高洪江 張海培 岳峻 張振興

摘 要：在“軟件工程”和“軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)”等課程傳統(tǒng)理論教學(xué)中，參考CDIO教育思想，為了引入案例驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)以及團(tuán)隊(duì)合作等模式，結(jié)合MOOCs授課特色，本文以一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目為例，討論了在教學(xué)中如何進(jìn)行信息系統(tǒng)的建模。實(shí)踐表明，這種教學(xué)方式取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái) Android UML 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G648 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-2117（2014）22-00-02

隨著軟件開發(fā)過程中功能和復(fù)雜度的不斷增加，軟件的需求、分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)等過程成為軟件工程化開發(fā)的重要組成，這樣不僅有助于學(xué)生理解和掌握面向?qū)ο蟮拈_發(fā)技術(shù)，而且為后續(xù)JaEE和框架技術(shù)的學(xué)習(xí)打好了基礎(chǔ)，也為從事軟件開發(fā)類職業(yè)崗位的學(xué)生增加了機(jī)會(huì)。

為此，魯東大學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生入學(xué)后參與專業(yè)教師的科研項(xiàng)目，與課堂教學(xué)培養(yǎng)相輔相成，借鑒近年來(lái)流行的CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作）工程教育模式[1]，探索工程教育改革的實(shí)踐。本文結(jié)合項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)和案例驅(qū)動(dòng)模式，在教學(xué)中以實(shí)際項(xiàng)目為案例，針對(duì)當(dāng)前我省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，結(jié)合農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展情況，按照UML的“4+1”模型視圖用例驅(qū)動(dòng)的思想，對(duì)面向智能手機(jī)的農(nóng)業(yè)信息綜合服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，由業(yè)務(wù)領(lǐng)域獲得用戶需求后，圍繞農(nóng)業(yè)資訊、供求信息、專家診斷、三農(nóng)論壇等重要模塊，進(jìn)行了用例建模、靜態(tài)建模和動(dòng)態(tài)建模。[2-3]

1 傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題

“軟件工程”和“軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)”都是軟件工程與計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課程，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，它們的教學(xué)目的是提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，更好地理解問題，更清晰地捕獲需求并進(jìn)行設(shè)計(jì)，以創(chuàng)建可擴(kuò)展性強(qiáng)、可維護(hù)性好的軟件系統(tǒng)。但是在實(shí)際教學(xué)過程中，學(xué)生經(jīng)常因抽象的技術(shù)、方法、原理產(chǎn)生迷惑，無(wú)法運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中，多數(shù)教師也缺少項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)過程的雙向互動(dòng)十分困難。

本文提出一種案例驅(qū)動(dòng)與項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的教學(xué)模式，選擇企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目、成熟項(xiàng)目或者學(xué)生較為熟悉的項(xiàng)目，能夠更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)知識(shí)的掌握和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，也符合CDIO大綱有關(guān)“個(gè)人專業(yè)能力與個(gè)人素質(zhì)”的培養(yǎng)要求。下面以基于Android的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)作為案例進(jìn)行描述。

2 案例的可視化建模

2.1 問題陳述與系統(tǒng)需求

針對(duì)農(nóng)作物信息量巨大、多維、動(dòng)態(tài)、地區(qū)差異大等特點(diǎn)，農(nóng)戶希望得到及時(shí)、全面的市場(chǎng)信息、技術(shù)資訊，獲得供應(yīng)環(huán)節(jié)中的農(nóng)資價(jià)格信息、農(nóng)資市場(chǎng)、新品信息以及銷售環(huán)節(jié)中的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格行情、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)分析等。此外，還需要進(jìn)行農(nóng)業(yè)技術(shù)查詢與科教視頻點(diǎn)播。本文設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)需要提供以上內(nèi)容。

由此，針對(duì)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)進(jìn)行領(lǐng)域分析和業(yè)務(wù)過程分析，從原始需求得到系統(tǒng)的問題陳述（Problem statement），提煉系統(tǒng)的愿景，進(jìn)行涉眾（Stake holder）分析，進(jìn)一步歸納出用戶的功能需求與非功能需求，從中確定各個(gè)參與者（Actor）和對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)用例、系統(tǒng)用例（Use case）。

2.2 系統(tǒng)分析

2.2.1 體系結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)整個(gè)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，劃分為數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和客戶層三部分。數(shù)據(jù)層由MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層和數(shù)據(jù)訪問層;應(yīng)用層由J2EE服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，包含基礎(chǔ)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層（Java類）和控制層（MVC框架）三部分;而客戶層的Android程序由XML+Servlet Java Applet實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 類的建模

分析階段主要識(shí)別問題域相關(guān)的類，來(lái)自于領(lǐng)域知識(shí)、用戶需求、領(lǐng)域模型或者業(yè)務(wù)模型。這里，根據(jù)問題陳述和系統(tǒng)需求，可以識(shí)別出用戶類、管理員類、農(nóng)業(yè)資訊類、供求信息類、三農(nóng)論壇類、專家診斷類、幫助文檔類等，找到類與類之間的關(guān)系后，可得到類模型圖。

2.2.3 用例分析

描述用例模型中各個(gè)用例的事件的基本流、分支流和備選流，沿著不同的事件路徑得到各個(gè)場(chǎng)景，對(duì)不同場(chǎng)景分別建立對(duì)應(yīng)的交互圖（UML2.0中分為順序圖和協(xié)作圖），包括普通用戶注冊(cè)管理個(gè)人信息、普通用戶登錄、普通用戶查看農(nóng)業(yè)資訊、普通用戶回帖、普通用戶發(fā)表帖子、專家診斷、普通用戶供求信息管理。（由于空間受限，交互圖略去）

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)需求分析階段確定的農(nóng)業(yè)平臺(tái)的功能要求，設(shè)計(jì)出在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境條件的實(shí)施方案。

2.3.1 用例設(shè)計(jì)

在用例設(shè)計(jì)中針對(duì)前面分析的用例通過協(xié)作圖、順序圖（以及狀態(tài)圖）進(jìn)行細(xì)化，以便于劃分子系統(tǒng)及其接口，找出發(fā)生重用的部分，組織為設(shè)計(jì)模型。

2.3.2 靜態(tài)建模

這里主要進(jìn)行類圖、對(duì)象圖和包圖的細(xì)化。在之前類建模的基礎(chǔ)上，確定每個(gè)類的屬性和方法，并重構(gòu)類模型圖。

2.3.3 動(dòng)態(tài)建模

主要通過活動(dòng)圖和狀態(tài)圖來(lái)描述。

根據(jù)需求分析，為了描述用戶在系統(tǒng)中的各種操作，將本系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃?個(gè)活動(dòng)圖，分別是與用戶登錄有關(guān)的活動(dòng)圖、與普通用戶瀏覽農(nóng)業(yè)資訊有關(guān)的活動(dòng)圖、與普通用戶供求信息管理有關(guān)的活動(dòng)圖、與專家診斷有關(guān)的活動(dòng)圖、與用戶發(fā)帖和回帖有關(guān)的活動(dòng)圖、與普通用戶注冊(cè)有關(guān)的活動(dòng)圖。

系統(tǒng)的狀態(tài)圖，依據(jù)角色的劃分，可以得到與管理員有關(guān)的狀態(tài)圖和與用戶有關(guān)的狀態(tài)圖。

2.4 實(shí)現(xiàn)模型

農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)主要有農(nóng)業(yè)資訊、供求信息、三農(nóng)論壇、專家診斷和登錄功能。另外，系統(tǒng)開發(fā)所需Android客戶端（瀏覽農(nóng)業(yè)信息）、服務(wù)器端（發(fā)布農(nóng)業(yè)信息）的硬軟件開發(fā)環(huán)境可以通過部署圖表達(dá)，此處略去。

系統(tǒng)分前臺(tái)用戶端和后臺(tái)管理員端，客戶端采用Android技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，服務(wù)器端使用JavaWeb技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)使用MySql。農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)包括農(nóng)業(yè)資訊、供求信息、三農(nóng)論壇、科教視頻、專家診斷等模塊。用戶通過注冊(cè)賬號(hào)登錄系統(tǒng)，能夠滿足用戶對(duì)新聞信息的瀏覽、供求管理、實(shí)時(shí)發(fā)布帖子和回帖、觀看視頻等。管理員對(duì)后臺(tái)功能模塊的管理主要是對(duì)數(shù)據(jù)的增加、刪除、查詢、修改操作。由此實(shí)現(xiàn)的軟件功能正確，滿足了預(yù)期需求。

3 結(jié)語(yǔ)

在課堂教學(xué)中，可以通過“智能手機(jī)農(nóng)業(yè)信息服務(wù)平臺(tái)”來(lái)演示如何使用UML的多種視圖描述系統(tǒng)的需求、靜態(tài)模型、動(dòng)態(tài)模型與實(shí)現(xiàn)模型，來(lái)確定系統(tǒng)中對(duì)象的動(dòng)態(tài)行為，為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了良好的基礎(chǔ)。

（魯東大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院，山東煙臺(tái) 264025）

參考文獻(xiàn)：

[1]查建中.論“做中學(xué)”戰(zhàn)略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008（5）：35-37.

[2]彭瑩瓊，張永紅，尹晴，黃大星.基于UML的農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)建模研究[J].農(nóng)機(jī)化研究，2008（9）：156-157，161.

[3]田兆鋒，閻楚良.基于UML和JSP的農(nóng)業(yè)機(jī)械化裝備信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2006（11）：648-655.