《UML与设计模式》教学大纲

1、UML与设计模式教学大纲课程编号：081323262课程名称：UML与设计模式英文名称：UML and Design Patterns课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：32/2 （讲课学时：28 实验学时：4）适用专业：计算机科学与技术一、课程性质与任务UML与设计模式是软件工程知识体系中的重要组成部分，是计算机科学与技术专业学生学习软件密集型系统模型化表示方法和经典设计理论的专业课，为学生建立从事软件系统分析及设计工作的理论基础和必要技能。本课程以UML语言和面向对象设计技术为主要教学内容，系统介绍UML语言的应用领域、构成要素和建模方法，剖析面向对象的设计原则及其目的，并结合实际问

2、题说明设计模式的使用场景、适用条件及程序实现方法。使学生能够运用面向对象的观点准确识别及抽象表示复杂工程问题的本质特征，利用软件行业中标准化的概念模型表达问题空间和解决方案的逻辑结构及行为特性，遵从软件工程的指导思想和软件设计的基本原则合理选择、运用经典设计模式构建复杂工程问题的解决方案。二、课程与其他课程的联系先修课程：面向对象程序设计、Java语言程序设计、软件工程。后续课程：JavaEE高级框架应用与开发、智能交通-PC应用系统实训项目、移动应用开发项目实践等。本课程依赖先修课程建立有关面向对象方法和软件工程的知识体系，使学生能够预先理解面向对象的基本理论、核心机制和特性，全面领会工程化

3、软件开发的活动框架和过程组织模式，并具备运用面向对象语言（如C+或Java）设计计算机程序的实践能力。大量后续课程的教学案例以及实际工程问题需要利用本课程所介绍的建模语言及设计模式进行技术原理和解决方案的分析及描述，对后续课程起重要支撑作用。三、课程教学目标1. 了解UML语言的产生背景、构成要素及主要特点，能够合理解释技术发展和创新对经济、行业、社会尤其是软件工程的影响。（支撑毕业能力要求6）2. 能够遵从UML语言的语法规则和公共机制，正确运用事物、关系及图表示软件密集型系统的静态结构和动态行为，并能甄别、选择恰当的工具对软件需求和设计方案进行文档化和详述。（支撑毕业能力要求2，3）3.

4、能够创建并利用符合行业通用标准的软件模型与业界同行进行有效沟通和交流。（支撑毕业能力要求10）4. 能够正确表述软件设计原则及其目的；可以针对复杂工程问题进行分析、论证，并依据不同设计模式的问题背景和设计目标进行合理选择和综合运用，具备将设计模式的概念模型转变为程序实现的编程能力。（支撑毕业能力要求3，5）5. 能理解设计模式的适用性和局限性，并通过对文献、手册、参考书等技术资料的学习、分析和探索对设计模式进行订制改造，具有创新意识。（支撑毕业能力要求3）四、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容教学要求学时教学方式对应课程教学目标1 一、UML语言概述1. UML产生背景2. UML构成三

5、要素3. UML与统一软件过程1. 能解释UML语言的产生背景和构成要素；能正确认识面向对象方法学的统一化进程所产生的积极作用和行业影响。2. 能说明UML的应用领域和主要作用。2 讲授 12 二、UML事物1. 结构事物2. 行为事物3. 分组事物4. 注释事物1. 能正确分辨事物类型。2. 能正确运用UML的事物表示软件分析、设计领域的相关概念。2 讲授2，33三、UML关系1. 依赖关系2. 泛化关系3. 实现关系4. 关联关系1. 能正确解释关系语义并辨别关系类型。2. 能正确运用UML的关系表示事物之间不同含义的联系形式。2讲授2，34四、UML图1. 用例图2. 类图与对象图3.

6、活动图与状态图4. 时序图与协作图5. 构件图与实施图1. 能区分静态结构图和动态行为图。2. 能合理解释UML中9种图的观察视角、应用目的和相互联系。3. 能正确解释UML模型含义，并合理运用事物、关系、规则和公共机制创建UML模型，表达软件密集型系统的结构和行为。4. 能利用绘制UML草图进行快速交流、沟通。6讲授2，35实验1：利用Visio工具软件创建UML模型。能够熟练使用Visio工具创建UML模型。2实验2，36五、面向对象的设计原则1. 开闭原则2. 里氏代换原则3. 依赖倒转原则4. 接口隔离原则5. 组合聚合复用原则6. 知识最小化原则7. 设计模式概述1. 能够正确解释面

7、向对象设计原则的指导思想和应用效益。2. 能够正确解释设计模式的作用及与软件设计原则的关系。4讲授47六、创建型模式1. 单例模式2. 工厂模式3. 构造者模式4. 原型模式1. 能正确解释4种创建型模式的问题背景、应用目的、逻辑结构和工作机制。2. 能正确辨别4种创建型模式的适用条件，根据实际问题特点合理选择运用恰当的模式，并能将概念模型转化为程序实现。4讲授4，58实验2：抽象工程模式的Java实现。能利用Java语言实现抽象工程模式，验证该模式的工作机制。2实验49七、结构型模式1. 适配器模式2. 桥接模式3. 组合模式4. 代理模式1. 能正确解释4种结构型模式的问题背景、应用目的、

8、逻辑结构和工作机制。2. 能正确辨别4种结构型模式的适用条件，根据实际问题特点合理选择运用恰当的模式，并能将概念模型转化为程序实现。4讲授4，510八、行为型模式1. 迭代器模式2. 观察者模式3. 策略模式4. 职责链模式1. 能正确解释4种行为型模式的问题背景、应用目的、逻辑结构和工作机制。2. 能正确辨别4种行为型模式的适用条件，根据实际问题特点合理选择运用恰当的模式，并能将概念模型转化为程序实现。4讲授4，5五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）1. 课外上机：（16学时）要求：自学未在课内介绍的的10种设计模式（结构型模式3种，行为型模式7种），分别针对每种模式设计一个应用问题

9、场景，并编写Java程序验证其应用效果。目标：通过自学进一步完善有关设计模式的知识结构，提升自学能力和程序设计能力。2. 大作业：（8学时）要求：选择并分析一种开源的CMS开发框架，指出该框架中具体应用或订制扩展了哪些设计模式，总结其应用目的和效益，完成题为“设计模式在CMS开发框架中的应用”的作业报告。目标：通过对成熟的复杂工程解决方案的分析和研究，培养对知识的总结归纳能力，积累工程实践经验并激发创新思维。六、教学方法本课程以课堂教学为主，结合实验，自学、课外上机、大作业等教学手段和形式完成课程教学任务。在课堂教学中，通过讲授、提问、演示、案例分析等教学方法和手段让学生能够理解并合理运用UM

10、L的基本要素、语法语义和公共机制，掌握典型设计模式的问题场景、适用条件、基本结构和工作机制，领会教学内容在设计和表示复杂工程问题解决方案中的指导作用和应用价值。在实验教学环节从实际案例入手，通过启发、讨论式教学等方法培养学生分析问题、理论的选择运用和程序实现能力。在课外教学环节中通过查阅文献、自学、上机、大作业等教学形式，丰富和扩展学生的知识结构，锻炼自主学习、知识归纳总结和综合运用能力，进一步提高分析和解决复杂工程问题的能力和素养。七、考核及成绩评定方式最终成绩由实验成绩和期末笔试成绩等组合而成。各部分所占比例如下：实验成绩：10%，主要考核对教学内容的实际应用能力和对实验任务的完成情况。期末笔试成绩：90%，主要考核对教学内容的理解和掌握程度，形式为闭卷笔试，题型为选择题、填空题、应用题等。八、教材及参考书目1教材：1 刘中兵Java Web系统设计与架构（UML+设计模式+面向