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大型應用軟件設計課程設計與實(shí)踐
大型應用軟件課程開(kāi)設的一個(gè)最大特點(diǎn)是課程的教育是依托真實(shí)的項目為背景，以項目的設計為課程主要教學(xué)內容，下面是小編搜集的一篇相關(guān)論文范，歡迎閱讀借鑒。
1.引言
隨著(zhù)計算機行業(yè)的蓬勃發(fā)展，整個(gè)社會(huì )對于計算機應用型人才的需求也在逐年攀升，計算機專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)就是一門(mén)實(shí)踐應用型很強的學(xué)習專(zhuān)業(yè)教育。因此計算機專(zhuān)業(yè)的本科教育也需要從學(xué)術(shù)理論型人才培養向實(shí)踐型人才培養轉變，在理論學(xué)習的基礎上需要更加注重專(zhuān)業(yè)技能的培養，這是現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。大型應用軟件設計是我校計算機科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課，選修開(kāi)設針對大四的學(xué)生，課程學(xué)習的目的就是引導學(xué)生了解大型應用軟件的設計過(guò)程，逐步培養學(xué)生在實(shí)踐項目中的軟件研發(fā)的能力。
2.課程設計安排
大型應用軟件課程開(kāi)設的一個(gè)最大特點(diǎn)是：課程的教育是依托真實(shí)的項目為背景，以項目的設計為課程主要教學(xué)內容，根據項目設計開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段，系統的將計算機專(zhuān)業(yè)的數據庫理論、面向對象程序設計方法、軟件工程和高級語(yǔ)言程序設計的相關(guān)知識融會(huì )貫通，真正讓學(xué)生做到從理論專(zhuān)業(yè)學(xué)習到實(shí)踐操作運用的飛躍。通過(guò)對本課程的學(xué)習，要求學(xué)生熟悉目前主流設計平臺ASP.NET的Web的開(kāi)發(fā)與設計，UML的設計與建模，大型數據庫軟件Oracle11g的使用，B/S的設計方式和軟件設計的環(huán)節以及軟件的生命周期;軟件的測試與部署。
本課程開(kāi)始主要的教學(xué)方法：本課是一門(mén)純實(shí)踐性的課程，首選在多媒體教室授課和機房教學(xué)，這樣教師可以在課堂上一邊講解基礎理論知識，一般在通過(guò)實(shí)際的若干演示，讓學(xué)生們可以立刻看到設計和操作出來(lái)的效果，這樣才能到達基本的學(xué)習效果，課程上教師需要精心設計示例，分解步驟，然后再由教師引導，學(xué)生們嚴格按照軟件研發(fā)的各個(gè)步驟，循序漸進(jìn)地去做，讓每個(gè)學(xué)生都深入到軟件設計中，最終達到獨立設計的目的，不斷提高學(xué)生獨立設計、開(kāi)發(fā)軟件的能力。
實(shí)驗課程必須選用具體的開(kāi)發(fā)工具來(lái)實(shí)現，建議選用操作安裝方便、在Windows下功能強大的VS2010設計平臺和。NET來(lái)完成Web頁(yè)面的設計。無(wú)論學(xué)生在之前掌握的是Java語(yǔ)言，還是C++語(yǔ)言，ASP.NET的C#語(yǔ)言在語(yǔ)法習慣上與他們有很大相似性，可以由教師引導，讓學(xué)生自學(xué)掌握熟，VS2010的設計研發(fā)模式可以降低對學(xué)生用高級語(yǔ)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計課程的教學(xué)要求。
本課是程序設計類(lèi)課程，必須通過(guò)編程驗證、設計來(lái)掌握所學(xué)內容，針對課程特點(diǎn)，建議學(xué)生的設計以"教務(wù)管理系統"為項目背景。選擇"教務(wù)管理系統"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，便于設計的時(shí)候得心應手，貼近實(shí)際;二是信息管理系統涵蓋了目前大型應用軟件設計中對信息的采集、錄入、修改、查詢(xún)和刪除等主要功能模塊的設計，有助于學(xué)生系統的掌握好設計的相關(guān)功能操作，對于其今后開(kāi)展類(lèi)似的軟件設計起到舉一反三的效用。
本課程的教學(xué)設計主要是由教師引導，學(xué)生自己動(dòng)手操作，教師為學(xué)生提供相關(guān)的項目及實(shí)踐操作要求，講述要達到的課程成果，學(xué)生需要了解相關(guān)的基礎知識，明確設計原理、思路以及相關(guān)設計目標和實(shí)際操作步驟，自己動(dòng)手獨立完成設計。下面是針對本門(mén)課題的特點(diǎn)設計的相關(guān)課時(shí)安排。
實(shí)驗課程設計內容和要求：(以下僅為示例，學(xué)生可自由選擇項目)項目名稱(chēng)：教務(wù)信息管理系統項目開(kāi)發(fā)工具：TFS、VS2010、。NET項目設計目標：教務(wù)管理系統包含以下十個(gè)子功能模塊的設計，即：①課程庫和培養方案管理、②年級教學(xué)計劃管理、③課程管理、④選課模塊管理、⑤考試管理、⑥成績(jì)管理、⑦學(xué)生學(xué)籍管理、⑧教師信息管理、⑨教學(xué)場(chǎng)所管理、⑩系統模塊管理。
項目設計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，共同完成項目的設計與開(kāi)發(fā)，功能模塊的大小與復雜程度可根據各個(gè)小組的實(shí)際情況自行決定相關(guān)設計方案。
3.實(shí)踐教學(xué)內容設計
針對大型應用軟件設計課程是一項純實(shí)踐性的課程的特點(diǎn)，本文主要著(zhù)重介紹關(guān)于應用軟件設計中需求分析階段和概要設計階段中關(guān)于UML建模的部分。
3.1教務(wù)管理系統需求分析
教務(wù)管理系統是整個(gè)學(xué)校管理系統的一個(gè)重點(diǎn)，根據學(xué)校教育的實(shí)際情況，從業(yè)務(wù)角度來(lái)分析，將教務(wù)管理系統按照功能模塊劃分成以下十個(gè)功能模塊：課程庫和培養方案管理、年級教學(xué)計劃管理、課程管理、選課模塊管理、考試管理、成績(jì)管理、學(xué)生學(xué)籍管理、教師信息管理、教學(xué)場(chǎng)所管理、系統模塊管理。
3.2系統建模
在本節中，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(lái)規范化地描述學(xué)生選課模塊的功能，幫助我們更好地了解系統需求，以類(lèi)圖來(lái)描述選課模塊的結構化設計，從系統實(shí)施的角度描述整個(gè)系統;其次進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，以活動(dòng)圖來(lái)描述學(xué)生選課模塊中整個(gè)交互過(guò)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的邊界和角色。角色是指在系統外部和系統進(jìn)行交互的某類(lèi)人，也可以是某個(gè)系統�？梢愿鶕總�(gè)角色感受到的功能來(lái)描述系統的完整功能。
依據學(xué)校的實(shí)際業(yè)務(wù)情況，在教務(wù)管理系統的學(xué)生選課模塊中，其功能包括了三部分：第一部分包括學(xué)生選課設置，學(xué)生選課數據查詢(xún)，學(xué)生選課數據統計，學(xué)生選課門(mén)數統計，學(xué)生名冊的打印，初始化選課課程，設置停開(kāi)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(xún)選課結果、查詢(xún)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(xún)包括按專(zhuān)業(yè)、教師、教室、時(shí)間查詢(xún)，這些功能屬于所有用戶(hù)(包括教務(wù)處、各個(gè)學(xué)院的教學(xué)秘書(shū)、教師、學(xué)生、匿名用戶(hù))使用。
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(shū)、教師、學(xué)生、匿名用戶(hù)。經(jīng)過(guò)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。
對頂層用例圖進(jìn)行細化，得到二級用例圖中的選課設置，如圖3-3所示：通過(guò)用例圖規范化的描述，可以進(jìn)一步明確了系統的功能，使用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者雙方可以從高層次把握系統的主要功能，為后續的設計打下堅實(shí)的基礎。也為系統開(kāi)發(fā)編碼階段提供清晰的有關(guān)角色、權限的指導。
3.2.1.2選課模塊類(lèi)圖分析
在建立系統的靜態(tài)模型中，進(jìn)一步工作是確立系統的類(lèi)圖。
類(lèi)反映的是一種面向對象方法看待物理世界的觀(guān)點(diǎn)，它是面向對象的標志。建立類(lèi)圖的過(guò)程，實(shí)際上是對現實(shí)世界的一個(gè)抽象過(guò)程，它將現實(shí)世界中與問(wèn)題有關(guān)的各種對象及其相互之間的各種關(guān)系進(jìn)行適當的抽象和分門(mén)別類(lèi)的描述。UML的最終目標是識別出所有必須的類(lèi)來(lái)，確定類(lèi)的屬性和操作，分析這些類(lèi)之間的關(guān)系，從而通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現這些類(lèi)，并最終實(shí)現整個(gè)系統。
對類(lèi)的識別，通常的方法是從用例中來(lái)識別。用例圖實(shí)際上就是一種對系統描述的形式，因此，可以根據用例圖來(lái)識別類(lèi)。根據選課模塊的用例圖，可以發(fā)現此模塊主要包含學(xué)生基本信息、選課課程、選課設置這三個(gè)實(shí)體類(lèi)。學(xué)生基本信息類(lèi)屬性有學(xué)號、姓名、年級、專(zhuān)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(zhuān)門(mén)用于選課的實(shí)體類(lèi);選課設置類(lèi)包含了可選門(mén)數、選課時(shí)間等設置信息。
選課模塊包含學(xué)生基本信息、選課課程、選課設置這三個(gè)實(shí)體類(lèi)。一個(gè)學(xué)生可以選多門(mén)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)選課結果的關(guān)聯(lián)類(lèi)，教學(xué)班ID與學(xué)號作聯(lián)合主鍵;選課設置是針對學(xué)生選課的，一個(gè)學(xué)生必定受一條選課設置條件的約束，一個(gè)選課設置可以約束多個(gè)學(xué)生，因此學(xué)生基本信息與選課設置是多對一的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
一般的，類(lèi)圖描述了系統在運行時(shí)所有數據必須滿(mǎn)足的通用特征，在類(lèi)圖中每個(gè)實(shí)體類(lèi)在數據庫中都有相應的表，實(shí)體類(lèi)的屬性對應數據庫表中的字段。因此通過(guò)類(lèi)圖的建立，可以為數據庫實(shí)施階段提供清晰的指導。
3.2.2動(dòng)態(tài)建模
在建立好系統的靜態(tài)模型后，需要分析和設計系統的動(dòng)態(tài)結構，建立相應的動(dòng)態(tài)模型，從而更好地理解用例的行為。在UML中可以通過(guò)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(lái)實(shí)現動(dòng)態(tài)建模。對于某些復雜的實(shí)時(shí)系統，系統狀態(tài)變化較多，可以通過(guò)狀態(tài)圖來(lái)描述類(lèi)的對象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉移條件。
合作圖與順序圖相似，順序圖主要強調的是交互的時(shí)間順序，合作圖主要強調的是交互的語(yǔ)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)圖可以細化用例，描述系統功能性行為，并且描述用例之間的順序依賴(lài)關(guān)系;也可以理解和建模業(yè)務(wù)過(guò)程和工作流，處理多線(xiàn)程應用;甚至可以用于描述復雜的計算型算法。為了清楚的表達需求，這里用活動(dòng)圖來(lái)對選課流程進(jìn)行更詳細的描述。
4.結束語(yǔ)
在教學(xué)設計中，應該明確一點(diǎn)，教學(xué)內容的設計要由重知識傳播向重學(xué)生發(fā)展轉變，應由重教師教學(xué)內容選擇向重學(xué)生學(xué)習方法指導轉變，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)目標和要求然后在結合課程特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)重點(diǎn)在課堂設計上多下功夫和心思，使學(xué)生們能夠對所學(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)習中去。
1.問(wèn)題引入環(huán)節
問(wèn)題引入，這類(lèi)似于情景設計，軟件的知識點(diǎn)往往是一個(gè)問(wèn)題，當然，問(wèn)題的理解要想深刻一點(diǎn)，問(wèn)題不能僅僅是"引入"一下就完事，我們需要"問(wèn)題驅動(dòng)式"軟件教學(xué)，把解決問(wèn)題貫徹始終。
2.師生互動(dòng)環(huán)節
師生互動(dòng)環(huán)節對于課程學(xué)習是很重要的，在上課時(shí)由教師提問(wèn)，學(xué)生回答，然后大家針對問(wèn)題和答案在各抒己見(jiàn)，提出自己的觀(guān)點(diǎn)看法，不斷完善補充，最終老師在梳理總結，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。這種訓練，極其重要而有效，極易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、學(xué)習積極性和參與性，有助于學(xué)生發(fā)散性思考和不斷探索，整個(gè)教學(xué)過(guò)程由教師根據教學(xué)目標和課程內容精心設計，成為一環(huán)扣一環(huán)，使學(xué)生能輕松地一小步一小步達到預定目標，讓學(xué)生愉快的學(xué)習。
3.課堂實(shí)驗環(huán)節
在課堂實(shí)驗中，由教師提出實(shí)驗的目的，然后針對老師設置的實(shí)驗問(wèn)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，這樣能培養學(xué)生解決問(wèn)題的能力和團隊合作精神。課堂實(shí)驗課上，由學(xué)生獨立完成實(shí)驗內容，老師在一旁引導和監督，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(wèn)題和不足，能夠及時(shí)的給予學(xué)生相關(guān)指導，這也是一種將理論知識應用于實(shí)踐的培養方式，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、靈活的運用;老師則，幫助學(xué)生可以盡快。
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