《統(tǒng)一建模語言UML》綜合型實驗教學改革方案研究

摘要：《統(tǒng)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(tǒng)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(yǎng)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(tǒng)一建模語言UML》是為計算機科學與技術專業(yè)軟件工程方向、軟件工程專業(yè)和大數(shù)據(jù)方向開設的一門專業(yè)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(yè)人員必備的分析設計系統(tǒng)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(fā)的能力與水平。

作為軟件工程類課程，《統(tǒng)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(yè)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(guī)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(xié)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(yǎng)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(tǒng)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(tǒng)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(chuàng)建模型體會團隊協(xié)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(yǎng)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(xié)作。

3 改革的主要內容

《統(tǒng)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(tài)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(yōu)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(jié)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(tǒng)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(yè)，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(fā)模式，項目小組分工合作，團隊完成系統(tǒng)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(tài)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(shù)據(jù)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(fā)式教學，給學生留下足夠的思考余地，拓寬思路、培養(yǎng)分析和解決問題能力，使實踐效果得到最大程度的發(fā)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(jù)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(jié)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(xié)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(jié)。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(tǒng)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(shù)，主要考查學生的分組協(xié)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(jù)，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(tǒng)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(fā)中的作用。

參考文獻：

[1] 商鵬，蘇晶.CDIO在統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(lián)編輯：王力】