UML面向对象分析建模与设计教与学（大纲+教案+视频+题库）

Posted 2021-07-02 书圈

UML面向对象分析、建模与设计课程教学大纲

01

课程说明

课程代码： 

课程名称：UML面向对象分析、建模与设计/UML object-oriented analysis, modeling and design

开课学期：4

学分/学时：3/32+16

课程类型：必修

02

课程的性质、目的与任务

《UML面向对象分析、建模与设计》是软件工程专业中一门综合性很强的基础课程，主要内容包括软件工程与面向对象方法、UML的定义和背景、UML基础（UML构造块、UML通用机制、UML“4+1”架构、UML建模工具）、UML系统动态建模（用例图、活动图、状态机图、顺序图、通信图）、类图、对象图、包图、组件图、部署图、统一软件开发过程、UML具体实例等。

本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，从UML的基本概念入手，由浅入深地认识和学习软件工程核心要素，以体系化、工程化的方法思考软件工程过程。本课程除要求学生掌握UML的图示语法和语义，重点要求学生掌握设计软件的逻辑能力以及对软件内部各种组织结构的表达能力，掌握对事物的抽象能力和建模的基本思想，为更深入地学习和今后的实践打下良好的基础。

03

教学内容及教学基本要求

1. 软件工程与面向对象方法（2学时）

了解软件工程的概念和历史，了解软件工程的目标和原则；了解面向对象方法的概念和历史，了解面向对象方法的优点。

2. 统一建模语言UML（2学时）

了解UML的定义和历史背景；了解UML的目标和应用范围。

3. 初识UML（2学时）

掌握UML构造块，分别是事物、关系、图；掌握UML的通用机制；了解“4+1”架构；了解常用的UML建模工具。

4. 用例图（2学时）

了解用例的概念、设计方法和注意事项理解用例图的组成元素，分别为参与者、用例、用例图中的关系；理解并掌握用例图中的关系，分别为参与者间的泛化关系、参与者与用例的关联关系、用例间的泛化关系、用例间的依赖关系；理解用例描述的概念；掌握用例说明文档的书写；掌握用例图建模，分别为对系统的语境建模和对系统的需求建模；了解用例图的使用环境。

5. 类图（2学时）

重点掌握类图中所包含元素的语义及表示法；了解类的高级概念，包括抽象类、模板类、关联类、分析类；理解并掌握类图中的关系，分别为关联关系、泛化关系、依赖关系和实现关系；了解类图建模技术，分别为对系统的词汇建模、对简单协作建模和对逻辑数据库模式建模；了解对类图进行正向工程和逆向工程需要遵循的策略；掌握类图的创建。

6. 对象图（2学时）

理解对象图的组成元素，分别是对象和链；掌握对象图建模技术；理解使用对象图进行逆向工程时需要遵循的策略；理解对象图的使用要点；掌握对象图的绘制。

7. 包图（2学时）

了解包以及包图的概念；理解分包原则，分别为一个元素不允许在两个包中重复出现，相同包内元素不能重名，包内元素要紧密联系，包与包尽可能保持独立；理解包之间的依赖关系；掌握包图的建模技术，分别为对成组元素建模和对体系结构视图建模；掌握用包图来表示模型的组织结构的方法。

8. 顺序图（2学时）

理解顺序图的主要概念；了解顺序图的结构化控制以及按时间顺序对控制流建模所遵循的策略；掌握对顺序图的绘制。

9. 通信图（2学时）

理解通信图的组成元素，分别是对象、链和消息；理解通信图与顺序图的区别和联系；掌握通信图的绘制及其具体步骤。

10. 状态机图（2学时）

掌握状态机图的组成部分，分别为状态、转换、事件、动作和活动；掌握状态机图的建模技术；掌握状态机图的绘制及其步骤。

11. 活动图（2学时）

掌握活动图的基本组成元素；了解活动图的高级组成元素，分别为分叉节点与结合节点、对象流和扩展区域；掌握活动图建模技术，分别为对工作流建模和对操作建模。掌握活动图的绘制。

12. 组件图（2学时）

掌握组件图的组成元素，分别为组件、接口和端口；了解UML2规范中组件图的内部结构；掌握利用组件图对源代码或可执行程序进行建模的方法。

13. 部署图（2学时）

掌握部署图的组成元素，分别为节点和连接；掌握部署图的绘制。

14. 统一软件开发过程（2学时）

理解统一软件开发过程（RUP）的概念；了解统一软件开发过程的二维图表示；理解统一软件开发过程的四个阶段；理解统一软件开发过程的静态结构，分别为工作者、活动、制品、工作流、核心工作流；了解掌握在统一软件开发过程中使用UML的一般方法。

15. 小型网上书店系统（2学时）

掌握对于小型网上书店系统的需求分析；掌握小型网上书店系统的基本模型，分别为需求分析阶段模型、基本动态模型；掌握对于小型网上书店系统中类的设计和实现过程；掌握小型网上书店系统的组件图和部署图的设计。

16. 小型二手货交易系统（1学时）

掌握对小型二手货交易系统的需求分析；掌握小型二手货交易系统的静态和动态模型的设计。

17. 汽车服务管理系统（1学时）

掌握对汽车服务管理系统的需求分析；掌握汽车服务管理系统的基本模型设计，分别为需求分析阶段模型、基本动态模型；掌握汽车服务管理系统中累的设计；掌握汽车服务管理系统的划分与部署，主要体现在对系统的包图和部署图的分析和设计。

18. 实验（16学时）

教学说明及教学基本要求见《UML面向对象分析、建模与设计》实验教学大纲。

04

教学方法

本课程教学方法以教师为主导的启发式讲授教学法为主，讨论（提问）式教学为辅，结合课外学习的教学方法。实验以学生动手实验为主，教师的启发式讲授教学法为辅，并结合讨论（提问）式教学，以及结合课外学习的教学方法。

1．本课程概念较多，因此教学形式以讲授方式为主。本课程拟采用多媒体PPT的教学方法，增加课堂信息，浅显通俗地对概念、定义和原理进行解释，增加教学的直观性，教学过程中注意各个知识点的关联性，以使学生更好地理解课程内容。

2．对课程中关键性概念、设计思想方面的问题可辅以课堂讨论的形式。

3．为加强和落实动手能力的培养，每章课后应安排作业，帮助学生学习和应用。

05

课内外教学环节及基本要求

本课程共32+16个学时，理论32个学时，讲授16周（每周2学时）；实验16个学时。

课外学习要求：

1．做好课前预习，预习时以教材为主，了解相关的概念、定义、原理。预习中认真思考，以便带着问题主动地听课。

2．课后要复习，有余力的学生复习时还应阅读参考资料，认真整理课堂听课笔记。

3．要求学生课外自主学习，学生课外阅读的参考资料以本大纲所列参考资料为主。

4．认真完成所布置的大作业。

 

07

考核内容及方式

本课程成绩由平时成绩和期末考核成绩组合而成，课程成绩以百分制计算，分配比例如下： 

1．平时成绩占30%，主要考查作业的完成程度，理论课和实验课的出勤率，实验课的考试结果。其中作业占10%，实验占15%，出勤率占5%。

2．期末成绩占70%，采用考试的考核方式。考试采用闭卷形式，题型为选择题、正确/错误题、填空题、简答题，以及应用题。

本课程根据学生作业、课堂讨论、平时考核情况和学生、教学督导等反馈，及时对教学中不足之处进行改进，并在下一轮课程教学中改进。

07

教学用书

扫描，优惠购书

 

08

内容简介

本书介绍使用UML进行软件建模的方法与软件工程的基础知识。全书主要分为三部分。

第1部分简要介绍软件工程的产生、发展历史及重要作用，对面向对象方法的概念和原则加以阐释，由此推出UML的概念和作用，介绍UML的基本概念模型，并介绍多种UML建模的重要工具。

第2部分对每种UML图进行具体介绍，内容涵盖UML中的用例图、类图、对象图、包图、顺序图、通信图、状态机图、活动图、组件图、部署图。

第3部分首先结合UML的实用过程，介绍统一软件开发过程的相关概念，并且通过小型网上书店系统、小型二手货交易系统、汽车服务管理系统三个具体案例，使读者在实际开发过程中加深对使用UML的理解。

09

配套视频

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10

目录

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第1部分

第1章软件工程与面向对象方法

1.1软件工程

1.1.1软件工程的历史

1.1.2软件工程的目标和原则

1.2面向对象方法

1.2.1面向对象方法简介

1.2.2面向对象方法的历史

1.2.3面向对象方法的概念

1.2.4面向对象方法的优点

小结

习题1

第2章UML

2.1UML简介

2.2UML的历史

2.2.1UML出现的历史背景

2.2.2UML的诞生与标准化

2.2.3UML 2的诞生

2.3UML的目标与应用范围

2.3.1UML的目标

2.3.2UML的应用范围

小结

习题2

第3章初识UML

3.1UML构造块

3.1.1事物

3.1.2关系

3.1.3图

3.2UML通用机制

3.2.1规格说明

3.2.2修饰

3.2.3通用划分

3.2.4UML扩展机制

3.3“4+1”架构

3.3.1“4+1”架构的概念和组成

3.3.2“4+1”架构要解决的问题

3.3.3运用“4+1”视图方法进行软件架构设计

3.4UML建模工具

小结

习题3

第2部分

第4章用例图

4.1用例图简介

4.2用例图的组成元素

4.2.1参与者

4.2.2用例

4.2.3用例图中的关系

4.3用例描述

4.3.1什么是用例描述

4.3.2前置条件与后置条件

4.3.3事件流

4.3.4补充约束

4.3.5用例文档

4.4使用用例图建模

4.4.1用例图建模技术

4.4.2用例图使用要点

4.5实验：绘制“机票预订系统”的用例图

小结

习题4

第5章类图

5.1什么是类图

5.2类图的组成元素

5.2.1类

5.2.2接口

5.2.3类图中的关系

5.2.4类的高级概念

5.3应用类图建模

5.3.1类图建模技术

5.3.2使用类图进行正向工程与逆向工程

5.3.3面向对象的设计原则

5.4实验：绘制“机票预订系统”的类图

小结

习题5

第6章对象图

6.1什么是对象图

6.2对象图的组成元素

6.2.1对象

6.2.2链

6.3应用对象图建模

6.3.1对象图建模技术

6.3.2使用对象图进行逆向工程

6.3.3对象图使用要点

6.4实验：绘制“机票预订系统”的对象图

小结

习题6

第7章包图

7.1什么是包图

7.2包图的组成元素

7.2.1包

7.2.2包的依赖关系

7.3包图的建模技术

7.4实验：绘制“机票预订系统”的包图

小结

习题7

第8章顺序图

8.1什么是顺序图

8.2顺序图的组成元素

8.2.1对象与生命线

8.2.2激活

8.2.3消息

8.3顺序图中的结构化控制

8.4顺序图建模技术

8.5顺序图的变体——时间图

8.6实验：绘制“机票预订系统”“登录”用例的顺序图

小结

习题8

第9章通信图

9.1什么是通信图

9.2通信图的组成元素

9.2.1对象

9.2.2链

9.2.3消息

9.3通信图与顺序图

9.4通信图建模技术

9.5实验：绘制“机票预订系统”“查询航班”用例的通信图

小结

习题9

第10章状态机图

10.1什么是状态机图

10.1.1状态机

10.1.2状态机图概述

10.2状态机图的组成元素

10.2.1简单状态

10.2.2转换

10.2.3伪状态

10.2.4复合状态

10.3状态机图的建模技术

10.4实验：绘制“机票预订系统”“航班”类的状态机图

小结

习题10

第11章活动图

11.1什么是活动图

11.2活动图的基本组成元素

11.2.1动作和活动节点

11.2.2开始和终止

11.2.3控制流

11.2.4判断节点

11.2.5合并节点

11.2.6泳道

11.3活动图的高级组成元素

11.3.1分叉节点与结合节点

11.3.2对象流

11.3.3扩展区域

11.4活动图建模技术

11.5实验：绘制“机票预订系统”“购买机票”用例的活动图

小结

习题11

第12章组件图

12.1什么是组件图

12.2组件图的组成元素

12.2.1组件

12.2.2接口

12.2.3端口

12.2.4组件的内部结构

12.3组件图的建模技术

12.4实验：绘制“机票预订系统”的组件图

小结

习题12

第13章部署图

13.1什么是部署图

13.2部署图的组成元素

13.2.1节点

13.2.2连接

13.3部署图建模技术

13.4实验：绘制“机票预订系统”的部署图

小结

习题13

第3部分

第14章统一软件开发过程

14.1统一软件开发过程概述

14.1.1什么是软件开发过程

14.1.2统一软件开发过程简介

14.1.3统一软件开发过程的发展历程

14.2过程总览

14.3阶段和迭代——时间维度

14.3.1起始阶段

14.3.2细化阶段

14.3.3构建阶段

14.3.4转化阶段

14.3.5迭代

14.4过程的静态结构

14.4.1工作者

14.4.2活动

14.4.3制品

14.4.4工作流

14.4.5核心工作流

14.5在统一软件开发过程中使用UML

14.5.1起始阶段常用UML图

14.5.2细化阶段常用UML图

14.5.3构建阶段常用UML图

14.5.4转化阶段常用UML图

小结

习题14

第15章小型网上书店系统

15.1需求分析

15.1.1项目背景描述

15.1.2系统需求分析

15.1.3用户管理模块

15.1.4订单管理模块

15.1.5书目管理模块

15.2系统的UML基本模型

15.2.1需求分析阶段模型

15.2.2基本动态模型

15.3类的设计与实现

15.3.1系统设计类

15.3.2类的实现

15.4系统的组件图和部署图

15.4.1系统的组件图

15.4.2系统的部署图

第16章小型二手货交易系统

16.1需求分析

16.1.1子系统划分

16.1.2系统功能需求

16.1.3非功能需求

16.2系统设计

16.2.1系统设计类图

16.2.2关键用例的动态模型

16.2.3类的代码框架

第17章汽车服务管理系统

17.1需求分析

17.1.1系统功能需求

17.1.2车辆及路线管理模块

17.1.3人员管理模块

17.1.4信息管理模块

17.2系统的UML基本模型

17.2.1需求分析阶段模型

17.2.2基本动态模型

17.3系统中的类

17.3.1系统类图

17.3.2生成类的代码框架

17.4系统的划分与部署

17.4.1系统的包图

17.4.2系统的部署图

附录A附加案例

 

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配套题库网站：www.qingline.net

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配套案例开发文档

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配套教案（样例）

章节名称	第1章软件工程与面向对象方法
课次	1（总第1次）	课时	2
授课形式	理论课■案例讨论课□实验课□习题课□其他□
教学目的及要求	l  无
教学重点	一. 软件工程 1. 软件工程的历史 1）20世纪60年代，在软件开发工程中，会出现不能按时完成任务，产品质量得不到保证的问题，出现了软件工程这一学科，利用科学的管理方法来完善软件开发。 2）软件工程学包括的内容有软件工程原理、软件工程过程、软件工程方法、软件工程模型、软件工程管理、软件工程度量、软件工程环境、软件工程应用等 2. 软件工程的目标和原则   二. 面向对象方法 1. 面向对象的方法简介 1）面向对象是一整套关于如何看待软件系统与现实世界的关系，用什么观点来研究问题并进行问题求解以及如何进行软件系统构造的软件方法学 2）面向对象用人们常用的思维—对象来定义系统，尊重客观规律 2. 面向对象方法的历史 1）第一门面向对象的语言是1967年诞生的simula-67，引入类、对象、继承的概念 2）1980-1990年之间，是面向对象技术兴起的阶段，涌现出objective-c、c++等为人熟知的语言 3. 面向对象方法的概念 1）对象 世间万事万物都可以被称作对象，现实世界的客观实体都可以被称作对象。 2）类 类可以从一下四个角度理解： 类是面向对象构造的基本单位 类是面向对象程序设计语言的基本成分 类是抽象数据的具体表现 类刻画了一组相似对象的共同特点 抽象 抽象就是揭示一个事物区别于其他事物的本质特征，去除从某个角度看来不重要的细节和行为 4) 封装 对其用户隐藏对象的属性和实现细节，仅对外公开接口，并控制程序中属性的修改和访问级别 5）泛化 泛化是类元的一般描述和具体描述之间的关系，具体描述建立在一般描述的基础上，并对其进行扩展 6）多态 多态允许不同类在同一消息下有不同的表现 4. 面向对象的优点 符合人的习惯、增强扩展性、支持迭代开发
教学难点	面向对象概念的理解
环节/时间	授课内容			教学方法
课程导入				讲授
正式授课 90分钟				讲授
思考题 和作业	结合其他专业的科学与工程实践，简要说明你对软件工程师职业规划的看法
扩展阅读

章节名称	第2章统一建模语言UML、第3章初识UML（1）
课次	1（总第2次）	课时	2
授课形式	理论课■案例讨论课□实验课□习题课□其他□
教学目的及要求	l  认识UML的概念、历史、用处 l  了解UML包含的内容，如何构建UML图
教学重点	l  设计UML所要达到的目标 l  UML的构造块
教学难点	UML构造中的事物概念
环节/时间	授课内容			教学方法
课程导入 10分钟	面向对象的标准不统一造成困难，所以引入UML 一. UML的简介 统一建模语言是一种通用的可视化建模语言，可以用来描述、可视化、构造和文档化软件密集型系统的各种工件。它记录了与被建构对象有关的理解和决策，可用于对系统的理解、设计、浏览、配置、维护以及控制系统的信息。   二. UML出现的背景（略讲）			讲授
正式授课 80分钟	三. UML的目标与应用范围 1. UML的目标 1）为建模者提供可用的、富有表达力的、可视化的建模语言，以开发和交换有意义的模型 2）提供可扩展性和特殊化机制以延伸核心概念 3）支持独立与编程语言和开发过程的规范 4）为理解建模语言提供更正式的基础 5）推动面向对象建模工具市场的成长 6）支持更高级的开发概念 2. 应用范围 任何具有静态模型和动态模型的系统，当UML用于软件开发的时候，适用于需求分析到测试的大部分阶段。   四. UML构造块 1. 事物 1）结构事物 结构事物通常作为UML模型的静态部分，用于描述概念元素或物理元素。结构事物总成为类元。常见的结构事物有类、接口、用例、协作、组件、节点 （第3章图 3-1 至图3-6） 2）行为事物 行为事物也称为动作事物，是UML模型的动态部分，用于描述UML模型中的动态元素，主要为静态元素之间产生的时间和空间上的行为动作，类似于句子中动词的作用。常见的行为事物有状态机、交互、活动等 （第3章图 3-7 至图3-10） 2. 关系 关系是模型元素之间具体化的语义连接，负责联系UML的各类事物，构造出结构良好的UML模型。在UML中有四种主要的关系。 1）关联关系：类似于通信 2）依赖关系 3）泛化关系：类似继承 4）实现关系：类似于实现接口 3. 图 图是上述模型元素的图形表示，是模型的展示效果，包含用例图、对象图、活动图等 （对照P20图3-11、图3-12、表3-1讲解）			讲授
思考题 和作业	P14习题、P29习题
扩展阅读