软件建模技术 教案4-7 使用活动图实现业务分析-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活动图实现业务分析授课学时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，对业务流程有初步认知，但在复杂活动图建模（如泳道划分、并发流程处理）方面存在困难，缺乏将业务需求转化为规范活动图的实践能力教学目标知识目标1.理解活动图的基本概念及在业务分析中的作用。2.掌握活动图的基本组成元素。3.掌握活动图的建模方法。能力目标1.能够根据实际业务需求绘制符合UML规范的活动图。2.能够利用活动图对业务流程进行优化和重构。素质目标1.通过分析复杂的业务流程，培养学生良好的逻辑思维和系统思维能力。2.通过绘制和分析活动图，培养学生从全局视角审视业务流程的能力。教学重点1.活动图核心元素的语义与图形表示（泳道、分叉/汇合、对象流）

2.业务流程中分支条件、并发逻辑的建模方法

3.基于EA工具的活动图绘制步骤教学难点1.并发流程建模（分叉/汇合的平衡使用）

2.复杂业务流程到活动图的抽象转换教学方法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，分析活动图在其中的应用，引导学生将理论知识与实际应用相结合。3.演示法：利用EA动态展示活动图的绘制过程，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.分析智慧校园系统的自助洗衣活动图：识别泳道：用户、系统、洗衣机；标注元素：分叉（计费与发送指令并发）、分支（连接成功/失败）

2.绘制智慧校园系统的用户充值活动图：流程：登录→选择充值→输入金额→选择支付方式→调用支付服务→显示结果；泳道划分：用户（登录、输入金额等）、系统（显示余额、调用服务等）；分支设置：支付结果[成功/失败]对应不同输出教学资源数字资源：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3使用活动图实现业务分析”，重点理解活动图概述、组成元素和建模技术部分。

观看活动图基础概念微课，标注教材中“自助洗衣服务”“添加课程”等示例的活动图元素。

思考教材中用户充值业务流程的分支和泳道划分。

2.线上讨论：活动图中的泳道有什么作用？如何根据业务角色划分泳道？教师活动：

在学习通发布预习任务和讨论话题，提供教材示例图片和微课链接。

收集学生预习中遇到的问题，如分叉与汇合的区别、监护条件设置等。

学生活动：

完成教材阅读和微课学习，记录活动图组成元素的图形表示和示例中的应用。

参与线上讨论，结合教材示例阐述对泳道作用的理解。课中教学环节教学内容教学活动任务导入（10分钟）1.展示教材中智慧校园系统用户充值业务流程：

用户首先登录智慧校园系统，然后选择“充值”功能。系统会显示当前校园卡的余额，并提示用户输入充值金额。用户输入充值金额后，系统显示可充值方式，用户选择充值方式，系统调用第三方支付服务。支付成功后显示充值成功后的余额，支付失败则显示支付失败信息。

2.提出任务：

分析该业务流程中的活动、分支条件和参与角色。

按照教材任务实施要求，绘制智慧校园系统用户充值活动图。教师活动：

1.通过PPT展示用户充值业务流程，引导学生分析流程中的关键步骤和角色。

2.强调任务目标是根据业务流程绘制符合UML规范的活动图，明确泳道划分和分支处理的重要性。

学生活动：

1.认真聆听流程描述，识别出用户和系统两个角色，以及登录、选择充值功能、显示余额等活动。

2.思考支付成功和失败的分支条件如何在活动图中表示。知识储备1：活动图基础（35分钟）1.活动图概述

定义：活动图是UML中描述系统动态行为的动态图，本质上是流程图，显示系统中从一个活动到另一个活动的流程，可描述并发、分支等复杂流程。

与流程图的区别：流程图着重描述处理过程的顺序、分支和循环，活动图着重表现系统行为，支持并发建模。

作用：描述操作执行过程、对象内部工作、用例交互等，如教材中“自助洗衣服务”活动图描述了用户、系统和洗衣机三方协作的流程。

2.教材示例分析

分析“自助洗衣服务图例活动图”（图3-1）：

开始节点后，用户进入洗衣自助服务界面连接洗衣机，系统发送连接指令，存在连接成功与失败的分支。

连接成功后，用户启动洗衣服务，系统响应并同时进行计费和发送洗衣指令（并发流程，通过分叉实现），洗衣机接收到指令后洗衣，完成后系统结算，结束活动。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.结合教材内容和示例图片，详细讲解活动图的定义、作用及与流程图的区别。

2.引导学生观察“自助洗衣服务”活动图，分析其中的分支和并发流程，强调活动图在描述复杂业务流程中的优势。

学生活动：

1.对比活动图与流程图的不同，理解活动图支持并发的特点。

2.跟随教师分析示例，识别活动图中的开始节点、活动状态、分支、分叉与汇合等元素。

知识储备2：活动图组成元素（45分钟）1.动作状态与活动状态动作状态：最小原子动作，不可中断（如“摘机”“登录”），用圆角矩形表示。活动状态：可分解的组合动作（如“验证信息”），图标同动作状态，可包含子活动。【示例】“打电话”中的“解锁”“拨号”等均为动作状态（图3-5）。2.开始与终止节点开始节点：实心圆点，唯一，标志流程起点。终止节点：实心圆点+圆圈，可多个，标志流程结束。3.转移状态间控制流，用直线表示，分自动转移（如动作完成后直接跳转）。4.分支与合并分支：菱形，基于条件分流（如[通过]/[不通过]），需覆盖全场景。合并：菱形，汇聚分支路径，成对使用。【示例】用户注册验证通过/失败分支（图3-6）。5.分叉与汇合分叉：粗横线，拆分单一流为并发流（如“计费”与“发送指令”并行，图3-8）。汇合：粗横线，同步并发流，所有分支到达后继续。6.泳道垂直分区，按角色/部门分组活动（如“系统”“洗衣机”泳道，图3-9）。7.对象流动作与对象关联，虚线箭头表示（如“订单对象”流转，图3-11）。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.逐一讲解活动图的组成元素，结合教材示例说明每个元素的图形表示、特点和应用场景。

2.使用EA工具演示分支节点、分叉与汇合、泳道的绘制方法，如添加监护条件、调整泳道方向等。

3.提问引导学生思考：在用户充值流程中，哪些活动属于用户泳道？哪些属于系统泳道？支付成功与失败的分支条件如何设置？

学生活动：

1.认真记录各元素的定义和示例，对比动作状态与活动状态的异同。

2.观察教师在EA中的操作演示，学习分支、泳道等元素的绘制技巧。

3.回答提问，分析用户充值流程中的泳道划分和分支条件，如用户进行登录、选择充值功能、输入金额等活动，系统负责显示余额、调用支付服务等活动，支付结果作为分支条件。知识储备3：活动图建模技术（20分钟）1.业务流程建模步骤确定业务流程：聚焦目标流程（如用户充值）。识别业务对象：明确参与角色（用户、系统）。定义起止状态：开始节点（用户登录），终止节点（显示充值结果）。提取活动/动作：登录、选择充值、输入金额、调用支付服务等。绘制转移关系：按顺序连接活动，添加分支（支付成功/失败）。划分泳道：用户泳道（用户操作）、系统泳道（系统响应）。对用例交互建模选定用例：如“用户充值”用例。整理动作节点：拆分用户与系统的交互活动。泳道划分：用户、系统各自负责的活动分区。排列事件流：按时序排列活动（用户登录→系统显示余额→用户输入金额…）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.展示教材表2-1，提问：“为什么用例描述需要单独文档？”

2.现场拆解“提交维修单”用例的前置条件（如“维修类型必填”）

3.组织小组讨论：“报修子模块中可能的备选流场景”（如“维修单重复提交”）学生活动：1.对照教材案例，标注用例描述与用例图的对应关系

2.模仿教材格式，撰写“查询维修单进度”用例的基本流

3.分组列举“处理维修单”用例的异常场景（如“配件不足需等待”）实战任务：绘制智慧校园系统用户充值活动图（60分钟）任务要求使用EA绘制活动图，需包含：核心元素：开始节点、用户/系统泳道、活动状态、分支（[支付成功/失败]）、转移、终止节点，符合UML规范。泳道划分：用户：登录、选充值功能、输入金额、选充值方式。系统：显示余额、显示充值方式、确定充值、调用支付服务、显示结果。分支逻辑：调用支付服务后，按结果分流至成功/失败显示。协作与互评分组绘制：讨论流程顺序、泳道分配，完成建模。教师指导：解决泳道调整、条件设置等问题。互评重点：活动完整性、分支覆盖性、UML规范（如菱形分支、泳道方向）。思政点：在实战任务中，强调团队协作的重要性，鼓励学生相互交流、共同解决问题，培养学生的团队合作精神和沟通能力。同时，通过对活动图的反复优化和完善，让学生体会到软件开发是一个不断迭代、精益求精的过程，培养学生的耐心和毅力。教师活动：

1.明确实战任务的要求和操作步骤，强调按照教材示例的建模方法和EA工具的规范操作。

2.巡视各小组，提供技术支持，如指导如何在EA中设置监护条件、调整泳道宽度等。

3.组织小组展示和互评，引导学生从流程逻辑、元素使用、图形规范等方面进行评价。

学生活动：

1.分组讨论用户充值流程的细节，确定活动顺序和泳道划分，分工合作在EA中绘制活动图。

2.遇到问题时小组内讨论解决，或向教师请教，如分叉与汇合的使用场景、对象流是否需要添加等。

3.参与小组展示和互评，吸取其他小组的优点，改进自己的活动图。任务小结（10分钟）1.知识复盘活动图核心要素：动作状态/活动状态（教材2.2.1-2.2.2）、分支与合并（2.2.5）、分叉与汇合（2.2.6）、泳道（2.2.7）、对象流（2.2.8）。建模流程：业务流程分析→确定起止状态→识别活动与转移→划分泳道→绘制分支/并发逻辑（教材2.3建模步骤）。工具应用：EA软件中泳道（Partition）、分支节点（Decision）、监护条件设置规范（教材任务实施）。2.思政结合教材内容升华教材“素养课堂”强调：活动图通过图形化建模培养逻辑思维与系统视角，需从复杂业务中抽象本质流程（如教材中“自助洗衣服务”的并发协作分析）。职业素养渗透：建模过程需严谨遵循UML规范（如泳道不跨区、分支条件覆盖全场景），体现“标准化解决问题”的工程思维。

教师活动：1.总结活动图建模的核心逻辑与工具操作要点，对比学生作品中的共性问题（如分叉/汇合遗漏、监护条件不完整）。2.肯定小组协作中的流程分析能力，建议加强对并发场景（如教材图3-8）的建模练习。学生活动：1.对照教材示例（图3-19），梳理个人建模中的遗漏点（如对象流应用、泳道活动分配合理性）。2.记录改进方向，如深化分支条件的业务规则抽象、熟练EA中同步条（分叉/汇合）的绘制方法。课后教学环节教学内容教学活动任务拓展结合教材“智慧校园自助洗衣”模块，分析“快速洗衣”隐性需求的建模方法。

要求：参照教材用例图中“用户、系统、洗衣机”的泳道划分（教材图3-9），在自助洗衣活动图中添加“快速洗衣”活动，标注其与“启动洗衣服务”的分支关系（参照教材图3-6“分支与合并”）。

提示：通过教材2.2.5节“分支与合并”定义，在“启动洗衣服务”后设置“选择洗衣模式”分支点，包含“标准洗衣”和“快速洗衣”两个分支。

教师活动：

1.在学习通发布任务拓展内容。

2.提示学生注意分支条件的设置和泳道的划分，鼓励学生发挥创新思维，思考如何通过活动图优化业务流程。

学生活动：

1.参照教材示例，分析“快速洗衣”需求的业务流程，绘制包含新分支的活动图。学习评价课后反思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：Paym