基于UML網絡教學管理平臺模型的搭建

唐紅杰

（遼寧警官高等專科學校 遼寧 116036）

1 網絡教學的現狀及發展

1.1 國內外現狀

隨著計算機與網絡的普及，數字技術正在改變人類所賴以生存的社會環境，使人類的生活及工作環境具備了更多的數字化特征，也帶來了人類生活和工作方式的巨大變化。在此基礎上誕生了數字化校園的概念。“數字化校園”是以校園網為背景集教學、管理、娛樂為一體的新型數字化的工作、學習、生活環境。它利用計算機技術、網絡通訊技術對學校的教學、科研、管理、生活服務等各方面信息資源進行全方位數字化，并科學規范地對這些信息資源進行整合集成，以構成統一的用戶管理、統一的資源管理和統一的權限控制；通過組織和業務流程再造，推動學校進行制度創新、管理創新，最終實現教育信息化、決策科學化、管理規范化。1990 年， 由美國克萊蒙特大學教授凱尼斯·格林（Kenneth Green）發起并主持的一項大型科研項目“信息化校園計劃”（The Campus Computing Project），是數字化校園概念的最早出現。十幾年來，數字化校園在全球得到了飛速發展。目前在美國，據統計3000余所公立、私立的大學和學院中，都已經建立了正式網站，有近95%的學校建立了無線網絡，在網上為學生提供的服務有網上課程、在線課程注冊、網上雜志和參考資料等，已經基本上完成了由傳統教育向數字平臺教育的轉變。國內的校園數字化建設近年來也有迅猛發展，清華大學和北京大學等著名高校的校園網絡化建設始于90 年代初，經過近十多年的建設，現已基本建成了以高速校園網為核心，包括以學術研究、網絡教學、信息資源、社區服務和辦公管理為功能，以開展遠程教育為輻射功能的數字化教育系統。

1.2 發展趨勢

網絡教學管理平臺正是基于Internet 開展的現代遠程教育支撐平臺， 為遠程教學的學習者和教育者提供了授課、學習、答疑、討論以及作業處理等教學過程的支持工具。它采用支持共享、具備互操作性、能提供質量保證并符合統一開放性的標準，它是開展現代遠程教育必備的教學支撐環境。類似的平臺最早產生在信息基礎設施比較發達、信息化程度比較高的國家，歐美國家在這一方面走在了世界的最前沿。目前市場上的多數產品能夠提供相對完整的解決方案，如英屬哥倫比亞大學計算機科學系開發的Web CT （Web Course Tools）、加拿大Simon Fraser 大學開發的Virtual -U、Lotus 公司的Learning Space 以及Smart force、Digital Think、IACKBOARD、SYBA 等。國內網絡教學管理平臺主要是以公司參與開發為主，應用比較廣泛的有天空教室網絡教學管理平臺、清華網絡教學管理平臺、北京遠方盛世平臺等。這些產品支持自主學習、實時學習，大都具有課程發布能力以及跟蹤和管理能力，部分產品還具有集成的課程內容與編創工具，使教師能專注于整合教學內容，也為使用者提供了靈活豐富的學習體驗。與此同時，這些網絡教學管理平臺也或多或少地存在以下一些問題：①教學環境的動態交互功能不強；②缺乏對多學科體系的支持；③網上測試系統欠缺；④智能性較低或沒有智能；⑤對網絡協作的支持不夠等。

鑒于以上分析，可以看出對于網絡教學管理平臺的開發，尚未形成一套公認的模型體系。所以，研究并嘗試建立適合高校網絡教學管理平臺的模型體系，對于推動教育信息化以及教學評估等方面具有現實的意義。

2 網絡教學管理平臺模型的分析與設計

本文主要研究并嘗試建立適合高等院校網絡教學管理平臺的模型體系。

具體研究過程中，采用UML的建模機制，把面向對象的分析設計方法運用于網絡教學管理平臺的開發中，利用Rational Rose工具完成該平臺的UML建模。

（1）面向對象的分析與設計方法

面向對象是當前計算機界關心的重點，它是90年代軟件開發方法的主流。面向對象的概念和應用已超越了程序設計和軟件開發，擴展到很寬的范圍。如數據庫系統、交互式界面、應用結構、應用平臺、分布式系統、網絡管理結構、CAD技術、人工智能等領域[4]。面向對象開發方法有Coad方法、Booch方法和OMT方法等。

（2）UML技術和方法

UML(Unified Modeling Language，統一建模語言)是面向對象技術領域內占主導地位的標準建模語言。UML不僅統一了Booch方法、OMT方法、OOSE方法的表示方法，而且對其作了進一步的發展，最終統一為大眾接受的標準建模語言。UML是一種定義良好、易于表達、功能強大且普遍適用的建模語言。它融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術。它的作用域不限于支持面向對象的分析與設計，還支持從需求分析開始的軟件開發全過程[5]。

本文主要闡述如何采用UML的建模機制，從網絡教學管理平臺的需求分析入手，逐步建立其用例模型、靜態模型、動態模型。在用例建模階段，重點解決如何識別網絡教學管理平臺涉及到的參與者、用例及其關系。在靜態建模階段，重點解決如何識別網絡教學管理平臺涉及到的事物及其關系。在動態建模階段，對于交互方面重點解決如何識別網絡教學管理平臺涉及到的對象、消息；對于行為方面，重點解決如何識別狀態序列、引起狀態轉移的事件，以及因狀態轉移而伴隨的動作。

2.1 整體解決方案

（1）分析階段

從網絡管理平臺的需求入手，獲取該系統中涉及到的參與者、用例、參與者之間的關系、參與者和用例之間的關系、用例之間的關系，并借助Rational Rose工具建立用例圖。

（2）設計階段

以分析階段建立的用例模型為基礎，獲取網絡教學管理平臺涉及到的類、接口、類之間的關系、類和接口之間的關系，并借助Rational Rose工具建立類圖；獲取網絡教學管理平臺涉及到的對象、消息等要素，并借助Rational Rose工具建立時序圖或協作圖；獲取網絡教學管理平臺中重要對象的狀態序列或活動序列、引起狀態轉移或活動轉移的事件，以及因狀態轉移或活動轉移而伴隨的動作，并借助Rational Rose工具建立狀態圖或活動圖。

2.2 UML模型的建立

（1）用例模型

用例模型主要由多個用例圖構成。而創建用例圖首先就需要確定其參與者。在網絡教學管理平臺中，參與者包括學生、教師和管理員。學生借助平臺進行瀏覽和查詢操作，如瀏覽課程信息、教學計劃、學習方法等方面的內容，同時還可以根據關鍵字進行相關的查詢。另外，學生還可以從平臺下載教學課件。教師作為教學的主導，可以借助此平臺發布教學重點、學法指導等與教學相關的內容，同時還可以上傳所授課程的教學課件。眾所周知，所有網站幾乎都需要一個專門的管理者，以便進行日常維護和管理，所以本平臺還需要有系統管理員的參與。

綜上分析，平臺中的所有參與者及其相關的用例可用圖1和圖2加以描述。

圖1 教師和學生用例圖

圖2 系統管理員用例圖

（2）靜態模型

靜態模型主要借助類圖描述。而類往往不是單獨出現的，各個類之間通常存在一定的聯系。例如，教師和課程之間、學生和課程之間存在著必然的聯系。所以，將網絡教學管理平臺的靜態模型描述為如圖3和圖4所示的類圖。

圖3 從參與者抽象出的類

圖4 類之間的關系

（3）動態模型

動態模型的交互性主要以時序圖的形式體現，而對于網絡教學管理平臺中的各個場景，也無需逐一為其建立時序圖。所以只選取主要場景，如用戶登錄和學生下載文件，對其進行時序圖的描述。

用戶要登錄到平臺，首先需要進入登錄界面，然后輸入用戶名和密碼。登錄界面負責與后臺服務器聯系，將用戶名和密碼轉送給后臺服務器，最終服務器和數據庫進行交互，從而驗證用戶名和密碼是否正確，如果成功，則給用戶反饋成功的信息，否則反饋失敗信息。時序圖如圖5所示。

圖5 用戶登錄時序圖

學生在下載文件時，首先需要在下載界面中輸入下載資源的信息，然后信息被傳遞到后臺服務器，繼而服務器和數據庫進行交互以便來獲得學生的身份認證，認證透過后便可下載文件。時序圖如圖6所示。

3 總結與展望

（1）采用UML技術和方法進行迭代開發

網絡教學管理平臺在規劃與開發的整個過程都使用了UML技術和方法。在迭代漸近式流程的實現中，UML本身就隱含著迭代式、漸進式的流程。由于UML為用例驅動，因此可以依照用例來規劃軟件系統的執行周期，比如讓難度較高的用例在較早執行的周期就完成，以便盡早設計出軟件系統的主結構。

圖6 學生下載文件時序圖

（2）系統性強

雖然重點是對網絡教學管理平臺這個系統的研究，但該研究是放在教育信息化這個環境下進行的，對于環境中影響系統的方方面面因素也進行考慮，因此更加符合教育信息化的發展需求。

（3）理論與實踐尚需結合

本文搭建了網絡教學管理平臺的模型，下一步就應該深入探討該模型在實際開發過程中的應用。可以看出，這是一項理論與實踐結合非常緊密的工作，仍需要進行深入的分析和研究。

[1] 羅健文.加強信息化建設，營造數字化校園— —高職高專教育信息化建設淺議[J].廣東廣播電視大學學報.2005,7.

[2] 李靜,王清團.論數字化校園建設[J].黃河科技大學學報.2006,8.

[3] 寇媛媛.網絡教學平臺的發展現狀及趨勢[J].電子設計工程.2011,8.

[4]Joseph Schmuller.UML基礎教程[M].李虎，王美英，萬里威.北京：人民郵電出版社，2002.

[5]麻志毅，邵維忠.面向對象方法基礎教程[M].北京：高等教育出版社，2004.