《UML與設計模式》教學大綱

1、UML與設計模式教學大綱課程編號：081323262課程名稱：UML與設計模式英文名稱：UML and Design Patterns課程類型：專業(yè)課課程要求：必修學時/學分：32/2 （講課學時：28 實驗學時：4）適用專業(yè)：計算機科學與技術一、課程性質(zhì)與任務UML與設計模式是軟件工程知識體系中的重要組成部分，是計算機科學與技術專業(yè)學生學習軟件密集型系統(tǒng)模型化表示方法和經(jīng)典設計理論的專業(yè)課，為學生建立從事軟件系統(tǒng)分析及設計工作的理論基礎和必要技能。本課程以UML語言和面向?qū)ο笤O計技術為主要教學內(nèi)容，系統(tǒng)介紹UML語言的應用領域、構(gòu)成要素和建模方法，剖析面向?qū)ο蟮脑O計原則及其目的，并結(jié)合實際問

2、題說明設計模式的使用場景、適用條件及程序?qū)崿F(xiàn)方法。使學生能夠運用面向?qū)ο蟮挠^點準確識別及抽象表示復雜工程問題的本質(zhì)特征，利用軟件行業(yè)中標準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思想和軟件設計的基本原則合理選擇、運用經(jīng)典設計模式構(gòu)建復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計、Java語言程序設計、軟件工程。后續(xù)課程：JavaEE高級框架應用與開發(fā)、智能交通-PC應用系統(tǒng)實訓項目、移動應用開發(fā)項目實踐等。本課程依賴先修課程建立有關面向?qū)ο蠓椒ê蛙浖こ痰闹R體系，使學生能夠預先理解面向?qū)ο蟮幕纠碚摗⒑诵臋C制和特性，全面領會工程化

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）設計計算機程序的實踐能力。大量后續(xù)課程的教學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計模式進行技術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、課程教學目標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?shù)墓ぞ邔浖枨蠛驮O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)通用標準的軟件模型與業(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計原則及其目的；可以針對復雜工程問題進行分析、論證，并依據(jù)不同設計模式的問題背景和設計目標進行合理選擇和綜合運用，具備將設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、參考書等技術資料的學習、分析和探索對設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、教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序號教學內(nèi)容教學要求學時教學方式對應課程教學目標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；能正確認識面向?qū)ο蠓椒▽W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的應用領域和主要作用。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、設計領域的相關概念。2 講授2，33三、UML關系1. 依賴關系2. 泛化關系3. 實現(xiàn)關系4. 關聯(lián)關系1. 能正確解釋關系語義并辨別關系類型。2. 能正確運用UML的關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. 組合聚合復用原則6. 知識最小化原則7. 設計模式概述1. 能夠正確解釋面

7、向?qū)ο笤O計原則的指導思想和應用效益。2. 能夠正確解釋設計模式的作用及與軟件設計原則的關系。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?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?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. 職責鏈模式1. 能正確解釋4種行為型模式的問題背景、應用目的、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?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、其他教學環(huán)節(jié)（課外教學環(huán)節(jié)、要求、目標）1. 課外上機：（16學時）要求：自學未在課內(nèi)介紹的的10種設計模式（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計一個應用問題

9、場景，并編寫Java程序驗證其應用效果。目標：通過自學進一步完善有關設計模式的知識結(jié)構(gòu)，提升自學能力和程序設計能力。2. 大作業(yè)：（8學時）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用或訂制擴展了哪些設計模式，總結(jié)其應用目的和效益，完成題為“設計模式在CMS開發(fā)框架中的應用”的作業(yè)報告。目標：通過對成熟的復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、教學方法本課程以課堂教學為主，結(jié)合實驗，自學、課外上機、大作業(yè)等教學手段和形式完成課程教學任務。在課堂教學中，通過講授、提問、演示、案例分析等教學方法和手段讓學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，掌握典型設計模式的問題場景、適用條件、基本結(jié)構(gòu)和工作機制，領會教學內(nèi)容在設計和表示復雜工程問題解決方案中的指導作用和應用價值。在實驗教學環(huán)節(jié)從實際案例入手，通過啟發(fā)、討論式教學等方法培養(yǎng)學生分析問題、理論的選擇運用和程序?qū)崿F(xiàn)能力。在課外教學環(huán)節(jié)中通過查閱文獻、自學、上機、大作業(yè)等教學形式，豐富和擴展學生的知識結(jié)構(gòu)，鍛煉自主學習、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%，主要考核對教學內(nèi)容的實際應用能力和對實驗任務的完成情況。期末筆試成績：90%，主要考核對教學內(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、應用題等。八、教材及參考書目1教材：1 劉中兵Java Web系統(tǒng)設計與架構(gòu)（UML+設計模式+面向