软件工程基础教案 吕云翔 第1--13章 软件与软件工程--- 软件维护与软件工程管理.docx
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1、程称 课名软件工程基础程号 课编授课时间专业及 班级修课 人数总学时48+32学分4课程类 型必修课公共基础()专业(学科)基础课 (V )专业课 ()选修课专业限选课()专业任选课 ()全校任选课 ()授课方式理论课(V )实践课(V )学时分配课堂讲授48学时;实践环节 32 学时考核方式考试(J )考查()是否采用多媒体是是否采用双语否使用教材:(名称、作者、出版社及出版时间)吕云翔.软件工程基础(题库+微课视频版)M.北京:清华 大学出版社,2022教学参考书:(名称、作者、出版社及出版时间)1 . Roger S. Pressman, Bruce R. Maxim .软件工程:实践者
2、的研究方 法(原书 第9版),王林章,等译M.北京:机械工业出版社,20212 . Ian Sommerville .软件工程(原书第10版),彭鑫,等译M.北京:机械工业 出版社,20183 .吕云翔,赵天宇.UML面向对象分析、建模与设计(第2版)-微课视频版 M.北京:清华大学出版社,20214 .吕云翔,黎可为,张中基.软件工程项目化教程M.北京:清华大学出版 社,2023教研室 审查意 见(2)成本一一效益分析开发成本运行费用经济效益(3)货币的时间价值(4)投资回收期(5)纯收入三.可行性研究的步骤一个典型的可行性研究的步骤可以归结为以下 几步:明确系统的目标、分析研究现行系统、设
3、计 新系统的高层逻辑模型、获得并比较可行的方案、 撰写可行性研究报告(图4-1) 四.可行性研究实例 五.制订项目开发计划项目开发计划主要包括:项目概述、实施计 戈1、人员组织及分工、交付期限思考题 和作业P71习题、P72习题扩展阅读无章节名称第5章结构化分析(1)课次1 (总第5次)课时2授课形式理论课案例讨论课口实验课口习题课口其他口教学目的及 要求 了解需求分析的任务和原则熟悉进行需求分析的步骤和方法 了解需求管理 熟悉需求分析的常用方法 了解软件原型教学重点熟悉需求分析的步骤、方法教学难点需求分析、结构化分析环节/时间授课内容教学 方法课程导入10分钟引入需求分析讲授正式授课 80分
4、钟一.需求分析1 .需求分析的任务和原则2 .需求分析的步骤(1)需求获取收集并明确用户需求,获取需求的方法有多种。问卷调查访谈实地操作建立原型(2)分析建模模型是为了理解事物而对事物做出的一种抽象,通 常由一组符号和组织这些符号的规则组成。(3)需求描述需求描述就是编制需求分析阶段的文档,一般包 括三个文档:系统定义文档(用户需求报告)、系统需 求文档(系统需求规格说明书)、软件需求文档(软件 需求规格说明书)(图5-2)。(4)需求验证与评审3 .需求管理有效需求管理的关键在于维护需求的明确阐述、 每种需求类型所使用的属性,以及与其他需求和其他 项目之间的可追踪。4 .需求分析的常用方法(
5、1)功能分解方法(2)结构化分析方法(3)信息建模方法(4)面向对象的分析方法5 .软件原型软件原型是指在项目的前期阶段,系统分析人员根 据对客户需求的理解和客户希望实现的结果,快速地给 出一个翔实的产品雏形二.结构化分析概述1 .建立当前系统的“具体模型”2 .抽象出当前系统的逻辑模型3 .建立目标系统的逻辑模型4 .考虑人机界面和其他一些问题讲授思考题 和作业无扩展阅读无章节名称第5章结构化分析(2)课次1 (总第6次)课时2授课形式理论课案例讨论课口实验课口习题课口其他口教学目的及 要求掌握结构化分析的几种常用建模方法掌握结构化分析的几种图形工具教学重点掌握结构化分析教学难点结构化分析环
6、节/时间授课内容教学方 法课程导入10分钟回顾上节课需求分析内容讲授三.结构化分析方法结构化分析实质上是一种创建模型的活动(图 5-6)1 .功能建模功能建模是用抽象模型的概念,按照软件内部 数据传递和变换的关系,自顶向下逐层分解,直到能 够构建满足功能要求的可实现的软件为止(1)数据流图的表示符号4种表示符号,外部实体、数据流、数据变换、数据存储(表5-1)(2)环境图环境图仅包含一个数据处理过程,即要开发 的目标系统。环境图的作用是确定系统在其环境 中的位置,通过确定系统的输入和输出与外部实 体的关系确定其边界(图5-7、图5-8)(3)数据流图的分解结合图5-9、图5-10、图5-11讲
7、授分解的流 程2 .数据建模数据建模是在较高的抽象层次上对数据库结构 进行建模,数据模型用E-R图来描述正式授课80分钟E-R图以实体、关系和属性3个基本概念概括 讲授+演 数据的基本结构。实体是现实世界的事物,多用矩 示 形框表示。属性多用椭圆形表示,关系用菱形表示。 实体之间存在一对一、一对多、多对多三种关系类 型,结合图5-12、图5-13、图5-14中的具体例子进 行讲授 3 .行为建模状态转换图是一种描述系统对内部或外部事件 响应的行为模型,描述系统状态、事件和事件引发 系统在状态之间的转换(1)状态及状态转换状态是任何可以被观察到的系统行为模式,规 定了系统对事件的响应方式,结合图
8、5-15进行状态 转换图的讲授(2)事件事件是在某个特定时刻发生的事情,状态转换 通常是由事件触发的,在这种情况下应在表示状态 转换的箭头线上标出触发转换的事件表达式(3)例子结合图5-16演示图书馆管理系统的例子4 .数据字典数据字典以一种系统化的方式定义在分析模型 中出现的数据对象及控制信息的特性,给出它们的准确定义,包括数据流、数据存储、数据项、数据 加工,以及数据源点、数据汇点等(表5-2)。5.加工规格说明在对数据流图的分解中,位于最底层数据流图 的数据处理,称为基本加工,对于每一个基本加工 都需要进一步说明,称为加工规格说明,一般用结 构化语言、判定表和判定树来表述(结合图5-17
9、、 图5-18讲授)四.结构化分析的图形工具图形工具包括层次方框图、Warnier图和IPO 图,结合图5-19、图5-20、图5-21、图5-22讲授 五.结构化分析实例结合图5-23、图5-24、图5-25、图5-26对培 训机构入学管理系统进行结构化分析和演示思考题 和作业P97习题、P98习题、P99习题扩展阅读无课次2 (总第1次)课时4授课形式理论课案例讨论课口实验课口习题课口其他口教学目的 及要求 了解软件设计评判指标 了解软件设计中过程设计,接口设计,体系结构设计以及 数据设计四个过程教学重点 如何实现体系结构设计 如何实现用户界面设计 如何实现数据设计和接口设计教学难点模块划
10、分和接口定义环节/时间授课内容教学方法课程导入 20分钟设计是将用户需求转变为软件构建蓝图的过程, 在软件开发过程中处于核心地位。一、评判设计优良的标准软件设计追求使用抽象和逐步求精的方式实 现高内聚,低耦合的模块划分,并遵循信息隐藏 的原则,使已有设计能更灵活,更具有可复用性。 二、软件设计的分类软件设计包括数据设计,体系结构设计,接口 设计,构件设计,部署设计五个部分。讲授章节名称第6章结构化设计三、数据库结构设计1、数据库概念结构设计具体介绍数据库的概念结构描述了系统最基础的数据 结构,独立于特定的数据库系统。2、数据库逻辑结构介绍数据库的逻辑结构在概念结构的基础上进一 步接近具体实现,
11、提供了比较接近数据库内部构 造的逻辑描述。3、范式介绍数据库设计中为避免异常和冗余应遵循的规 范,包括三类范式:1)第一范式:所有关系中的每一个分量都必须 是不可分的数据项。第一范式是建立关系数据表 的最基本的要求。2)第二范式:满足第一范式的条件,并且每个非 键属性都由整个键决定3)第三范式:满足第二范式的条件,并且每个非 键属性不依赖于其他非键属性。四、用户界面设计1、目标用户群体分析讲授在功能设计之前必须明确软件所针对的主要 正式授课 用户群体及其特征,符合用户特征的界面设计才 160分钟能带来良好的用户体验2、设计应规范,可用,易用设计应遵循平台的设计规范;设计的界面对用 户来说应易于
12、使用。3、界面应简洁,清晰,一致,并具有容错用户界面设计应考虑功能重要性,采用层次化 设计突出重要功能,避免罗列堆叠。界面之间应 该具有一致的风格,应用应对用户操作具有容错 性。五、体系结构设计1、面向数据流的设计根据应用中数据流通的途径对应用的系统结 构进行划分与建模。2、面向数据结构的设计根据数据结构设计程序处理过程的方法,也就 是面向数据结构的设计方法按输入、输出以及计 算机内部存储信息的数据结构进行软件结构设 计。六、接口设计1、介绍外部接口,内部接口概念本系统和外界所有接口的安排,包括软件和硬 件之间的接口、本系统和支持软件之间的接口关系。正式授课 160分钟2、用户接口设计理念1)
13、三条“黄金原则”将控制权交给用户;减少用户的记忆负担; 界面保持一致2)界面设计过程界面设计是一个迭代的活动,包括以下六点 核心活动:创建系统功能的外部模型;确定为 完成此系统功能,人和计算机应分别完成的任 务;考虑界面设计中的典型问题;借助CASE 工具构造界面原型;实现设计模型;评估界面 质量。界面设计过程中设计四个模型:设计模型; 用户模型;系统假想;系统映像。3)界面设计问题系统设计时应考虑:系统响应时间;用户求 助机制;出错信息;键盘命令等四个问题。4) UX设计与UI设计UX (用户体验设计)与具体的视觉或模型无 关,着眼于宏观方面整个服务流程,致力于提 高用户与企业各方面互动质量
14、,创造可用、高 效、相关、简单、全方位的愉悦体验。UI (用户界面设计)决定产品的视觉外观, 确保产品的用户界面尽可能直观。讲授思考题 和作业什么是模块、模块化?软件设计为什么要模块化?为什么说“高内聚、低耦合”的设计有利于提高系统的独立 性?扩展阅读余春龙.软件架构设计:大型网站技术架构与业务架构融合之 道.电子工业出版社,2019课次1 (总第1次)课时2授课形式理论课案例讨论课口实验课口习题课口其他口教学目的 及要求 了解软件的概念、特点及主要分类 了解软件危机的表现及其产生原因 掌握软件工程的概念,以及软件工程的基本原则 了解软件开发的方法 了解与软件开发项目相关的常用工具 了解软件工
15、程人员的职业道德教学重点教授软件开发的方法教授软件工程人员的职业道德教学难点无环节/时间授课内容教学方 法课程导入 10分钟一.软件计算机软件是由专业人员开发并长期维护的软件 产品。完整的软件产品包括了在各种不同容量和体系 结构计算机上的可执行的程序,运行过程中产生的各 种结果,以及以硬拷贝和电子表格等多种方式存在的 软件文档。二.软件危机(略讲)讲授章节名称第1章软件与软件工程章节名称第7章面向对象方法与UML课次3(总第3次)课时6授课形式理论课案例讨论课口实验课口习题课口其他口教学目的 及要求 掌握面向对象的基本概念 理解面向对象软件工程的特征与优势 掌握面向对象的实施步骤 了解统一建模
16、语言UML 熟悉UML的九种图教学重点 面向对象设计思想的培养 UML的理解与掌握教学难点掌握面向对象设计思想环节/时间授课内容教学方法课程导入 30分钟一、面向对象的基本概念1、面向对象是指:按照人们认识客观世界的系统 思维方式,采用基于对象的概念建立模型,模拟 客观世界分析、设计、实现软件的办法。面向对象涉及的概念包括:对象:现实世界中各种各样的实体具有自己的 属性和行为类:具有相似内部状态和运动规律的实体的集 合与抽象。消息:对象之间相互联系和相互作用的方式类具有以下七点特性:抽象、继承、封装、多 态、重写、包、包的接口类。讲授二、统一建模语言UML1、UML简述UML是一种通用的可视化
17、建模语言,用来描 述、可视化、构造、和文档化软件密集型系统的 各种工作。2、UML特点1)统一标准:UML提供了标准的面向对象的模 型元素的定义和表示方法,并已经成为OMG的 标准正式授课240分钟2)面向对象:UML提供了表述模型元素的图形 与方法讲授3)可视化,表达能力强大:系统的逻辑模型或实 现模型都可以用相应的图形清晰表示。4)独立于过程:UML是系统建模语言,独立于 开发过程5)容易掌握与使用6)与现有开发语言(如JAVA, C+等)良好结 合3、UML的图1)用例图对系统提供的功能的描述2)静态图描述系统的静态结构,包括类图、对象图、包图。3)行为图描述系统的动态模型和组成对象之间
18、的交互 关系。其中的状态图描述类的对象的有可能的状 态以及事件发生时状态的转移条件。4)交互图交互图描述对象之间的交互关系。其中顺序图 描述对象之间的动态合作关系,协作图描述对象 之间的协作关系。5)实现图实现图提供关于系统实现方面的信息。其中构 建图描述代码构建的物理结构以及构建之间的 依赖关系。部署图用于定义系统中软硬件的物理 体系结构。三、静态建模机制UML的静态建模机制包括用例图、类图、对象 图、包图等。1、用例图讲授用例图从用户的角度描述系统的功能,由用 例,参与者,以及他们的关系连线组成。此图从 正式授课 用户角度描述系统的行为,使用人型符号表示参 240分钟 与者并唯一命名,使用
19、椭圆形表示用例,参与者 和用例之间使用带箭头的实线连接。用例之间有三种关系:1)包含关系提取出多个用例的共同特征,用例包含其公有 特征2)拓展关系用例的异常行为和分支可作为拓展用例3)泛化关系2、类图和对象图类图使用类描述系统的结构,展示了系统中类 的静态结构,即类与类之间的相互关系。对象图是类图的实例,它展示了系统在某一时 刻的快照。类与类之间的关系有关联、依赖、泛化、实现 等。3、包图包图是用于描述模型中的包和其所包含元素 的组织方式的图。包图通过对途中的各个包元素 以及包之间关系的描述,展示出系统的模块,以 及模块之间的依赖关系正式授课 240分钟四、动态建模机制系统中的对象在执行期间的
20、不同时间点如何 通信以及通信结果如何,这就是系统的动态行为 1、顺序图表示完成某项行为的对象和这些对象之间传 递消息的时间顺序。顺序图由对象、生命线、控 制焦点、消息等组成。2、协作图用于显示系统的动作协作,类似于顺序图中的 交互片段,但协作图也显示对象之间的关系。3、状态图描述对象对外部对象响应的历史状态序列,即 描述对象所后可能的状态,以及那些事件将导致 状态的变化。4、活动图活动图中的活动是展示整个计算步骤的控制 流(及其操作)的节点和流的图。五、描述物理架构1、架构图架构图根据系统的代码构建显示系统代码的 物理结构。其中的构建可以是源代码构建、二进 制构建或可执行构建。2、部署图部署图
21、用于显示系统中硬件和软件的物理结 构,可以显示实际中的计算机和设备,以及它们 之间的互联关系。讲授思考题 和作业为什么面向对象能更真实地反映客观世界?与传统的软件工程相比,面向对象的软件工程方法有什么优 点?扩展阅读Larman.UML和模式应用.机械工业出版社.2006章节名称第8章面向对象分析课次3 (总第6次)课时6授课形式理论课案例讨论课口实验课口习题课口其他口教学目的 及要求 理解面向对象分析的过程和原则掌握面向对象建模的三种模型教学重点对象模型的建立动态模型的建立功能模型的建立教学难点面向对象设计思想的理解环节/时间授课内容教学方法课程导入 30分钟一、面向对象分析方法1、面向对象
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- 软件工程基础 教案 吕云翔 第1-13章 软件与软件工程- 软件维护与软件工程管理 软件工程 基础 13 软件 维护 管理
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