面向对象分析与设计课程教学大纲

PAGEPAGE10面向对象分析与设计教学大纲一、说明（一）课程性质本课程是计算机科学与技术（软件工程）专业的专业必修基础核心课，也是后续一系列软件工程专业课程（如：NET设计技术、JavaEE设计技术和软件体系结构等）的必备基础。（二）教学目的通过本课程的学习，深入理解面向对象的概念；掌握统一建模语言UML，ROSE工具；使学生在已有的计算机软、硬件基础知识、程序设计知识、数据库和网络通信知识的基础上系统掌握面向对象分析与设计的基本方法和技术，并具有针对特定环境下的应用问题进行信息系统开发（包括系统分析、设计与实现）的能力。（三）教学内容面向对象方法的概述；统一建模语言（UML）；需求模型（用例图）；面向对象分析（包括对象模型、动态模型、功能模型）；面向对象设计（包括问题域子系统、人机交互子系统、任务管理子系统、数据管理子系统4个主要部分的设计，最后介绍如何进行构件化与系统部署）；面向对象的实现；面向对象的测试；设计模式和软件复用；软件架构和软件构件技术。（四）教学时数108学时（课堂授课：72学时；实验：36学时）/5学分。（五）教学方式多媒体教学、上机试验。二、本文理论部分第1章面向对象方法概论教学要点：包括面向对象技术概述、面向对象分析与设计的基本概念和基本原理、模式和架构、构件和框架等基本概念。教学时数：2学时。教学内容：1.1从认识论看面向对象方法的形成（0.2学时）软件开发--对事物的认识和描述、语言的鸿沟、编程语言的发展使鸿沟变窄、软件工程学的作用、面向对象是软件方法学的返璞归真。1.2面向对象的基本概念和原理（0.3学时）对象、类、封装、继承、聚合、关联、消息、多态性。1.3面向对象软件开发方法（0.5学时）不同的分析与设计方法、面向对象方法的优点、几种典型的面向对象方法。1.4构件和基于构件的软件开发（0.5学时）构件的概念、 基于构件的软件开发。1.5模式和架构（0.5学时）模式的概念、 软件架构的概念。第2章统一建模语言（UML）简介教学要点：UML的简单介绍，包括发展历史、UML1、UML2，以及UML的规范和各种图。教学时数：4学时。教学内容：2.1UML的背景与发展历史（0.5学时）UML的背景与发展历史介绍。2.2UML1概况（0.5学时）UML1规范的主要组成部分、语言体系结构和定义方式、UML1的各种图和扩展机制。2.3UML2概况（1学时）从UML1到UML、UML2的4个规范：UML基础结构、UML上层结构、对象约束语言、UML图交换。2.4UML2的各种图（2学时）UML2的各种图介绍。第3章需求与用例技术教学要点：包括需求和需求工程、问题分析和需求调研、用例模型、需求定义。教学时数：6学时教学内容：3.1需求和需求工程（1学时）需求的定义、需求的层次、优秀需求具有的特性、需求工程。3.2前景(Vision)文档定义（0.5学时）问题分析、需求获取、概要需求定义、前景文档的内容和模板。3.3用例建模技术（3学时）参与者和用例、用例图、用例详述(Usecasespecification)、用例建模过程。3.4需求规约（SRS）定义（1学时）SRS的内容和模板、非功能需求定义、用户界面原型。3.5需求管理简介（0.5学时）范围管理、定义需求基线、需求变更管理、需求跟踪。第4章面向对象的分析教学要点：包括面向对象分析概述、类图、顺序图、协作图、活动图、状态图。教学时数：12学时。教学内容：4.1面向对象分析概述（0.5学时）什么是OOA?为何需要OOA?面向对象分析方法简介、面向对象的分析原则和过程。4.2发现对象、定义对象类（1.5学时）对象和类的概念及其运用、表示法、发现对象、对象分类。4.3定义对象的属性和操作（1学时）属性和操作、表示法、定义属性、定义操作、接口的概念及其用途。4.4建立对象间的关系（3学时）一般-特殊结构、整体-部分结构、关联、消息、关于依赖关系。4.5建立动态模型（4学时）类图与其他模型图之间的关系、顺序图、协作图、活动图、状态图。4.6模型规约（2学时）相关概念及问题讨论、类图的规约、其他模型图的规约、模型规约的建立过程。第5章面向对象的设计教学要点：包括面向对象设计概述、面向对象设计基本原则、架构设计和UML包图、构件设计和UML构件图及组合结构图、类的设计和UML状态图。教学时数：6学时。教学内容：5.1面向对象设计概述（0.5学时）面向对象设计内容、面向对象分析与设计的制品、面向对象的设计方法。5.2软件设计的体系结构（0.5学时）什么是“软件体系结构”、为什么要提出“软件体系结构”、体系结构风格。5.3架构设计（2学时）架构模式、架构视图、 识别设计元素、组织设计模型。5.4构件设计（1学时）设计原则、定义接口、接口实现、构件与其它模块的关系。5.4对象设计（2学时）设计原则、创建设计类、定义操作、定义状态和属性、定义关系。第6章设计模式和软件框架教学要点：包括设计模式概述、GoF设计模式、软件框架设计、典型框架与设计模式应用。教学时数：8学时。教学内容：6.1设计模式概述（1学时）设计模式介绍。6.2GoF设计模式（3学时）创建型设计模式、结构型设计模式、行为型设计模式。6.3软件框架设计（2学时）框架的概念、框架设计、框架与设计模式。6.4典型框架与设计模式应用（2学时）Spring框架、依赖注入模式、Spring中的设计模式。第7章表示层框架和人机界面设计教学要点：包括人机界面设计概述、UML的Web应用建模扩展、Web应用开发中的典型框架、基于框架复用的人机界面设计。教学时数：8学时。教学内容：7.1人机界面设计概述（1学时）人机界面设计的基本原则介绍。7.2UML的Web应用建模扩展（2学时）逻辑视图扩展、组件视图扩展、Web元素与UML的映射。7.3Web应用开发中的典型框架（2学时）Structs框架、Structs中的设计模式、复用Structs框架。7.4基于框架复用的人机界面设计（3学时）Web应用的多层架构、页面标识与迁移设计、业务构件的设计、设计原则。第8章持久化框架和数据库设计教学要点：包括数据库建模技术概述、UML的数据建模扩展、对象-关系映射框架、从实体对象模型到数据库设计。教学时数：6学时。教学内容：8.1数据库建模技术概述（1学时）实体关系模型与ER图、对象模型与UML图、数据库技术的若干基本概念。8.2UML的数据建模扩展（1学时）逻辑视图扩展、组件视图扩展、数据库元素与UML的映射。8.3持久化框架（2学时）对象-关系映射框架、Java持久架构JPA、Hibernate框架。8.4从实体对象模型到数据库设计（2学时） 概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型第9章从设计到实现教学要点：包括系统实现概述、正向和逆向工程、编码与测试。教学时数：8学时。教学内容：9.1系统实现概述（0.5学时） 实现模型、从设计到代码的映射。9.2正向和逆向工程（1.5学时）正向工程、逆向工程、 双向工程、重构。9.3编码（3学时）编码规范、编码质量、代码生成。9.4测试（3学时）测试类型、测试策略、 测试内容。第10章前沿技术专题教学要点：介绍模型驱动的软件开发、基于复用的软件开发、面向服务的软件开发等最新前沿技术。教学时数：12学时。教学内容：10.1模型驱动的软件开发（4学时）MDA概览、模型和元模型、模型转换、MDA的标准、MDA的开发方法。10.2基于复用的软件开发（4学时）软件复用、软件复用过程、领域工程、基于构件的开发、构件的分类与检索、网络环境下的软件复用新发展。10.3面向服务的软件开发（4学时）面向服务体系结构、Web服务技术、面向服务的分析与设计、面向服务编程模型、面向服务开发实践。实验部分（一）基本要求1、实验以实际应用中的小型题目为主，要求学生能根据不同的题目类型选择一种或两种开发模式，完成从系统定义，指定开发计划，需求分析，设计，编码/测试，直至运行/维护的软件生存期的全过程。2、实验题目既可以由指导教师根据学生的实际程度指定，也可以由学生自己提出，经指导教师审核裁定。题目的规模不宜过大，算法不宜过于复杂，应以能在规定的时间内完成为准。选题的范围和类型应尽量选择有意义的实际题目，过大，过于复杂的题目应经过适当的简化，突出主要功能要求，舍弃次要细节。下面给出的题目可参考：(1)单词背诵系统(2)KTV点歌系统(3)企业人事管理系统(4)教学管理系统(5)超市销售管理系统(6)学籍管理系统(7)个人博客系统(8)基于图像的试卷识别系统(9)网上售书平台(10)公寓管理系统(11)网吧管理系统(12)桌面搜索引擎(13)学生成绩综合分析系统(14)企业人力资源管理系统(15)城市停车诱导系统(16)电子市场管理系统(17)局域网文件搜索系统(18)医药超市管理系统(19)网上购物系统(20)教学网站学生管理系统(21)网上书店系统(22)高校宿舍网管理系统(23)基于搜索引擎的网络图片爬虫系统(24)桌面搜索软件(25)自选（自选题目要征求老师意见，同意后方可选题）3、对于选择的具体问题，按下面实验项目总表中的要求分步进行，要求给出对应实验项目的开发文档或软件系统。4、要求学生独立完成或合作完成。为加强学生在软件设计与开发过程中的协作能力，建议学生分组进行，一般3-4人一组。（二）实验项目总表序号实验项目名称学时数项目类别项目类型1熟悉RationalRose建模环境2基础必做2用例图建模4设计必做3对象图（类图）建模4设计必做4交互图建模4设计必做5活动图（或状态图）建模2设计选做6包图建模2设计必做7构件图和部署图建模4设计选做8表示层框架和人机界面设计4设计必做9持久化框架和数据库设计4设计必做10从设计到实现6综合必做（三）实验项目内容及要求实验项目1熟悉RationalRose建模环境实验目的：熟悉RationalRose建模环境，掌握基本使用方法。实验时数：2学时。实验内容及要求：安装并熟悉RationalRose建模环境。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目2用例图建模实验目的：理解用例基本概念；掌握详述风格用例的基本组成部分、格式；掌握标识参与者、标识用例；熟悉标识用例的基本步骤；握使用Rose工具绘制用例图；够参考给定实例完成自选系统的用例建模（文档，用例图）。实验时数：4学时。实验内容及要求：(1)用例：定义了系统是如何被参与者所使用的，它描述的是参与者为了使用系统所提供的某一完整功能而与系统之间发生的交互。(2)参与者：与系统发生交互的外部实体。(3)需求获取将注意力放在系统目标描述上。(4)需求获取包括以下活动：标识参与者，标识出未来系统将支持的不同用户类型。标识场景，对未来系统的典型功能用一组带有细节的场景来描述。标识用例，从场景中抽象出用例。求精用例，细化每一个用例和描述面临错误和异常条件时系统行为。标识用例之间关系，标识出用例之间的依赖关系。标识非功能性需求，如性能上约束、文档、资源、安全性、质量等。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目3对象图（类图）建模实验目的：确定系统中相应的类，建立类的属性和操作；正确定义类的继承关系，分析属性和操作的可继承性；正确分析类之间的关系，熟练使用软件创建出完整的类图。实验时数：4学时。实验内容及要求：(1)类是面向对象系统组织结构的核心。对一组具有相同属性、操作、关系和语义的对象的抽象。包括名称部分（Name）、属性部分（Attribute）和操作部分（Operation）。(2)类之间关系的识别。依赖关系：表示两个或多个模型元素之间语义上的关系。例如：客户以某种形式依赖于提供者。泛化关系：存在于一般元素和特殊元素间的分类关系。可以用于类、用例以及其他模型元素。描述了一种“isakindof”的关系。关联关系：一种结构关系，指明事物的对象之间的联系。(3)绘制对象图（类图）。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目4交互图建模实验目的：掌握时序图、协作图的基本概念；能够根据事件流，准确确定对象，画出时序图或协作图；熟练使用软件创建时序图、协作图；掌握标识参与对象的方法。实验时数：4学时。实验内容及要求：(1)时序图是强调消息时间顺序的交互图。时序图描述了对象之间传送消息的时间顺序，用来表示用例中的行为顺序。时序图将交互关系表示为一个二维图。其中，纵轴是时间轴，时间沿竖线向下延伸。横轴代表了在协作中各独立的对象。(2)时序图的组成。时序图包含了4个元素：对象（Object），生命线（Lifeline），消息（Message）激活（Activation）。(3)协作图是强调对象协作关系的交互图。(4)标识每个用例的参与对象（初始分析对象），标识对象之间的关系，绘制时序图或协作图。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目5活动图建模实验目的：掌握活动图的概念和组成；根据事件流，能准确地设计出活动图；熟练使用软件创建活动图。实验时数：2学时。实验内容及要求：(1)活动是某件事情正在进行的状态。活动在状态机中表现为一个由一系列动作组成的非原子的执行过程。活动图是一种描述系统行为的图，它用于展现参与行为的类所进行的各种活动的顺序关系。活动图与状态图都是状态机的表现形式。活动图着重表现从一个活动到另一个活动的控制流，是内部处理驱动的流程。(2)在UML中，活动表示成圆角矩形。如果一个活动引发下一个活动，两个活动的图标之间用带箭头的直线连接。活动图也有起点和终点，分别用一个实心的圆和一个套有一个实心圆的空心圆表示。活动图中还包括分支与合并、分叉与汇合等模型元素。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目6包图建模实验目的：掌握在RationalRose中绘制包图。实验时数：2学时。实验内容及要求：(1)对象图的基本概念。(2)包的基本概念。(3)包图的绘制。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目7构件图和部署图建模实验目的：掌握组件图和部署图绘制的方法。实验时数：4学时。实验内容及要求：(1)理解组件图的基本概念。(2)理解组件图的应用：逻辑部署。(3)理解部署图的基本概念。(4)理解部署图的应用：物理部署。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目8表示层框架和人机界面设计实验目的：掌握表示层框架，UML的Web应用建模扩展、Web应用开发中的典型框架、基于框架复用的人机界面设计基本原则与方法。实验时数：4学时。实验内容及要求：(1)理解人机界面设计的基本方法。(2)基于框架复用的人机界面设计基本原则。(3)对所选择设计题目给出良好的人机界面框架。实验材料和设备：RationalRose，Eclipse，Project。实验项目9持久化框架和数据库设计实验目的：掌握数据库建模技术、UML的数