《软件工程》教案 第四章 面向对象思想与范型

第四章面向对象思想与范型一、教学内容及要求授课学时：6~7教学内容4.1模块模块的概念。4.2内聚内聚的概念；内聚的分类：偶然性内聚、逻辑性内聚、时间性内聚、过程性内聚、通信性内聚、功能性内聚、和信息性内聚。4.3耦合耦合的概念；耦合的分类：内容耦合、公共耦合、控制耦合、印记耦合、和数据耦合。4.4数据封装信息性内聚使数据封装成为可能，信息性内聚模块能够使数据及其操作组成一个相对独立的整体。利用面向对象语言中类的机制，可以实现信息性内聚模块。4.5信息隐藏信息隐藏就是指模块的实现细节（包括属性和方法的实现细节）能够隐藏起来、对外界不可见。利用面向对象语言中类的机制，可以实现信息隐藏。4.6类之间的关系类的概念。类之间的关系大致可以分为三大类：继承、聚合、和关联，和类之间的关系在UML类图中的表示及其代码实现。4.7多态与动态绑定多态与动态绑定是面向对象范型所特有的，面向对象范型中的3种机制支持多态的实现：覆盖、重载和接口。多态使动态绑定成为可能。4.8面向对象范型面向对象范型比传统范型有优势。4.9面向对象软件工程归结出面向对象软件工程的内涵：面向对象范型的软件生命周期中，在分析工作中就将对象/类提取出来，在设计阶段对其进行面向对象设计，在实现工作流中对其进行面向对象实现。这样，面向对象软件工程中各个阶段的工作之间的转变比传统软件工程平缓得多，从而减少了开发中引入的错误数量。4.10统一建模语言UML与工具统一建模语言UML是一种适用于所有面向对象方法的建模语言。基本要求能够深刻理解软件模块的概念。能够深刻理解软件模块的内聚。能够深刻理解软件模块的耦合。能够深刻理解数据封装与信息隐藏。能够深刻理解类之间的关系，并能够准确判断实际案例中类之间的关系。能够深刻理解多态与动态绑定。能够深刻理解面向对象范型。能力培养通过课堂讲解和学生完成实验任务，培养学生利用一些方法获取需求的能力，并且能够完成一个较为规范的需求文档。二、教学设计4.1模块从计算机硬件系统的组成入手，以硬件模块类比组成软件系统的模块，且明确软件模块的概念。4.2内聚软件模块的内聚分为7个分类或级别，由低到高分别是：偶然性内聚、逻辑性内聚、时间性内聚、过程性内聚、通信性内聚、功能性内聚、和信息性内聚。分别用例子详细讲解每种内聚的概念，以使学生理解每种内聚的缺点或优势。并引导学生思考和讨论功能性内聚与信息性内聚哪种内聚更好。4.3耦合软件模块之间的耦合分为5种或5个级别，按照从强到弱为：内容耦合、公共耦合、控制耦合、印记耦合、和数据耦合。分别用例子详细讲解每种耦合的概念，以使学生理解每种耦合的缺点或优势。好的软件设计应该做的高内聚低耦合。4.4数据封装用具体的例子，讲解信息性内聚使数据封装成为可能，信息性内聚模块能够使数据及其操作组成为一个相对独立的整体。以Java为例，讲解如何利用面向对象语言中类的机制实现信息性内聚模块。4.5信息隐藏用具体的例子，讲解信息隐藏就是模块的实现细节（包括属性和方法的实现细节）能够隐藏起来、对外界不可见，这样其他模块除了可以访问该模块对外界所提供的接口之外，没有机会触碰到模块的内部，这样就能够避免内容耦合，提高安全系数。以Java为例，讲解如何利用面向对象语言实现信息隐藏。4.6类之间的关系用大量的案例来讲解类和对象的概念，以及类之间的关系：继承、聚合、和关联，及类之间的关系在UML类图中的表示，并以Java为例，来讲解如何用面向对象语言实现类之间的关系。4.7多态与动态绑定以Java为例，来讲解如何用面向对象语言中的机制：覆盖、重载和接口，来实现多态。基于对多态的讲解，进一步讲解如何基于多态来实现动态绑定。以使学生充分理解多态与动态绑定的优势与使用时的注意事项。4.8面向对象范型通过剖析传统范型的先天缺陷，而对比出面向对象范型的优越性，其无论是在软件开发方面还是在软件维护方面，都比传统范型有优势。4.9面向对象软件工程从面向对象范型的优越性入手，归结出面向对象软件工程的优越性：面向对象范型的软件生命周期中，在分析工作中就将对象/类提取出来，在设计阶段对其进行面向对象设计，在实现工作流中对其进行面向对象实现。这样，面向对象软件工程中各个阶段的工作之间的转变比传统软件工程平缓得多，从而减少了开发中引入的错误数量。4.10统一建模语言UML与工具讲解建模语言UML的由来与发展历史，它是一种适用于所有面向对象方法的建模语言。 三、教学重点、难点及解决办法教学重点与难点：面向对象范型优越于传统范型，这是面向对象分析与面向对象设计技术的核心思想，是面向对象软件工程的基础与根基。解决办法：整个第四章的内容，就是围绕着面向对象思想与范型这个教学重点与难度，一步一步、层层递进、一环套一环地、充分地剖析和讲解面向对象思想与范型的优越性。因为思想与范型的抽象性和复杂性，故在课堂教学中，教师要充分利用课堂案例教学方法，同时还要在一些知识点上展开课堂讨论，如各种内聚、各种耦合、类之间的关系、多态与动态绑定等，让学生有机会发表自己的见解，并展开互相讨论，教师加以适当引导，以使学生对本章内容获得真正的、深刻的理解。另外，还要充分利用慕课资源，让学生课后继续在慕课平台中讨论内聚、耦合、数据封装、信息隐藏、类之间的关系、多态与动态绑定、面向对象范型和面向对象软件工程等重要的知识点，以使学生对本章内容获得更加充分的理解。以上的课堂讨论，也可采用翻转课堂和慕课论坛相结合的形式。四、思政要点1）在讲解内聚与耦合的时候，引导学生认识到：每一个国家都是独立自主的，都应该得到别国的尊重，任何一个国家都不应该干涉别国内政；以所谓人权为幌子无端地指责和粗暴地干涉别国内政，甚至使用武力或者以武力相威胁，都是霸权行径，不符合这个世界固有的、本质的自然规律，必将遭到所有国家和人民的坚决反对和斗争，是注定行不通的。2）本章的教学是为面向对象分析与设计打下坚实的知识和理念的基础，要时时向学生强调：做软件要有工匠精