基于UML的开放式课堂教学管理系统建模

李翠红 杨威 杜星月

摘 要：随着“互联网+”在教育领域的应用，理实一体化课程在职业教育应用广泛，构建相应的学习、教学空间成为当下流行趋势，作者根据学习空间课堂教学管理实现的功能，应用UML分析设计B/S结构的系统模型，建立开放课堂教学管理系统，实现对象类的定义、对象类的动态建模及物理建模，有利于提高教学管理系统的开放性、稳定性、可重用性。

关键词：开放课堂教学管理；UML；学习空间；动态建模

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）11-0062-03

一、引言

2016年地平线报告提出学习空间重构的重要性，这就要求各院校建立新的教与学空间。高等职业教育变革的主要体现之一是采用理实一体化的教学课程模式，利用现代教育技术，将理论与实践，教与学，教室、工作室、实训室，知识、技能等一体化。系统从学习空间教学角度出发，采用.NET框架和MVC模式开发开放课堂教学管理系统，既能够实现学习空间动态、开放的教学，同时对职业院校学习空间的综合管理具有重要作用。从学习空间教学的角度出发，使用UML对开放课堂教学管理系统建设内容进行分析建模。系统合理规划，功能完善，方便师生共同使用，减少相关工作人员的工作量；实现学习空间上的资源共享，激发学习者的学习动机，学生完成社会性交互，促进学生主动参与，提升学习效果；学习空间管理方面，减轻管理员工作，采用信息系统的管理模式，学习空间主要实现项目课程的安排，师生通过访问服务器可以方便地查询、提交有关教学资源。

二、系统结构

系统根据教学需求把用户分为四类，有教师用户、学生用户、系统管理员用户、学习空间管理员用户。针对具体的用户，系统根据用户数据库提供的信息设置相应的权限和功能。学生使用这个系统可以运用个人密码登录，然后在线查看课程安排时间、地点，浏览工作项目信息，提交项目报告，修改个人信息，评定其他学生的工作项目，查看自己项目课程成绩；教学一线的教师登录这个系统主要是查询本人授课的班级，所在的地点、时间，评定学生学习空间平时的课程成绩，跟踪学生的互动信息，记录学生在开放课堂的表现，修改个人资料，申请使用学习空间并查看结果，申请设备，发布及管理项目报告资源；学习空间的管理人员登录系统进行学习空间项目信息管理，管理耗材信息，管理设备信息，检索并分配学习空间，审核学习空间申请，查看学习空间申请及学习空间安排；系统管理员登录本系统设置学习空间、学生、教师基本信息，设置工作项目设备信息，维护公告信息、学习空间排课系统等。

系统使用ASP.NET MVC模式来实现模型应用程序核心，实现在数据库中存取数据的功能，视图一方面将模型的数据接收并传递给用户，另一方面将用户的数据和请求传递给模型和控制器，控制器负责处理用户之间的交互，MVC将模型、显示和控制进行了分离，使一个模型可以具有多个显示视图，使应用更加方便。系统面向全体用户具有信息发布功能，能够完成项目提交、评定等功能，系统可以实现教师申请学习空间的请求，教师根据自己的教学计划合理安排教学并作具体分配，避免学习空间安排冲突，开放课堂教学管理系统结构如图1所示。

三、用例图

系统采用UML 在需求分析阶段的建模步骤，根据系统需求，从用户的角度描述出系统的功能，作为用例图执行时系统与操作者的一个交互过程，在捕获用户需求后，使用用例图对系统静态结构进行建模，定义系统的参与者，划分用例，建立用例图。

1.系统管理员用例图

系统管理员的主要需求是保障系统的正确运行，同时进行系统运行过程中基础数据的维护以及管理配置，具体包括基本信息配置，学习空间课程信息维护，系统用户数据管理，学习空间排课系统维护、实现、信息的发布，系统登录等。通过调查分析，学习空间课程信息维护包括项目课程信息导入，项目课程信息查询，项目课程信息添加、修改、删除等，参与查询项目课程信息的用户包括学生、教师、学习空间管理员等。将每个业务用例都绘制出相应的活动图，活动图用于研究实现一个工作过程、多个对象之间的合作，再将其中的各种“活动”整合，图2为系统管理员用例图：

2.学习空间课程教师用例图

学习空间课程教师登录系统，可以查询学习空间的设备情况、学习空间课程的申请情况，预约申请学习空间、设备、耗材，上传项目任务单，管理学生项目报告等，系统存储师生在学习空间的教学资源，为学生在线主动学习提供了有力保障，图3为学习空间课程教师用例图：

3.学生用例图

学生登录系统，一方面提交项目报告，查看项目课程成绩，进行自评互评，修改个人资料信息，查看课程安排，与系统管理员、课程教师、学生之间进行信息交流；另一方面系统及时记录学生学习过程并及时反馈给教师，教师可以随时随地了解学生的学习情况，图4为系统学生用例图：

四、系统的类

系统在建模过程中，以用例模型为输入，以MVC模式识别系统类、类的属性和操作，对类进行划分建立初步模型，之后确定类的属性和操作以及类之间的联系。Model部分包括后台的逻辑操作，访问数据库中的类，在.NET中写成独立的类文件，最后建立开放课堂教学管理系统的类图，系统的类分别是用户类、系统管理员类、学生类、教师类、项目类、班级类、学习空间类、院系类、专业类、排课类，图5为开放课堂教学管理系统的类图，每类的功能介绍如下：

用户类：用户类是所有类的父类，包括的属性有登录名、密码、用户邮箱等，方法有getAccount（）（获取登录账号）以及changePass（）（修改密码）。

系统管理员类：主要负责系统运行过程中基础数据的维护以及用户的管理配置，除了继承父类的属性和方法，管理员有自己的属性、电话号码。还有自己的方法：cerftfyUpload（）（文件的上传认证）、updaPageInfor （）（更新页面信息）、addUser（）（添加用户）和deleteUser（）（删除用户）等。

学生类：主要负责参与学习空间项目课程学生的基本信息的事务管理，除了继承父类的属性和方法，还包括学号、姓名、性别、年级、专业、班级编号、系部编号、电话、学生类别、邮箱等。对学生信息事务管理的主要操作有updateStuInfo（）（更新个人信息）等。

教师类：包括学习空间管理员与项目课程的教师，主要负责教师基本信息的事务管理，除了继承父类的属性和方法，还包括教师编号、教师姓名、性别、教授的课程、职称、系部编号、类别、电话等，对教师信息事务管理的主要操作有updateCourInfo（）（更新课程介绍）、updateTchIntro（）（更新教师介绍信息）等。

项目类：主要负责教师学生项目基本信息的事务管理，工作项目基本信息事务管理的主要操作有issue（）（项目发布）、delete（）（项目删除）和modify（）（项目修改）等。对项目课程事务管理的主要操作有修改项目课程信息的方法modify（），主要属性包括项目编号、课程编号、项目名称、项目总课时数、项目要求、课程名称、任务单号、专业编号、课程标准、考核类型、学习空间编号、用户类别、学习者特征、分组人数、首开时间、教学目的等。

班级类：主要负责班级的事务管理，主要属性包括班级编号、班级名称、专业编号等，对班级事务管理的主要操作有修改班级信息的方法modify（）等。

学习空间类：主要负责理实一体化学习空间基本信息的事务管理，主要属性包括学习空间编号、学习空间名称、负责教师编号、房间号、容纳人数、电脑数、是否分配等，对学习空间事务管理的主要操作有修改学习空间信息的方法modify（）。

院系类：主要负责系部信息管理，主要属性包括院/系编号、院/系名称等，对院/系事务管理的主要操作有修改院系信息的方法modify（）等。

专业类：主要负责专业信息管理，主要属性包括专业编号、专业名称等，对专业事务管理的主要操作有修改专业信息的方法modify（）等。

排课类：主要负责排课结束后的课表相关元素信息管理，主要属性包括学习空间编号、项目编号、教师编号、教学周次、教学日次、教学节次、项目批次、容纳上课人数等，对排课事务管理的主要操作有自动排课autoCourse（）、手动排课manualCourse（）、冲突检测conflictDetection（）、统计分析statisAnalysis（）、报表输出reportOut（）等。

五、开放课堂教学管理系统中对象的动态建模

系统的动态建模的主要作用是描述个对象间消息的实时变换和相互作用等，开放课程教学管理系统，系统中内部对象间的通信采用UML建模方式进行描述，系统从用户的主要用例间的交互出发，在用例图的基础上建立时序图。具体的动态建模的流程是：系统管理员进行验证后登录系统，对学生、教师、课程的信息进行管理；学习空间管理员进行验证后登录系统，可查看课程、课程项目信息，审批预约申请，查询学习空间设备；学生进行验证后登录系统，可以对项目课程信息和考核成绩进行查询，就学生个人信息进行个性化设置等；教师进行验证后登录系统，可以查看项目课程、学生信息，同时也可对教师的个人信息进行个性化设置和实时观察学生的学习过程等。

六、结束语

开放课堂教学管理系统以高职院校理实一体化课程的学习空间为基础，结合学习空间教学管理的工作流程，开发Web应用系统，采用统一建模语言UML在系统中的应用，提出系统的静态和动态结构，系统经过反复调试使用，目前运行稳定，各基本条件设置较为满足，达到合理分配学习空间资源的效果，满足院校学习空间教学管理系统的优化与实现。

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（编辑：王天鹏）