基于UML 的網絡學習系統的分析和建模

鄭智紅

(廣州科技職業技術大學,廣東 廣州 510080)

1 概述

“互聯網+”技術是在其高速發展的過程中,借助互聯網本身的優勢和信息,融合了各行各業,比如現在的遠程網絡教學,即是“互聯網+”教育的一種形式。在遠程網絡教學的基礎上再加上課程選擇和評測等,使得網絡學習系統更完善更豐富,優秀的教師資源、教學資源等都可以被利用起來,同時也滿足了不同年齡段學生的學習需求。本文就網絡學習系統的功能設計進行了分析,并基于UML 建模技術完成了系統的需求分析,用例建模、類圖建模和順序圖建模。

2 UML 建模技術

UML (Unified Modeling Language, 統一建模語言),是面向對象技術發展的一項重大成果之一,它是一種標準的圖形化建模語言。早期的面向對象建模技術主流方法有：Grady Booch 創立的Booch 方法、Jim Rumbaugh 創立的OMT 方法和Ivar Jacobson 創立的OOSE 方法,同時還有許多其他的建模技術。這些建模技術之間各有差別,極大地妨礙了用戶之間的交流。在1995 年,由Grady Booch、Jim Rumbaugh和Ivar Jacobson 三人共同努力對建模語言進行了統一,形成了現在的UML 標準,并從此之后UML 標準也經過了多次的擴充和定義[1]。

UML 的定義包括兩部分：UML 表示法和UML 語義。UML 表示法定義了UML 符號的表示法。UML 語義描述基于UML 的精確元模型定義。元模型為UML 的所有元素在語法和語義上提供了簡單、一致和通用的定義性說明,使得開發者能夠在語義上取得一致,消除了因人而異的表達方法所造成的影響[2]。

3 網絡學習系統

圖1 網絡學習系統用例圖

網絡學習系統有注冊、登錄、找回密碼、輔導答疑、在線授課、課程選擇、課程視頻管理、預約輔導課程、AI 題庫練習、課程咨詢、課程評測等模塊及功能。當用戶處于游客狀態時,可以選擇課程類型、年級和學科篩選課程,選擇想看的視頻進行免費試聽體驗,體驗滿意后可以正式注冊系統。注冊成為會員之后可以繼續選擇精品課程學習,可以在個人中心修改個人信息、預約課程、購買課程、查看訂單、查看自己所學過的課時信息。當學生學完課程或經過輔導之后,可以在AI 題庫中進行練習和考試,隨時測評自己的學習掌握情況。學生學習完課程后可以對視頻及教師進行評價。該系統接收全國各地優秀教師注冊,資格審核通過后可以成為授課教師或者答疑教師。教師根據系統中的預約信息對學生進行在線授課或者答疑輔導。教師也可以根據課程標準錄制視頻,錄制好的視頻由系統管理員統一進行管理。學生可回看課堂授課及輔導視頻。視頻管理模塊包括修改課程信息、上傳課程視頻、發布課程視頻及信息子功能,此模塊由系統管理員負責執行。同時系統管理員還負責更新和維護題庫、維護系統網站頁面。

4 基于UML 的系統功能分析和建模

4.1 用例分析及建模

用例圖僅僅是站在外部觀察系統功能,也就是參與者使用系統的角度來描述系統中的信息,并不描述這些功能在系統內部是怎樣具體實現的,即在用例建模階段不考慮系統功能的實現規格和細節[3]。

在一個UML 用例圖中必須包括三個組成要素：參與者、用例和關系。參與者表示使用該系統的人、事物、時間、進程或是其他系統,按角色來命名。用例表示參與者想要系統做的事情,即系統應該提供的功能,按動詞+名詞的形式來命名。在UML用例圖中,包括關聯關系、包含關系、擴展關系和泛化關系,每種關系表示的含義不同,在建模時,可以通過設置關系的構造型來區分[4]。

網絡學習系統的參與者包括三個：學生、教師和系統管理員。其中,與學生有關聯的用例包括注冊、登錄、輔導答疑、在線授課、選擇課程、預約輔導課程、AI 題庫練習、課程評測、查看授課或輔導視頻回放、瀏覽課程詳情、評價課程及教師等。教師需要執行到的用例包括注冊、登錄、輔導答疑、在線授課。系統管理員需要執行到的用例包括登錄、課程視頻管理、更新和維護題庫、維護系統網站頁面。根據以上描述和對系統功能的分析,可得到網絡學習系統的用例圖,如圖1 所示。

4.2 類圖分析及建模

類圖(Class Diagram)展示了一組類、接口和協作以及它們間的關系,建模時最常見的圖就是類圖。類包括3 個組成部分：類名、屬性和該類提供的操作。類的名稱是每個類所必須有的,用于和其他類區分。類的屬性描述了類的特性。類的操作是對類的對象所能做的事務的抽象。在面向對象軟件工程中,將類劃分為三種類型：實體類、邊界類和控制類。

就該系統中的“學生選擇課程”來分析,涉及的類有“課程選擇界面類”、“課程類”、“數據庫操作類”。

4.2.1“課程選擇界面類”的主要方法有創建窗體、獲取學生信息、獲取課程信息、初始化設置、選擇課程、校驗必須選擇數據的控件是否為空、保存選擇的課程數據等。

4.2.2“課程類”的主要屬性有課程名稱、課程類型、課程年級、主講教師、課程時長、課程目錄等。主要方法有獲取課程類型、獲取課程年級、獲取課程科目、選擇課程、添加課程、修改課程、獲取課程名稱等。

4.2.3“數據庫操作類”的主要屬性有conn(創建的數據庫連接對象),主要方法有打開連接、關閉連接、插入數據、修改數據、刪除數據、獲取數據和更新數據等。

通過以上分析,可以設計出網絡學習系統中學生選擇課程的類圖如圖2 所示。

圖2“學生選擇課程”類圖

4.3 順序圖分析及建模

順序圖(Sequence Diagram),用來描述多個對象之間動態的交互關系,著重反映對象間消息傳遞的時間順序,說明對象之間的交互過程。順序圖存在兩個軸,水平軸表示多個不同的對象；垂直軸表示時間。在建立順序圖時,各對象之間一般按照參與者類、邊界類、業務控制類、數據庫類順序來排列。對象之間通過調用另一個對象的操作來發送消息。

學生選擇課程的主要參與者是學生,涉及的類主要有課程選擇界面類、課程類和數據庫操作類。系統運行時,學生執行選擇課程的操作,系統創建并顯示課程選擇界面,開始執行初始化數據的操作,在該界面上學生選擇課程類型、課程年級和課程科目完成課程的選擇,提交數據時,系統對必選控件的數據是否為空進行校驗,校驗通過后,調用業務邏輯層課程類的方法新增課程,再調用數據操作層的數據庫操作類的方法插入新記錄、更新數據表,并將更新后的數據返回到學生“個人中心”->“我的課程”界面供學生查詢。

通過以上分析,可以設計出學生選擇課程的順序圖如圖3所示。

圖3 學生選擇課程順序圖

5 結論

使用UML 可以對面向對象技術和面向過程技術的任意軟件系統進行設計和建模,比較容易使用和掌握,被廣泛運用于項目的分析、設計和開發過程中,難點是要掌握每一種UML 模型圖的構思方法,并結合具體業務情況才能從多個方面來更好的設計系統。本文以網絡學習系統為例,分析了系統的功能需求,運用UML 建模技術進行了系統的用例圖、類圖和順序圖的建模。