基于UML的開放式課堂教學管理系統(tǒng)建模

李翠紅 楊威 杜星月

摘 要：隨著“互聯(lián)網+”在教育領域的應用，理實一體化課程在職業(yè)教育應用廣泛，構建相應的學習、教學空間成為當下流行趨勢，作者根據(jù)學習空間課堂教學管理實現(xiàn)的功能，應用UML分析設計B/S結構的系統(tǒng)模型，建立開放課堂教學管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對象類的定義、對象類的動態(tài)建模及物理建模，有利于提高教學管理系統(tǒng)的開放性、穩(wěn)定性、可重用性。

關鍵詞：開放課堂教學管理；UML；學習空間；動態(tài)建模

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）11-0062-03

一、引言

2016年地平線報告提出學習空間重構的重要性，這就要求各院校建立新的教與學空間。高等職業(yè)教育變革的主要體現(xiàn)之一是采用理實一體化的教學課程模式，利用現(xiàn)代教育技術，將理論與實踐，教與學，教室、工作室、實訓室，知識、技能等一體化。系統(tǒng)從學習空間教學角度出發(fā)，采用.NET框架和MVC模式開發(fā)開放課堂教學管理系統(tǒng)，既能夠實現(xiàn)學習空間動態(tài)、開放的教學，同時對職業(yè)院校學習空間的綜合管理具有重要作用。從學習空間教學的角度出發(fā)，使用UML對開放課堂教學管理系統(tǒng)建設內容進行分析建模。系統(tǒng)合理規(guī)劃，功能完善，方便師生共同使用，減少相關工作人員的工作量；實現(xiàn)學習空間上的資源共享，激發(fā)學習者的學習動機，學生完成社會性交互，促進學生主動參與，提升學習效果；學習空間管理方面，減輕管理員工作，采用信息系統(tǒng)的管理模式，學習空間主要實現(xiàn)項目課程的安排，師生通過訪問服務器可以方便地查詢、提交有關教學資源。

二、系統(tǒng)結構

系統(tǒng)根據(jù)教學需求把用戶分為四類，有教師用戶、學生用戶、系統(tǒng)管理員用戶、學習空間管理員用戶。針對具體的用戶，系統(tǒng)根據(jù)用戶數(shù)據(jù)庫提供的信息設置相應的權限和功能。學生使用這個系統(tǒng)可以運用個人密碼登錄，然后在線查看課程安排時間、地點，瀏覽工作項目信息，提交項目報告，修改個人信息，評定其他學生的工作項目，查看自己項目課程成績；教學一線的教師登錄這個系統(tǒng)主要是查詢本人授課的班級，所在的地點、時間，評定學生學習空間平時的課程成績，跟蹤學生的互動信息，記錄學生在開放課堂的表現(xiàn)，修改個人資料，申請使用學習空間并查看結果，申請設備，發(fā)布及管理項目報告資源；學習空間的管理人員登錄系統(tǒng)進行學習空間項目信息管理，管理耗材信息，管理設備信息，檢索并分配學習空間，審核學習空間申請，查看學習空間申請及學習空間安排；系統(tǒng)管理員登錄本系統(tǒng)設置學習空間、學生、教師基本信息，設置工作項目設備信息，維護公告信息、學習空間排課系統(tǒng)等。

系統(tǒng)使用ASP.NET MVC模式來實現(xiàn)模型應用程序核心，實現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中存取數(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，另一方面將用戶的數(shù)據(jù)和請求傳遞給模型和控制器，控制器負責處理用戶之間的交互，MVC將模型、顯示和控制進行了分離，使一個模型可以具有多個顯示視圖，使應用更加方便。系統(tǒng)面向全體用戶具有信息發(fā)布功能，能夠完成項目提交、評定等功能，系統(tǒng)可以實現(xiàn)教師申請學習空間的請求，教師根據(jù)自己的教學計劃合理安排教學并作具體分配，避免學習空間安排沖突，開放課堂教學管理系統(tǒng)結構如圖1所示。

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，從用戶的角度描述出系統(tǒng)的功能，作為用例圖執(zhí)行時系統(tǒng)與操作者的一個交互過程，在捕獲用戶需求后，使用用例圖對系統(tǒng)靜態(tài)結構進行建模，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)的正確運行，同時進行系統(tǒng)運行過程中基礎數(shù)據(jù)的維護以及管理配置，具體包括基本信息配置，學習空間課程信息維護，系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)管理，學習空間排課系統(tǒng)維護、實現(xiàn)、信息的發(fā)布，系統(tǒng)登錄等。通過調查分析，學習空間課程信息維護包括項目課程信息導入，項目課程信息查詢，項目課程信息添加、修改、刪除等，參與查詢項目課程信息的用戶包括學生、教師、學習空間管理員等。將每個業(yè)務用例都繪制出相應的活動圖，活動圖用于研究實現(xiàn)一個工作過程、多個對象之間的合作，再將其中的各種“活動”整合，圖2為系統(tǒng)管理員用例圖：

2.學習空間課程教師用例圖

學習空間課程教師登錄系統(tǒng)，可以查詢學習空間的設備情況、學習空間課程的申請情況，預約申請學習空間、設備、耗材，上傳項目任務單，管理學生項目報告等，系統(tǒng)存儲師生在學習空間的教學資源，為學生在線主動學習提供了有力保障，圖3為學習空間課程教師用例圖：

3.學生用例圖

學生登錄系統(tǒng)，一方面提交項目報告，查看項目課程成績，進行自評互評，修改個人資料信息，查看課程安排，與系統(tǒng)管理員、課程教師、學生之間進行信息交流；另一方面系統(tǒng)及時記錄學生學習過程并及時反饋給教師，教師可以隨時隨地了解學生的學習情況，圖4為系統(tǒng)學生用例圖：

四、系統(tǒng)的類

系統(tǒng)在建模過程中，以用例模型為輸入，以MVC模式識別系統(tǒng)類、類的屬性和操作，對類進行劃分建立初步模型，之后確定類的屬性和操作以及類之間的聯(lián)系。Model部分包括后臺的邏輯操作，訪問數(shù)據(jù)庫中的類，在.NET中寫成獨立的類文件，最后建立開放課堂教學管理系統(tǒng)的類圖，系統(tǒng)的類分別是用戶類、系統(tǒng)管理員類、學生類、教師類、項目類、班級類、學習空間類、院系類、專業(yè)類、排課類，圖5為開放課堂教學管理系統(tǒng)的類圖，每類的功能介紹如下：

用戶類：用戶類是所有類的父類，包括的屬性有登錄名、密碼、用戶郵箱等，方法有getAccount（）（獲取登錄賬號）以及changePass（）（修改密碼）。

系統(tǒng)管理員類：主要負責系統(tǒng)運行過程中基礎數(shù)據(jù)的維護以及用戶的管理配置，除了繼承父類的屬性和方法，管理員有自己的屬性、電話號碼。還有自己的方法：cerftfyUpload（）（文件的上傳認證）、updaPageInfor （）（更新頁面信息）、addUser（）（添加用戶）和deleteUser（）（刪除用戶）等。

學生類：主要負責參與學習空間項目課程學生的基本信息的事務管理，除了繼承父類的屬性和方法，還包括學號、姓名、性別、年級、專業(yè)、班級編號、系部編號、電話、學生類別、郵箱等。對學生信息事務管理的主要操作有updateStuInfo（）（更新個人信息）等。

教師類：包括學習空間管理員與項目課程的教師，主要負責教師基本信息的事務管理，除了繼承父類的屬性和方法，還包括教師編號、教師姓名、性別、教授的課程、職稱、系部編號、類別、電話等，對教師信息事務管理的主要操作有updateCourInfo（）（更新課程介紹）、updateTchIntro（）（更新教師介紹信息）等。

項目類：主要負責教師學生項目基本信息的事務管理，工作項目基本信息事務管理的主要操作有issue（）（項目發(fā)布）、delete（）（項目刪除）和modify（）（項目修改）等。對項目課程事務管理的主要操作有修改項目課程信息的方法modify（），主要屬性包括項目編號、課程編號、項目名稱、項目總課時數(shù)、項目要求、課程名稱、任務單號、專業(yè)編號、課程標準、考核類型、學習空間編號、用戶類別、學習者特征、分組人數(shù)、首開時間、教學目的等。

班級類：主要負責班級的事務管理，主要屬性包括班級編號、班級名稱、專業(yè)編號等，對班級事務管理的主要操作有修改班級信息的方法modify（）等。

學習空間類：主要負責理實一體化學習空間基本信息的事務管理，主要屬性包括學習空間編號、學習空間名稱、負責教師編號、房間號、容納人數(shù)、電腦數(shù)、是否分配等，對學習空間事務管理的主要操作有修改學習空間信息的方法modify（）。

院系類：主要負責系部信息管理，主要屬性包括院/系編號、院/系名稱等，對院/系事務管理的主要操作有修改院系信息的方法modify（）等。

專業(yè)類：主要負責專業(yè)信息管理，主要屬性包括專業(yè)編號、專業(yè)名稱等，對專業(yè)事務管理的主要操作有修改專業(yè)信息的方法modify（）等。

排課類：主要負責排課結束后的課表相關元素信息管理，主要屬性包括學習空間編號、項目編號、教師編號、教學周次、教學日次、教學節(jié)次、項目批次、容納上課人數(shù)等，對排課事務管理的主要操作有自動排課autoCourse（）、手動排課manualCourse（）、沖突檢測conflictDetection（）、統(tǒng)計分析statisAnalysis（）、報表輸出reportOut（）等。

五、開放課堂教學管理系統(tǒng)中對象的動態(tài)建模

系統(tǒng)的動態(tài)建模的主要作用是描述個對象間消息的實時變換和相互作用等，開放課程教學管理系統(tǒng)，系統(tǒng)中內部對象間的通信采用UML建模方式進行描述，系統(tǒng)從用戶的主要用例間的交互出發(fā)，在用例圖的基礎上建立時序圖。具體的動態(tài)建模的流程是：系統(tǒng)管理員進行驗證后登錄系統(tǒng)，對學生、教師、課程的信息進行管理；學習空間管理員進行驗證后登錄系統(tǒng)，可查看課程、課程項目信息，審批預約申請，查詢學習空間設備；學生進行驗證后登錄系統(tǒng)，可以對項目課程信息和考核成績進行查詢，就學生個人信息進行個性化設置等；教師進行驗證后登錄系統(tǒng)，可以查看項目課程、學生信息，同時也可對教師的個人信息進行個性化設置和實時觀察學生的學習過程等。

六、結束語

開放課堂教學管理系統(tǒng)以高職院校理實一體化課程的學習空間為基礎，結合學習空間教學管理的工作流程，開發(fā)Web應用系統(tǒng)，采用統(tǒng)一建模語言UML在系統(tǒng)中的應用，提出系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)結構，系統(tǒng)經過反復調試使用，目前運行穩(wěn)定，各基本條件設置較為滿足，達到合理分配學習空間資源的效果，滿足院校學習空間教學管理系統(tǒng)的優(yōu)化與實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]李雄杰.職業(yè)教育理實一體化課程研究[M].北京：北京師范大學出版社，2011.8.

[2]柏依彤.基于校園網的高校畢業(yè)設計選題系統(tǒng)的建模與設計[D].成都：電子科技大學，2011.

[3]劉冰，劉銳.軟件體系結構原理、方法與實踐[M].北京：清華大學出版社，2014.1：128-153.

[4]李志河.基于Web的高校教師績效考評系統(tǒng)的研究[J].電化教育研究，2011（11）.

[5]陳艷艷，施珺.構建網絡化教學質量監(jiān)控系統(tǒng)的探索與實踐[J].中國教育信息化，2010（13）：54-55.

[6]王振，陳軍.基于UML對高校教務管理系統(tǒng)的分析與建模研究[J].延邊教育學院學報，2015（1）：55-58.

[7]毛睿.基于UML的教學質量監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].電腦知識與技術，2014（31）：7377-7381.

（編輯：王天鵬）