基于UML的“JSP/Servlet Web應用程序設計”教學案例

摘要:本文針對“JSP/Servlet Web應用程序設計”課程中傳統教學法存在的弊端，通過“用戶登錄驗證模塊”的教學案例設計講解如何采用UML軟件建模來整合課程內容、重構課程體系。使學生能夠將眼光不僅僅拘泥在程序設計的代碼細節上，同時也理解軟件工程思想，融會貫通所學知識為己所用。

關鍵詞:UML軟件建模;MVC模式;JSP/Servlet Web應用程序設計;教學案例;登錄驗證模塊

1 “JSP/Servlet Web應用程序設計”課程教學現狀

針對于當前軟件人才的需求現狀，目前高職院校的軟件專業開始主要培養面向“軟件藍領”崗位的高技能應用型人才，開始注重“面向應用，突出能力”，開設了各種關于Java的應用課程，試圖提高計算機軟件專業高職生的行業競爭力。我院也針對市場需求對軟件開發專業課程體系進行不斷完善，逐漸形成了一個直接面向軟件企業Java開發崗位的系列課程。如Java初級程序設計、Java高級程序設計、JSP/Servlet Web應用程序設、Web應用程序編碼—Struts、軟件開發項目實訓等。

但如何將這一系列課程有效地進行組織，使培養的學生能夠更好地適應企業Java軟件開發崗位的能力需求，是Java課程群要解決的主要問題。以“JSP/Servlet Web應用程序設計”為例，它是Java課程體系中承上啟下的核心課程，它的教學效果直接影響到后續課程的教學。然而，目前該課程的教學存在著以下幾點不足，嚴重影響學生能力的培養。

(1)從課程體系來看，由于高職院校的學制較短，軟件開發專業通常在低年級學過一門程序語言之后，尚未熟練理解運用，而直接接觸Web 應用程序編碼，很多語法和機制難以理解，繼而影響學習效果。

(2)從教學方式來看，仍采用的是傳統的教學方法，在分析基于Java體系的Web應用程序的知識結構時，采用循序漸進地講授一門課程的知識點，學生按部就班地學習知識點的方式，而這種教學方法過于強調語法，學生往往在學了一堆語法知識點后對如何開發實際項目還是很茫然。

(3)從市面教材來看，它們有一個共性:純粹的語法，沒有軟件工程思想的體現或是純粹案例項目，卻沒有知識點的體現。

除此之外，開設此門課程的時間一般在第二學年上學期或下學期，此時學生已完成了“Java程序設計”“網頁設計”“數據庫程序設計”“計算機網絡”等基礎課程的學習，但每門課程之間相互獨立、割裂。在這種教學體系下，學生雖然也可照著教材，或教師指導完成一些小實例或小項目，但是作為整個課程來說，這些實例或小項目是孤立的、彼此沒有聯系的，課程之間更沒有任何聯系，對于學生而言無法理解每門課程在整個課程體系中的地位和作用，學生掌握的知識也是零散的，不系統的，缺乏對課程體系的整體把握，影響教學效果。

2 基于UML的“JSP/Servlet Web應用程序設計”的教學思路

針對當前教學過程中存在的現狀，講解“JSP/Servlet Web應用程序設計”課程不能再以課件為中心，照“屏”宣科。而需盡量保證知識推理過程需板書，老師邊寫邊講，使學生與教師思想同步。關鍵知識點上需要使用案例，且所有代碼都在真實的開發環境上開發，通過教師的引導，在師生交互過程中完成編碼工作。

除去關鍵知識點的講解，針對學生情況，打破原有的知識分塊模式，遵循先夠用后升華的原則，通過選擇一個常見的網站項目，將具有代表性的任務貫穿在整個教學過程中，例如日常實際上網中經常使用的功能，如保存cookie、防止用戶非法登錄、驗證碼、網上投票，網絡購物等。各個知識點沿著項目主線展開，根據項目的每個模塊整理出相關的知識點要素，重新組建各個知識環，環環相扣，避免了知識點零散，脫離實際應用的弊病。學生容易理解，易于掌握，同時也清楚明白整個網站構建所需的架構及其他知識。整個形成一套由點到面、循序漸進的教學體系。同時針對每個功能模塊的設計，采用UML來進行這一系列的建模，使學生能夠將眼光不僅僅拘泥在程序設計的代碼細節上，也能理解軟件工程思想，融會貫通所學知識為己所用。

3 基于UML的“JSP/Servlet Web應用程序設計”的教學案例設計

下面以Java Web網站項目中“用戶登錄驗證模塊”為例，剖析基于UML軟件建模教學模式的教學過程實施。

(1)設計案例，講解前序基本知識——MVC的設計模式。

首先，需講明MVC設計模式的基本概念，即Model View Controller，把一個應用的輸入、處理、輸出流程按照Model、View、Controller的方式進行分離，這樣一個應用被分為三層:模型層、視圖層、控制層。同時簡單闡述MVC模式的處理過程:首先用戶在視圖提供的界面上發出請求，然后視圖把請求轉發給控制器，控制器調用相應的模型來處理用戶請求，模型進行相應的業務邏輯處理，并返回數據。最后控制器調用相應的視圖來顯示模型返回的數據，如圖1所示。

(2)基于MVC模式，展示“登錄驗證模塊”的運行效果，講授案例解決方法，進行引導教學。

首先，需向學生展示“登錄驗證模塊”的運行效果。如圖2所示:

之所以采用這個相對簡單案例，是因為很多學生都對登錄驗證模塊有很強的感性認識，這樣，不需要花很多的時間來理解系統包含的業務知識。學生可著眼于使用UML進行建模的過程，了解系統的開發過程，綜合利用所學的各門知識完成編碼設計。

(3)利用UML軟件建模方法分析設計“登錄驗證模塊”，設計其用例模型。

用例模型定義系統做什么，是用來獲取系統需求的有效手段。在這里需指導學生尋找用例模型中的“參與者”及“用例”，并確定參與者和用例之間的關系。使用圖3所示的用例圖來描述其關系。然而使用UML進行系統建模，并非只是意味著畫出UML用例圖，用例文檔說明是同樣重要的，需向學生講明，同時根據用例文檔畫出驗證用戶、修改密碼的活動圖如圖4、圖5所示。

(4)指導學生融匯所學知識，完成“登錄驗證模塊”的數據庫設計、網站頁面設計框架。

在完成了用例模型的設計及活動圖設計之后，學生應已基本明了“登錄驗證模塊”的需求，可以進行系統設計，首先完成的是數據庫設計，結合大一所開設的數據庫課程，選擇合適的數據庫產品，設計出用戶表如下:

然后指導學生，通過網頁設計工具完成前臺JSP網頁的設計，有需要時可輔之畫圖軟件及動畫設計軟件。

(5)利用UML軟件建模方法分析設計“登錄驗證模塊”，設計其類圖模型、順序圖模型。

在學生已明了“登錄驗證模塊”的基本工作流，已完成前臺頁面及后臺數據庫設計之后，結合之前所講解的MVC模式，進行類圖、順序圖模型設計。

首先設計登錄的正常事件流:參與者請求邊界類index.jsp顯示登錄頁面。然后輸入用戶名和密碼并將它們提交給系統。index.jsp請求LoginServlet.java程序控制對象來驗證登錄的事件流。為了滿足這個請求，LoginServlet.java對象請求LoginDAO.java對象來尋找用戶名代表的User對象。一旦LoginDAO.java找到正確的User，就請求它來驗證密碼。LoginServlet.java收到驗證結果之后，如果這個對象收到了一個驗證通過的結果，那它就顯示歡迎信息，這個工作流結束。其順序圖如圖5所示:

最后指導學生完成“密碼無效的可選事件流”順序圖，“未知用戶的可選事件流”順序圖，“登錄驗證模塊”類圖的設計。

(6)指導學生根據建模設計進行實際編碼。

在學生充分理解“登錄驗證模塊”的類圖，順序圖模型的基礎上，結合Java的集成工具，進行代碼設計，在指導學生進行代碼設計過程中，注意代碼規范及設計原則。設計出的MyEclipse中的基本框架如下圖7所示:

當整個“用戶登錄”用例功能模塊完成后，可將“密碼修改”用例當成作業布置給學生獨立完成，以加深學生的認識及理解，提高動手能力。

(7)基于“登錄驗證模塊”引導學生分析比較B/S模式與桌面應用模式開發的異同點。

最后可使用以下圖8示做總結，并向學生提出思考性問題:

①當開發Java桌面應用系統時如何使用MVC模式?控制層如何在MVC模式中體現?

②如何將上面的Java Web項目修改最少的代碼，改編成為一個桌面應用系統中的“登錄驗證模塊”。

通過登錄驗證模塊的完整實現將低年級所學習的各門不同的學科有效串聯，避免割裂。但需注意一點，傳統的教學模式下教師總是按部就班地組織教學，學生也只是按部就班地接收。但在真實項目的開發中，實現同一功能卻有多種方法，故在教學過程中，要避免通過一味的講解而扼殺了學生主動思考的能力，在整個項目講解過程中，以劃分好的功能模塊為基礎提出任務，引入“啟發式”教學法，深入分析任務，特別是對任務中涉及的相關知識進行分析引入，讓學生能在掌握相關知識的基礎上完成任務，但是不能拘泥于任務給出的功能，引導鼓勵學生通過分析、討論、比較進行創新。

參考文獻

[1]張少龍.高職Java課程改革中“三個如何”問題的思考與實踐[J].計算機教育，2009(5).

[2]戴紅.“C程序設計”課程教學內容的模塊化設計[J].計算機教育，2009(8).

[3]羅凌.基于項目驅動的“ASP.NET程序設計”課程創新教學法研究[J].計算機教育，2009(13).