基于Android的農業信息服務平臺可視化建模

高洪江 張海培 岳峻 張振興

摘 要：在“軟件工程”和“軟件系統分析與設計”等課程傳統理論教學中，參考CDIO教育思想，為了引入案例驅動、項目驅動以及團隊合作等模式，結合MOOCs授課特色，本文以一個實際項目為例，討論了在教學中如何進行信息系統的建模。實踐表明，這種教學方式取得了良好的教學效果。

關鍵詞：農業信息服務平臺 Android UML 教學改革

中圖分類號：G648 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-2117（2014）22-00-02

隨著軟件開發過程中功能和復雜度的不斷增加，軟件的需求、分析、設計、開發等過程成為軟件工程化開發的重要組成，這樣不僅有助于學生理解和掌握面向對象的開發技術，而且為后續JaEE和框架技術的學習打好了基礎，也為從事軟件開發類職業崗位的學生增加了機會。

為此，魯東大學鼓勵學生入學后參與專業教師的科研項目，與課堂教學培養相輔相成，借鑒近年來流行的CDIO（構思、設計、實現、運作）工程教育模式[1]，探索工程教育改革的實踐。本文結合項目驅動和案例驅動模式，在教學中以實際項目為案例，針對當前我省農業生產現狀，結合農產品市場發展情況，按照UML的“4+1”模型視圖用例驅動的思想，對面向智能手機的農業信息綜合服務平臺進行了分析與設計，由業務領域獲得用戶需求后，圍繞農業資訊、供求信息、專家診斷、三農論壇等重要模塊，進行了用例建模、靜態建模和動態建模。[2-3]

1 傳統教學中存在的問題

“軟件工程”和“軟件系統分析與設計”都是軟件工程與計算機專業的必修課程，具有很強的實踐性，它們的教學目的是提高學生的工程設計實踐能力，更好地理解問題，更清晰地捕獲需求并進行設計，以創建可擴展性強、可維護性好的軟件系統。但是在實際教學過程中，學生經常因抽象的技術、方法、原理產生迷惑，無法運用到實際項目開發中，多數教師也缺少項目經驗，教學過程的雙向互動十分困難。

本文提出一種案例驅動與項目驅動相結合的教學模式，選擇企業實際項目、成熟項目或者學生較為熟悉的項目，能夠更好地激發學生的學習熱情，促進知識的掌握和動手能力的培養，也符合CDIO大綱有關“個人專業能力與個人素質”的培養要求。下面以基于Android的農業信息服務平臺作為案例進行描述。

2 案例的可視化建模

2.1 問題陳述與系統需求

針對農作物信息量巨大、多維、動態、地區差異大等特點，農戶希望得到及時、全面的市場信息、技術資訊，獲得供應環節中的農資價格信息、農資市場、新品信息以及銷售環節中的農產品價格行情、農產品市場分析等。此外，還需要進行農業技術查詢與科教視頻點播。本文設計的農業信息服務平臺需要提供以上內容。

由此，針對農業信息服務進行領域分析和業務過程分析，從原始需求得到系統的問題陳述（Problem statement），提煉系統的愿景，進行涉眾（Stake holder）分析，進一步歸納出用戶的功能需求與非功能需求，從中確定各個參與者（Actor）和對應的業務用例、系統用例（Use case）。

2.2 系統分析

2.2.1 體系結構分析

根據整個軟件系統的結構，劃分為數據層、應用層和客戶層三部分。數據層由MySQL數據庫服務器實現，包括數據存儲層和數據訪問層;應用層由J2EE服務器實現，包含基礎服務層、業務邏輯層（Java類）和控制層（MVC框架）三部分;而客戶層的Android程序由XML+Servlet Java Applet實現。

2.2.2 類的建模

分析階段主要識別問題域相關的類，來自于領域知識、用戶需求、領域模型或者業務模型。這里，根據問題陳述和系統需求，可以識別出用戶類、管理員類、農業資訊類、供求信息類、三農論壇類、專家診斷類、幫助文檔類等，找到類與類之間的關系后，可得到類模型圖。

2.2.3 用例分析

描述用例模型中各個用例的事件的基本流、分支流和備選流，沿著不同的事件路徑得到各個場景，對不同場景分別建立對應的交互圖（UML2.0中分為順序圖和協作圖），包括普通用戶注冊管理個人信息、普通用戶登錄、普通用戶查看農業資訊、普通用戶回帖、普通用戶發表帖子、專家診斷、普通用戶供求信息管理。（由于空間受限，交互圖略去）

2.3 系統設計

根據需求分析階段確定的農業平臺的功能要求，設計出在計算機網絡環境條件的實施方案。

2.3.1 用例設計

在用例設計中針對前面分析的用例通過協作圖、順序圖（以及狀態圖）進行細化，以便于劃分子系統及其接口，找出發生重用的部分，組織為設計模型。

2.3.2 靜態建模

這里主要進行類圖、對象圖和包圖的細化。在之前類建模的基礎上，確定每個類的屬性和方法，并重構類模型圖。

2.3.3 動態建模

主要通過活動圖和狀態圖來描述。

根據需求分析，為了描述用戶在系統中的各種操作，將本系統主要劃分為6個活動圖，分別是與用戶登錄有關的活動圖、與普通用戶瀏覽農業資訊有關的活動圖、與普通用戶供求信息管理有關的活動圖、與專家診斷有關的活動圖、與用戶發帖和回帖有關的活動圖、與普通用戶注冊有關的活動圖。

系統的狀態圖，依據角色的劃分，可以得到與管理員有關的狀態圖和與用戶有關的狀態圖。

2.4 實現模型

農業信息服務平臺主要有農業資訊、供求信息、三農論壇、專家診斷和登錄功能。另外，系統開發所需Android客戶端（瀏覽農業信息）、服務器端（發布農業信息）的硬軟件開發環境可以通過部署圖表達，此處略去。

系統分前臺用戶端和后臺管理員端，客戶端采用Android技術進行開發，服務器端使用JavaWeb技術，數據庫使用MySql。農業信息服務平臺包括農業資訊、供求信息、三農論壇、科教視頻、專家診斷等模塊。用戶通過注冊賬號登錄系統，能夠滿足用戶對新聞信息的瀏覽、供求管理、實時發布帖子和回帖、觀看視頻等。管理員對后臺功能模塊的管理主要是對數據的增加、刪除、查詢、修改操作。由此實現的軟件功能正確，滿足了預期需求。

3 結語

在課堂教學中，可以通過“智能手機農業信息服務平臺”來演示如何使用UML的多種視圖描述系統的需求、靜態模型、動態模型與實現模型，來確定系統中對象的動態行為，為系統的實現奠定了良好的基礎。

（魯東大學信息與電氣工程學院，山東煙臺 264025）

參考文獻：

[1]查建中.論“做中學”戰略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（5）：35-37.

[2]彭瑩瓊，張永紅，尹晴，黃大星.基于UML的農業決策支持系統建模研究[J].農機化研究，2008（9）：156-157，161.

[3]田兆鋒，閻楚良.基于UML和JSP的農業機械化裝備信息網絡平臺[J].吉林大學學報（信息科學版），2006（11）：648-655.