淺談高校專業(yè)技術(shù)課程——大型應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

文/劉晶

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淺談高校專業(yè)技術(shù)課程——大型應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

文/劉晶

摘要:大型應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)課程是一門為培養(yǎng)高校本科教育中為了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)實(shí)踐能力而專門開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)課程，這門課程的課程設(shè)計(jì)以真實(shí)項(xiàng)目為依托，在項(xiàng)目的開發(fā)過程中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，將本科學(xué)習(xí)中的數(shù)據(jù)庫理論、軟件工程以及軟件開發(fā)相結(jié)合，具有一定的實(shí)踐教學(xué)意義。本文主要介紹大型應(yīng)用軟件課程的課程設(shè)計(jì)思路及一部分課程教學(xué)展示。

關(guān)鍵詞:大型應(yīng)用軟件;需求分析;詳細(xì)設(shè)計(jì);軟件開發(fā)

1．引言

隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的蓬勃發(fā)展，整個(gè)社會(huì)對于計(jì)算機(jī)應(yīng)用型人才的需求也在逐年攀升，計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)就是一門實(shí)踐應(yīng)用型很強(qiáng)的學(xué)習(xí)專業(yè)教育。因此計(jì)算機(jī)專業(yè)的本科教育也需要從學(xué)術(shù)理論型人才培養(yǎng)向?qū)嵺`型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)變，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上需要更加注重專業(yè)技能的培養(yǎng)，這是現(xiàn)今本科教育特別是三本高校教育在新時(shí)期背景下的一個(gè)發(fā)展趨勢。大型應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是我校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)選修課，選修開設(shè)針對大四的學(xué)生，課程學(xué)習(xí)的目的就是引導(dǎo)學(xué)生了解大型應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)過程，逐步培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中的軟件研發(fā)的能力。

2．課程設(shè)計(jì)安排

大型應(yīng)用軟件課程開設(shè)的一個(gè)最大特點(diǎn)是:課程的教育是依托真實(shí)的項(xiàng)目為背景，以項(xiàng)目的設(shè)計(jì)為課程主要教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)的各個(gè)階段，系統(tǒng)的將計(jì)算機(jī)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫理論、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法、軟件工程和高級語言程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識融會(huì)貫通，真正讓學(xué)生做到從理論專業(yè)學(xué)習(xí)到實(shí)踐操作運(yùn)用的飛躍。通過對本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生熟悉目前主流設(shè)計(jì)平臺ASP．NET的Web的開發(fā)與設(shè)計(jì)，UML的設(shè)計(jì)與建模，大型數(shù)據(jù)庫軟件Oracle 11g的使用，B/S的設(shè)計(jì)方式和軟件設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)以及軟件的生命周期;軟件的測試與部署。

本課程開始主要的教學(xué)方法:本課是一門純實(shí)踐性的課程，首選在多媒體教室授課和機(jī)房教學(xué)，這樣教師可以在課堂上一邊講解基礎(chǔ)理論知識，一般在通過實(shí)際的若干演示，讓學(xué)生們可以立刻看到設(shè)計(jì)和操作出來的效果，這樣才能到達(dá)基本的學(xué)習(xí)效果，課程上教師需要精心設(shè)計(jì)示例，分解步驟，然后再由教師引導(dǎo)，學(xué)生們嚴(yán)格按照軟件研發(fā)的各個(gè)步驟，循序漸進(jìn)地去做，讓每個(gè)學(xué)生都深入到軟件設(shè)計(jì)中，最終達(dá)到獨(dú)立設(shè)計(jì)的目的，不斷提高學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)、開發(fā)軟件的能力。

實(shí)驗(yàn)課程必須選用具體的開發(fā)工具來實(shí)現(xiàn)，建議選用操作安裝方便、在Windows下功能強(qiáng)大的VS2010設(shè)計(jì)平臺和．NET來完成Web頁面的設(shè)計(jì)。無論學(xué)生在之前掌握的是Java語言，還是C + +語言，ASP．NET的C#語言在語法習(xí)慣上與他們有很大相似性，可以由教師引導(dǎo)，讓學(xué)生自學(xué)掌握熟，VS2010的設(shè)計(jì)研發(fā)模式可以降低對學(xué)生用高級語言編程的要求，易學(xué)會(huì)，且上手快，學(xué)生容易實(shí)際操作，適合于短期的軟件設(shè)計(jì)課程的教學(xué)要求。

本課是程序設(shè)計(jì)類課程，必須通過編程驗(yàn)證、設(shè)計(jì)來掌握所學(xué)內(nèi)容，針對課程特點(diǎn)，建議學(xué)生的設(shè)計(jì)以“教務(wù)管理系統(tǒng)”為項(xiàng)目背景。選擇“教務(wù)管理系統(tǒng)”主要有兩點(diǎn)原因，一是教務(wù)管理與同學(xué)的實(shí)際生活和學(xué)習(xí)息息相關(guān)，便于學(xué)生收集相關(guān)資料，容易了解需求，便于設(shè)計(jì)的時(shí)候得心應(yīng)手，貼近實(shí)際;二是信息管理系統(tǒng)涵蓋了目前大型應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)中對信息的采集、錄入、修改、查詢和刪除等主要功能模塊的設(shè)計(jì)，有助于學(xué)生系統(tǒng)的掌握好設(shè)計(jì)的相關(guān)功能操作，對于其今后開展類似的軟件設(shè)計(jì)起到舉一反三的效用。

本課程的教學(xué)設(shè)計(jì)主要是由教師引導(dǎo)，學(xué)生自己動(dòng)手操作，教師為學(xué)生提供相關(guān)的項(xiàng)目及實(shí)踐操作要求，講述要達(dá)到的課程成果，學(xué)生需要了解相關(guān)的基礎(chǔ)知識，明確設(shè)計(jì)原理、思路以及相關(guān)設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)際操作步驟，自己動(dòng)手獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。下面是針對本門課題的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的相關(guān)課時(shí)安排。

實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求: (以下僅為示例，學(xué)生可自由選擇項(xiàng)目)

項(xiàng)目名稱:教務(wù)信息管理系統(tǒng)

項(xiàng)目開發(fā)工具: TFS、VS2010、．NET

項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo):教務(wù)管理系統(tǒng)包含以下十個(gè)子功能模塊的設(shè)計(jì)，即:①課程庫和培養(yǎng)方案管理、②年級教學(xué)計(jì)劃管理、③課程管理、④選課模塊管理、⑤考試管理、⑥成績管理、⑦學(xué)生學(xué)籍管理、⑧教師信息管理、⑨教學(xué)場所管理、⑩系統(tǒng)模塊管理。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的功能模塊以小組為單位，每一個(gè)小組由7－10名學(xué)生自由組成，共同完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)，功能模塊的大小與復(fù)雜程度可根據(jù)各個(gè)小組的實(shí)際情況自行決定相關(guān)設(shè)計(jì)方案。

3．實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

針對大型應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)課程是一項(xiàng)純實(shí)踐性的課程的特點(diǎn)，本文主要著重介紹關(guān)于應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)中需求分析階段和概要設(shè)計(jì)階段中關(guān)于UML建模的部分。

3．1教務(wù)管理系統(tǒng)需求分析

教務(wù)管理系統(tǒng)是整個(gè)學(xué)校管理系統(tǒng)的一個(gè)重點(diǎn)，根據(jù)學(xué)校教育的實(shí)際情況，從業(yè)務(wù)角度來分析，將教務(wù)管理系統(tǒng)按照功能模塊劃分成以下十個(gè)功能模塊:課程庫和培養(yǎng)方案管理、年級教學(xué)計(jì)劃管理、課程管理、選課模塊管理、考試管理、成績管理、學(xué)生學(xué)籍管理、教師信息管理、教學(xué)場所管理、系統(tǒng)模塊管理。

3．2系統(tǒng)建模

在本節(jié)中，將以選課模塊為例進(jìn)行UML建模。首先進(jìn)行靜態(tài)建模，以用例圖來規(guī)范化地描述學(xué)生選課模塊的功能，幫助我們更好地了解系統(tǒng)需求，以類圖來描述選課模塊的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)實(shí)施的角度描述整個(gè)系統(tǒng);其次進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，以活動(dòng)圖來描述學(xué)生選課模塊中整個(gè)交互過程。

3．2．1靜態(tài)建模

3．2．1．1選課模塊用例分析

建立用例圖首先要確定系統(tǒng)的邊界和角色。角色是指在系統(tǒng)外部和系統(tǒng)進(jìn)行交互的某類人，也可以是某個(gè)系統(tǒng)。可以根據(jù)每個(gè)角色感受到的功能來描述系統(tǒng)的完整功能。

依據(jù)學(xué)校的實(shí)際業(yè)務(wù)情況，在教務(wù)管理系統(tǒng)的學(xué)生選課模塊中，其功能包括了三部分:第一部分包括學(xué)生選課設(shè)置，學(xué)生選課數(shù)據(jù)查詢，學(xué)生選課數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生選課門數(shù)統(tǒng)計(jì)，學(xué)生名冊的打印，初始化選課課程，設(shè)置停開課程，這些功能屬于教務(wù)處使用;第二部分包括綜合選課、分級課選課、公共選修課選課、大學(xué)體育選課、重修課選課、查詢選課結(jié)果、查詢個(gè)人課表、退課，這些功能屬于已經(jīng)注冊的學(xué)生使用;第三部分公共課表查詢包括按專業(yè)、教師、教室、時(shí)間查詢，這些功能屬于所有用戶(包括教務(wù)處、各個(gè)學(xué)院的教學(xué)秘書、教師、學(xué)生、匿名用戶)使用。

選課模塊功能結(jié)構(gòu)圖如圖3－1所示:

圖3－1:學(xué)生選課模塊功能結(jié)構(gòu)圖

分析該模塊可以得到的角色有:教務(wù)處、各個(gè)學(xué)院的教學(xué)秘書、教師、學(xué)生、匿名用戶。

經(jīng)過對選課模塊中這些人員的角色進(jìn)行分析整理后得到頂層用例圖，如圖3－2所示。

圖3－2:學(xué)生選課模塊頂層用例圖

對頂層用例圖進(jìn)行細(xì)化，得到二級用例圖中的選課設(shè)置，如圖3－3所示:

圖3－3:學(xué)生選課模塊二層用例圖之設(shè)置選課信息

通過用例圖規(guī)范化的描述，可以進(jìn)一步明確了系統(tǒng)的功能，使用戶和開發(fā)者雙方可以從高層次把握系統(tǒng)的主要功能，為后續(xù)的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。也為系統(tǒng)開發(fā)編碼階段提供清晰的有關(guān)角色、權(quán)限的指導(dǎo)。

3．2．1．2選課模塊類圖分析

在建立系統(tǒng)的靜態(tài)模型中，進(jìn)一步工作是確立系統(tǒng)的類圖。類反映的是一種面向?qū)ο蠓椒创锢硎澜绲挠^點(diǎn)，它是面向?qū)ο蟮臉?biāo)志。建立類圖的過程，實(shí)際上是對現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)抽象過程，它將現(xiàn)實(shí)世界中與問題有關(guān)的各種對象及其相互之間的各種關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)?shù)某橄蠛头珠T別類的描述。UML的最終目標(biāo)是識別出所有必須的類來，確定類的屬性和操作，分析這些類之間的關(guān)系，從而通過編程語言來實(shí)現(xiàn)這些類，并最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)。

對類的識別，通常的方法是從用例中來識別。用例圖實(shí)際上就是一種對系統(tǒng)描述的形式，因此，可以根據(jù)用例圖來識別類。根據(jù)選課模塊的用例圖，可以發(fā)現(xiàn)此模塊主要包含學(xué)生基本信息、選課課程、選課設(shè)置這三個(gè)實(shí)體類。學(xué)生基本信息類屬性有學(xué)號、姓名、年級、專業(yè)等;選課課程是指在課程安排模塊進(jìn)行了定課程、定時(shí)間、定地點(diǎn)、定教師、定教材后的一個(gè)特定課程，其主鍵是教學(xué)班ID，它是專門用于選課的實(shí)體類;選課設(shè)置類包含了可選門數(shù)、選課時(shí)間等設(shè)置信息。

選課模塊包含學(xué)生基本信息、選課課程、選課設(shè)置這三個(gè)實(shí)體類。一個(gè)學(xué)生可以選多門課程，一個(gè)課程也可以被多個(gè)學(xué)生選，因此學(xué)生基本信息與選課課程之間是多對多的關(guān)聯(lián)關(guān)系，于是產(chǎn)生了一個(gè)選課結(jié)果的關(guān)聯(lián)類，教學(xué)班ID與學(xué)號作聯(lián)合主鍵;選課設(shè)置是針對學(xué)生選課的，一個(gè)學(xué)生必定受一條選課設(shè)置條件的約束，一個(gè)選課設(shè)置可以約束多個(gè)學(xué)生，因此學(xué)生基本信息與選課設(shè)置是多對一的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

詳細(xì)的類圖如圖3－4所示:

圖3－4:選課模塊詳細(xì)類圖

一般的，類圖描述了系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)所有數(shù)據(jù)必須滿足的通用特征，在類圖中每個(gè)實(shí)體類在數(shù)據(jù)庫中都有相應(yīng)的表，實(shí)體類的屬性對應(yīng)數(shù)據(jù)庫表中的字段。因此通過類圖的建立，可以為數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段提供清晰的指導(dǎo)。

3．2．2動(dòng)態(tài)建模

在建立好系統(tǒng)的靜態(tài)模型后，需要分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)模型，從而更好地理解用例的行為。在UML中可以通過行為圖(包括狀態(tài)圖和活動(dòng)圖)和交互圖(包括順序圖和協(xié)作圖)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)建模。對于某些復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，系統(tǒng)狀態(tài)變化較多，可以通過狀態(tài)圖來描述類的對象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。

合作圖與順序圖相似，順序圖主要強(qiáng)調(diào)的是交互的時(shí)間順序，合作圖主要強(qiáng)調(diào)的是交互的語境和交互對象的整體組織。順序圖按時(shí)間布圖，合作圖按空間布圖，它們之間是等價(jià)的，可以互換?；顒?dòng)圖可以細(xì)化用例，描述系統(tǒng)功能性行為，并且描述用例之間的順序依賴關(guān)系;也可以理解和建模業(yè)務(wù)過程和工作流，處理多線程應(yīng)用;甚至可以用于描述復(fù)雜的計(jì)算型算法。為了清楚的表達(dá)需求，這里用活動(dòng)圖來對選課流程進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

圖3－5是選課模塊活動(dòng)圖。

圖3－5:選課模塊活動(dòng)圖

4．結(jié)束語

在教學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該明確一點(diǎn)，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)要由重知識傳播向重學(xué)生發(fā)展轉(zhuǎn)變，應(yīng)由重教師教學(xué)內(nèi)容選擇向重學(xué)生學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)轉(zhuǎn)變，教師要想在教學(xué)方法上有新的突破，就充分理解和把握教學(xué)目標(biāo)和要求然后在結(jié)合課程特點(diǎn)和專業(yè)重點(diǎn)在課堂設(shè)計(jì)上多下功夫和心思，使學(xué)生們能夠?qū)λ鶎W(xué)的課程提高興趣和積極性，有助于學(xué)生課上能夠集中精力投入學(xué)習(xí)中去。

1．問題引入環(huán)節(jié)

問題引入，這類似于情景設(shè)計(jì)，軟件的知識點(diǎn)往往是一個(gè)問題，當(dāng)然，問題的理解要想深刻一點(diǎn)，問題不能僅僅是“引入”一下就完事，我們需要“問題驅(qū)動(dòng)式”軟件教學(xué)，把解決問題貫徹始終。

2．師生互動(dòng)環(huán)節(jié)

師生互動(dòng)環(huán)節(jié)對于課程學(xué)習(xí)是很重要的，在上課時(shí)由教師提問，學(xué)生回答，然后大家針對問題和答案在各抒己見，提出自己的觀點(diǎn)看法，不斷完善補(bǔ)充，最終老師在梳理總結(jié)，針對一些理解偏差大的教師要及時(shí)糾正，這是很好的課堂交流方式。這種訓(xùn)練，極其重要而有效，極易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)積極性和參與性，有助于學(xué)生發(fā)散性思考和不斷探索，整個(gè)教學(xué)過程由教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和課程內(nèi)容精心設(shè)計(jì)，成為一環(huán)扣一環(huán)，使學(xué)生能輕松地一小步一小步達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，讓學(xué)生愉快的學(xué)習(xí)。

3．課堂實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

在課堂實(shí)驗(yàn)中，由教師提出實(shí)驗(yàn)的目的，然后針對老師設(shè)置的實(shí)驗(yàn)問題，學(xué)生們在分小組討論，最終將每個(gè)同學(xué)的答案在匯總梳理，這樣能培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。課堂實(shí)驗(yàn)課上，由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，老師在一旁引導(dǎo)和監(jiān)督，還能及時(shí)了解和掌握學(xué)生的實(shí)際操作能力，針對學(xué)生在實(shí)際操作中存在的問題和不足，能夠及時(shí)的給予學(xué)生相關(guān)指導(dǎo)，這也是一種將理論知識應(yīng)用于實(shí)踐的培養(yǎng)方式，可以不斷提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力。在這種學(xué)以致用的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生對課堂的知識會(huì)有更加深刻的體會(huì)理解，更容易將所學(xué)的知識融會(huì)貫通、舉一反三、靈活的運(yùn)用;老師則，幫助學(xué)生可以盡快

(作者單位:武漢大學(xué)珞珈學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系)

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作者簡介:劉晶(1982－)，女，湖北武漢人，武漢大學(xué)珞珈學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系教師。

中圖分類號:G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:2095－9214 (2015) 10－0102－03