ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УНИФИЦИРОВАННОГО ЯЗЫКА МОДЕЛИРОВАНИЯ КАК ФАКТОР РАЗВИТИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ УНИФИЦИРОВАННОГО ЯЗЫКА МОДЕЛИРОВАНИЯ КАК ФАКТОР РАЗВИТИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ

ГККП «Высшая техническая школа, г.Кокшетау»

при акимате Акмолинской области

Преподаватель Информационных технологий

Ибраева Сауле Даутовна

Современные тенденции развития информационных технологий актуализируют обращение к вопросам, связанным с обучением моделированию и формализации, как к одной из основных задач курса информатики в школе, колледже и в вузе. Введение в содержание обучения понятий моделирования, выяснение сущности и роли моделирования в учебном предмете существенно меняет отношение к знаниям, делает учебную деятельность более осмысленной и продуктивной. Сейчас содержательная линия «Моделирование и формализация» является достаточно новой, поэтому выделение в ее рамках основных понятий и разработка методики преподавания еще не завершены. Огромное количество публикаций, появившихся в последнее время, свидетельствует о большом интересе к решению проблемы формирования концептуальных основ обучения технологии информационного моделирования. Произошедший в 90-х годах прошлого века переход от структурной парадигмы к объектно-ориентированной привел к радикальному изменению школьного курса информатики, став фактором обновления и важнейших содержательных линий базового курса информатики и профильных курсов, ориентированных на моделирование и программирование.

Так как центральными понятиями содержательной линии «Моделирование и формализация» и всего школьного курса «Информатика и информационные технологии» стали понятия: объект и его характеристики, информационное моделирование как метод исследования объекта, то язык построения информационных моделей должен поддерживать объектно-ориентированную парадигму создания информационных моделей. Наиболее подходящим в данном качестве является унифицированный язык моделирования. Его создателями были определены следующие задачи: предоставление пользователям языка визуального моделирования для разработки моделей и обмена ими, создания механизма специализации для расширения базовых концепций, обеспечение инвариантности к языкам программирования и процессам разработки, предоставления формальной основы для создания и интерпретации моделей, стимулирование развития рынка инструментальных средств объектно-ориентированного анализа и проектирования, интеграция лучшего практического опыта.

Унифицированный язык моделирования играет системообразующую роль в профессиональной подготовке будущего учителя информатики, поскольку специальные компетенции, приобретаемые студентами в области объектно-ориентированного анализа и проектирования информационных систем, являются востребованными при изучении научных дисциплин циклов общепрофессиональной и предметной подготовки, а также существенным образом влияют на развитие ключевых компетенций студентов: информационной, коммуникационной и управленческой.

Анализ роли и места унифицированного языка моделирования в процессе развития ключевых компетенций студентов, обучающихся по специальности «1304000-Профессиональное обучение (по отраслям)» позволил выделить следующие его дидактические функции: информационная, развивающая, мотивационно-стимулирующая, проектировочная, рефлексивная, прогностическая, диагностическая, коммуникативная, адаптивная.

В процессе реализации указанных дидактических функций языка моделирования в практической деятельности формируются компетенции, отражающие отдельные стороны профессиональной компетентности специалиста; а на этапе восхождения от конкретных компетенций к проявлению компетентности отдельные компетенции интегрируются в целостную систему, отражающую ее иерархически-структурную форму в единстве всех составляющих. Освоив отдельные компетенции в некоторой сфере деятельности, будущий учитель информатики может свободно проявлять компетентность в различных ситуациях практической деятельности, относящихся к данной сфере.

UML (англ. UnifiedModelingLanguage– унифицированный язык моделирования) – язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это – открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем. UML не является языком программирования, но на основании UML-моделей возможна генерация кода.

Следует подчеркнуть, что UML – это именно язык, а не метод. Язык UML ориентирован для применения в качестве языка моделирования различными пользователями и научными сообществами для решения широкого класса задач объектно-ориентированнного анализа и проектирования (ООАП). При этом термин "унифицированный" в названии UML не является случайным и имеет два аспекта. С одной стороны, он фактически устраняет многие из несущественных различий между известными ранее языками моделирования и методиками построения диаграмм. С другой стороны, создает предпосылки для унификации различных моделей и этапов их разработки для широкого класса систем, не только программного обеспечения, но и бизнес-процессов. Семантика языка UML определена таким образом, что она не является препятствием для последующих усовершенствований при появлении новых концепций моделирования. 

UML содержит стандартный набор диаграмм и нотаций самых разнообразных видов.

Диаграмма в UML – это графическое представление набора элементов, изображаемое чаще всего в виде связанного графа с вершинами (сущностями) и ребрами (отношениями). Диаграммы рисуют для визуализации системы с разных точек зрения.Выделяют следующие типы диаграмм:

– диаграммы вариантов использования (usecase diagrams) – для моделирования бизнес-процессов организации (требований к системе);

– диаграммы классов (class diagrams) – для моделирования статической структуры классов системы и связей между ними. На таких диаграммах показывают классы, интерфейсы, объекты и кооперации, а также их отношения. При моделировании объектно-ориентированных систем этот тип диаграмм используют чаще всего. Диаграммы классов соответствуют статическому виду системы с точки зрения проектирования;

– диаграммы поведения системы (behavior diagrams);

– диаграммы взаимодействия (interaction diagrams) – для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами. Существуют два вида диаграмм взаимодействия: диаграммы последовательности (sequence diagrams) икооперативные диаграммы (collaboration diagrams). На диаграммах взаимодействия представлены связи между объектами; показаны, в частности, сообщения, которыми объекты могут обмениваться. Диаграммы взаимодействия относятся к динамическому виду системы. При этом диаграммы последовательности отражают временную упорядоченность сообщений, а диаграммы кооперации – структурную организацию обменивающихся сообщениями объектов. Эти диаграммы являются изоморфными, то есть могут быть преобразованы друг в друга;

– диаграммы состояний (statechart diagrams) – для моделирования поведения объектов системы при переходе из одного состояния в другое. На них представлен автомат, включающий в себя состояния, переходы, события и виды действий. Диаграммы состояний относятся к динамическому виду системы; особенно они важны при моделировании поведения интерфейса, класса или кооперации. Они акцентируют внимание на поведении объекта, зависящем от последовательности событий, что очень полезно для моделирования реактивных систем;

– диаграммы деятельностей (activity diagrams) – для моделирования поведения системы в рамках различных вариантов использования или моделирования деятельностей. Это частный случай диаграммы состояний; на ней представлены переходы потока управления от одной деятельности к другой внутри системы. Диаграммы деятельности относятся к динамическому виду системы; они наиболее важны при моделировании ее функционирования и отражают поток управления между объектами;

– диаграммы реализации (implementation diagrams): диаграммы компонентов (component diagrams) – для моделирования иерархии компонентов (подсистем) системы; диаграммы размещения (deployment diagrams) – для моделирования физической архитектуры системы. На диаграмме компонентов представлена организация совокупности компонентов и существующие между ними зависимости. Диаграммы компонентов относятся к статическому виду системы с точки зрения реализации. Они могут быть соотнесены с диаграммами классов, так как компонент обычно отображается на один или несколько классов, интерфейсов или коопераций.

В настоящее время разработаны средства визуального программирования на основе UML, обеспечивающие интеграцию, включая прямую и обратную генерацию кода программ, с наиболее распространенными языками и средами программирования, такими как MS Visual C++, Java, ObjectPascal/Delphi, PowerBuilder, MS VisualBasic, Forte, Ada, Smalltalk. Поскольку при разработке языка UML были приняты во внимание многие передовые идеи и методы, можно ожидать, что на очередные версии языка UML также окажут влияние и другие перспективные технологии и концепции. Кроме того, на основе языка UML могут быть определены многие новые перспективные методы. Язык UML может быть расширен без переопределения его ядра.

Отмечая сложность описания языка UML, следует отметить присущую всем формальным языкам сложность их строгого задания, которая вытекает из необходимости в той или иной степени использовать естественный язык для спецификации базовых примитивов. В этом случае естественный язык выступает в роли метаязыка, т. е. языка для описания формального языка. Поскольку естественный язык не является формальным, то и его применение для описания формальных языков в той или иной степени страдает неточностью. Хотя в задачи языка UML не входит анализ соответствующих логико-лингвистических деталей, однако эти особенности отразились на структуре описания языка UML, в частности, делая стиль описания всех его основных понятий полуформальным.

Литература

1. Крэг Ларман. Применение UML 2.0 и шаблонов проектирования = Applying UML and Patterns : An Introduction to Object-Oriented Analysis and Design and Iterative Development. — 3-е изд. — М.: Вильямс, 2006. — 736 с. — ISBN 0-13-148906-2.
2. Джозеф Шмуллер. Освой самостоятельно UML 2 за 24 часа. Практическое руководство = Sams Teach Yourself UML in 24 Hours, Complete Starter Kit. — М.: Вильямс, 2005. — 416 с. — ISBN 0-672-32640-X.
3. Грейди Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Джекобсон. Язык UML. Руководство пользователя = The Unified Modeling Language user guide. — 2-е изд. — М., СПб.: ДМК Пресс, Питер, 2004. — 432 с. — ISBN 5-94074-260-2.
4. Буч Г., Якобсон А., Рамбо Дж. UML. Классика CS / С. Орлов. — 2-е изд.. — СПб.: Питер, 2006. — 736 с. — ISBN 5-46900-599-2.