“UML 建模工具”課程教學改革與實踐

　　摘要：“UML建模工具”是軟件工程專業(yè)的一門必修課。通過該課程的學習，使學生能使用UML建模工具進行面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析和設計。為了提高教學質(zhì)量，通過分析學生基本情況和教學內(nèi)容，在教學案例設計、教學方式和考核方式上進行了改革與實踐。
　　關鍵詞：UML建模工具；案例；考核方式；教學方式；軟件工程
　　中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）28-6725-02
　　1 概述
　　UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語言）是OMG組織1997年發(fā)布的一種面向?qū)ο竦目梢暬ＵZ言，為軟件開發(fā)各個階段提供了動態(tài)或靜態(tài)的模型描述，方便軟件系統(tǒng)構(gòu)造者表達設計思想和交流設計成果[1]。UML建模工具是幫助系統(tǒng)構(gòu)造者方便使用UML的軟件，其主要功能有：支持各種UML模型圖的繪制和存儲，支持雙向工程，提供與其他開發(fā)工具的接口[2]。目前常用的UML建模工具有Rational Rose和Microsoft Visio。
　　“UML建模工具”是軟件工程專業(yè)的一門必修課。開設在“計算機科學導論”和“面向?qū)ο蟪绦蛟O計”課程之后，其目的是在學生掌握了計算機科學的基本理論和程序設計的基本方法的基礎上，通過使用UML建模工具進行面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析和設計。為了順利優(yōu)質(zhì)地開展“UML建模工具”課程，本文從學生基本情況分析、教學內(nèi)容分析入手，在教學案例設計、教學方式和考核方式方面的進行了改革與實踐。
　　2 學生基本情況分析
　　“UML建模工具”的授課對象是軟件工程專業(yè)大學二年級的學生，理論水平相對膚淺，程序設計能力不高。但是部分同學卻出現(xiàn)了畏難情緒，對專業(yè)和課程的學習興趣降低。在這種情況下，專業(yè)教師的指導和課程的講授，對學生未來的發(fā)展方向有重要作用。因此，“UML建模工具”作為軟件工程專業(yè)的一門必修課，其教學要以提升學生專業(yè)學習興趣和信心、加強專業(yè)技能為目標。
　　3 教學內(nèi)容分析
　　“UML建模工具”課程涉及的教學內(nèi)容有：面向?qū)ο蟾攀?、軟件工程概述、UML概述、Rational Rose概述、用例圖、類圖和對象圖、序列圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動圖、包圖、構(gòu)件圖和部署圖。
　　各知識單元的作用和關系是：①面向?qū)ο蟾攀龊蛙浖こ谈攀霾糠?，幫助學生形成軟件開發(fā)理論基礎；②UML概述和Rational Rose概述部分，用于對UML和Rational Rose工具形成宏觀理解；③用例圖、類圖和對象圖、序列圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動圖、包圖、構(gòu)件圖和部署圖，它們是使用UML進行系統(tǒng)建模的9大模型，是系統(tǒng)建模不可分割的有機組成部分。全部內(nèi)容的學習是為了使學生能對具體某個系統(tǒng)的開發(fā)進行規(guī)范準確的建模，提升軟件開發(fā)的效率。
　　4 教學案例設計
　　案例能幫助學生掌握和理解課程知識。對于該課程，恰當?shù)陌咐O置對提高教學效果更有事半功倍的作用。本課程的案例設計區(qū)別于其他課程的地方在于：同一個案例應貫穿于整個課程。因此，該課程案例設計的原則是：案例背景學生熟悉；案例的內(nèi)容涵蓋課程所有知識點；案例至少有兩個，一個用于課堂教學，一個用于實驗教學。
　　案例設計的結(jié)果是：設計了兩個大案例，分別對應于兩個系統(tǒng)——“學生信息管理系統(tǒng)”和“圖書管理系統(tǒng)”的建模。其中，“學生信息管理系統(tǒng)”用于課堂教學，“圖書管理系統(tǒng)”用于實驗教學。對于這兩個系統(tǒng)，學生都有直接或間接使用經(jīng)驗，易于理解。涉及的內(nèi)容有：需求分析、創(chuàng)建系統(tǒng)用例模型、創(chuàng)建系統(tǒng)靜態(tài)模型、創(chuàng)建系統(tǒng)動態(tài)模型和創(chuàng)建系統(tǒng)部署模型。大案例將課程知識組織成一個完整、有機的整體。同時，在教學過程中配套輔助案例“遠程網(wǎng)絡教學系統(tǒng)”，用于課堂練習，鞏固課程知識。
　　5 教學方式
　　傳統(tǒng)的教學方式是：課堂教學“老師講”，實驗教學“學生練”，以課堂教學為主，用實驗課來熟悉和鞏固課堂講授的知識。這種方式不易集中學生注意力和激發(fā)學生學習的積極性。為此，本文提出了一種新的教學方式：一是，把課堂教學分為講授課、討論課、學生作業(yè)展示與評議課三個階段；二是，把實驗教學分為單元型實驗項目部分和綜合型大作業(yè)部分。
　　5.1課堂教學
　　該課程總學時56學時，其中包括課堂教學38學時和實驗教學18學時。把課堂教學分為講授課、討論課、學生作業(yè)展示與評議課三個階段。分別安排在課程的前、中、后三個時期。
　　5.1.1 講授課
　　采用以原理為中心的講授方法，由教師講解課程全部理論和方法，學生由老師“背著走”。講授課安排在課堂教學的前期（前26學時）。
　　5.1.2討論課
　　采用以問題為中心的講授方法，引導學生綜合使用已學方法進行系統(tǒng)建模，學生由老師“扶著走”。討論課安排在課堂教學的中期（第26-30學時）。
　　為了討論課能啟到拋磚引玉的作用，給討論課設計了一個“購物網(wǎng)站”系統(tǒng)建模的案例，讓學生討論常用購物網(wǎng)站的功能和商品的特點，總結(jié)購物流程和業(yè)務邏輯，逐步細化系統(tǒng)功能，實現(xiàn)建模。討論課的順利開展除了要設置恰當?shù)陌咐蛦栴}，學生的組織也很重要，而分組學習方式是不錯的選擇。班級的同學自由結(jié)合成小組，每組4-6人，選擇一人作為組長，組長負責組織組員進行案例討論。為了激發(fā)討論熱情，對積極回答問題的小組做適當?shù)募臃?。分組學習方式會一直延續(xù)到學生作業(yè)展示階段。
　　實踐證明，課程氣氛活躍，團隊意識得到加強，“差生”在“好生”的帶動下主動性明顯提高。大學里的差生是“假差生”，是由于學習中知識斷層，而非智力因素造成的[4]。通過周圍同學的帶動和學習方法的調(diào)整，“假差生”現(xiàn)象可以矯正。
　　5.1.3學生作業(yè)展示與評議課
　　為了提高學生的綜合運用所學知識解決實際問題的能力以及團隊協(xié)作的能力。要求各小組對某個系統(tǒng)建模，該項任務被稱為“大作業(yè)”。大作業(yè)的題目自擬，內(nèi)容要有一定實用價值和創(chuàng)新性。大作業(yè)的實施貫穿于整個課程的學習，由小組成員在實驗課和課后完成。整個過程中，老師可以幫助學生選定題目和分析討論，但只起到輔助作用，不直接參與實施，學生由老師“看著走”。
　　學生作業(yè)展示與評議課安排在課堂教學的最后八個學時。根據(jù)學生作業(yè)展示的內(nèi)容和答辯情況選出優(yōu)秀小組，通過加分的方式進行獎勵。
　　5.2實驗教學
　　每次實驗課是兩個學時，這兩個學時被分成兩個環(huán)節(jié)，先是個人完成單元型實驗項目，然后分組進行大作業(yè)的討論和實施。
　　5.2.1單元型實驗項目
　　實驗項目與知識單元對應，用于驗證所學知識和方法。本課程的單元型實驗項目共有7個，分別是練習繪制UML用例圖、類圖和對象圖、序列圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動圖、構(gòu)件圖和部署圖。每個實驗項目的完成需要1-2個學時。
　　5.2.2綜合型大作業(yè)
　　綜合型大作業(yè)用于提升學生綜合使用建模方法的能力。大作業(yè)雖然綜合性強，但是它也是由各種UML圖形構(gòu)成的，因此可以與單元型實驗項目并行完成。在每次實驗課的剩余時間，組內(nèi)成員進行大作業(yè)相關內(nèi)容的討論和操作，也可以與老師進行交流。
　　6 考核方式
　　常用的考核方式是閉卷或開卷的方式，這種方式不適合該課程綜合性應用性強的特點。因此該課程的考核的方式改為“平時成績+實驗成績+大作業(yè)成績”的方式。用公式表示是：期末成績（100%）=平時成績（15%）+實驗成績（25%）+大作業(yè)成績（60%）。其中，平時成績根據(jù)平時考勤進行評定；實驗成績根據(jù)實驗課的單元型實驗項目的完成情況進行評定；大作業(yè)分組完成，個人成績參考小組成績和個人分工完成情況進行評定。
　　7 結(jié)論
　　“UML建模工具”是軟件工程專業(yè)的必修課，對其他課程有承前啟后的作用，利于培養(yǎng)學生分析解決問題能力以及實際動手能力，使學生從一個單純具備編程技能的角色向系統(tǒng)分析/架構(gòu)師方向過渡。本文在分析傳統(tǒng)教學的不適合該課程特點的基礎上，進行了教學案例設計、教學方法和考核方法等一系列的教學改革。實踐證明，通過貫穿課程始末的“學生信息管理系統(tǒng)”案例的講解，使學生對UML建模方法有了直觀認識；同時，實驗課“圖書管理系統(tǒng)”案例的練習，鞏固了所學知識；加之，大作業(yè)的完成提升了知識的綜合應用能力。在整個過程中，注重學生學習興趣和積極性的激發(fā)，采用分組學習的方式，一定程度上矯正了“假差生”現(xiàn)象，教學效果較好。
　　參考文獻：
　　[1] 吳含前，吉逸.《面向?qū)ο蠹夹g(shù)&UML》教學改革與實踐[J].計算機工程與科學，2011，33（A1）：23-26.
　　[2] 陳承歡.UML與Rose軟件建模案例教程[M].北京：人民郵電出版社，2010：6.
　　[3] 謝星星.UML基礎與Rose建模實用教程[M].北京：清華大學出版社，2011.
　　[4] 李成良，顧美玲.大學教學理論與方法[M].貴陽：貴州教育出版社，1995：169-16