《UML與設(shè)計模式》教學(xué)大綱

1、UML與設(shè)計模式教學(xué)大綱課程編號：081323262課程名稱：UML與設(shè)計模式英文名稱：UML and Design Patterns課程類型：專業(yè)課課程要求：必修學(xué)時/學(xué)分：32/2 （講課學(xué)時：28 實驗學(xué)時：4）適用專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)一、課程性質(zhì)與任務(wù)UML與設(shè)計模式是軟件工程知識體系中的重要組成部分，是計算機科學(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)計原則及其目的，并結(jié)合實際問

2、題說明設(shè)計模式的使用場景、適用條件及程序?qū)崿F(xiàn)方法。使學(xué)生能夠運用面向?qū)ο蟮挠^點準(zhǔn)確識別及抽象表示復(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)計的基本原則合理選擇、運用經(jīng)典設(shè)計模式構(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、Java語言程序設(shè)計、軟件工程。后續(xù)課程：JavaEE高級框架應(yīng)用與開發(fā)、智能交通-PC應(yīng)用系統(tǒng)實訓(xùn)項目、移動應(yīng)用開發(fā)項目實踐等。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體系，使學(xué)生能夠預(yù)先理解面向?qū)ο蟮幕纠碚?、核心機制和特性，全面領(lǐng)會工程化

3、軟件開發(fā)的活動框架和過程組織模式，并具備運用面向?qū)ο笳Z言（如C+或Java）設(shè)計計算機程序的實踐能力。大量后續(xù)課程的教學(xué)案例以及實際工程問題需要利用本課程所介紹的建模語言及設(shè)計模式進行技術(shù)原理和解決方案的分析及描述，對后續(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，能夠合理解釋技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新對經(jīng)濟、行業(yè)、社會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)則和公共機制，正確運用事物、關(guān)系及圖表示軟件密集型系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為，并能甄別、選擇恰當(dāng)?shù)墓ぞ邔浖枨蠛驮O(shè)計方案進行文檔化和詳述。（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)計原則及其目的；可以針對復(fù)雜工程問題進行分析、論證，并依據(jù)不同設(shè)計模式的問題背景和設(shè)計目標(biāo)進行合理選擇和綜合運用，具備將設(shè)計模式的概念模型轉(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)計模式的適用性和局限性，并通過對文獻、手冊、參考書等技術(shù)資料的學(xué)習(xí)、分析和探索對設(shè)計模式進行訂制改造，具有創(chuàng)新意識。（支撐畢業(yè)能力要求3）四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時教學(xué)方式對應(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)識面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)的統(tǒng)一化進程所產(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. 能正確運用UML的事物表示軟件分析、設(shè)計領(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. 類圖與對象圖3.

6、活動圖與狀態(tài)圖4. 時序圖與協(xié)作圖5. 構(gòu)件圖與實施圖1. 能區(qū)分靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動態(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，并合理運用事物、關(guān)系、規(guī)則和公共機制創(chuàng)建UML模型，表達軟件密集型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為。4. 能利用繪制UML草圖進行快速交流、溝通。6講授2，35實驗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實驗2，36五、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計原則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. 知識最小化原則7. 設(shè)計模式概述1. 能夠正確解釋面

7、向?qū)ο笤O(shè)計原則的指導(dǎo)思想和應(yīng)用效益。2. 能夠正確解釋設(shè)計模式的作用及與軟件設(shè)計原則的關(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)和工作機制。2. 能正確辨別4種創(chuàng)建型模式的適用條件，根據(jù)實際問題特點合理選擇運用恰當(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實驗2：抽象工程模式的Java實現(xiàn)。能利用Java語言實現(xiàn)抽象工程模式，驗證該模式的工作機制。2實驗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)實際問題特點合理選擇運用恰當(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)和工作機制。2. 能正確辨別4種行為型模式的適用條件，根據(jù)實際問題特點合理選擇運用恰當(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：（16學(xué)時）要求：自學(xué)未在課內(nèi)介紹的的10種設(shè)計模式（結(jié)構(gòu)型模式3種，行為型模式7種），分別針對每種模式設(shè)計一個應(yīng)用問題

9、場景，并編寫Java程序驗證其應(yīng)用效果。目標(biāo)：通過自學(xué)進一步完善有關(guān)設(shè)計模式的知識結(jié)構(gòu)，提升自學(xué)能力和程序設(shè)計能力。2. 大作業(yè)：（8學(xué)時）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)用或訂制擴展了哪些設(shè)計模式，總結(jié)其應(yīng)用目的和效益，完成題為“設(shè)計模式在CMS開發(fā)框架中的應(yīng)用”的作業(yè)報告。目標(biāo)：通過對成熟的復(fù)雜工程解決方案的分析和研究，培養(yǎng)對知識的總結(jié)歸納能力，積累工程實踐經(jīng)驗并激發(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)合實驗，自學(xué)、課外上機、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用UM

10、L的基本要素、語法語義和公共機制，掌握典型設(shè)計模式的問題場景、適用條件、基本結(jié)構(gòu)和工作機制，領(lǐng)會教學(xué)內(nèi)容在設(shè)計和表示復(fù)雜工程問題解決方案中的指導(dǎo)作用和應(yīng)用價值。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)從實際案例入手，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、自學(xué)、上機、大作業(yè)等教學(xué)形式，豐富和擴展學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，鍛煉自主學(xué)習(xí)、知識歸納總結(jié)和綜合運用能力，進一步提高分析和解決復(fù)雜工程問題的能力和素養(yǎng)。七、考核及成績評定方式最終成績由實驗成績和期末筆試成績等組合而成。各部分所占比例如下：實驗成績：10%，主要考核對教學(xué)內(nèi)容的實際應(yīng)用能力和對實驗任務(wù)的完成情況。期末筆試成績：90%，主要考核對教學(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)計與架構(gòu)（UML+設(shè)計模式+面向