基于UML系統(tǒng)的在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)分析與研究

摘 要：在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)是遠程教育的一項重要內(nèi)容，也是日常教學(xué)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課外學(xué)習(xí)的一個重要平臺。文章主要研究通過UML系統(tǒng)建模分析實現(xiàn)在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計。

關(guān)鍵詞：需求分析；UML；模型；類

1 概述

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速普及，網(wǎng)絡(luò)教育已成為現(xiàn)代教育的一個重要分支，并且正發(fā)揮著越來越重要的作用。在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)是遠程教育的一項重要內(nèi)容，也是日常教學(xué)中學(xué)生自主學(xué)習(xí)、教師課外教學(xué)的一個重要平臺。它對減輕教師工作負(fù)擔(dān)、提高工作效率、優(yōu)化學(xué)生考試的流程，增強參加考試學(xué)生的身份識別等方面有著重要的作用；而且比傳統(tǒng)的考試模式節(jié)省人力財力和時間，并使學(xué)生能不受時空限制進行有選擇的學(xué)習(xí)。文章主要研究通過UML系統(tǒng)建模分析實現(xiàn)在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)的系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計。

2 在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)需求分析

開發(fā)在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)主要目的是充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)不受時間空間限制的優(yōu)勢，讓學(xué)生可以自主學(xué)習(xí)，讓老師的教學(xué)在課堂外得以延續(xù)，并且可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)進行溝通、教學(xué)，這樣的學(xué)習(xí)方式打破了常規(guī)的教學(xué)模式。系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能如下：

（1）用戶登錄及管理功能，包含學(xué)生登錄、教師登錄、管理員登錄、游客登錄等功能，學(xué)生、教師及管理員登錄系統(tǒng)根據(jù)預(yù)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(tǒng)進行控制管理。

（2）學(xué)生學(xué)習(xí)功能及教師的教學(xué)功能，學(xué)生學(xué)習(xí)功能可以實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上選擇課程進行在線學(xué)習(xí)，并隨著學(xué)習(xí)進程有對應(yīng)的練習(xí)及測試，讓學(xué)生進行自我測試，隨時調(diào)整學(xué)習(xí)進度，并可以向老師進行反饋信息；教師教學(xué)功能包括更新、上傳、編輯教學(xué)資料及題庫信息，在線回復(fù)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(jù)教學(xué)要求利用系統(tǒng)自動組卷出卷，按難度級別出不同層次的試卷，節(jié)省每個學(xué)期課堂教學(xué)期末考試出卷時間，但預(yù)先必須設(shè)好各類知識點及題型、難度系數(shù)等。

（4）網(wǎng)上交流功能，學(xué)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(xiàn)現(xiàn)代協(xié)作學(xué)習(xí)理念。

3 基于UML系統(tǒng)的Web應(yīng)用程序建模概述

3.1 UML的概念

所謂面向?qū)ο蟮慕Ｊ侵?，按照人們?xí)慣的思維方式，用面向?qū)ο笥^點建立問題域的模型，開發(fā)出盡可能自然地表現(xiàn)求解方法的軟件。用面向?qū)ο蟮姆椒ń?，通常需要建立三種形式的模型，它們分別是：描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對象模型，描述系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的動態(tài)模型和描述系統(tǒng)功能的功能模型。

統(tǒng)一建模語言UML是國際對象管理組織批準(zhǔn)的基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模的標(biāo)準(zhǔn)語言。在統(tǒng)一建模語言UML中主要利用用例圖來描述類與類之間的關(guān)系組成，在UML中存在四種基本關(guān)系：依賴關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系、組合關(guān)系、實現(xiàn)關(guān)系。

狀態(tài)圖和順序圖。設(shè)計者可以利用狀態(tài)圖和順序圖來描繪系統(tǒng)對象在系統(tǒng)中不同流程的狀態(tài)、行為及觸發(fā)的事件，兩者主要描述系統(tǒng)的動態(tài)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(tǒng)、行為者、用例用例之間的關(guān)系。簡單的用例圖如圖1所示。

通常，在使用UML進行系統(tǒng)分析建模時：系統(tǒng)對象模型用類圖描述、系統(tǒng)動態(tài)模型用狀態(tài)圖或順序圖建立、系統(tǒng)功能模型用用例圖建立。

3.2 基于UML程序建模

由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜多變性，使得基于Web的應(yīng)用程序建模比普通應(yīng)用程序的建模更加復(fù)雜，而最初開發(fā)使用UML主要為普通軟件系統(tǒng)設(shè)計建模，現(xiàn)在用它為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序建模，就顯示出了一定的局限性。因此，當(dāng)前使用UML對web程序建模時對它的功能進行了適當(dāng)?shù)臄U充升級。在軟件建模中可以利用UML技術(shù)進行需求分析（用戶角色分析、系統(tǒng)功能分析）、系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計（數(shù)據(jù)設(shè)計、總體設(shè)計、系統(tǒng)表示層設(shè)計）、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計。

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

4 基于UML系統(tǒng)功能分析與實現(xiàn)

在上兩段中介紹了基于UML的Web應(yīng)用的建模過程，現(xiàn)在將根據(jù)這個過程，對在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)進行用戶分析及描繪系統(tǒng)功能圖。

4.1 在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)用戶角色分析

如圖2所示，給出了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的用戶角色關(guān)系。從圖中可以看出，本系統(tǒng)用戶分為學(xué)習(xí)用戶和系統(tǒng)管理用戶兩類，其中學(xué)習(xí)用戶又可以分為己經(jīng)注冊學(xué)生和過客學(xué)生兩類，系統(tǒng)管理用戶又分為教師和管理員兩類。系統(tǒng)為每一類系統(tǒng)用戶角色都賦予一定的功能權(quán)限，用戶根據(jù)這些功能權(quán)限使用該系統(tǒng)。

學(xué)生和過客，使用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)完成某一課程的學(xué)習(xí)過程，它是系統(tǒng)的核心角色；過客，對一個開放的系統(tǒng)而言，對一些沒有注冊的過客同樣也應(yīng)該提供一些信息服務(wù)功能，以便增進系統(tǒng)對外界的影響。

教師和管理員，使用系統(tǒng)對學(xué)習(xí)內(nèi)容資源進行維護，同時完成諸如作業(yè)管理和答疑等教輔工作：管理員，主要實現(xiàn)系統(tǒng)的安全以及系統(tǒng)所有用戶的管理功能。

4.2 系統(tǒng)功能模型分析-建立系統(tǒng)用例圖

系統(tǒng)用戶參與的總的用例圖如圖3所示，還可以依次畫出學(xué)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(tǒng)動態(tài)模型分析

系統(tǒng)時序圖：利用系統(tǒng)時序圖，按照時間順序， 跟蹤對象之間事件的發(fā)生、傳遞過程。在系統(tǒng)分析時我們可以畫出系統(tǒng)管理員管理網(wǎng)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(tǒng)狀態(tài)圖：利用系統(tǒng)狀態(tài)圖，描述系統(tǒng)或?qū)ο髢?nèi)部的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系。

系統(tǒng)活動圖：描述一個操作的執(zhí)行過程。活動圖是狀態(tài)圖的一個變種，用于顯示動作及其結(jié)果，用于業(yè)務(wù)建模，比如在詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計時可以建立用戶登錄活動圖、管理員維護網(wǎng)站活動圖等。

4.4 本系統(tǒng)靜態(tài)模型的建立

系統(tǒng)靜態(tài)模型可以用類圖來實現(xiàn)，根據(jù)本系統(tǒng)的用例分析，設(shè)計該系統(tǒng)有關(guān)主要類的類圖有系統(tǒng)參與者類圖、試題使用類圖等，系統(tǒng)參與者類圖如圖5所示：

5 結(jié)束語

傳統(tǒng)的系統(tǒng)分析設(shè)計方法難以保證效率和質(zhì)量，將UML系統(tǒng)應(yīng)用于在線學(xué)習(xí)/考試系統(tǒng)的建設(shè)，可以加速開發(fā)進程，提高代碼質(zhì)量，支持動態(tài)的業(yè)務(wù)需求。從實際效果來看，UML系統(tǒng)可以保證軟件開發(fā)的穩(wěn)定性、魯棒性，在實際應(yīng)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(xiàn)職稱：講師，學(xué)歷：研究生，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù)。