基于UML的教学系统开发发表论文.doc

基于UML的网上教学系统的分析与设计1 前言随着计算机网络技术的飞速发展，教学的形式发生了很大变化。教育教学改革的需要使得大家开始通过网络进行学习就显得非常重要。远程教学大家都在探索与研究，很多都采用传统工具进行设计与开发。UML语言是近几年兴起的统一建模语言，采用具有可视化、能够柔性实现分析、设计和开发系统的统一建模语言实现系统网上教学系统模型构建有着非常重要的意义。1UML简介UML (Unified Modeling Language)是由GradyBooch、Ivar Jacobson和Jim Rumbangh共同提出的一种建模语言，属于第三代建模语言。它是一种用来建模和开发软件系统的图形化语言。它提供了软件开发的各个阶段的可视化建模支持，包括从需求分析到规格书写，以及系统开发和建立等。采用UML和可视化建模的目的在于能够通过图形化的表示使开发者捕捉到与系统相关的重要细节。下面通过实际开发网络教学系统的实例，介绍如何利用UML来分析、设计基于WEB的网上教学系统。2 网上教学系统用例分析要开发一个软件系统，首先要对软件系统的需求进行分析，要深入描述目标系统的功能和性能，确定软件设计的限制和软件同其他系统元素间的接口细节，定义软件的其他有效性需求。UML的用例图较详细和确切地描述了用户的功能需求，根据本系统的需求和职责范围，可以确定四个参与者：学生、教师、系统管理员和访客。对于每个参与者都要确定其业务活动，如参与教学活动、系统管理、浏览公开信息、参与课程建设的讨论等。根据具体功能需求，可以先画出系统的顶层用例图，从整体上把握系统的需求和目标，如图1所示： 网络教学系统顶层用例图参与教学活动系统管理浏览公开信息参与课程建设的讨论教 师学 生系统管理员访 客 图1 网络教学系统顶层用例图为了更为深入地分析系统的需求和目标，用以指导设计，需要将以上用例细化为更小的用例，并据此画出系统第一层用例图。例如，由“参与教学活动”这个用例可以细化出“作业处理”，“公告发布”、“实时讨论”、“非实时答疑”、“学习资料处理”等五个用例。3 系统静态建模建立系统静态模型包括类图、对象图、包图、组件图、和配置图的建立，其中最重要的是确立系统的类图。在各种UML图中，只有类图很好地定义了应用程序所需的数据结构。因此，可以用类图为数据库中存放的数据结构建模，从而达到指导数据库设计的目的。对于这次所要开发的网络教学系统来说，可以在用户信息、逻辑关系、用户界面等方面抽象出以下几方面的类及类之间的联系。以用户界面为例：用户必须通过用户界面来使用本系统，所以还可抽象出以下主要接口类：用户注册表单、课程注册表单、院系注册表单、信息发布表单、信息查询表单、作业提交表单、作业下载表单、公告发布表单、资料提交表单、资料下载表单等。从本系统的整体角度看，以上属于各个方面的类之间也存在着各种关系，因此可画出系统类图，如图2所示0*0*0*0*0*作业资料公告问题0*0*管理员信息10*发布10*院系课程0*管理讲授学习用户学生教师 30*1 11 1解答 上传 发布图2系统类图4动态模型在建立好系统静态模型的基础上，接下来需要分析和设计系统的动态结构及建立相应的动态模型。UML在表现上，主要是建立系统的交互图和行为图，其中交互图包括顺序图和协作图，行为图包括状态图和活动图。41活动图一般来讲,状态图描述了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引起的状态之间的转移。活动图描述的是满足用例要求所要进行的活动及活动间约束之间的约束关系。在实质上是一种流程图,只不过表现的是从一个活动到另一个活动的控制流,活动图描述活动的序列,并且支持对带条件的行为和并发行为的表达。图3给出了教学管理系统资源管理的活动图。 管理员系统登录系统选择所需管理的资源填写资源基本信息保存资源基本信息到数据库修改资源基本信息删除所需删除的资源从数据库中删除资源信息查询资源基本信息显示资源信息到显示器在本系统中需要管理的资源大致有4种：人员、课程、院系和诸如交流区等平常要用到的资源。这些资源的管理方法大同小异，因此只做一张活动图来表示对所有资源的管理，如图3所示：图3 “资源管理”活动图 以上只是本系统的资源管理的活动图，活动图仅仅是强调了从活动到活动的控制流，为了描述完成某个特定的功能而在系统对象之间的信息交换，还需要为系统作出顺序图。下面将给出本系统主要用例的顺序图来说明各种信息是怎样在本系统对象中传递的。42顺序图顺序图很好地描述了系统对象之间动态的消息传递关系，它是强调消息的时间顺序的系统动态行为模型。可以把顺序图看成一个表，系统的对象在这个表中沿X轴排列，而消息则按照时间顺序沿Y轴排列。比如说，教师“处理作业”这一用例的主要交互事件有提交院系和身份、提交用户信息、验证用户信息、打开教师用户界面、上传作业要求、下载学生作业、提交作业成绩等，其顺序图如图4所示：教 师：院系及身份选择表单1：打开表单（）2：初始化（）3：提交院系名和身份（）7：验证用户信息（）：身份验证表单5：初始化（）4：打开表单（）6：提交用户信息和课程名（）：教师用户界面9：初始化（）：资料上传表单10：打开表单（）11：上传作业要求（）8：打开界面（）：作业下载界面12：打开界面（）14：下载作业（）：成绩发布表单15：打开表单（）16：提交作业成绩（）13：初始化（）14：初始化（）图4 教师“处理作业”顺序图而学生“处理作业”这一用例的主要交互事件与教师“处理作业”的类似，有提交院系和身份、提交用户信息、验证用户信息、打开学生用户界面、下载作业要求、上传学生作业、查阅学生成绩等，在此不再绘制其顺序图。4实现模型静态模型中提到了系统的静态行为包括组件图和配置图,它们在本质上表示了系统实现的一些特性，描述了软件系统结构、硬件体结构以及通信机制。组件是对建模元素物理实现的描述,组件图则是用依赖关系链接起来的组件的集合。又因为组件可带有接口，故组件图也可以描述组件之间的接口关系和调用关系。4.1系统组件图本系统选择B/S运行模式。在这种模式下，客户端只需配备一个标准的、支持表格和表单的浏览器，而所有的业务逻辑都在服务器端执行。因此，从“系统”层面上讲，本系统主要由下列组件构成：通过以上分析可绘制出本系统的“系统”级组件图，如图5所示：客户端服务器端 浏览器 HTTP协议 HTML页面 ASP服务器页 WEB服务器 原有系统接口 数据库接口图5 系统组件图 由图5还可看出本系统所采用的B/S模式的主要组件大多位于服务器端。4.2 系统配置图配置主要用来描述构成物理系统的各个节点（节点指的是计算机等各种物理设备。）的分布和安装，以及运行于这些节点上的组件的配置情况。图6是本系统的配置图，可看出数据库服务器和WEB服务器配置在不同的节点上，数据库服务器向WEB服务器提供各种数据服务。用户使用客户机上的浏览器访问WEB服务器来获得各种教学应用服务。数据库服务器系统数据库 数据库接口数据库服务器 原有系统接口 HTTP协议 HTML页面 ASP服务器页客户机 浏览器客户机 浏览器客户机 浏览器。图6系统配置图6 总结本文对网上教学系统采用面向对象的分析及设计方