软件建模技术 教案11、12 使用通信图实现系统对象协作分析、使用对象图实现系统实例分析

湖南科技职业学院课堂教学设计方案授课内容使用通信图实现系统对象协作分析授课学时2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经学习了用例图、类图、活动图、对象图相关知识，对需求建模和架构建模有一定的了解，学生分析和抽象能力得到锻炼，能从复杂系统描述中提取关键信息，梳理业务流程和结构关系。教学目标知识目标1.理解通信图在UML中的定义、用途及其在系统分析和设计中的作用。2.掌握通信图的基本组成元素。3.掌握通信图的建模方法。能力目标1.能够根据系统的需求规格说明书，绘制出符合UML规范的交互图。2.能够通过分析交互图，理解系统的动态行为和对象间的交互关系。素质目标1.培养从整体上理解和把握系统动态行为的能力，能将复杂的系统问题分解为一系列有序的对象间交互。2.增强沟通协作能力，能利用通信图清晰地表达设计意图和系统的动态行为。教学重点1.通信图的基本概念、组成元素。2.通信图的建模方法，如何根据用户需求绘制通信图。3.通信图在实际应用场景中的分析与应用。教学难点1.理解通信图中复杂的消息传递机制（如异步、同步消息）、生命线和激活期的含义及应用，以及如何准确运用通信图元素来清晰、完整地表示系统中对象间动态的协作逻辑和并发关系。教学方法1.讲授法：借助PPT详细讲解通信图的概念、组成元素等知识，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，分析通信图在其中的应用，引导学生将理论知识与实际应用相结合。3.演示法：利用EA动态展示通信图的绘制过程，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.实现绘制智慧校园系统充值用例的通信图：分析该模块的主要功能，参与充值用例的主要对象，分析这些对象之间的交互过程。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在学习通发布预习视频布置预习任务：阅读教材“通信图概述”章节，标注对象、消息、链的定义思考“智慧校园系统充值用例中可能有消息传递的对象并设置链”线上讨论：为什么通信图在系统对象协作分析中不可或缺？教师活动：在学习通发布预习任务，关联教材对应章节整理学生预习反馈，提炼“通信图元素如何准确映射实际对象协作”等共性问题学生活动：

1.观看学习通预习视频，完成教材章节阅读2.思考预习任务问题，尝试分析智慧校园系统充值用例，参与线上讨论，发表见解课中教学环节教学内容教学活动任务导入（10分钟）理解系统的动态行为和对象间的交互关系，使用通信图是一种非常有效的方法，因为它能够从整体上理解和把握系统动态行为的能力，能将复杂的系统问题分解为一系列有序的对象间交互。请运用本次课所学知识，完成如下任务：1.识别智慧校园系统充值用例通信图中应该存在的对象；2.识别可能有消息传递的对象并设置链；3.绘制智慧校园系统充值用例的通信图。教师活动：展示“智慧校园系统中的用户登录活动的”通信图（教材图6-7），提问：智慧校园系统中的用户登录活动的通信图中对象与其他对象之间进行交互？展示智慧校园系统充值用例”任务描述，明确本次任务为教材案例的延伸应用，强调“交互过程”，明确显示了元素之间的关系。

学生活动：

1.观看智慧校园系统充值用例展示，思考问题。

2.积极参与课堂互动，回答教师提问。任务解析（30分钟）1.通信图核心概念通信图定义：展示教材图6-7（用户登录用例通信图），标注“对象之间消息的传递”2.通信图组成元素对象：每个对象都代表了一个参与者或实体，表示类的实例链：是两个（或多个）对象之间的独立连接，是关联的实例。链同时也是通信图中关联角色的实例，其生命受限于通信图的生命消息：表示从一个对象（发送者）向另外一个对象（接收者）发送信息，或由一个对象调用另外一个对象的操作。通信图的消息要附加在对象之间的链上，链用于传输或实现消息的传递3.建模步骤实操第一步：确定交互对象（教材任务2“智慧校园系统充值用例”的用户、充值管理界面、充值控制类、第三方支付服务和数据库管理等对象）第二步：确定对象间的链（教材图6-20）第三步：添加消息（教材图6-21）思政点：通过教材案例分析，培养学生团队合作的重要性，鼓励团队成员相互学习、共享知识和经验。通过这样的团队协作，不仅能够提升个人能力，也能够共同推动项目的成功。教师活动：1.结合教材案例动态讲解，提问：“在智慧校园系统充值用例中，除了教材提到的对象，还可能有哪些对象参与？”2.展示不同类型的通信图元素示例，对比分析其特点和应用场景。学生活动：

1.观察教材通信图，标注各元素类型

2.分组讨论并回答教师问题，分享想法。

任务实施（40分钟）任务1：智慧校园系统中的用户登录活动建模（教材任务2案例）一个用户输入用户信息向“用户登录界面”发送请求登录，接着“用户登录界面”向“用户登录控制类”发送验证用户身份，“用户登录控制类”向“数据库管理类”发送查找用户记录并得到返回用户信息，然后将用户授权信息返回给“用户登录界面”，最后，“用户登录界面”根据返回的信息向用户返回显示登录信息。任务2：智慧校园系统充值用例模块（教材任务实施）确定交互对象：用户、充值管理界面、充值控制类、第三方支付服务和数据库管理等确定对象间的链添加消息教师活动：

1.布置实战任务，强调“参照教材案例格式”2.巡视指导，解决共性问题3.组织组间对照教材图6-21，互评建模准确性学生活动：分组参照教材“任务实施”步骤，绘制智慧校园系统充值用例的通信图使用EA软件实现确定对象，确定对象间的链以及添加消息任务小结（10分钟）

1.知识复盘

通信图组成元素：对象（教材6.5.1）、链（6.5.2）、消息（6.5.3）

建模核心流程：识别交互的语境，即交互所处的环境→识别出图中应该存在的对象→识别可能有消息传递的对象并设置链→设置对象之间的消息（教材6.6建模步骤）

2.思政结合教材内容升华

教材“素养课堂”强调：通信图通过展示对象间的交互关系，强调了团队合作的重要性，鼓励团队成员相互学习、共享知识和经验。通过这样的团队协作，不仅能够提升个人能力，也能够共同推动项目的成功，实现更高效和创新的工作成果

教师活动：

1.系统总结本节课知识，强调重点和难点。2.对学生的课堂表现进行客观评价，给予鼓励和建议。

学生活动：

1.认真听取教师总结和评价，完善自己的知识体系，记录自己的问题和改进方向。课后教学环节教学内容教学活动任务拓展教材知识点延伸任务

任务1：要求学生对教材中通信图相关案例（如智慧校园系统案例）进行拓展分析。假设系统增加新功能，如智慧校园系统中校园卡增加积分功能，让学生重新绘制通信图来展示涉及对象的协作关系。

任务2：让学生查找资料，分析通信图在不同行业（如金融、电商、医疗）软件系统对象协作分析中的应用特点和差异，并形成简要报告。

教师活动：1.在教学平台发布任务拓展内容，明确任务要求、提交时间和评分标准。2.提供相关参考资料链接，如不同行业软件建模案例库、建模工具使用教程等。学生活动：1.领取任务，认真研读任务要求，制定完成计划。2.查阅资料，开展分析和绘图工作，按要求完成报告和通信图绘制。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对象图实现系统实例分析授课学时2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学习过用例图、类图等，理解建模是对系统的可视化描述，掌握了一定的建模规范和图形表示方法。学习态度上，大部分学生对软件建模兴趣浓厚，认识到其在软件开发中的重要性，课堂参与度较高，愿意积极尝试新内容。教学目标知识目标1.理解对象图的基本概念。2.掌握使用UML来表示对象图。能力目标1.能够使用UML工具绘制对象图。2.能够利用对象图进行系统分析和设计。素质目标1.培养良好的模型驱动开发习惯，以模型为基础进行软件设计。2.提高抽象思维能力和问题分析能力，能够将现实世界的事物抽象为模型。教学重点1.对象图的基本概念、组成元素。2.对象图的建模方法，如何根据用户需求绘制对象图。3.对象图在实际应用场景中的分析与应用。教学难点1.识别复杂系统中的对象实例并区分其关联、聚合等关系类型，理解类图到对象图的实例化映射逻辑，规范绘制包含属性值的对象及链接，分析对象在特定场景下的状态变化与行为交互。教学方法1.讲授法：借助PPT详细讲解对象图的概念、组成元素等知识，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，分析对象图在其中的应用，引导学生将理论知识与实际应用相结合。3.演示法：利用EA动态展示对象图的绘制过程，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.实现绘制智慧校园系统用户充值模块的对象图：分析该模块的主要功能，参与充值用例的主要对象与类，确定类间的关系以及确定在某特定时刻各对象的状态值，最后绘制对象的关键状态和关键对象之间的连接关系。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在学习通发布预习视频布置预习任务：阅读教材“对象图概述”章节，标注对象、链的定义思考“智慧校园系统有用户充值模块，如果某一时刻，用户充值了1000块钱，这个时候，系统运行中对象的值会是一个什么状态呢”？线上讨论：对象图与类图在表示系统时的主要区别是什么？教师活动：在学习通发布预习任务，关联教材对应章节整理学生预习反馈，提炼“如何确定类间的关系”等共性问题学生活动：

1.观看学习通预习视频，完成教材章节阅读2.思考预习任务问题，尝试分析智慧校园系统充值用例，参与线上讨论，发表见解课中教学环节教学内容教学活动任务导入（10分钟）在跟踪系统的交互过程时，往往会涉及系统交互过程的某一瞬间交互对象的状态，但系统类图并没有对此进行描述，因此，在UML中引入对象图，对象图表示的是被冻结的系统在运行时的某一瞬间的情况，类似于使用DVD播放机播放DVD光碟时，按下暂停（Pause）键时，出现的静止画面。请运用本次课所学知识，完成如下任务：1.给充值记录类（InvestRecord）和用户类（User）对象设置对象运行状；2.把对象连接起来；3.绘制智慧校园系统用户充值模块对象图。教师活动：展示智慧校园系统充值用例”任务描述，展示某一个时刻的对象图的创建过程。

学生活动：

1.观看智慧校园系统充值用例展示，思考问题。

2.积极参与课堂互动，回答教师提问。任务解析（30分钟）1.对象图核心概念对象图定义：使用照相机为高速奔跑的运动员拍照来类比对象图的定义，用于描述一组参与交互的对象在交互过程中某一时刻的状态。2.对象图组成元素对象：对象图中的“对象”（Object）与术语“实例”（Instance）的含义是一致的，把类的具体表示称为对象，对象是类的实例。链：链是两个或多个对象之间的独立连接，是关联的实例，链在图形上使用一条不带箭头的实线表示。3.建模步骤实操第一步：确定参与交互的各对象的类，可以参照相应的类图和交互图第二步：确定类间的关系，如依赖、泛化、关联和实现第三步：确定在某特定时刻各对象的状态值，使用对象图为这些对象建模第四步：根据建模目标，绘制对象的关键状态和关键对象之间的连接关系思政点：通过教材案例分析，培养学生要有团队合作精神，理解在集体中每个成员的重要性以及相互配合的必要性。教师活动：1.结合教材案例动态讲解，提问：“在智慧校园系统充值用例中，除了教材提到的对象运行状态，还可能有哪些其他运行状态？”2.展示不同运行状态的对象图，强调对象图是类图在系统某一时刻的实例。学生活动：

1.观察教材对象图，标注各元素类型

2.分组讨论并回答教师问题，分享想法。

任务实施（40分钟）任务1：智慧校园系统充值模块对象图（教材任务实施）确定实例对象：充值管理类（InvestManager）、充值记录类（InvestRecord）、用户类（User）、第三方付款服务类（PaymentManager）和数据库管理类（DBManager）实例对象象设置对象运行状态：充值记录类（InvestRecord）和用户类（User）将对象连接起来教师活动：

1.布置实战任务，强调“参照教材案例格式”2.巡视指导，解决共性问题3.组织组间对照教材图7-12，互评建模准确性学生活动：分组参照教材“任务实施”步骤，绘制智慧校园系统充值用例的对象图使用EA软件实现确定对象，确定对象间的链以及添加消息任务小结（10分钟）

1.知识复盘

对象图组成元素：对象（教材7.1.1）、链（7.1.2）建模核心流程：确定参与交互的各对象的→确定类间的关系→确定在某特定时刻各对象的状态值→对象之间的连接关系（教材7.2建模步骤）

结构良好的对象图的应满足的要求：只包含关注表达系统静态设计视图或静态进程视图的一个方面；只包含对理解系统运行关键时刻必不可少的对象；不要过分地简化，以免产生误解。

2.思政结合教材内容升华

教材“素养课堂”强调：对象图呈现了系统内各个对象的实例以及它们之间的相互关系，不仅要求设计者对系统有全局的把握，还需要对每个对象的职责有清晰的认识。通过分析对象间的协作，培养团队合作精神，理解在集体中每个成员的重要性以及相互配合的必要性。与此同时，这一过程恰好体现了社会主义核心价值观中的“和谐”，即在