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(dòng)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(dòng)的聾生教育模式，阻礙了聾人學(xué)生個(gè)性的發(fā)揮和創(chuàng)意的產(chǎn)生。隨著電子計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得通過建設(shè)遠(yuǎn)程教學(xué)網(wǎng)站來進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)成為可能。采用傳統(tǒng)工具設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)，面臨更新困難，擴(kuò)展性差、修改成本高的特點(diǎn)。為解決這一問題，本文采用UML建模語言及對(duì)網(wǎng)站系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)建模，彌補(bǔ)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(shù)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(chǔ)上完成的。1997年11月17日，被對(duì)象管理組OMG(Object Management Group)采納為基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的標(biāo)準(zhǔn)建模語言。UML的重要性在于知識(shí)表示方面，他提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的圖形符號(hào)，融入了軟件工程領(lǐng)域的新思想、新方法和新技術(shù)。UML適用于對(duì)具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的系統(tǒng)進(jìn)行建模。其中靜態(tài)結(jié)構(gòu)定義了系統(tǒng)中的重要對(duì)象的屬性和操作以及這些對(duì)象之間的相互關(guān)系；而動(dòng)態(tài)行為定義了對(duì)象的時(shí)間特性和對(duì)象為完成目標(biāo)而相互進(jìn)行通信的機(jī)制，描述了靜態(tài)圖中結(jié)構(gòu)性元素之間的交互，是對(duì)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(shè)計(jì)

現(xiàn)在采用UML設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)一般順序?yàn)椋菏紫仁窍到y(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(xì)靜態(tài)模型，并構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；第三步是描述對(duì)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(duì)象圖、組件圖和部屬圖等5個(gè)圖形，是統(tǒng)一建模語言UML的靜態(tài)建模機(jī)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(shí)的時(shí)序狀態(tài)或交互關(guān)系。他包括狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、順序圖和合作圖等4個(gè)圖形，是統(tǒng)一建模語言UML的動(dòng)態(tài)建模機(jī)制。

2.1 系統(tǒng)需求收集

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

圖1的試卷生成活動(dòng)圖反映了教師生成試卷的整個(gè)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(shí)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(dòng)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(xué)生來到學(xué)校首先看到招生專業(yè)介紹，然后參加體檢，報(bào)名交費(fèi)后復(fù)習(xí)，然后由教務(wù)處安排考試。教師閱卷后，學(xué)生可查詢成績，被招生處錄取后，獲得錄取通知書。然后到學(xué)校報(bào)到，報(bào)到后首先到學(xué)生處注冊(cè)登記，然后進(jìn)行聽力檢測，合格后方能取得學(xué)籍，否則退學(xué)。取得學(xué)籍后由教務(wù)處發(fā)放教材，參加手語學(xué)習(xí)和課程學(xué)習(xí)，期間有教師授課答疑，教務(wù)處安排考試，學(xué)生可查詢成績，成績合格可畢業(yè)，不合格繼續(xù)學(xué)習(xí)。圖1，圖2展示了系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)，反映系統(tǒng)的主要需求情況。

2.2 系統(tǒng)的靜態(tài)模型設(shè)計(jì)

UML的靜態(tài)建模機(jī)制主要包括用例圖(Use case diagram)、類圖(Class diagram)、對(duì)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，對(duì)系統(tǒng)提供給外界的功能進(jìn)行建模；類圖(aass Diagram)描述系統(tǒng)中類的相互關(guān)系；對(duì)象圖表示在某一時(shí)刻類的具體實(shí)例和這些實(shí)例之間的具體連接關(guān)系；構(gòu)件圖(Component Diagram)顯示一組組件及他們之間的關(guān)系；部署圖(Deployment Diagram)顯示進(jìn)行處理的節(jié)點(diǎn)和在節(jié)點(diǎn)活動(dòng)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(xué)生、教師和系統(tǒng)管理員。在所有的用例中，聊天、注冊(cè)和留言是通用的用例，除此之外系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)系統(tǒng)維護(hù)、用戶管理，教師負(fù)責(zé)試卷管理、發(fā)布資料、學(xué)生管理、手語學(xué)習(xí)，學(xué)生能進(jìn)行課程學(xué)習(xí)、網(wǎng)上考試、觀看視頻和手語學(xué)習(xí)。由圖3的用例圖可確定系統(tǒng)的主要類有：教師、學(xué)生、系統(tǒng)管理員、教學(xué)管理員、學(xué)生管理員，學(xué)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(gè)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(shí)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(dòng)判卷和記錄用戶成績。

2.3 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型設(shè)計(jì)

系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為模型由順序圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖等表達(dá)。其中狀態(tài)圖描述類的對(duì)象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件；順序圖顯示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系，他強(qiáng)調(diào)對(duì)象之間消息發(fā)送的順序，同時(shí)顯示對(duì)象之間的交互；協(xié)作圖描述對(duì)象間的協(xié)作關(guān)系，協(xié)作圖跟順序圖相似，顯示對(duì)象間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系，但兩者的側(cè)重點(diǎn)不一樣，順序圖著重體現(xiàn)交互的時(shí)間順序，協(xié)作圖主要表示對(duì)象與對(duì)象之間的連接；活動(dòng)圖描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動(dòng)以及活動(dòng)間的約束關(guān)系。圖5是學(xué)生考試的順序圖。從這個(gè)順序圖中可看出參加考試過程有以下幾個(gè)對(duì)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(jìn)入網(wǎng)站系統(tǒng)進(jìn)行功能選擇，然后選擇網(wǎng)上考試，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)登錄表單，學(xué)生發(fā)送登錄信息，如信息錯(cuò)誤系統(tǒng)會(huì)提示信息錯(cuò)誤返回登錄表單，如正確則進(jìn)入科目選擇表單。科目選擇后，進(jìn)入試卷表單，然后是學(xué)生答題、提交試卷，提交后系統(tǒng)自動(dòng)閱卷并顯示成績，最后學(xué)生看到成績后退出系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

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(gè)功能模塊組成，分別為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、手語學(xué)習(xí)、學(xué)生管理、教學(xué)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(luò)教學(xué)模塊能實(shí)現(xiàn)學(xué)生的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、網(wǎng)上在線考試等，教師能發(fā)布資料，教師和學(xué)生能進(jìn)行網(wǎng)上互動(dòng)交流；手語學(xué)習(xí)模塊是為學(xué)生學(xué)習(xí)手語而設(shè)，學(xué)生能從此模塊學(xué)到中外手語，并能下載中國手語書的電子版；教學(xué)管理模塊是為教學(xué)管理人員管理教學(xué)而設(shè)，主要能進(jìn)行教師檔案管理、成績管理、考試和課程安排；學(xué)生管理模塊是為學(xué)生管理人員進(jìn)行學(xué)生管理而設(shè)，主要能進(jìn)行學(xué)生檔案管理，學(xué)生考勤和學(xué)生活動(dòng)管理；作品展示模塊專門用來展示聾人作品，包括藝術(shù)作品和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)作品以及設(shè)計(jì)成果展覽等；聾院簡介模塊是對(duì)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(jìn)聾人高等教育的進(jìn)一步發(fā)展；在線交流模塊實(shí)現(xiàn)師生間的互動(dòng)交流，能實(shí)現(xiàn)簡單的聊天和留言功能；新聞信息發(fā)布實(shí)現(xiàn)對(duì)聾院重大事件以及招生信息的及時(shí)發(fā)布，對(duì)最新和最重要的新聞信息實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)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(dá)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(shè)計(jì)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(gè)。Rose支持UML的所有建模元素，同時(shí)也支持Booch和OMT標(biāo)記。Rose還能支持關(guān)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(xué)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(gè)輕量級(jí)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(biāo)，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(luò)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上考試、網(wǎng)上學(xué)習(xí)以及網(wǎng)上管理的自動(dòng)化，極大地方便了聾人的學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)了失聰帶給他們的學(xué)習(xí)損失。本系統(tǒng)使用UML為系統(tǒng)建立動(dòng)、靜態(tài)模型，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可維護(hù)性和可重復(fù)性，加速了軟件的開發(fā)過程，并為不同背景、不同領(lǐng)域的開發(fā)人員以及用戶提供一條標(biāo)準(zhǔn)的交流途徑