基于UML的聾人高等教育網(wǎng)站的構(gòu)建

聾人高等教育屬于特殊教育，是中國高等教育的組成部分，他不僅提高了我國聾人的文化素質(zhì)，而且推動了我國聾人教育事業(yè)的發(fā)展。但由于聾人的生理障礙和接受信息的限制，傳統(tǒng)的以教師為主，教師掌握課堂主動的聾生教育模式，阻礙了聾人學生個性的發(fā)揮和創(chuàng)意的產(chǎn)生。隨著電子計算機和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，使得通過建設遠程教學網(wǎng)站來進行網(wǎng)上教學成為可能。采用傳統(tǒng)工具設計出的系統(tǒng)，面臨更新困難，擴展性差、修改成本高的特點。為解決這一問題，本文采用UML建模語言及對網(wǎng)站系統(tǒng)進行靜態(tài)和動態(tài)建模，彌補傳統(tǒng)方法的不足。

1 UML語言簡介

UML(Unified Modeling Language)是由聞名世界的面向?qū)ο蠹夹g專家Grady Booch，Jim Rum.baugh和IvarJacobson發(fā)起，在此前的Booch方法、OMT方法和DOSE方法的基礎上完成的。1997年11月17日，被對象管理組OMG(Object Management Group)采納為基于面向?qū)ο蠹夹g的標準建模語言。UML的重要性在于知識表示方面，他提供了一系列標準化的圖形符號，融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術。UML適用于對具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為的系統(tǒng)進行建模。其中靜態(tài)結(jié)構(gòu)定義了系統(tǒng)中的重要對象的屬性和操作以及這些對象之間的相互關系；而動態(tài)行為定義了對象的時間特性和對象為完成目標而相互進行通信的機制，描述了靜態(tài)圖中結(jié)構(gòu)性元素之間的交互，是對系統(tǒng)變化部分的表示。

2 基于UML的聾人高等教育網(wǎng)站的系統(tǒng)分析與設計

現(xiàn)在采用UML設計系統(tǒng)時一般順序為：首先是系統(tǒng)需求收集初步形成類圖、用例圖等；其次根據(jù)收集的需求信息建立系統(tǒng)的詳細靜態(tài)模型，并構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；第三步是描述對象的狀態(tài)和交互等系統(tǒng)的行為。最后才是開發(fā)、測試、部屬。其中在前兩步所建立的模型都是靜態(tài)的，包括用例圖、類圖(包含包)、對象圖、組件圖和部屬圖等5個圖形，是統(tǒng)一建模語言UML的靜態(tài)建模機制。而第三步中所建立的模型包括可以執(zhí)行，或者表示執(zhí)行時的時序狀態(tài)或交互關系。他包括狀態(tài)圖、活動圖、順序圖和合作圖等4個圖形，是統(tǒng)一建模語言UML的動態(tài)建模機制。

2.1 系統(tǒng)需求收集

系統(tǒng)開發(fā)過程的起點是獲得對客戶業(yè)務過程的理解開發(fā)過程的起點是獲得對客戶業(yè)務過程的理解，特別是獲得要使用目標系統(tǒng)的客戶的理解，本系統(tǒng)通過UML的活動圖和泳道圖來反映聾人教育網(wǎng)站的主要業(yè)務。圖1是試卷生成活動圖，圖2是招待1名聾生業(yè)務過程的泳道圖。

圖1的試卷生成活動圖反映了教師生成試卷的整個過程。教師登錄試卷生成界面，選擇所生成試卷的科目，并輸入試卷總分、題型、分值分布、時間分布以及有效期，最后提交，則系統(tǒng)根據(jù)剛才教師輸入的條件從題庫中自動選題生成試卷，如想繼續(xù)生成則選擇繼續(xù)，不想可直接退出。由圖2的泳道圖可看出，學生來到學校首先看到招生專業(yè)介紹，然后參加體檢，報名交費后復習，然后由教務處安排考試。教師閱卷后，學生可查詢成績，被招生處錄取后，獲得錄取通知書。然后到學校報到，報到后首先到學生處注冊登記，然后進行聽力檢測，合格后方能取得學籍，否則退學。取得學籍后由教務處發(fā)放教材，參加手語學習和課程學習，期間有教師授課答疑，教務處安排考試，學生可查詢成績，成績合格可畢業(yè)，不合格繼續(xù)學習。圖1，圖2展示了系統(tǒng)的主要業(yè)務，反映系統(tǒng)的主要需求情況。

2.2 系統(tǒng)的靜態(tài)模型設計

UML的靜態(tài)建模機制主要包括用例圖(Use case diagram)、類圖(Class diagram)、對象圖(Object diagram)、包(Package)、構(gòu)件圖(Component diagram)和部署圖(Deployment diagram)。用例圖(Use Diagram)用于對系統(tǒng)進行需求分析，對系統(tǒng)提供給外界的功能進行建模；類圖(aass Diagram)描述系統(tǒng)中類的相互關系；對象圖表示在某一時刻類的具體實例和這些實例之間的具體連接關系；構(gòu)件圖(Component Diagram)顯示一組組件及他們之間的關系；部署圖(Deployment Diagram)顯示進行處理的節(jié)點和在節(jié)點活動的組件的配置。

圖3的系統(tǒng)頂層用例圖是由前面的需求分析得來的，系統(tǒng)的主要參與者是學生、教師和系統(tǒng)管理員。在所有的用例中，聊天、注冊和留言是通用的用例，除此之外系統(tǒng)管理員負責系統(tǒng)維護、用戶管理，教師負責試卷管理、發(fā)布資料、學生管理、手語學習，學生能進行課程學習、網(wǎng)上考試、觀看視頻和手語學習。由圖3的用例圖可確定系統(tǒng)的主要類有：教師、學生、系統(tǒng)管理員、教學管理員、學生管理員，學生檔案，教師檔案和試卷，由于篇幅所限本文只給出了試卷的類圖(如圖4所示)。在這個類圖中，最上面是類名試卷，中間是類的屬性即卷面總分、題型分布、分值分布、考試時間、有效期、正確答案和考生答案，最下面是類的操作包括自動判卷和記錄用戶成績。

2.3 系統(tǒng)的動態(tài)模型設計

系統(tǒng)動態(tài)行為模型由順序圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動圖等表達。其中狀態(tài)圖描述類的對象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件；順序圖顯示對象之間的動態(tài)合作關系，他強調(diào)對象之間消息發(fā)送的順序，同時顯示對象之間的交互；協(xié)作圖描述對象間的協(xié)作關系，協(xié)作圖跟順序圖相似，顯示對象間的動態(tài)合作關系，但兩者的側(cè)重點不一樣，順序圖著重體現(xiàn)交互的時間順序，協(xié)作圖主要表示對象與對象之間的連接；活動圖描述滿足用例要求所要進行的活動以及活動間的約束關系。圖5是學生考試的順序圖。從這個順序圖中可看出參加考試過程有以下幾個對象類：考生、功能選擇、登錄表單、科目選擇和試卷表單。考生首先進入網(wǎng)站系統(tǒng)進行功能選擇，然后選擇網(wǎng)上考試，系統(tǒng)會自動出現(xiàn)登錄表單，學生發(fā)送登錄信息，如信息錯誤系統(tǒng)會提示信息錯誤返回登錄表單，如正確則進入科目選擇表單?？颇窟x擇后，進入試卷表單，然后是學生答題、提交試卷，提交后系統(tǒng)自動閱卷并顯示成績，最后學生看到成績后退出系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)功能模塊設計

通過上面基于UML的需求收集和分析，形成了本網(wǎng)站系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)圖(如圖6所示)。本系統(tǒng)由8個功能模塊組成，分別為網(wǎng)絡教學、手語學習、學生管理、教學管理、作品展示、聾院簡介、在線交流和新聞信息發(fā)布。

網(wǎng)絡教學模塊能實現(xiàn)學生的遠程網(wǎng)絡學習、網(wǎng)上在線考試等，教師能發(fā)布資料，教師和學生能進行網(wǎng)上互動交流；手語學習模塊是為學生學習手語而設，學生能從此模塊學到中外手語，并能下載中國手語書的電子版；教學管理模塊是為教學管理人員管理教學而設，主要能進行教師檔案管理、成績管理、考試和課程安排；學生管理模塊是為學生管理人員進行學生管理而設，主要能進行學生檔案管理，學生考勤和學生活動管理；作品展示模塊專門用來展示聾人作品，包括藝術作品和計算機設計作品以及設計成果展覽等；聾院簡介模塊是對聾院作簡單介紹，讓別人了解聾人高等教育，宣傳聾人高等教育，以便促進聾人高等教育的進一步發(fā)展；在線交流模塊實現(xiàn)師生間的互動交流，能實現(xiàn)簡單的聊天和留言功能；新聞信息發(fā)布實現(xiàn)對聾院重大事件以及招生信息的及時發(fā)布，對最新和最重要的新聞信息實現(xiàn)滾動播出。

4 UML建模工具的選擇

UML的模型主要是通過多種UML圖來表達的，如果僅靠手工，要正確一致地處理好他們并不是很簡單的事情。目前有一些CASE工具可以幫助創(chuàng)建和管理UML模型。這樣，就可以將更多的精力投入到分析和設計中，而不是繁瑣的畫圖工作中。

在UML建模工具中，UML的主要開發(fā)者Rational公司開發(fā)的Rational Rose是最著名的一個。Rose支持UML的所有建模元素，同時也支持Booch和OMT標記。Rose還能支持關系型數(shù)據(jù)庫邏輯模型的生成，包括：Oracle，Sybase，SQL Serve和ANSISQL等。Visio是微軟的UML的建模工具。傳統(tǒng)上的Visio以繪圖方便、簡單易學而聞名。但現(xiàn)在，他增加UML1.2的全面支持，從而使他也成為一個輕量級的UML建模工具。

2種工具比較起來，雖然Rational Rose比較專業(yè)，但Visio方便簡單，而功能也很全，能在一種圖中使用另一種圖的圖標，這樣能建立混合圖，因此他是比較靈活的建模工具，所以在系統(tǒng)中采用的是Visio。

5 結(jié) 語

聾人高等教育網(wǎng)站系統(tǒng)充分利用網(wǎng)絡的優(yōu)勢，實現(xiàn)網(wǎng)上考試、網(wǎng)上學習以及網(wǎng)上管理的自動化，極大地方便了聾人的學習，彌補了失聰帶給他們的學習損失。本系統(tǒng)使用UML為系統(tǒng)建立動、靜態(tài)模型，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可維護性和可重復性，加速了軟件的開發(fā)過程，并為不同背景、不同領域的開發(fā)人員以及用戶提供一條標準的交流途徑