【正文】 （院） 計算機科學(xué) 學(xué)院 專 業(yè) 計算機科學(xué)與技術(shù) 課程名稱 面向?qū)ο蠹夹g(shù)與 UML 授課對象 數(shù)信 學(xué)院 10 級 本 科 信計 班 教 師 項 煒 職 稱 講 師 課程學(xué)時 64 2020～ 2020 學(xué)年 (上 )期 20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學(xué)教案 (項煒 ) 1 20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學(xué)教案 (項煒 ) 2 課程 名稱 面向?qū)ο蠹夹g(shù)與 UML 課程 編號 授課時間 20202020 (上 ) 專 業(yè) 及班級 數(shù)信學(xué)院 10 本信計 班 修課 人數(shù) 總 學(xué) 時 64 學(xué)分 4 課 程 類型 必修課 公共基礎(chǔ) ( ) 專業(yè) （學(xué)科） 基礎(chǔ)課 ( √ ) 專業(yè)課 ( ) 選修課 專業(yè)限選課 （ ） 專業(yè)任選課 （ ） 全校任選課 （ ） 授課方式 理論課 ( √ ) 實踐課 ( √ ) 學(xué)時分配 課堂講授 32 學(xué)時； 實踐環(huán)節(jié) 32 學(xué)時 考核方式 考 試 () 考 查 ( √ ) 是否采用多媒體 是 是否采用雙語 否 使 用 教 材 ： （ 名 稱 、 作 者 、 出 版 社 及 出 版 時 間 ） 《 UML 面 向 對 象 建 模 基 礎(chǔ) 》， 徐 鋒 ， 中 國 水 利 水 電 出 版 社 ， 2020 教 學(xué) 參 考 書 ： （ 名 稱 、 作 者 、 出 版 社 及 出 版 時 間 ） ? 《 UML 基礎(chǔ)與 ROSE 建模案例》，吳建，人民郵電出版社， 2020 ? 《 Java 與 UML 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計教程》，劉曉冬，清華大學(xué)出版社， 2020 ? 《 UML 與系統(tǒng)分析設(shè)計》，張龍祥，人民郵電出版社， 2020 ? 《軟件工程》，錢樂秋，清華大學(xué)出版社， 2020 教研室 審查意見 注 ： 表 中 （ ） 選 項 請 打 “ √ ”。 20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學(xué)教案 (項煒 ) 3 第一章 面向?qū)ο蟮母拍?（ 4 學(xué)時） 章節(jié)目標(biāo)（教學(xué)目的及要求） 解釋面向?qū)ο蟮幕驹瓌t 定義面向?qū)ο蟮幕靖拍詈拖嚓P(guān)的 UML 符號 展示面 向?qū)ο蟮耐? 列舉一些基本 UML 建模符號 教學(xué)內(nèi)容 什么是 UML？ 統(tǒng)一建模語言（ UML）是一種通用的 可視化 建模語言，用于對軟件進行描述、可視化處理、構(gòu)造和建立軟件系統(tǒng)工作文檔。 它記錄了與被建系統(tǒng)的有關(guān)決策和理解，可用于對系統(tǒng)的理解、設(shè)計、瀏覽、配置、維護以及控制系統(tǒng)的信息。 UML 適用于各種軟件開發(fā)方法、軟件生命周期的各個階段、各種應(yīng)用領(lǐng)域以及各種開發(fā)工具，旨在統(tǒng)一以往建模技術(shù)的經(jīng)驗，吸收當(dāng)今軟件開發(fā)的最佳實踐從而形成一種標(biāo)準(zhǔn)方法。 UML 包括語義概念、表示方法和指導(dǎo)規(guī)范，提供了靜態(tài)、動態(tài) 、系統(tǒng)環(huán)境及組織結(jié)構(gòu)的模型。它可被交互式的可視化建模工具所支持，這些工具提供代碼生成和報表生成。 UML 標(biāo)準(zhǔn)并沒有定義一種標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)過程，但它適用于迭代的開發(fā)過程。它是為支持現(xiàn)今大部分面向?qū)ο蟮拈_發(fā)過程而設(shè)計的。 UML 是一種語言；是一種可視化的語言；是一種可用于詳細描述的語言；是一種構(gòu)造語言。是一種文檔化的語言；主要用于軟件密集型系統(tǒng)。 軟件工程最佳實踐 ? 軟件工程六個最佳實踐（即 Develop Iteratively 迭代開發(fā)、 Manage Requirements 需求管理、 Use Component Architectures 組件架構(gòu)、 Model Visually 可視化建模 (UML)、Continuously Verify Quality 持續(xù)質(zhì)量改進、 Manage Change 變更管理） ? 與本課程相關(guān)三個最佳實踐 對象技術(shù)幫助成就了以下行為： 迭代開發(fā)： 適應(yīng)需求的變更、逐步加入對象元素和功能的可重用性； 使用組件為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)： 結(jié)構(gòu)化、組件為基礎(chǔ)的開發(fā)； 可視化模型： 容易理解，修改簡單。 什么是對象技術(shù)？ 什么是面向過程？ 以算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為 核心，一段程序代碼解決一個或幾個問題。 什么是面向?qū)ο螅? 以客觀存在的事物即對象為開發(fā)核心，在開發(fā)時以類作為對象的框架。 一種指導(dǎo)將語言、數(shù)據(jù)庫和其他工具構(gòu)造在一起的原則。 （ 注釋：面向?qū)ο笫且环N新興的程序設(shè)計方法或開發(fā)范型 paradigm，面向?qū)ο筮\用對象、類、繼承、封裝、消息20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學(xué)教案 (項煒 ) 4 等概念來進行程序設(shè)計。其基本思想是，從現(xiàn)實世界中客觀存在的事物及對象出發(fā)來構(gòu)造軟件系統(tǒng)，并在系統(tǒng)構(gòu)造中盡可能運用人類的自然思維方式。） 什么是模型？ 模型是現(xiàn)實的簡化。模型提供了系統(tǒng)的藍圖。 1） 什么是模型？為什么要建模？ 模型是對現(xiàn)實的簡化。建模是為了更好地理解正在開發(fā)的系統(tǒng)。 因為我們不能完整地理解一個復(fù)雜系統(tǒng)，所以我們要對它建模。 現(xiàn)實世界太復(fù)雜，我們的理解力有限。 建模一定會進行抽象和簡化。 2）為什么要建模？ 建模是為了產(chǎn)生對系統(tǒng)的理解。可視化的理解是最為直觀的理解。 對于復(fù)雜系統(tǒng)，只用一個模型是不夠的，需要對系統(tǒng)拆分并使用多個相互關(guān)聯(lián)的模型。 對于軟件密集型系統(tǒng)，就需要一種語言，它貫穿于軟件開發(fā)生命周期，并能表達系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的各種不同視圖。 建模有四個目標(biāo)： 幫助我們可視化我們 的系統(tǒng)； 允許我們制定我們的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為； 給我們一個構(gòu)造系統(tǒng)的模板； 記錄我們所做的決定； 3）建模的原則： ? 選擇要創(chuàng)建什么模型，對如何動手解決問題以及如何形成解決方案，有著意義深遠的影響。 ? 每一種模型你可以在不同的精度級別上表示。 ? 最好的模型適于現(xiàn)實相聯(lián)系的。 ? 單個模型是不充分的。對每個重要的系統(tǒng)最好用一組幾乎獨立的模型去處理。 什么是對象？ 通常一個對象代表一個實體，不管它是物理實體、概念實體還是軟件實體。 一個對象是具有明確界限并封裝了 狀 態(tài) 和 行為 的統(tǒng)一體。 狀態(tài)主要表現(xiàn)為屬性和關(guān)聯(lián)。 行為主要表現(xiàn)為操作、方法和狀態(tài)機。 什么是模板類型？ 根據(jù)模板類型中的其他元素定義一個新的元素。 Stereotype 構(gòu)造型：屬于 UML 擴展機制之一，它允許用戶基于已存在的構(gòu)造塊創(chuàng)建新的適應(yīng)于用戶特定問題的構(gòu)造塊。 面向?qū)ο蟮幕驹瓌t 抽象 區(qū)別其他實體最本質(zhì)的特征。 封裝 向調(diào)用者隱藏了內(nèi)部（封裝），調(diào)用者只能依賴接口實現(xiàn)調(diào)用。 模塊 20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學(xué)教案 (項煒 ) 5 將復(fù)雜的整體分割成可以控制的小塊，以 幫助人們理解復(fù)雜的系統(tǒng)。 繼承 任何等級或排序都可以以樹形結(jié)構(gòu)表示。 什么是類？ 類就是一系列（某一類）對象共享相同屬性、操作、關(guān)聯(lián)和語義描述。 對象是類的實例。 什么是屬性 屬性是類中具有名詞特性的參數(shù)，屬性描述了實例中可取值的范圍。 什么是操作 操作能被任何類的實例調(diào)用執(zhí)行、并完成某項實現(xiàn)的功能。 什么是多態(tài)？ 使用同一接口隱藏了不同的實現(xiàn)。 ? 多態(tài)（ Polymorphism）在希臘語中意味著“擁有多種形式”。 ? 如繪圖，圖形可以是矩形、圓或曲線，等等。投資，可 以是股票、債券或基金，等等。 ? 一個接口可能有很多實現(xiàn)，但每一種實現(xiàn)都必須滿足接口參數(shù)要求。 ? 有時，一個實現(xiàn)也可以滿足多個基本需求接口。如一個控制器能夠控制任何符合這個控制其接口規(guī)范的電視機。 多態(tài)意味著用同一個名字來引用不同的方法。 JAVA 中提供兩種形式的多態(tài)：第一種可以通過子類對父類方法的覆蓋來實現(xiàn)運行時對態(tài)；第二種利用方法重載在同一個類中定義多個同名（但參數(shù)不同）的方法，實現(xiàn)編譯時多態(tài)。 什么是接口？ 接口的定義與作用： 1）接口是 用來描述類或組件提供的操作的集合 。 2）接口正規(guī)化了多態(tài) 。接口消除了多態(tài)的神秘性。 3）接口支持“即插即用”的結(jié)構(gòu)。 接口的表示方法： 1）“棒棒糖”表示法（表示接口的存在） 2）“類 /模板”表示法（表示接口的詳情） 什么是包？ 《 UML 用戶手冊》：包 package 是 “對元素進行分組的通用機制”。 包是分組的通常手法，包可以包含其它模型元素。 包可作為管理單元，使模型條理化。 包是簡單的分組機制，沒有語義上的實例。所以包就沒有必要一定要需要實現(xiàn)，除非它表示一個目錄。 20202020(上 )《 面向?qū)ο蠹?術(shù)與 UML》課程教學(xué)教案 (項煒 ) 6 什么是子系統(tǒng)？ 1）子系統(tǒng)的定義和作用： 子系統(tǒng)是包（包含其他模型元素） 和類（擁有 行為 ）的結(jié)合。 實現(xiàn)定義在 行為 中的一個或多個接口。 《 UML 用戶手冊》：子系統(tǒng)是 “提供了一些特定