng)管理員用例圖：

圖2　系統(tǒng)管理員用例圖

2.學(xué)習(xí)空間課程教師用例圖

學(xué)習(xí)空間課程教師登錄系統(tǒng)，可以查詢(xún)學(xué)習(xí)空間的設(shè)備情況、學(xué)習(xí)空間課程的申請(qǐng)情況，預(yù)約申請(qǐng)學(xué)習(xí)空間、設(shè)備、耗材，上傳項(xiàng)目任務(wù)單，管理學(xué)生項(xiàng)目報(bào)告等，系統(tǒng)存儲(chǔ)師生在學(xué)習(xí)空間的教學(xué)資源，為學(xué)生在線主動(dòng)學(xué)習(xí)提供了有力保障，圖3為學(xué)習(xí)空間課程教師用例圖：

圖3　學(xué)習(xí)空間課程教師用例圖

3.學(xué)生用例圖

學(xué)生登錄系統(tǒng)，一方面提交項(xiàng)目報(bào)告，查看項(xiàng)目課程成績(jī)，進(jìn)行自評(píng)互評(píng)，修改個(gè)人資料信息，查看課程安排，與系統(tǒng)管理員、課程教師、學(xué)生之間進(jìn)行信息交流；另一方面系統(tǒng)及時(shí)記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程并及時(shí)反饋給教師，教師可以隨時(shí)隨地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，圖4為系統(tǒng)學(xué)生用例圖：

圖4　學(xué)生用例圖

四、系統(tǒng)的類(lèi)

系統(tǒng)在建模過(guò)程中，以用例模型為輸入，以MVC模式識(shí)別系統(tǒng)類(lèi)、類(lèi)的屬性和操作，對(duì)類(lèi)進(jìn)行劃分建立初步模型，之后確定類(lèi)的屬性和操作以及類(lèi)之間的聯(lián)系。Model部分包括后臺(tái)的邏輯操作，訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的類(lèi)，在.NET中寫(xiě)成獨(dú)立的類(lèi)文件，最后建立開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)的類(lèi)圖，系統(tǒng)的類(lèi)分別是用戶(hù)類(lèi)、系統(tǒng)管理員類(lèi)、學(xué)生類(lèi)、教師類(lèi)、項(xiàng)目類(lèi)、班級(jí)類(lèi)、學(xué)習(xí)空間類(lèi)、院系類(lèi)、專(zhuān)業(yè)類(lèi)、排課類(lèi)，圖5為開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)的類(lèi)圖，每類(lèi)的功能介紹如下：

用戶(hù)類(lèi)：用戶(hù)類(lèi)是所有類(lèi)的父類(lèi)，包括的屬性有登錄名、密碼、用戶(hù)郵箱等，方法有g(shù)etAccount（）（獲取登錄賬號(hào)）以及changePass（）（修改密碼）。

系統(tǒng)管理員類(lèi)：主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)以及用戶(hù)的管理配置，除了繼承父類(lèi)的屬性和方法，管理員有自己的屬性、電話(huà)號(hào)碼。還有自己的方法：cerftfyUpload（）（文件的上傳認(rèn)證）、updaPageInfor（）（更新頁(yè)面信息）、addUser（）（添加用戶(hù)）和deleteUser（）（刪除用戶(hù)）等。

學(xué)生類(lèi)：主要負(fù)責(zé)參與學(xué)習(xí)空間項(xiàng)目課程學(xué)生的基本信息的事務(wù)管理，除了繼承父類(lèi)的屬性和方法，還包括學(xué)號(hào)、姓名、性別、年級(jí)、專(zhuān)業(yè)、班級(jí)編號(hào)、系部編號(hào)、電話(huà)、學(xué)生類(lèi)別、郵箱等。對(duì)學(xué)生信息事務(wù)管理的主要操作有updateStuInfo（）（更新個(gè)人信息）等。

教師類(lèi)：包括學(xué)習(xí)空間管理員與項(xiàng)目課程的教師，主要負(fù)責(zé)教師基本信息的事務(wù)管理，除了繼承父類(lèi)的屬性和方法，還包括教師編號(hào)、教師姓名、性別、教授的課程、職稱(chēng)、系部編號(hào)、類(lèi)別、電話(huà)等，對(duì)教師信息事務(wù)管理的主要操作有updateCourInfo（）（更新課程介紹）、updateTchIntro（）（更新教師介紹信息）等。

項(xiàng)目類(lèi)：主要負(fù)責(zé)教師學(xué)生項(xiàng)目基本信息的事務(wù)管理，工作項(xiàng)目基本信息事務(wù)管理的主要操作有issue（）（項(xiàng)目發(fā)布）、delete（）（項(xiàng)目刪除）和modify（）（項(xiàng)目修改）等。對(duì)項(xiàng)目課程事務(wù)管理的主要操作有修改項(xiàng)目課程信息的方法modify（），主要屬性包括項(xiàng)目編號(hào)、課程編號(hào)、項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目總課時(shí)數(shù)、項(xiàng)目要求、課程名稱(chēng)、任務(wù)單號(hào)、專(zhuān)業(yè)編號(hào)、課程標(biāo)準(zhǔn)、考核類(lèi)型、學(xué)習(xí)空間編號(hào)、用戶(hù)類(lèi)別、學(xué)習(xí)者特征、分組人數(shù)、首開(kāi)時(shí)間、教學(xué)目的等。

班級(jí)類(lèi)：主要負(fù)責(zé)班級(jí)的事務(wù)管理，主要屬性包括班級(jí)編號(hào)、班級(jí)名稱(chēng)、專(zhuān)業(yè)編號(hào)等，對(duì)班級(jí)事務(wù)管理的主要操作有修改班級(jí)信息的方法modify（）等。

學(xué)習(xí)空間類(lèi)：主要負(fù)責(zé)理實(shí)一體化學(xué)習(xí)空間基本信息的事務(wù)管理，主要屬性包括學(xué)習(xí)空間編號(hào)、學(xué)習(xí)空間名稱(chēng)、負(fù)責(zé)教師編號(hào)、房間號(hào)、容納人數(shù)、電腦數(shù)、是否分配等，對(duì)學(xué)習(xí)空間事務(wù)管理的主要操作有修改學(xué)習(xí)空間信息的方法modify（）。

院系類(lèi)：主要負(fù)責(zé)系部信息管理，主要屬性包括院/系編號(hào)、院/系名稱(chēng)等，對(duì)院/系事務(wù)管理的主要操作有修改院系信息的方法modify（）等。

專(zhuān)業(yè)類(lèi)：主要負(fù)責(zé)專(zhuān)業(yè)信息管理，主要屬性包括專(zhuān)業(yè)編號(hào)、專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)等，對(duì)專(zhuān)業(yè)事務(wù)管理的主要操作有修改專(zhuān)業(yè)信息的方法modify（）等。

排課類(lèi)：主要負(fù)責(zé)排課結(jié)束后的課表相關(guān)元素信息管理，主要屬性包括學(xué)習(xí)空間編號(hào)、項(xiàng)目編號(hào)、教師編號(hào)、教學(xué)周次、教學(xué)日次、教學(xué)節(jié)次、項(xiàng)目批次、容納上課人數(shù)等，對(duì)排課事務(wù)管理的主要操作有自動(dòng)排課auto-Course（）、手動(dòng)排課manualCourse（）、沖突檢測(cè)conflict-Detection（）、統(tǒng)計(jì)分析 statisAnalysis（）、報(bào)表輸出 reportOut（）等。

五、開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)中對(duì)象的動(dòng)態(tài)建模

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模的主要作用是描述個(gè)對(duì)象間消息的實(shí)時(shí)變換和相互作用等，開(kāi)放課程教學(xué)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)中內(nèi)部對(duì)象間的通信采用UML建模方式進(jìn)行描述，系統(tǒng)從用戶(hù)的主要用例間的交互出發(fā)，在用例圖的基礎(chǔ)上建立時(shí)序圖。具體的動(dòng)態(tài)建模的流程是：系統(tǒng)管理員進(jìn)行驗(yàn)證后登錄系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生、教師、課程的信息進(jìn)行管理；學(xué)習(xí)空間管理員進(jìn)行驗(yàn)證后登錄系統(tǒng)，可查看課程、課程項(xiàng)目信息，審批預(yù)約申請(qǐng)，查詢(xún)學(xué)習(xí)空間設(shè)備；學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證后登錄系統(tǒng)，可以對(duì)項(xiàng)目課程信息和考核成績(jī)進(jìn)行查詢(xún)，就學(xué)生個(gè)人信息進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置等；教師進(jìn)行驗(yàn)證后登錄系統(tǒng)，可以查看項(xiàng)目課程、學(xué)生信息，同時(shí)也可對(duì)教師的個(gè)人信息進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置和實(shí)時(shí)觀察學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程等。

圖5　開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)的類(lèi)圖

六、結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)放課堂教學(xué)管理系統(tǒng)以高職院校理實(shí)一體化課程的學(xué)習(xí)空間為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)習(xí)空間教學(xué)管理的工作流程，開(kāi)發(fā)Web應(yīng)用系統(tǒng)，采用統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML在系統(tǒng)中的應(yīng)用，提出系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試使用，目前運(yùn)行穩(wěn)定，各基本條件設(shè)置較為滿(mǎn)足，達(dá)到合理分配學(xué)習(xí)空間資源的效果，滿(mǎn)足院校學(xué)習(xí)空間教學(xué)管理系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)。

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（編輯：王天鵬）

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1673-8454（2016）11-0062-03