UML基础上“基于问题的学习”活动的设计

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摘要：本文从系统工程的角度出发，基于“IMS最佳实践与应用指南”中“基于问题的学习”活动设计，借助uml所定义的一套规范的视图体系，将其用于描述该学习活动设计过程、要素与联系，以新的视角和方法完成“基于问题的学习”活动的建模，实现对IMS LD规范的UML表达。通过对其进行UML表达，使得教与学的过程更具操作性。

关键词：IMS最佳实践与应用指南；UML；基于问题的学习

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）12-0072-04

“基于问题的学习”活动说明

IMS LD最佳实践与应用指南（IMS Learning Design Best Practice and Implementation Guide）的目的在于阐述如何贯彻实施IMS LD规范，该文档给出了许多在IMS LD规范的指导下开展教学与学习过程的实例。其中，第4.5节内容“基于问题的学习”活动的说明如下（其中，以括号显示的注释描述了在线传送环境中，该过程的可能实现途径）：

课程的协调者把问题描述呈现给学习小组（通过上传一个问题描述文件到网站上）小组中的每个学生都（在网上）阅读这个问题，辅助者也阅读问题（在同步会议系统中，辅助者也在内）学生选举小组代表代表小组发言，负责记录小组决定，选中的代表同样也要由辅助者委任小组内部进行交流，澄清问题，通过互相以及和辅助者的交流来讨论、澄清术语和一些开放性问题，最后对面临的问题达成一个简要的陈述小组代表陈述对问题的理解，并将该陈述上传至网站。小组成员继续讨论，确立该问题可能的答案或解释这些可能的解释整合在一起，由学生展开进一步的研究研讨出的解释被小组代表列举在网站中上传的文件中小组确定问题的学习目标，个人开始进行必要的调查研究小组会面（使用同步会议系统）讨论他们的结果，此时，辅助者提供必要的帮助小组代表总结讨论结果，并将其上传至网站紧接着，评估员和辅助者共同讨论小组的表现评估员给出对小组的评估（通过上传评估结果至网站）。

“基于问题的学习”设计的静态图

在UML视图中，静态图通常用类图描述。类图表示了一组类、接口及其关系，它描述了系统中各类之间的关系，是面向对象建模的具体实现。类的描述包括类名称、属性、操作三部分。其中，属性用来描述类的性质，操作用来描述类具有的操作行为。

结合上述的用例图，“基于问题的学习”活动中相应的类有：协调者、学生、小组代表、辅助者、评估员、问题描述文件界面、同步会议系统、评估界面、上传界面、数据库文件等。各类的属性和相关描述在类名称的下方，以体现其功能如何实现。例如，学生类有学号属性，可进行阅读问题描述文件的操作。类之间的关系通过“链接”线进行表示（如上页图1）。

“基于问题的学习”设计的动态图

1.状态图

在软件系统中存在着大量的对象，状态图用来描述这些对象在其生命周期中所有的动态行为。状态图包含对象所有的状态序列、状态转换以及转换的触发事件。在UML视图中，状态用圆角矩形表示，其中，初始状态用实心圆点表示，终止状态用空心圆内嵌圆点表示。转换用有向箭头表示，从原状态指向目标状态。触发事件标注在有向箭头的一侧。

根据类图，能够确定“基于问题的学习”活动中的所有对象，而状态通常用类和对象来描述，类的操作则可作为状态转换的触发事件。例如，学生有处于问题描述文件界面的状态，触发该状态的事件为阅读问题描述文件。“基于问题的学习”活动中涉及的对象较多，为了降低复杂度，便于分析，本文按照参与者对象对整个学习设计活动进行了合理分割，图2为学生活动状态图，图3为小组代表活动状态图。后文中序列图和通信图的分析同样也根据此原则进行了分割。

2.序列图

序列图主要用于根据时间顺序，描述对象之间所进行的信息交互活动。它在描述场景的同时，能清晰地表示对象间交互的先后顺序关系。对象、生命线、激活、消息等要素是序列图的重要组成部分。对象在水平方向上表示，激活描述一个对象与另一个对象之间进行交互的开始和结束，在UML视图中用窄长的矩形来表示，矩形的高度表示对象间交互的过程。有向箭头表示消息的传递。例如，协调者活动的序列为：协调者在上传界面上传问题描述，数据库文件保存从上传界面传来的文件，保存成功后通知上传界面，上传界面在收到通知后向协调者发送上传成功的消息。上页图4为学生活动序列图，上页图5为小组代表活动序列图，上页图6为辅助者活动序列图。

3.通信图

通信图用于描述对象之间的关系，它不强调对象间消息传递的顺序，而是注重对象间的消息传递。通信图由对象、链及链上的消息构成。链用来表示对象之间的通信，它将参与交互的对象关联到一起。有向箭头表示消息，用于描述对象间的动态行为。例如，协调者与上传界面之间存在消息的交互，上传界面又与数据库文件进行交互，最终实现问题描述文件的成功上传。图7是小组代表活动通信图，图8是学生活动通信图。

“基于问题的学习”设计的实现图

1.组件图

以上的视图设计均属于系统的逻辑体系架构设计，逻辑设计完后，需要进行的就是物理设计。物理设计通常采用的基本单位不是类，而是组件。组件定义为一个系统的、可部署的和可更替的部分，它封装了某些实现细节，也清楚地展现了确定的接口。