UML课程案例驱动教学研究

邬卓恒 姜全坤

摘 要：UML课程是计算机科学与技术专业的重要课程，为提高学生应用能力，使用案例驱动教学法改进传统UML建模技术课程教学模式。案例驱动教学以案例作为课程关键点将UML教学分为3部分，通过案例教学实现学生对知识的认识、掌握和应用。案例驱动教学具体步骤包括：提出案例、分析案例、讨论案例并讲解知识点;再次提出新案例、分小组讨论并给出解决方法、教师给出建议及参考性答案;提出更深层次的问题，学生课后分组完成，并巩固提高。案例驱动教学让学生在解决实际问题的过程中建构自己的知识体系，促进他们不断提高问题解决能力和实际应用能力。

关键词：UML建模技术;建构主义;案例驱动教学;教学方法

DOI：10. 11907/rjdk. 191592 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

中图分类号：G434文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）005-0264-03

0 引言

随着经济社会的不断发展，我国对高层次应用人才需求不断增加。因此，应依托计算机科学技术专业培养应用型人才，着重提高学生应用能力。UML课程是计算机科学与技术专业的重要课程，使用案例驱动教学法，对其进行教学改革。UML是面向对象开发中一种通用的图形化建模语言，它定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用，课程旨在构建学生面向对象思想，掌握UML建模技术。UML知识体系庞杂、抽象概念较多、实践性较强[1]，传统教学是基本概念讲解和项目分析相结合的“填鸭式”教学，不适合UML建模技术课程特点。学生目前存在的普遍问题是无法将所学知识应用于实际项目开发中，问题解决能力不足，而传统教学方法与应用相脱节正是造成这种现状的主要原因，存在大量理论知识枯燥乏味、实际讲授内容与实践应用脱节、学生合作能力较弱等问题。UML课程改革分成两类：一是课程内容改革和课程组织改革[1-5]，二是基于CDIO的教学方法改革[6-7]。前者改革的重点在于极大丰富课堂内容，添加大量实际案例，增强学生对实际案例的理解和分析能力;后者在UML课程中引入CDIO教学方法，将工程教育理念引入UML教学中，提高学生实际动手能力和工程应用能力。但是这两种UML课程改革的主体都是课程内容，并未实际改变传统教学模式。案例驱动教学模式综合上述两种改革的优势，对传统教学模式加以改进，让学生实现建构主义学习。

1 案例教学理论基础

案例驱动教学是基于建构主义理论（Constructivism）的教学模式[8-10]。建构主义是教育学理论的三大分支之一，其认为学习是学生积极主动建构知识的过程，强调学生在学习过程中的中心主体性、主观能动性，以及在学习过程中的主体地位和积极作用。案例驱动教学是基于建构主义理论设计的教学模式之一，能充分调动学生积极性。通过案例激发学生兴趣，让案例作为学生建构知识的场景，通过教师引导，逐步建构自己的知识体系。案例作为课堂教学的驱动点和学生建构知识的场景，能够提高学生在课堂上的参与度。案例驱动教学具有启发性、情景化、参与性等特点，可以弥补UML课程传统教学的缺点。

2 UML课程案例教学流程

案例教学包括两大核心部分：案例引导、问题驱动。案例引导指在课程初期，教师引导学生逐步实现知识迁移。在案例引导过程中，逐步带入知识点、案例中问题解决的方法和步骤，通过类比使学生习得类似问题的解决方法。在课程开始阶段就让学生参与其中，主动分析案例中的问题，让学生在分析案例的过程中建立知识体系。问题驱动指学生在分析完成第一个案例后，教师提出新的、类似第一个案例的问题，让学生分组合作解决问题。学生在分组完成案例的过程中，巩固所学知识。

案例教学具体步骤：①提出案例;②分组讨论案例;③给出结果;④分析、总结并讲解案例涉及的知识点;⑤提出问题;⑥分小组讨论解决问题;⑦学生给出解决方法并作介绍;⑧教师总结、指出错误并给出建议以及问题的参考性答案;⑨提出更深層次的问题，学生课后分组完成并巩固提高。

案例是案例教学的核心之一，好的案例是案例教学成功的关键一步，设计好的案例需要遵循有趣性、系统性、全面性、实用性等原则。案例引导是案例教学的第一步，呈现的案例应具有趣味性，能够吸引学生、激发学生对案例的探索，从而引发学生主动学习的兴趣。系统性指案例设计要有明确的目标，通过对案例的逐步分析和求解让知识不断扩大、深入并达到最终目标。全面性指案例中应学习的知识点较多、较全面。实用性指案例可应用于实际，实用性案例分析更能吸引学生探索知识，实用性案例分析的过程就是未来工程应用中的逆过程。

案例教学的另一个核心是问题驱动，在案例分析基础上提出新的问题并交给学生分组完成。问题设计应遵循以下原则：延续性、类比性、扩展性、多样性。延续性指设计的问题在逻辑上或知识涵盖面上有延续性，这样使得学生在分组解决问题时巩固刚刚构建的知识;类比性指问题解决方法应与案例解决方法具有相似性，可以从案例中类比出问题解决方法;扩展性指问题在继承案例的基础上，需要扩充知识点;多样性指问题的答案是多样的，能够激发学生创造性地解决问题。除以上特性外，还应该具有案例设计的特性。

案例教学的最后一个步骤是课后作业布置，课后作业设计除遵循上述设计原则外，还应注重困难性、合作性。课后问题设计目的是对课程知识点的总结巩固，适当提高问题难度，有利于学生积极思考。增强课后作业的合作性有利于学生分组完成作业时提高自己的沟通协作能力。

3 案例分析

本文以“用例图”为例，给出UML课程案例教学具体过程。案例教学过程是1+n模式，1是一个引导案例，n指基于案例提出n个不断深入的问题以巩固知识，一般提出2～3个问题。在该模式下，学生逐步建构用例图知识，然后从点到面、从典型到一般不断拓展，学生在学习中的主观能动性得以充分发挥。

“用例图”课程设计过程如表1所示，学生选课系统用例图如图1所示，图书借阅系统用例图如图2所示。以“选课系统”为案例，“選课案例”涉及的知识点包括：用例图作用、用例图组成要素、用例图建立方法、参与者间的泛化问题、用例之间包含的扩展问题等。案例简单易懂且涉及知识面较广，能够充分激发学生探索的积极性。

提出第一个案例后，需要详细解释案例涉及的知识点并明确各知识点具体含义，再通过学习到的知识点重新回顾案例。第一个案例选取应该遵循“广而易”的原则，“广而易”指案例涉及知识点较广但知识点难度不大。讲解知识点后，提出一个新问题以巩固知识点并提高学生应用能力。鉴于学生对图书馆借阅具体流程较为熟悉，因而选择图书馆借阅系统构建用例图并加以分析。图书借阅系统用例图所构建的问题是在第一个引导案例的基础上扩展的，既包含已讲过的知识点，又有适当增加难度。并且，图书馆借阅系统用例图答案不唯一，能激发学生创新性。

在讲解上述问题并加以总结后，布置课后作业，课后问题难度有所加大。问题分为3步，难度逐步增加，答案并不唯一，能很好地巩固知识点、提升学生合作与创新能力。1+n的课堂案例教学模式能充分发挥学生的主观能动性，使学生成为课堂主体。

4 结果比较

传统教学与案例驱动教学比较如表2所示。传统教学中理论阐述清楚明确，学生理论知识扎实。教材是教与学的核心，学生主动性较差，多是被动接受知识，教师是课程的讲授者，是课堂的主体。学生能从传统教学中学到较为全面明确的理论知识，但用所学知识解决问题的能力较差。案例驱动教学通过实践引导学生学习，让学生积极主动参与实际问题解决，提高学生思维能力和实际问题解决能力。案例驱动教学通过案例带动课程开展，学生对于案例覆盖到的知识点掌握较好，而案例覆盖不到的知识点则掌握较薄弱。案例驱动教学让教师从讲授者变成引导者、合作者，学生从听讲者变成参与者，强调学生主体作用。

5 结语

基于案例动驱教学的UML课程开展了一个学期，取得了良好反馈。学生使用UML统一建模语言进行软件开发的能力有所增加，其应用能力培养效果明显。学生能从枯燥的理论知识学习中解放出来，自己主动参与课堂问题解决，学习氛围良好。案例驱动教学的难点在于案例选择和对学生学习的组织。好的案例是教学成功的一半，学生学习组织情况直接关系到学生学习效果好坏。因此，如何突破案例教学难点，是后续研究继续努力的方向。

参考文献：

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（责任编辑：孙 娟）