《UML與設(shè)計(jì)模式》教學(xué)大綱

1、UML與設(shè)計(jì)模式教學(xué)大綱課程編號(hào)：081323262課程名稱：UML與設(shè)計(jì)模式英文名稱：UML and Design Patterns課程類型：專業(yè)課課程要求：必修學(xué)時(shí)/學(xué)分：32/2 （講課學(xué)時(shí)：28 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4）適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、課程性質(zhì)與任務(wù)UML與設(shè)計(jì)模式是軟件工程知識(shí)體系中的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)軟件密集型系統(tǒng)模型化表示方法和經(jīng)典設(shè)計(jì)理論的專業(yè)課，為學(xué)生建立從事軟件系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)工作的理論基礎(chǔ)和必要技能。本課程以UML語言和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù)為主要教學(xué)內(nèi)容，系統(tǒng)介紹UML語言的應(yīng)用領(lǐng)域、構(gòu)成要素和建模方法，剖析面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則及其目的，并結(jié)合實(shí)際問

2、題說明設(shè)計(jì)模式的使用場景、適用條件及程序?qū)崿F(xiàn)方法。使學(xué)生能夠運(yùn)用面向?qū)ο蟮挠^點(diǎn)準(zhǔn)確識(shí)別及抽象表示復(fù)雜工程問題的本質(zhì)特征，利用軟件行業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)化的概念模型表達(dá)問題空間和解決方案的邏輯結(jié)構(gòu)及行為特性，遵從軟件工程的指導(dǎo)思想和軟件設(shè)計(jì)的基本原則合理選擇、運(yùn)用經(jīng)典設(shè)計(jì)模式構(gòu)建復(fù)雜工程問題的解決方案。二、課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、Java語言程序設(shè)計(jì)、軟件工程。后續(xù)課程：JavaEE高級(jí)框架應(yīng)用與開發(fā)、智能交通-PC應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)項(xiàng)目實(shí)踐等。本課程依賴先修課程建立有關(guān)面向?qū)ο蠓椒ê蛙浖こ痰闹R(shí)體系，使學(xué)生能夠預(yù)先理解面向?qū)ο蟮幕纠碚?、核心機(jī)制和特性，全面領(lǐng)會(huì)工程化

3、軟件開發(fā)的活動(dòng)框架和過程組織模式，并具備運(yùn)用面向?qū)ο笳Z言（如C+或Java）設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序的實(shí)踐能力。大量后續(xù)課程的教學(xué)案例以及實(shí)際工程問題需要利用本課程所介紹的建模語言及設(shè)計(jì)模式進(jìn)行技術(shù)原理和解決方案的分析及描述，對(duì)后續(xù)課程起重要支撐作用。三、課程教學(xué)目標(biāo)1. 了解UML語言的產(chǎn)生背景、構(gòu)成要素及主要特點(diǎn)，能夠合理解釋技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新對(duì)經(jīng)濟(jì)、行業(yè)、社會(huì)尤其是軟件工程的影響。（支撐畢業(yè)能力要求6）2. 能夠遵從UML語言的語法規(guī)則和公共機(jī)制，正確運(yùn)用事物、關(guān)系及圖表示軟件密集型系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為，并能甄別、選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ邔?duì)軟件需求和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行文檔化和詳述。（支撐畢業(yè)能力要求2，3）3.

4、能夠創(chuàng)建并利用符合行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)的軟件模型與業(yè)界同行進(jìn)行有效溝通和交流。（支撐畢業(yè)能力要求10）4. 能夠正確表述軟件設(shè)計(jì)原則及其目的；可以針對(duì)復(fù)雜工程問題進(jìn)行分析、論證，并依據(jù)不同設(shè)計(jì)模式的問題背景和設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行合理選擇和綜合運(yùn)用，具備將設(shè)計(jì)模式的概念模型轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦驅(qū)崿F(xiàn)的編程能力。（支撐畢業(yè)能力要求3，5）5. 能理解設(shè)計(jì)模式的適用性和局限性，并通過對(duì)文獻(xiàn)、手冊、參考書等技術(shù)資料的學(xué)習(xí)、分析和探索對(duì)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行訂制改造，具有創(chuàng)新意識(shí)。（支撐畢業(yè)能力要求3）四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)1 一、UML語言概述1. UML產(chǎn)生背景2. UML構(gòu)成三

5、要素3. UML與統(tǒng)一軟件過程1. 能解釋UML語言的產(chǎn)生背景和構(gòu)成要素；能正確認(rèn)識(shí)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的統(tǒng)一化進(jìn)程所產(chǎn)生的積極作用和行業(yè)影響。2. 能說明UML的應(yīng)用領(lǐng)域和主要作用。2 講授 12 二、UML事物1. 結(jié)構(gòu)事物2. 行為事物3. 分組事物4. 注釋事物1. 能正確分辨事物類型。2. 能正確運(yùn)用UML的事物表示軟件分析、設(shè)計(jì)領(lǐng)域的相關(guān)概念。2 講授2，33三、UML關(guān)系1. 依賴關(guān)系2. 泛化關(guān)系3. 實(shí)現(xiàn)關(guān)系4. 關(guān)聯(lián)關(guān)系1. 能正確解釋關(guān)系語義并辨別關(guān)系類型。2. 能正確運(yùn)用UML的關(guān)系表示事物之間不同含義的聯(lián)系形式。2講授2，34四、UML圖1. 用例圖2. 類圖與對(duì)象圖3.

6、活動(dòng)圖與狀態(tài)圖4. 時(shí)序圖與協(xié)作圖5. 構(gòu)件圖與實(shí)施圖1. 能區(qū)分靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動(dòng)態(tài)行為圖。2. 能合理解釋UML中9種圖的觀察視角、應(yīng)用目的和相互聯(lián)系。3. 能正確解釋UML模型含義，并合理運(yùn)用事物、關(guān)系、規(guī)則和公共機(jī)制創(chuàng)建UML模型，表達(dá)軟件密集型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為。4. 能利用繪制UML草圖進(jìn)行快速交流、溝通。6講授2，35實(shí)驗(yàn)1：利用Visio工具軟件創(chuàng)建UML模型。能夠熟練使用Visio工具創(chuàng)建UML模型。2實(shí)驗(yàn)2，36五、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)原則1. 開閉原則2. 里氏代換原則3. 依賴倒轉(zhuǎn)原則4. 接口隔離原則5. 組合聚合復(fù)用原則6. 知識(shí)最小化原則7. 設(shè)計(jì)模式概述1. 能夠正確解釋面

7、向?qū)ο笤O(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)思想和應(yīng)用效益。2. 能夠正確解釋設(shè)計(jì)模式的作用及與軟件設(shè)計(jì)原則的關(guān)系。4講授47六、創(chuàng)建型模式1. 單例模式2. 工廠模式3. 構(gòu)造者模式4. 原型模式1. 能正確解釋4種創(chuàng)建型模式的問題背景、應(yīng)用目的、邏輯結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。2. 能正確辨別4種創(chuàng)建型模式的適用條件，根據(jù)實(shí)際問題特點(diǎn)合理選擇運(yùn)用恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?，并能將概念模型轉(zhuǎn)化為程序?qū)崿F(xiàn)。4講授4，58實(shí)驗(yàn)2：抽象工程模式的Java實(shí)現(xiàn)。能利用Java語言實(shí)現(xiàn)抽象工程模式，驗(yàn)證該模式的工作機(jī)制。2實(shí)驗(yàn)49七、結(jié)構(gòu)型模式1. 適配器模式2. 橋接模式3. 組合模式4. 代理模式1. 能正確解釋4種結(jié)構(gòu)型模式的問題背景、應(yīng)用目的、

8、邏輯結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。2. 能正確辨別4種結(jié)構(gòu)型模式的適用條件，根據(jù)實(shí)際問題特點(diǎn)合理選擇運(yùn)用恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?，并能將概念模型轉(zhuǎn)化為程序?qū)崿F(xiàn)。4講授4，510八、行為型模式1. 迭代器模式2. 觀察者模式3. 策略模式4. 職責(zé)鏈模式1. 能正確解釋4種行為型模式的問題背景、應(yīng)用目的、邏輯結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制。2. 能正確辨別4種行為型模式的適用條件，根據(jù)實(shí)際問題特點(diǎn)合理選擇運(yùn)用恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?，并能將概念模型轉(zhuǎn)化為程序?qū)崿F(xiàn)。4講授4，5五、其他教學(xué)環(huán)節(jié)（課外教學(xué)環(huán)節(jié)、要求、目標(biāo)）1. 課外上機(jī)：（16學(xué)時(shí)）要求：自學(xué)未在課內(nèi)介紹的的10種設(shè)計(jì)模式（結(jié)構(gòu)型模式3種，行為型模式7種），分別針對(duì)每種模式設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用問題

9、場景，并編寫Java程序驗(yàn)證其應(yīng)用效果。目標(biāo)：通過自學(xué)進(jìn)一步完善有關(guān)設(shè)計(jì)模式的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升自學(xué)能力和程序設(shè)計(jì)能力。2. 大作業(yè)：（8學(xué)時(shí)）要求：選擇并分析一種開源的CMS開發(fā)框架，指出該框架中具體應(yīng)用或訂制擴(kuò)展了哪些設(shè)計(jì)模式，總結(jié)其應(yīng)用目的和效益，完成題為“設(shè)計(jì)模式在CMS開發(fā)框架中的應(yīng)用”的作業(yè)報(bào)告。目標(biāo)：通過對(duì)成熟的復(fù)雜工程解決方案的分析和研究，培養(yǎng)對(duì)知識(shí)的總結(jié)歸納能力，積累工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并激發(fā)創(chuàng)新思維。六、教學(xué)方法本課程以課堂教學(xué)為主，結(jié)合實(shí)驗(yàn)，自學(xué)、課外上機(jī)、大作業(yè)等教學(xué)手段和形式完成課程教學(xué)任務(wù)。在課堂教學(xué)中，通過講授、提問、演示、案例分析等教學(xué)方法和手段讓學(xué)生能夠理解并合理運(yùn)用UM

10、L的基本要素、語法語義和公共機(jī)制，掌握典型設(shè)計(jì)模式的問題場景、適用條件、基本結(jié)構(gòu)和工作機(jī)制，領(lǐng)會(huì)教學(xué)內(nèi)容在設(shè)計(jì)和表示復(fù)雜工程問題解決方案中的指導(dǎo)作用和應(yīng)用價(jià)值。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)從實(shí)際案例入手，通過啟發(fā)、討論式教學(xué)等方法培養(yǎng)學(xué)生分析問題、理論的選擇運(yùn)用和程序?qū)崿F(xiàn)能力。在課外教學(xué)環(huán)節(jié)中通過查閱文獻(xiàn)、自學(xué)、上機(jī)、大作業(yè)等教學(xué)形式，豐富和擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，鍛煉自主學(xué)習(xí)、知識(shí)歸納總結(jié)和綜合運(yùn)用能力，進(jìn)一步提高分析和解決復(fù)雜工程問題的能力和素養(yǎng)。七、考核及成績評(píng)定方式最終成績由實(shí)驗(yàn)成績和期末筆試成績等組合而成。各部分所占比例如下：實(shí)驗(yàn)成績：10%，主要考核對(duì)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用能力和對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的完成情況。期末筆試成績：90%，主要考核對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握程度，形式為閉卷筆試，題型為選擇題、填空題、應(yīng)用題等。八、教材及參考書目1教材：1 劉中兵Java Web系統(tǒng)設(shè)計(jì)與架構(gòu)（UML+設(shè)計(jì)模式+面向