ＵＭＬ在聾人高等數學遠程教學系統設計中的應用

摘 要：文章闡述了傳統聾人高等數學教學的不足，介紹了統一建模語言UML，并利用UML對系統進行了需求分析和靜、動態建模，建立了系統用例圖、類圖、活動圖和協作圖，使得系統結構清晰，容易維護，提高了系統的穩定性。

關鍵詞：高等數學 統一建模語言UML 遠程教學 聾人教學

1.引言

高等數學是一門高等院校最重要的公共基礎課，也是聾人教學中難度偏大的一門課程。一方面，聾人教師要雙語教學，而且要寫板書、畫復雜的幾何圖型，授課不僅費時費力且效果較差；另一方面，受聾生自身聽力障礙的影響，以教師的教為主的教學很難發揮學生的積極主動性［１］，學生處在比較被動的狀態，不利于培養學生的創造精神。互聯網和計算機技術的發展，使得通過網絡來進行聾人高等數學教學成為可能。

在軟件開發過程中，傳統的“瀑布（waterfall）”模型有很多缺點，開發過程被分割開來，必須按分析（analysis）、設計（design）、編碼（coding）和部署(deployment)四個階段一個接一個按順序進行，使分析、設計和開發三組成員在一起共享重要信息的機會減少［２］。而面向對象技術中的統一建模語言（UML）彌補了傳統方法的不足，本文采用UML為系統建立了靜、動態模型。

2.統一建模語言概述

面向對象技術是軟件工程領域中的重要技術，統一建模語言UML則是近幾年國際上比較流行的面向對象的標準建模語言。UML(Unified Modeling Language)是在Grady Booch的Booch方法、Jim Rum.Baugh的OMT方法以及Ivar Jacobson的OOSE方法的基礎上演化而來的，是基于面向對象技術的標準建模語言。它統一了面向對象建模的基本概念、術語和圖示符號，融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術。UML適用于對具有靜態結構和動態行為的系統進行建模。

UML建模的步驟分為三步［３］：第一步是進行系統需求分析，確定系統的功能要求，畫出系統用例圖，建立系統的功能模型；第二步是在用例分析的基礎上，抽象出系統中的類，畫出類圖，建立系統的結構模型；第三步是在前兩步的基礎上，繪制活動圖、順序圖和協作圖，建立系統的行為和交互模型。其中前兩步屬于系統的靜態建模，第三步屬于系統的動態建模。

3.系統需求分析

系統需求分析是確定系統將要做什么，要完成什么功能，這可用UML的用例圖來描述。用例圖能說明系統的參與者、用例，以及它們之間的關系。在本教學系統中參與者有兩種：一是學生，二是教師。學生和教師共同參與的用例有數學手語學習、論壇、聊天和注冊，此外教師還可參與試題管理、系統維護、用戶管理、資料發布和教案修改，學生可參與基本知識點學習、視頻學習、教學動畫學習、電子教案和在線考試。由此可得系統的用例圖如圖1所示［４］。

4.系統總體設計

系統的總體設計是要建立系統的靜態和動態模型，靜態模型描述系統的對象之間的靜態關系，用UML的類圖、包圖和對象圖進行描述；動態模型主要用順序圖、協作圖、活動圖來描述。

4.1用類圖對系統結構建模

一個類是一類或者一組具有類似屬性和共同行為的事物。類圖描述的是一種靜態結構，它不僅定義系統中的類，表示類之間的聯系，如關聯、依賴、聚合等，也包括類的內部結構（類的屬性和操作）。類圖是定義其它圖的基礎，在類圖的基礎上活動圖、協作圖才能進一步描述系統其它方面的特性。圖2是本系統中主要的類：學生和教師的類圖［５］。它們分為三個部分，上部是類的名稱學生和教師；中間是這兩個類的屬性，學生和教師的共有屬性有姓名、性別、籍貫和年齡，此外學生有班級屬性，教師有職稱屬性；下部是類的操作，學生的操作是課程學習、手語學習、聊天、論壇和在線考試，教師的操作有系統維護、用戶管理、試題管理、資料發布和教案修改。

4.2 用活動圖繪制系統的行為模型

活動圖被設計用于簡化描述一個過程或者操作的工作步驟。它是狀態圖的一種擴展形式。活動圖的技術思想主要來源于Jim Odell 的事件圖、SDL狀態建模技術和Petri網技術。活動圖本質上就是流程圖，它描述系統的活動，判斷點和分支等。圖3是系統中用戶管理的活動圖，它反映了教師進行用戶管理的整個過程，首先進入用戶管理的界面，選擇添加或刪除用戶，如果是添加用戶，則直接輸入用戶的姓名，然后選擇添加；如果刪除用戶，則選擇已有用戶再選擇刪除。在添加和刪除下面是另一個選擇，如果想繼續管理，則回到用戶管理界面重新操作；否則就會退出用戶管理。

4.3用協作圖繪制系統的交互模型

協作圖用于描述相互協作的對象間的交互關系和鏈接關系。雖然順序圖和合作圖都用來描述對象間的交互關系，但側重點不一樣。順序圖著重體現交互的時間順序，協作圖則著重體現交互對象間的靜態鏈接關系。圖4是學生考試的協作圖［5］，由圖可看出學生首先進行功能選擇，進入到考試登錄表單后發送登錄信息，若信息錯誤則提示信息出錯，若信息正確則進入章節選擇，選擇要考試的章節后就進入試卷表單，然后答題、提交試卷，系統會自動閱卷并顯示成績，最后退出系統。

5.總結

聾人高等數學遠程教學系統利用了網絡優勢，發揮了聾人學習的自主性，提高了教學效率。使用統一建模語言UML為系統建模，增進了分析、設計和開發三類人員的交流，提高了軟件開發的質量和效率。

參考文獻：

［1］李強.發生認識論在聾人高等教育中的應用.中國特殊教育，2004，2.

［2］［美］Joseph Schmuller著. 李虎，王美英譯.UML基礎、案例與應用.北京：人民郵電出版社，2002，6.

［3］郅志剛，郭齊勝等.基于UML的作戰信息交換建模.裝甲兵工程學院學報，2006，4.

［4］譚波，向民華.用統一建模語言實現中小型糧庫管理系統建模設計.糧食與食品工業，2007，2.

［5］李麗萍，郭文夷等.基于UML的審計系統的分析與設計.計算機工程與設計，2006，8.

［6］管紅杰，孟凡榮等.基于UML的工作流管理信息系統建模的應用研究.計算機工程與設計，2006，1.