软件建模技术 教案6-7 使用类实现系统结构分析

湖南科技职业学院课堂教学设计方案授课内容使用类实现系统结构分析授课学时4学时授课班级授课时间授课地点教学模式线上线下混合式教学学情分析学生已掌握UML基础概念与活动图建模方法，对业务流程有一定认知，但在类的抽象（如实体类、边界类、控制类区分）及类间关系建模（如泛化、聚合、依赖应用）方面存在困难，缺乏从业务需求到类图的系统化设计能力。教学目标知识目标理解类图的基本概念。掌握类的抽象方法及其作用。掌握类的属性（Attributes）和类的操作（Operation）。掌握类之间关系的表示方法。熟悉UML类图的绘制规范与工具。能力目标能够阅读和理解类图。能够熟练使用UML建模工具绘制符合规范的类图。能够使用类图进行系统设计。能够使用建模工具对系统进行建模。素质目标构和各组件间的交互关系。提升逻辑思维和抽象能力，能够将复杂的现实问题抽象为简洁明了的类模型。教学重点1.类的抽象方法及其作用

2.类之间关系的表示方法

3.基于EA工具的类图绘制步骤教学难点1.类的抽象2.类间关系的建模方法教学方法1.讲授法：借助PPT详细讲解活动图的概念、组成元素、活动图的建模方法等知识，帮助学生建立系统的知识框架。2.案例教学法：以“智慧校园系统”为背景，分析类图在其中的应用，引导学生将理论知识与实际应用相结合。3.演示法：利用EA动态展示类图的绘制过程，帮助学生理解抽象概念。4.小组合作学习法：组织学生分组完成实践任务，在小组讨论和协作中促进学生之间的交流与合作，培养团队协作能力能力训练任务、案例1.分析“门禁子模块类图”

识别实体类：User、FaceInfo、AccessRecord

控制类：AccessRecordManager、FaceInfoManager

依赖关系：User→FaceInfo（用户需面部信息验证）

2.绘制“充值管理子模块类图”

要求：包含User（实体类）、RechargeManager（控制类）、PaymentInterface（接口）

关系：User与RechargeRecord的关联（1:0..*）、RechargeMethod与具体支付类的泛化教学资源数字资源：学习通在线网络学习平台：收集、分析学生自主学习情况，供教师课堂教学设计参考；相关软件：实体资源：智慧教室、教材、笔记本电脑。教学实施过程课前教学环节教学内容教学活动任务导学1.预习任务

阅读教材任务4“使用类实现系统结构分析”，重点标注类的三种类型及关系示例

观看学习通微课，记录教材中User类的属性与操作表示方法

思考：教材图4-1中AccessRecordManager与DBManager为何是依赖关系？

2.线上讨论：接口与抽象类的区别是什么？（结合教材PaymentInterface示例）教师活动：

1.在学习通发布预习任务2.收集学生疑问，如“多重性符号含义”“控制类职责”

学生活动：

1.完成教材阅读，标注类图元素（如《entity》《control》）

2.参与讨论，结合教材案例分析类的分类依据课中教学环节教学内容教学活动任务导入（10分钟）1.展示任务4“充值管理业务流程”

用户选择充值方式（银行卡/在线支付），系统验证金额并记录充值结果

2.提出任务

从流程中提取类：哪些是需要持久化的实体类？

教材中为何将PaymentInterface定义为接口而非类？教师活动：

1.通过流程图引导学生识别名词（如用户、充值记录、支付方式）

2.强调类图建模需关注“静态结构”，如类的属性、关系

学生活动：

1.列举候选类，初步区分实体类（如User）与行为类（如支付操作）知识储备1：类图基础（35分钟）.1.类图定义与作用

对比活动图：类图描述“系统有什么”，活动图描述“系统做什么”

教材示例：门禁子模块类图（图4-1）展示User、FaceInfo等类的属性与依赖关系

2.类的组成要素

教材User类示例（图4-2）：

属性：userID:String（私有）、balance:int（私有）

操作：getUserID():String（公共）、setPassword(String):void（公共）

3.接口

-PaymentInterface接口（图4-5）：定义pay()方法，由具体支付类实现思政点：通过分析教材中的“自助洗衣服务”活动图，引导学生认识到在团队协作中明确分工（如泳道划分）的重要性，培养学生的协作精神和沟通能力，同时让学生体会到技术在优化生活服务中的作用，激发学生对专业的热爱和创新意识。教师活动：

1.结合教材图4-1，分析类图如何体现系统静态结构

2.演示EA中类的属性编辑，如设置可见性为“-”（私有）

学生活动：

1.对比教材中类的简化表示与完整表示，理解建模侧重点

2.记录接口与类的图形差异（如《interface》标签）

知识储备2：类的三种类型（30分钟）实体类（《entity》）

教材定义：持久化数据，如Book类（图46）、RechargeRecord类

特点：属性描述业务实体特征，操作多为读写方法

2.边界类（《boundary》）

教材示例：NewBookFrame类（图48），负责用户界面交互

辨析：接口（如PaymentInterface）可视为特殊边界类，定义交互契约

3.控制类（《control》）

教材案例：BookManager类（图410），协调Book实体类与边界类

提问：教材充值模块中RechargeManager为何是控制类？

4.分组任务：分析教材图412“课程管理类图”，标注三类【示例】从在线选课系统中的课程管理模块中找出所有的实体类、边界类和控制类思政点：在讲解活动图组成元素时，强调每个元素的规范使用（如分支条件需覆盖全场景、泳道划分需合理），培养学生严谨的治学态度和规范意识，让学生明白在软件开发中细节决定成败，只有严格遵循规范才能开发出可靠、高效的系统。教师活动：

1.通过教材图4-8、4-10对比三类职责，强调构造型标注

2.引导学生从业务流程中识别控制类（如“处理请求”的角色）

学生活动：

1.分组讨论教材案例，总结实体类“存数据”、控制类“调流程”的特点

2.上台展示类分类结果，辨析边界类与接口的异同知识储备3：类间关系（20分钟）依赖关系（Dependency）

教材符号：虚线箭头，如Computer→CPU（图4-13）

充值模块应用：RechargeManager→DBManager（调用数据库操作，图4-28）

2.泛化关系（Generalization）

教材示例：Employee←FullTimeEmployee（“全职员工是员工”，图4-16）

符号：空心三角箭头，子类继承父类属性与操作

3.实现关系（Realization）

教材案例：BankCardRecharge→《realize》→PaymentInterface（图4-29）

作用：类实现接口定义的方法

4.关联/聚合/组合

关联：Book与BorrowRecord（1:0..*，图4-18）

聚合：School与Department（空心菱形，图4-20）

组合：Bird与Wing（实心菱形，图4-21）思政点：在介绍活动图建模技术时，结合“用户充值”用例，引导学生思考如何从用户需求出发，通过活动图优化业务流程，提升用户体验，培养学生的用户意识和服务意识，让学生明白软件开发的最终目标是为用户解决实际问题。教师活动：

1.使用EA演示不同关系线的绘制，对比聚合与组合的图形差异

2.讲解多重性“0..1”“1..*”的业务含义，如“0..1”表示可选关联

学生活动：

1.识别教材图4-30中RechargeMethod与具体支付类的泛化关系

2.分组讨论：“汽车与轮胎”属于哪种关系？结合教材符号分析知识储备4：类图的建模技术（15分钟）1.建模步骤：确定系统功能，识别候选类（从用例、活动图中提取名词）。划分类的类型（实体类、边界类、控制类）。定义类的属性与操作。确定类间关系（依赖、泛化等）。使用EA工具绘制类图。2.智慧校园充值模块建模示例实体类：User（用户ID、余额）、RechargeRecord（金额、时间）控制类：RechargeManager（处理充值逻辑）关联关系：User与RechargeRecord的1对多关联思政点：结合“充值模块”建模，引导学生思考如何从用户需求出发优化类设计，培养用户意识与服务思维教师活动：

1.展示类图建模的完整流程，从业务分析到图形绘制

2.演示EA工具中类的属性、操作及关系的设置方法

3.强调建模规范，如可见性符号（+、-、#）的使用

学生活动：

1.跟随教师步骤，在EA中尝试创建简单类（如User）

2.录建模规范要点，如多重性的表达方法实战任务：绘制智慧校园充值管理子模块类图（60分钟）任务要求：使用EA工具绘制类图，包含：实体类：User、RechargeRecord控制类：RechargeManager、DBManager接口：PaymentInterface具体充值方式类：BankCardRecharge等明确类间关系：User与RechargeRecord的关联（1对多）RechargeMethod与具体充值方式的泛化RechargeManager与其他类的依赖规范要求：属性可见性、操作参数、关系多重性正确协作与互评：分组完成建模，讨论类的职责划分与关系合理性教师巡视指导，解决EA工具操作问题（如泛化关系创建、多重性设置）互评重点：类的完整性、关系正确性、UML规范遵循度思政点：强调团队协作中“接口规范”的重要性（如PaymentInterface的定义），培养工程协作意识与标准化思维教师活动：

1.明确任务要求，展示类图框架示例

2.巡视指导，解决EA操作问题（如关系绘制、多重性设置）

3.组织小组展示，引导学生从类的完整性、关系正确性进行互评

学生活动：

1.分组讨论，确定类的属性、操作及关系

2.使用EA完成类图绘制，相互检查UML规范

3.参与展示与互评，吸收改进意见任务小结（10分钟）1.知识复盘类图核心元素：类的类型、属性、操作、关系（依赖/泛化/实现/关联）。建模流程：需求分析→类识别→类型划分→关系定义→工具实现。EA工具关键操作：类创建、关系连线、特性设置。2.思政升华类图建模体现“抽象与封装”的软件工程思想，培养学生从复杂问题中提取本质的能力规范的类图设计是团队协作的基础，强调“标准化解决问题”的职业素养

教师活动：

1.总结类图建模的核心知识点与常见问题

2.展示优秀类图案例，强调规范的重要性

学生活动：

1.对照自己的类图，梳理问题（如属性可见性遗漏、关系标注错误）

2.记录改进方向，如加强类类型划分练习课后教学环节教学内容教学活动任务拓展结合教材“员工管理系统”应用题，完成以