基于UML軟件建模的需求分析與課程改革研究

張守震

摘 要：作為一門(mén)計(jì)算機(jī)科學(xué)課程，統(tǒng)一建模語(yǔ)言具有較強(qiáng)的實(shí)用性、高度抽象性和概念化的特點(diǎn)。用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，初學(xué)者往往很難掌握。

關(guān)鍵詞：UML；軟件建模；需求分析；課程改革

一、引言

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML由于課程內(nèi)容復(fù)雜、理論性強(qiáng)的特點(diǎn)，高校教師為提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，結(jié)合工程教育模式對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行深入改革探索。UML又是一種通用的、可視化的建模語(yǔ)言，是面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的工具。該課程隸屬于軟件工程課程體系，是計(jì)算機(jī)專業(yè)和軟件工程專業(yè)學(xué)生的選修課。

二、軟件建模的需求分析

傳統(tǒng)的需求分析主要依靠結(jié)構(gòu)化的分析方法，即面向過(guò)程和功能驅(qū)動(dòng)的分析方法。主要根據(jù)用戶需求確定系統(tǒng)的總體業(yè)務(wù)框架和功能范圍，使用非開(kāi)發(fā)人員易于理解的圖形符號(hào)，結(jié)合文本和其他形式，描述每個(gè)功能的處理邏輯和業(yè)務(wù)規(guī)則，并適當(dāng)?shù)剌o助一些功能分解圖和數(shù)據(jù)流圖。此外，開(kāi)發(fā)人員可能無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別業(yè)務(wù)需求的語(yǔ)言，需要在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行重新分析，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)效率低下。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言不同于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法。面向?qū)ο蟮男枨蠓治龇椒▊?cè)重于現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的底層邏輯，將它們抽象出來(lái)以解決問(wèn)題。從類和對(duì)象之間的關(guān)系出發(fā)，它們具有更強(qiáng)的通用性，能夠有效地支持不斷變化的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，面向?qū)ο笮枨蠓治龅恼麄€(gè)過(guò)程都以對(duì)象作為分析和設(shè)計(jì)的目標(biāo)，在最終的編碼中，它們也是對(duì)象，可以有效地確保從需求到分析、從分析到設(shè)計(jì)、從設(shè)計(jì)到編碼的一致性。

三、教學(xué)方式改革的目的及意義

UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言作為一門(mén)軟件工程課程，統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML課程具有與軟件集成的能力具有強(qiáng)大專業(yè)理論、概念和獨(dú)創(chuàng)原則的工程課程中的類似問(wèn)題原理非常復(fù)雜，并且工程內(nèi)容雖然高度實(shí)用，但由于規(guī)模大、復(fù)雜，學(xué)生們感到不知所措，很難上手抓住。因此，學(xué)生理論能力強(qiáng)，實(shí)踐應(yīng)用能力差，較強(qiáng)的個(gè)人能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。最終，學(xué)生無(wú)法融入社會(huì)由于理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用完全結(jié)合，導(dǎo)致工程實(shí)踐能力差的問(wèn)題。做如何改進(jìn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的工程過(guò)程提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程價(jià)值觀，更好地實(shí)現(xiàn)工程教育的目標(biāo)，創(chuàng)新式教學(xué)模式設(shè)計(jì)。

通過(guò)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用統(tǒng)一的項(xiàng)目，學(xué)生可以深入了解項(xiàng)目分析、設(shè)計(jì)和建模，并通過(guò)項(xiàng)目分析和模型創(chuàng)建體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。綜合實(shí)驗(yàn)的發(fā)展是以學(xué)生為中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通過(guò)循序漸進(jìn)的方式幫助學(xué)生參與建模實(shí)踐。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生承擔(dān)著學(xué)習(xí)和實(shí)踐的任務(wù)。在實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)中，強(qiáng)調(diào)學(xué)生為主體，教師起主導(dǎo)作用。重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高他們的手機(jī)技能，幫助他們進(jìn)一步理解模型的應(yīng)用，加強(qiáng)溝通技巧，增加同學(xué)之間的溝通和互動(dòng)以及協(xié)作。

四、改革的主要內(nèi)容

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

本課程最初的設(shè)計(jì)內(nèi)容是關(guān)于UML建模中的各種模型圖，包括用例圖、類圖、序列圖、通信圖和圖表模型的驗(yàn)證練習(xí)，如狀態(tài)機(jī)圖、活動(dòng)圖、包圖、組件圖和部署圖。實(shí)驗(yàn)形式主要包括教師設(shè)置問(wèn)題和學(xué)生練習(xí)繪畫(huà)模型。這種方法這個(gè)公式的優(yōu)點(diǎn)是，老師設(shè)計(jì)的問(wèn)題涵蓋了一系列的知識(shí)點(diǎn)，可以涵蓋所有或大部分教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)踐，保證了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有扎實(shí)、全面的掌握；缺點(diǎn)是，盡管學(xué)生們已經(jīng)掌握了各種UML模型圖的繪制方法和細(xì)節(jié)分段處理，但學(xué)生發(fā)現(xiàn)在面對(duì)特定系統(tǒng)時(shí)很難理解如何使用該模型如何在統(tǒng)一建模中綜合利用各種模型圖。

改革修改后的實(shí)驗(yàn)將使用原始的基本訓(xùn)練內(nèi)容作為示例、練習(xí)和作業(yè)，供學(xué)生在課堂上或課外完成?；A(chǔ)實(shí)踐注重理論知識(shí)的訓(xùn)練，為理論知識(shí)提供實(shí)踐支持，旨在幫助學(xué)生理解各種模型和繪圖方法的作用。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用貫穿始終的綜合實(shí)踐項(xiàng)目，采用團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)模式，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作完成系統(tǒng)模型。

（二）教學(xué)方式的革新

將理論知識(shí)與在線案例研究相結(jié)合，展示本課程的理論和實(shí)踐方面注重實(shí)踐，理論聯(lián)系實(shí)際的特點(diǎn)。在線培訓(xùn)內(nèi)容基于基礎(chǔ)知識(shí)評(píng)估，主要基于學(xué)徒式的基本案例，確保學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有很好的理解，以及基本的應(yīng)用能力。線下討論主要集中在案例分析、主題討論和問(wèn)題上通過(guò)解決問(wèn)題等形式，理論指導(dǎo)項(xiàng)目，面對(duì)面交流，提高學(xué)生知識(shí)的掌握程度和應(yīng)用能力。離線作業(yè)通過(guò)項(xiàng)目分析進(jìn)行培訓(xùn)掌握、鍛煉學(xué)生的造型技巧。通過(guò)持續(xù)的項(xiàng)目，讓學(xué)生體驗(yàn)挑戰(zhàn)模型分配與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)在實(shí)踐中的連續(xù)性之間的相關(guān)性向?qū)W生傳遞可持續(xù)工程理念。在項(xiàng)目實(shí)踐中，穿插討論和互動(dòng)相互交流和評(píng)估，讓學(xué)生對(duì)項(xiàng)目過(guò)程有更深入的了解。

基礎(chǔ)實(shí)踐采用小問(wèn)題、小項(xiàng)目的形式，注重為理論知識(shí)的應(yīng)用提供實(shí)踐支持，幫助學(xué)生理解各種模型在系統(tǒng)分析中的作用。綜合實(shí)踐采用團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)模式，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作，團(tuán)隊(duì)完成系統(tǒng)模型。遵循軟件工程原理，采用啟發(fā)式教學(xué)方法進(jìn)行分析和建模過(guò)程。學(xué)生可以選擇自己的項(xiàng)目或老師指定的項(xiàng)目，為他們提供充分的自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立分析、獨(dú)立建模和團(tuán)隊(duì)合作能力。

五、總結(jié)

作為一門(mén)計(jì)算機(jī)科學(xué)課程，統(tǒng)一建模語(yǔ)言具有較強(qiáng)的實(shí)用性、高度抽象性和概念化的特點(diǎn)。用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，初學(xué)者往往很難掌握?？刹捎没诎咐虒W(xué)的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方法，強(qiáng)調(diào)在線課程建設(shè)和師生之間的溝通與互動(dòng)。教學(xué)實(shí)踐表明，這種教學(xué)模式能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和參與性，教學(xué)效果顯著提高。通過(guò)實(shí)施綜合項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)改革，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性通過(guò)積極參與小組討論和建模，人們可以發(fā)現(xiàn)他們正在學(xué)習(xí)在學(xué)習(xí)過(guò)程中，積極向老師或同學(xué)提問(wèn)，另一方面加深理解討論了UML建模在軟件開(kāi)發(fā)中的作用。

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