案例啟發方法在UML課程教學中的運用

毛燕琴 李莉 馮曉虹

摘 要 UML課程是軟件工程專業一門重要的專業技術基礎課，分析UML課程傳統教學中存在的問題，針對傳統教學模式存在的不足，在實際教學中提出并運用案例啟發教學法，該方法能夠激發學生的學習興趣， 培養和提高學生的自主學習和創新應用能力。

關鍵詞 統一建模語言課程教學 案例 啟發式教學

中圖分類號：G424文獻標識碼：A

Application of Case Inspired Approach in UML Course Teaching

MAO Yanqin[1]， LI Li[1]， FENG Xiaohong[2]

（[1] School of Computer Science & Technology，

Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing， Jiangsu 210003;

[2] The Principal's Office， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing， Jiangsu 210003）

Abstract UML software engineering curriculum is an important professional technical courses， analyze the problems in UML course traditional teaching， for the shortcomings of traditional teaching mode exists in the actual teaching and the use cases presented inspired teaching， the method can stimulate students' interest in learning， to cultivate and improve students' self-learning ability and innovative applications.

Key words unified modeling language teaching; case; inspired teaching

UML（Unified Modeling Language，統一建模語言）是一種面向對象的標準建模語言，采用成熟的軟件工程思想及建模技術，對大型、復雜的軟件系統進行分析、設計和文檔化，方便軟件設計開發人員交流和使用。目前，高校軟件類專業基本都開設了UML基礎等軟件建模課程，然而UML課程教學輕實踐重理論，①學生運用UML工具對軟件系統進行分析與設計的能力欠缺，無法滿足企業對軟件人才的需要。因此，如何有效提升UML課程的教學效果，是值得我們從教人員深入思考和探索的地方。

1 UML課程教學現狀和問題

UML作為軟件行業標準的建模語言，是計算機、軟件工程等專業學生必須掌握的專業基礎知識。UML課程傳統的教學模式②是根據學校制定的專業培養方案，結合課程教學內容確定教學計劃，教學形式以課堂教學為主，實踐教學為輔。課堂教學“老師講、學生聽”，實驗教學“學生練、老師指導”，學時分配以課堂教學為重。

UML課程重點講解軟件建模的方法和技術，以及建模工具的使用，③傳統課堂教學以知識點為中心，先逐一講授知識點，然后通過簡單的案例進行示范說明，這種正向教學模式雖然具有一定的知識連貫性，但從企業對軟件人才的需求角度來看，學生解決綜合問題的能力得不到鍛煉。課程內容特點是細節知識繁雜、內容枯燥抽象、關聯知識較多、實踐性較強。④由于學生實踐經驗不足，普遍存在對UML的作用缺乏認識，學習熱情和積極性不高。

UML課程教學要求并不明確，大多數教材主要介紹各種UML建模元素，以及如何使用ROSE或VISIO這類建模工具軟件，知識點內容本身比較簡單，建模工具單一，如使用早期的建模工具軟件就不能描述UML2.0中的交互概觀圖（Interaction Overview Diagram）。課程教學與實踐結合難度大，存在理論與應用脫節的現象，然而系統分析與設計的經驗和體會必須通過軟件開發過程實踐才能獲得。教材中使用的案例主要來源于早期的學術著作和文獻，內容缺乏新意，舉例簡單，看起來容易理解明白，但在遇到實際的軟件項目開發時卻很難加以創新性運用，致使學生難以理解UML的實際應用價值。

UML課程實驗環節雖然可以幫助學生鞏固所學知識點，提高學生解決問題的能力，但實驗學時較短，難度中等偏下，選題比較陳舊，與軟件企業實際項目課題的規模相距甚遠。此外，學生動手實踐能力參差不齊，實驗過程缺少協作，有畏懼情緒的同學遇到問題幾乎不咨詢指導老師，甚至出現實驗報告抄襲的情況。

UML課程的考核方式主要采用筆試，實驗成績作為輔助參考，以考核知識點為主，綜合設計題所占比例不大，難以體現學生的綜合能力，學生在學習過程中必然會忽視系統設計能力的鍛煉和主動思維習慣的培養。

針對上述現狀和存在的問題，為了提高教學效果，培養學生自主學習與創新應用能力，鼓勵學生積累軟件系統設計經驗，轉變教學思路，提出案例啟發式教學實踐框架。

2 案例啟發式教學實踐框架

案例啟發式教學改變傳統教學主要靠“講”的教學方式，而是先通過IT行業應用案例來啟發學生思考，設置投石問路的情景問題，采用“問”的方式逐一將相關知識點“引”出來，避免了傳統教學按部就班地給出名詞、下定義、解釋、舉例、應用所帶來的枯燥和不易理解，激發學生的學習興趣;針對相關知識點提出不同的任務布置給學生“學”，學生獨自完成任務，可以利用教材、參考書、網絡等資源進行自主和協作學習，撰寫學習報告，使被動學習變為主動學習，帶著問題和任務去尋找答案，提高學生的學習熱情，鍛煉學生的自主學習能力;針對學生學習任務完成情況，結合學習內容，授課教師再進行有針對性和選擇性的補充“講”解和總結，將相關知識點轉化為實例，如果有條件還可以進行現場UML建模分析演示，這樣既可以起到引導示范的作用，也給學生留下深刻印象;學習和講解完成后，學生分組進行項目演“練”，學生之間分工合作，互學互幫互助，確定需求共同完成系統分析與設計方案，最后以演講與答辯的方式上臺展示、講解系統模型，并回答老師和學生的提問，實現對知識點的理解和應用，鍛煉學生實踐操作的能力、獨立解決問題的能力和交流與演講能力，培養團隊合作的精神，如果有條件可以考慮利用手機和網絡構建交流學習平臺。⑤

案例啟發式教學實踐框架要求授課教師精心準備恰當的案例，使得案例具有針對性，能與知識點相銜接，易于學生理解和掌握，同時也要盡量調動學生的積極性和主動性，給予適當的學習任務和項目實踐的壓力，這種壓力可以通過綜合考評來施加，改變傳統的期末考試定分數高低的片面評價體系，而是采用多內容、多形式的復合評價系統來綜合評定學生的成績。多內容包括任務學習報告成績、項目實訓成績、期末考試成績等;多形式包括學生自我評價、學生互評、教師評價等。采用復合評價系統的目的是為了體現教學過程所取得的學習效果，而不是僅僅獲得一個課程分數。

3 UML課程案例啟發教學模式的實施

結合上述案例啟發式教學實踐框架，以“案例啟發思維、學生自主學習、老師總結評價、項目實踐訓練”為教學理念，強調培養學生團隊協作解決實際問題的能力，在此基礎上改進完善UML教學模式，下面以筆者所承擔的軟件工程專業“基于UML的面向對象分析與設計”課程為例進行闡述。

（1）案例啟發課堂教學。 按照軟件工程專業培養計劃，此課程安排在大三上學期，教學對象是具有一定基礎編程開發經歷及基礎專業知識的學生，但系統開發經驗不足，軟件系統分析與設計能力有限，因此，課程初始應以學生熟知的應用軟件或系統為切入點展開說明此課程的目標和作用，讓學生對課程的總體內容和課程重點有所了解。如何選擇合適的應用案例，如何利用應用案例來引導學生思考是這個環節的關鍵。應用案例要貼近學生生活，業務流程清晰，容易理解，案例規模要適合學生能力水平，例如很多教材中使用了學校圖書館管理系統、學生選課與成績管理系統等。筆者以“銀行ATM系統”為應用案例，展開課程的介紹和內容的引導，基于應用需求逐步推進介紹，從系統分析、設計到實現，從用例建模、靜態建模、動態視圖到架構建模，應用案例始終貫穿其中，學生在深入理解應用系統設計開發流程的同時，課程內容框架也建立起來，對課程的作用和學習重點也有清晰的認識。

（2）自主學習與歸納。提前預習課程內容是比較好的學習習慣，但自覺預習的學生并不多，被動地接受陌生的知識取得的學習效果不如帶著問題主動學習的效果好，因此，采取作業提前“做”的思路，在講解每章內容之前，把每個章節涉及的重點內容轉變成為問題，布置成作業，讓學生自主學習，并歸納整理成報告。例如，如何獲得并收集用戶需求？如何分類整理用戶需求？如何描述ATM系統用戶身份驗證業務流程？身份驗證業務流程涉及哪些實體類？等等此類問題讓學生先進行思考。這個環節突出鍛煉學生的自主學習能力、知識分析歸納能力及報告撰寫能力。

（3）討論式課堂教學。在學生自主學習的基礎上，結合之前所提出的問題，教師與學生共同探討問題的答案，總結相關知識點內容，將知識講解與“銀行ATM系統”應用案例講解相融合，用知識解釋案例，以案例帶動知識的學習。學生也可以質疑所學內容，例如，客戶需求經常變化該怎么辦？不同方式的身份驗證安全性如何？除了常用的Visio， Rose之外，輕量級的UML軟件工具有哪些？等等。通過此環節，學生可以進一步鞏固消化知識點，加深對知識點的理解和掌握。

（4）實訓與演示。課程重點內容講解結束后，布置“火車訂票系統”或者“航班訂票系統”給學生進行實踐訓練，以小組為單位，每個小組人數相同，在規定的時間內完成系統分析與設計，提交建模文檔，并上講臺進行演示說明，各小組及老師共同參與評價。由于“銀行ATM系統”與“火車/航班訂票系統”有相似之處，也有不同之處，學生在進行系統分析與設計時，以案例系統作為參照，對所學知識進行回顧，但同時又激發學生進行獨立思考解決新問題，經歷從照葫蘆畫瓢到應用創新的轉變。在這個環節中，師生可以共同探討各小組系統設計中存在的問題，綜合歸納普遍存在的設計錯誤;小組之間可以互相比較設計的優劣，互相促進，在糾正自身錯誤的同時也避免重復其他小組的錯誤;在保證設計思路正確的情況下，允許各種不同設計方案的存在，不要統一標準和答案，鼓勵學生勇于創新，提出自己的想法，在后續的課程學習和集中性實踐課程中要貫徹系統分析與設計的理論方法，指導自己軟件系統的開發，達到學以致用的目的。

基金項目：南京郵電大學2013年教學改革項目課題“UML課程案例驅動教學模式的探索與實踐”（JG00413JX68）

注釋

① 許波，陳曉龍.UML結合軟件工程教學改革探討[J].計算機教育，2011（2）：34-37.

② 王志國.基于動式理念的UML課程項目實踐教學模式研究[J].綏化學院學報，2013（3）：139-141.

③ 陳昊，明仲，彭小剛.在UML課程的實踐教學中實施CDIO的探討[J].計算機教育，2010（14）：125-128.

④ 張麗平，李松，郝曉紅.結合案例和任務驅動的UML教學方法研究[J].黑龍江教育學院學報，2012.31（3）：50-52.

⑤ 田俊梅，王國枝，趙巧娥，趙興勇.專業基礎課程教學改革[J].教育理論與實踐，2014.18：49-50.