网络教学UML建模作业.doc

UML系统建模 第 I页 共I页 目 录 第一章 引言1第二章 初步调查与需求分析22.1 初步调查22.2 需求分析22.2.1 系统功能需求22.2.2 数据库管理模块32.2.3 基本业务模块32.2.4 信息浏览、查询模块3第三章 系统UML建模43.1 用例图53.1.1 系统用户参与的总的用例图53.1.2 学生参与的用例图63.1.3 教师参与的用例图73.1.4 系统管理员参与的用例图83.2 序列图83.2.1 系统管理人员管理网站的序列图83.2.2 用户登录系统的序列图93.2.3 学生下载文件的序列图103.3 协作图113.3.1 用户登录系统的协作图113.3.2 学生下载文件的协作图123.4 状态图123.5 活动图133.5.1 用户登录系统的活动图133.5.2 教师上传课件的活动图133.5.3 系统管理员进行网站维护的活动图143.6 配置图15第四章 结束语16参考文献16 UML系统建模 第页 共16页第一章 引言目前，宽带网络技术的高速发展为高质量的网络教学系统的开发和发布提供了坚实的技术基础。随着现代信息技术的迅猛发展，网络技术在教育中的应用日益广泛和深入，特别是Internet与校园网的接轨，为中小学教育提供了丰富的资源，使网络教学真正成为现实，同时也为中小学教育开辟了广阔的前景。陈至立部长在全国中小学信息技术教育工作会议上指出：“全国实施中小学校校通工程，努力实现基础教育的跨越式发展。”“校校通工程的目标是用5年到10年时间，加强信息基础设施和信息资源建设，使全国90%左右独立建制的中小学校能够上网，使中小学师生都能共享网上资源，提高中小学的教育教学质量。”“校校通”工程的启动和发展，给中小学教学带来革新的机会，为学科教学信息化奠定了物质基础。而如何应用Web的开放式技术，充分利用网络资源，构建网络教学系统，开展远程教学，正逐渐成为现代教育技术发展的重点。第二章 初步调查与需求分析在系统的开发前期对系统进行需求分析是十分必要的一个环节，这对于保证资源的合理使用，避免浪费是十分必要的，也是项目一旦开始以后能顺利进行的必要保证。信息系统的建设是一项投资大，时间长的复杂工程 ，需求分析更为重要，也更复杂。软件的需求（Requirement）是系统必须达到的条件和性能，是用户对目标软件系统在功能、行为、性能、约束等方面的期望。系统分析（Analysis）的目的是将系统需求转化为能更好地将需求映射到软件设计师所关心的实现领域的形式，如通过分解将系统转化为一系列的类和子系统。2.1 初步调查在远程教育系统的研究方面我国起步相对较晚，而且由于缺乏统一的标准，因而各子系统兼容性不好，相互操作性较差，灵活性不强，系统升级成本高，而且不方便，严重影响了教学资源的共享与交流。在系统设计思想方面，只注重教师对学生单向式灌输教学设计，而忽略了学生、教师与管理员之间的双向信息交流设计。本文设计的模块化网络教学系统应用了UML建模等技术，构建了一个良好的网络学习环境，在系统功能方面进行了模块化设计，方便了管理员、教师和学生三类不同用户群对系统的使用。2.2 需求分析软件的需求分析连接了系统分析和系统设计。一方面，为了描述系统实现，我们必须理解需求，完成系统的需求分析规格说明，并选择合适的策略将其转化为系统的设计；另一方面，系统的设计可以促进系统的一些需求塑造成形，完善软件的需求分析说明。良好的需求分析活动有助于避免或修正软件的早期错误，提高软件生产率，降低开发成本，改进软件质量。2.2.1 系统功能需求系统的功能需求主要包括以下几个方面：u 学生可以登录网站浏览信息、查找信息和下载文件。u 教师可以登录网站输入课程简介、上传课件文件、发布消息、修改和更新消息。u 系统管理员可以对页面维护以及批准用户的注册申请。系统主要包括以下几个模块：u 数据库管理模块。提供使用者录入、修改并维护数据的途径。u 基本业务模块。教师可以上传文件、发布消息、修改和更新消息；学生可以下载文件；管理员可以维护页面，批准注册等。u 信息浏览、查询模块。主要用于对网站的信息进行浏览、搜索查询。2.2.2 数据库管理模块该模块包含的功能有教师信息管理、课程简介信息管理、文件上传信息的管理。u 教师信息管理：负责教师信息的管理。u 课程简介信息管理：负责课程简介信息的管理。u 文件上传信息管理：负责文件上传信息的管理。2.2.3 基本业务模块该模块包含的功能有：文件上传、文件下载、消息发布、消息修改和更新、页面维护、用户注册批准。u 文件上传：教师可以使用此模块将课程的数据上传到网站服务器。u 文件下载：学生可以使用此模块从网站上下载课件及其他资料。u 消息发布：教师可以通过此模块发布学习方法、课程重点等和教学相关的文章，以及和课程相关的通知等。u 消息修改和更新：教师可以通过此模块对自己发布的信息进行修改和更新。u 页面维护：网站管理员可以使用此模块对网站的页面进行维护。u 用户注册批准：网站管理员可以使用此模块批准用户注册。2.2.4 信息浏览、查询模块该模块主要用于网页上信息的浏览、搜索，包括网页信息浏览、文章信息搜索。u 网页信息浏览：用户浏览网站信息。u 文章信息搜索：用户根据关键字搜索文章。第三章 系统UML建模我们需要通过使用用例驱动创建系统用例模型，获取系统的需求，并使用系统的静态模型创建系统内容，然后通过动态模型对系统的内容进行补充和说明，最后通过部署模型完成系统的部署情况。在系统建模以前，首先需要在Rational Rose 2003中创建一个模型。在Rational Rose 2003的打开环境中，在对话框中单击“Cancel”（取消）按钮，一个空白的模型被创建。此时，模型中包含“Use Case View”（用例视图）、“Logical View”（逻辑视图）、“Component View”（构件视图）和“Deployment View”（部署视图）等文件夹。然后选择菜单“File”（文件）下“Save”（保存）选项保存该模型，并命名为“网络教学系统”，该名称将会在Rational Rose 2003的顶端出现，如图1所示。图1 创建项目系统模型3.1 用例图进行系统分析与设计的第一步是创建系统的用例模型。作为描述系统的用户或参与者所能进行操作的图，它在需求分析阶段有着重要的作用，整个开发过程都是围绕系统的需求用例表述的问题和问题模型进行的。创建系统用例的第一步是确定系统的参与者。网络教学系统的参与者包含以下三种。u 学生。学生可以浏览课程简介、教学计划、学习方法等教师发布的文章，并可以根据关键字查询文章。此外，学生可以从网站上下载课件。u 教师。教师作为教学的主导者，使用此网站可以发布学习方法、课程重点等和教学相关的文章，以及和课程相关的通知等，还可以将某一门课程的课件上传。u 系统管理员。系统管理员负责信息和数据库的维护。由此可以看出，系统的参与者包含三种，分别是Student（学生）、Teacher（教师）和SystemManager（系统管理员），如图2所示。图2 系统参与者3.1.1 系统用户参与的总的用例图教师和学生都可以从“User”（网站用户）这个参与者泛化而来，网站用户是指网站的注册用户，注册用户可以登录系统完成相应的操作。系统用户参与的总的用例图如图3所示。从图中可以清楚地看到泛化关系与各个参与者所参与的用例。图3 系统用户参与的总的用例图抽象参与者注册用户的用例只有登录系统（System Login）一个，学生和老师用户除了包含这个用例以外，还各自有相对应的用例。3.1.2 学生参与的用例图如图4所示，学生能够通过该系统进行如下活动。u Login（登录用例）：学生根据用户名和密码登录网络教学系统，如果身份验证失败，不得进行下一步操作。通过身份验证才能进入下一个操作界面。u LookThroughInfo（浏览用例）：学生可以浏览诸如课程简介、教学计划、学习方法等教师发布的文章。u SearchInfo（搜索用例）：学生可以使用搜索功能根据关键字查询相应的信息。u Download（下载用例）：学生可以使用下载功能将网站上的课件以及资料信息下载到本地机器上。u Identify（权限认证用例）：此用例用来认证文件下载是否具有下载的权限。图4学生参与的用例图3.1.3 教师参与的用例图如图5所示，教师能够通过该系统进行如下活动。u Login（登录用例）：教师根据用户名和密码登录网络教学系统，如果身份验证失败，不得进行下一步操作。通过身份验证才能进入下一个操作界面。u CourseIntroduce（课程简介用例）：教师可以为自己所教授的课程添加课程简介。u UploadCAI（上传课件用例）：教师可以将课程的课件上传到网站上供学生下载。u MessageIssue（文章或消息发布用例）：教师可以发布介绍学习方法，课程重点等和教学相关的文章，以及和课程相关的通知等。u MessageUpdate（文章或消息修改用例）：教师可以修改自己发布的文章和通知。图5教师参与的用例图3.1.4 系统管理员参与的用例图如图6所示，系统管理员能够通过该系统进行如下活动。u Login（登录用例）：系统管理员根据用户名和密码登录网络教学系统，如果身份验证失败，不得进行下一步操作。通过身份验证才能进入下一个操作界面。u PageMainTenance（页面维护）：系统管理员可以对网站进行日常维护与管理。u CAIProcess（课件的审批处理）：教师上传的课件经过系统管理员的审批和处理。u InformationUpdate（页面更新）：系统管理员负责网站的页面更新，除了文章、消息、图片等的更新，还包括页面的美化和板块的调整。u ProcessRegistration（处理注册申请）：系统管理员可以处理学生或教师用户的注册申请。图6系统管理员参与的用例图3.2 序列图根据系统的用例模型，我们可以通过对象之间的相互作用来考察系统对象的行为。这种交互作用可通过两种方式进行考察，一种是以相互作用的一组对象为中心考察，也就是通过交互图，包括序列图和协作图；另一种是以独立的对象为中心进行考察，包括状态图和活动图。首先，我们运用序列图来描述用例之间的相互作用。网络教学系统中的用例很多，所能画出的序列图也很多，在此不一一介绍。3.2.1 系统管理人员管理网站的序列图（1）系统管理员希望通过网络教学系统进行某一项操作。（2）系统管理员登录系统，如果身份验证未通过，重新登录或退出；否则，继续选择下一步操作。（3）系统管理员进入管理网站界面，并在界面中提交添加或删除文章的信息。（4）界面将管理员提交的文章信息传递给数据库，并刷新页面函数。（5）系统管理员在管理网站界面中提交更新课件的信息。（6）界面将管理员提交的课件信息传递给数据库，并刷新页面函数。（7）系统管理员在管理网站界面中提交添加或删除用户的信息。（8）界面将管理员提交的用户信息传递给数据库，并刷新页面函数。根据基本流程，系统管理员管理网站的序列图如图7所示。图7系统管理人员管理网站的序列图3.2.2 用户登录系统的序列图（1）用户希望通过网络教学系统进行某一项操作。（2）用户登录系统，在登录界面输入自己的用户名和密码并提交。（3）系统将用户提交的用户名和密码发送到服务器，检查用户的身份是否合法。（4）服务器将用户信息与数据库中的用户信息进行比较，检查用户信息中是否存在此用户的信息。（5）数据库检查完毕后将反馈信息发送给服务器。（6）服务器将反馈信息返回到登录界面上显示。（7）用户在登录界面获得反馈信息。如果身份验证未通过，重新登录或退出。否则，继续选择下一步的操作。根据基本流程，系统管理员管理网站的序列图如图8所示。图8用户登录系统的序列图3.2.3 学生下载文件的序列图（1）学生进入下载界面，并在界面中提交下载请求。（2）界面将学生提交的请求以参数形式传送给服务器。（3）服务器向数据库查询学生的相关信息并对查询结果进行判断。（4）数据库检查完毕后将认证信息发送给服务器。（5）服务器将认证信息返回到下载界面上显示。（6）学生在下载界面获得认证信息。如果认证未通过，学生不可进行下载操作。否则，继续选择下一步的操作。根据基本流程，系统管理员管理网站的序列图如图9所示。图9学生下载文件的序列图3.3 协作图然后，我们运用交互图的另一种协作图来描述用例之间的相互作用。3.3.1 用户登录系统的协作图与用户登录系统的序列图等价的协作图如图10所示。图10用户登录系统的协作图3.3.2 学生下载文件的协作图与用户登录系统的序列图等价的协作图如图11所示图11学生下载文件的协作图3.4 状态图上面描述了用例的活动状态，它们都是通过一组对象的交互作用来表达用例的行为。接着，需要对有状态转换的类进行建模。图12 系统状态图3.5 活动图还可以利用系统的活动图来描述系统的参与者是如何协同工作的。在网络教学系统中，可以创建学生、教师和系统管理员的活动图。3.5.1 用户登录系统的活动图在用户登录系统的活动图中，创建了三个泳道，分别是用户对象、网站对象和数据库对象，具体的活动过程描述如下。（1）用户登录系统时，首先要输入登录网站的URL，等待网站显示主页。（2）在主页的登录窗口中输入用户名和密码，点击页面上的登录按钮进行身份验证。（3）数据库检查用户信息中是否存在，并将验证信息返回网站。如果身份验证未通过，重新登录或退出。否则，继续选择下一步的操作。根据上述过程，创建的活动图如图13所示。图13用户登录系统的活动图3.5.2 教师上传课件的活动图在教师上传课件的活动图中，创建了三个泳道，分别是教师对象、网站对象和管理员对象，具体的活动过程描述如下。（1）教师登录系统后，选择要上传的文件，进行申请。（2）网站对教师要上传的文件的基本信息进行验证。如果验证未通过，重新上传或退出。否则，对文件进行暂时存储，等待管理员认证。（3管理员对文件进行再次认证，并将验证信息返回网站。如果身份验证通过，则更新页面。如果身份验证未通过，则删除该文件。根据上述过程，创建的活动图如图14所示。图14教师上传课件的活动图3.5.3 系统管理员进行网站维护的活动图在系统管理员进行网站维护的活动图中，创建