《統一建模語言UML》綜合型實驗教學改革方案研究

摘要：《統一建模語言UML》課程改原有驗證性實驗為貫穿式綜合型實驗，將全部實驗統一在一個實驗項目中。改革主要包括實驗內容改革和實驗過程改革，并設計考核標準。學生在實驗中深入理解UML模型的作用，接觸項目分析、設計、建模的過程，理解團隊合作的重要性。本實驗改革是要改變學生應用能力弱的問題，全面培養學生分析問題和建立模型的能力，提升學生的實踐應用水平。

關鍵詞：貫穿式綜合型實驗;UML;實驗過程改革;建立模型

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）19-0209-02

1 改革的目的

《統一建模語言UML》是為計算機科學與技術專業軟件工程方向、軟件工程專業和大數據方向開設的一門專業必修課程，是軟件工程課程體系的重要組成，是面向對象分析與設計的重要工具和手段[1]，是計算機專業人員必備的分析設計系統的能力[2]。通過本課程的學習，使學生在理解面向對象理論基礎并且掌握面向對象編程語言之外，進一步提高軟件開發的能力與水平。

作為軟件工程類課程，《統一建模語言UML》課程具備與軟件工程類課程相似的問題，具有專業理論強的特點，概念、原則、原理十分復雜，而工程性的內容，雖然具有很強的實踐性，但由于規模的龐大與復雜性，讓學生感到無從下手、難以把握[3]。因此，學生在實踐中存在理論能力強、實踐應用能力差，個人能力強、團隊協作能力弱等問題。歸根結底是學生無法將所學理論完全與實踐應用相結合，工程實踐能力差的問題。作為一門理論與實踐相結合的課程，怎樣提高課程的工程化程度，提高學生工程應用能力，培養學生工程價值觀，更好地達到工程化教育的目標，是本課程面臨的重要課題。

2 改革的意義

《統一建模語言UML》綜合型實驗教學改革徹底改變本課程原有的驗證性實驗內容，采用統一的項目貫穿實驗全過程的方式，讓學生在實驗中深入接觸項目分析、設計、建模，通過分析項目和創建模型體會團隊協作。綜合實驗的展開是以學生為主體的實驗教學，通過循序漸進式開展，幫助學生參與建模實踐。實驗過程學生帶著任務去學習實踐，在實踐教學設計中突出學生的主體地位和教師的引導作用，重視培養學生的主觀能動性，增加學生的動手機會，幫助學生進一步理解模型的應用，加強溝通的能力，增加交流互動、同學間的協作。

3 改革的主要內容

《統一建模語言UML》綜合型實驗教學改革是要改變本課程的實驗內容和實驗過程，采用研討式實踐教學方式，團隊合作共同完成貫穿式實驗。

3.1 實驗內容改革

本課程實驗為8學時，4個實驗。原有的設計內容為對UML建模中各種模型圖，包括用例圖、類圖、順序圖、通信圖、狀態機圖、活動圖、包圖、組件圖、部署圖等模型的驗證性練習。實驗形式主要是教師出題，學生練習繪制模型的方式。這種方式的優勢是教師設計的題目知識點涵蓋全面，能夠涉及全部或大部分授課知識點的練習，學生對于知識點的掌握牢固、全面;缺點是學生雖然掌握了UML各種模型圖的繪圖方式和圖中細節的處理，但學生很難理解該模型如何使用，面對某個具體系統建模如何綜合利用各種模型圖。

修改后的實驗將原有的基礎訓練內容作為例題、練習和作業，學生在課上或課下完成，基礎實踐注重理論知識訓練，為理論知識提供實踐支撐，旨在幫助學生理解各種模型的作用和繪制方式。實驗過程全程采用貫穿式綜合實踐項目，采用團隊開發模式，項目小組分工合作，團隊完成系統模型。貫穿式的綜合項目實驗將四個實驗整合到一個實踐項目之下，按照模型的講解和使用設置實驗內容：

實驗一：用例圖和類圖的建模

實驗二：交互圖和狀態機圖的建模

實驗三：活動圖、包圖、組件圖、部署圖建模

實驗四：數據庫設計、模型整合

按照軟件工程思想展開分析建模過程，采用啟發式教學，給學生留下足夠的思考余地，拓寬思路、培養分析和解決問題能力，使實踐效果得到最大程度的發揮。

3.2? 實驗過程改革

本課程的實驗內容改變原有的教師布置實驗練習、學生機械完成的模式，全部采用開放式的分組研討實驗教學方式。實驗教學過程如下：

1）教師根據當次實驗內容，提出實驗要求，交代實驗重點和關注問題;

2）學生分組研究，通過查找資料、討論等方式提出建立模型的思路;

3）學生自主繪制模型，在建模中隨時互相溝通，向老師提出問題;

4）教師綜合學生問題，對普遍問題進行總結講解;

5）學生完成實驗內容，上交實驗報告。

研討式實驗教學以學生小組為課堂主體，兼具啟發性、循序漸進性及和諧性。“通過認識過程去掌握認知結構”，讓學生在實踐中掌握分析建模的方法，在相互探討中掌握熟練使用建模工具的能力、針對問題分析建模的能力、相互交流合作的能力，達到個體與團隊的同步共進。使學生逐步離開教師這根“拐杖”獨立“行走”，從“學用”走向“會用”，有助于學生綜合能力的提高，還有助于師生共同探索、發現和研究，促進教學相長。

4 改革方案實施

4.1 實施過程

綜合型實驗最早是作為軟件工程實驗的輔助，為軟件工程實驗提供模型分析和構建。綜合型實驗實施完畢后，總結發現一方面學生對于各種模型的應用有了較前深入的理解和應用，另一方面作為軟件工程實驗輔助，學生的分析和建模過程過于依賴和拘泥于軟件工程的過程性文檔，對于UML的建模細節沒有進行充分考慮，沒有展開全面的分析、設計建模，對于UML知識的深入理解作用有限。

后期開始進行獨立的項目分析和建模，采用貫穿式獨立項目，學生分組協作，完成綜合實踐報告。獨立的UML項目建模，脫離了軟件工程文檔的模板束縛，要求學生著重考慮軟件模型的分析與構建，給予學生更多的思考分析空間，學生能夠針對項目進行全面的分析和建模，對項目建模和各種模型的應用有全面的認識，并能夠自主地在模型中提取和實踐各種建模細節。2020年由于疫情實施在線授課，要求學生進行實踐過程平臺建設和展示，學生可以遠程向教師提供項目分析建模的整個過程，并且便于互相交流和學習。

4.2 實驗考核

《統一建模語言UML》課程期末考核成績構成包括平時成績、綜合項目實驗成績和期末考試成績。綜合型項目實驗在課程最終考核中占比20%分數，主要考查學生的分組協作情況、模型準確度、報告質量等。實驗項目評分基本標準如下表所示：

以實驗項目評價標準為依據，確定各小組及小組成員的成績等級。

5 改革實施效果

綜合性實驗項目解決了《統一建模語言UML》課程理論與實踐偏離的問題，學生在實驗中實踐理論知識，在理論學習中體會實踐應用。學生很容易地融入熱烈的學習氛圍，更清楚明白UML是做什么的，在軟件開發中的作用。學生能在實踐過程中感受自己的進步，增加了課程學習的信心。另一方面，在綜合實驗項目中幫助學生更好地理解了團隊合作的重要性。

通過實施綜合型項目實驗改革，學生的學習積極性提高了，主動參與到小組討論和建模中，一方面能夠發現自己在學習過程中的不足，積極向老師或同學提問，另一方面深入理解了UML建模在軟件開發中的作用。

參考文獻：

[1] 商鵬，蘇晶.CDIO在統一建模語言課程教學中的應用探討[J].科技視界，2018（30）：2095.

[2] 孫勝娟，劉彥瑞，倪健.基于CDIO理念的統一建模語言UML教學改革探索[J].教育教學論壇，2013（19）：13-16

[3] 付丹丹，王健，蔡朝暉，馬英瑞.基于CDIO的統一建模語言課程教學改革研究與實踐[J].福建電腦，2014（4）：53.

【通聯編輯：王力】