“UML軟件建模”的課程教學改革實踐

劉浩　周紅

摘要：針對傳統教學模式在“UML軟件建模”課程教學中遇到的問題，本文在“項目驅動法”的基礎上，提出了一種基于“翻轉課堂”的新型教學模式：該教學方法圍繞軟件工程中的具體的軟件設計案例，強調在線教學平臺的設計與使用，強調課前學習，強調課上的在教師引導下的分組討論。實踐表明，該教學方法大大提高了學生的學習主動性和參與意識，有效地解決了該課程因的高綜合性和概念抽象性而容易導致學生學習困難的問題。

關鍵詞：統一建模;翻轉教學;項目驅動;在線平臺

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）04-0115-02

Abstract：Aiming at the problems encountered by the traditional teaching mode in the course teaching of "UML Software Modeling"， based on the "project-driven approach"， this paper proposes a new teaching mode of "flipped classroom"： The method emphasizes the design and use of online teaching platforms， emphasizes pre-class learning， and emphasizes group discussions in class under the guidance of teachers.Practice has shown that this teaching method greatly improves students learning initiative and awareness of participation， and effectively solves the problem of students learning difficulties due to the high comprehensiveness and conceptual abstraction of the course.

Key words：Unified modeling; Flipped teaching; project driven;online platform

1 前言

在國家大力推動教育改革的新形勢下，改進教學模式，提高教學質量已經上升到教育領域的戰略高度，成為教學工作的當務之急[1]。

傳統的教學模式，主要以教師為中心在課堂教授學生知識，教師是課程的主導者，學生是被動的參與者，這種模式的缺點是：比較死板，靈活性不夠，學生在教學過程中完全是被動方，主動參與性不夠，同時缺少獨立思考問題和強化知識的時間和機會，從而造成課堂參與度低，課下獨立探索少的情況，大大降低學習效率[2]。

針對這種情況，我們探索運用“翻轉教學”的教學模式創新來進行教學改革試驗。

2 翻轉課堂教學模式

“翻轉教學”起源于2007年美國科羅拉多州，兩位中學教師喬納森·伯爾曼和亞倫·薩姆斯為了幫助進度慢的學生，創造性地采用了錄制“微視頻”并用于課前預習的方法，取得很好效果，從此“翻轉課堂”教學方法流行開來[3]。

“翻轉教學”的特點在于翻轉課堂在上課前將教學內容（通過微視頻的方式）布置給學生，將知識的傳遞從課堂提前到了課前，提高了學生自主學習的能力，在課堂上針對課前問題師生交流、互動，學生有更多的時間完成知識的內化，使得教學質量大大提高。

“翻轉教學”是對傳統課堂式教學模式的“翻轉”，核心思想在于將學習的決定權從教師轉移給學生，就是教師策劃問題、錄制視頻、提供學習資源，學生在家中或課外在線學習，回到課堂上師生面對面交流和完成作業，實現教學流程由“先教后學”轉變為“先學后教”的逆序創新[4]。

3 UML 軟件建模

統一建模語言UM L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，用于對軟件進行描述、可視化處理、構造和建立軟件系統工作文檔。它主要講解軟件設計中的用例圖，類圖，時序圖，活動圖，組件圖等UML建模圖的設計規范及在軟件設計階段的實際應用，其作用域不僅包括面向對象的分析與設計，還包括從需求分析開始的軟件開發的全過程。

UML建模語言因為其簡單，規范，統一的特點，而且具備可以對系統開發的各階段分別進行建模的優勢，成為計算機軟硬件系統開發過程中的主要建模工具。

由于“UML軟件建模”的重要性及其在行業中的地位，使其在實際的軟件工程中得到廣泛應用，同時成為高校計算機專業學生的重要專業基礎課程之一。目前全國多數高校都已將“UML統一建模語言”納入計算機專業的必修專業基礎課以適應IT技術的發展，滿足軟件開發行業的人才需要。

“UML軟件建模”是一門實用性非常強的課程，它必須有“C語言”，“Java語言”等程序設計語言作為先驗基礎課程，且必須有一定軟件開發的經驗，所以初學學生會感到較大的難度，按照傳統的教學模式，教師以教材為中心，按教案既定的方式教學，這種程序化的教學模式使得學生主動參與度低，實踐機會少，實際能力提升緩慢。

針對這種情況，按照“翻轉課堂”的教學理念，我們精心設計基于“項目驅動方法”的“UML軟件建模”課程“翻轉教學法”，在實際教學中取得了較好的效果。

4 UML翻轉課堂教學模式設計

在軟件工程中，UML軟件建模用在軟件需求建立后的軟件設計階段，它主要目的是為后面的軟件開發（程序設計）階段提供設計文檔，針對上節所述學生對這種既要求有較好基礎知識，又要求有實際開發經驗的課程感到困難的具體情況，我們結合“項目驅動法”和“翻轉教學法”，設計了新型的案例教學模式，該教學方法流程如下圖所示：

具體的教學方法步驟如下詳示：

4.1 課前教學設計

針對軟件工程的復雜度和UML建模的具體要求，本教學設計強調基于實際案例的教學方法，舉例說明：教學中以如下具體的軟件工程設計為教學案例：

“酒店預訂管理軟件”：此軟件具有“客房信息管理”，“用戶信息管理”，“客房預訂”，“換房處理”，“入住登記”，“離店結賬”等多個功能，教學設計中需要學生按照UML統一建模的原理，做出“客房預訂”和“入住登記”這兩個過程的類圖和時序圖。

本課程的教學設計中，按照“翻轉課堂”的原理，課前學習的內容有兩個：

1） UML統一建模原理中的“類圖”和“時序圖”原理

2）“酒店預訂管理軟件”的內容和設計要求

學習方式是在線學習平臺的建設：教師通過“微視頻”，“課前討論題”，“課前在線交流”等方式，讓學生課前學習UML建模原理中的“類圖”和“時序圖”，以及“酒店預訂管理軟件”的使用，討論怎么開始進行軟件建模。

4.2 課堂討論式教學

課堂討論式教學是“翻轉教學”的核心，翻轉課堂作為一種不同于傳統教學理念的新型教學模式，它主要是將傳統課堂教學過程中知識傳授和知識消化吸收的過程互相交：課前在網絡資源及其他資料的輔助下完成傳統教學過程中知識傳播的任務，知識的消化吸收則是在課堂上在老師和同學的協助下完成，教師的角色已經由教書匠轉變為引導學生自主學習，幫助他們解決學習過程中遇到的困難和問題的導師[5]。

針對上面那個“酒店預訂管理軟件”案例，在上述課前學習的基礎上，在課堂上，把學生分為幾個小組，每個小組由組長負責，先分組討論“酒店預訂管理軟件”的用戶需求，UML建模原理中的“類圖”和“時序圖”，然后，重點探討如何用學到的UML建模知識來對“酒店預訂管理軟件”設計建模，做出設計文檔。

在小組討論中，教師要實時觀察學生的進展，必要時引導，鼓勵學生更加積極地參與討論， 并適時做些簡短，精要的點評。

小組討論后，教師組織兩件事，首先是各小組之間討論及問題挑戰，組間PK，上升到班級集體討論，在此過程中不斷激發學生的創新意識和挑戰意識。最后，老師對整個討論式的教學進行總結和點評，對表現突出的同學進行獎勵。整個翻轉課堂，教師由傳統教學模式中單純的知識傳授者，轉變為學習過程的指導者;學生由被動的知識接受者，轉變為學習活動的主體。

4.3 課后作業

課后，老師必須布置相應的在線作業，鞏固加強本節課堂的學習內容，對于上面這個案例而言，課前和課堂都是學習討論UML建模原理中的“類圖”和“時序圖”，以及“酒店預訂管理軟件”的需求和應用，因此課后在線作業，就一定是用UML建模原理作“酒店預訂管理軟件”的設計，即做出系統的“類圖”和“用例圖”，教師必須及時檢查學生提交的作業，并予以反饋。

5 總結

“UML統一建模語言”作為計算機專業課程，具有實踐性強，高度抽象和概念性的特點，用傳統的教學模式，初學者往往感到難以掌握，本文采用基于案例教學的“項目驅動法”，精心設計“翻轉課堂”教學模式，強調在線課程建設和教師學生之間的交流互動。教學實踐表明，這種教學模式能夠大大提高學生的學習主動性和參與性，教學效果提升明顯。

參考文獻：

[1]鄭羽潔.計算機應用背景下教改項目的優化手段研究[J]. 電腦知識與技術，2018（14）：129-130.

[2] 宋朝霞，俞啟定. 基于翻轉課堂的項目式教學模式研究[J].遠見教育雜志，2014（1）：96-104.

[3] Sams， Aaron. The flipped classroom， 242nd National Meeting of the American-Chemical-Society （ACS）. AUG 28-SEP 01，2011.

[4] 曾貞.反轉教學的特征、實踐及問題[J].中國電化教育，2012（7）：114-117.

[5] 鐘曉流，宋述強，焦麗珍.信息化環境中基于翻轉課堂理念的教學設計研究[J].開放教育研究，2013（1）：60-66.

【通聯編輯：王力】