课程名称 |
软件设计与体系结构实验 |
Experiments of Software Design and Architecture |
开课单位 |
计算机科学与工程学院 |
课程性质 |
必修课 |
课程类别 |
实践环节 |
课程代码 |
210731103101 |
学分 |
1 |
学时 |
22 |
适用专业 |
软件工程 |
先修课程 |
面向对象程序设计、软件工程概论 |
支撑课程 |
软件设计与体系结构 |
授课语言 |
中文 |
一、课程简介
（一）课程中文简介
《软件设计与体系结构实验》是软件工程专业本科培养方案中的一门重要的实践环节课程。本实验课程以《软件设计与体系结构》作为支撑课程，在对软件设计以及软件体系结构的相关思想、理论与方法进行系统讲授的基础上，进行验证性和综合型实验。实验内容包括常见可视化建模工具的使用、简单软件系统设计方案的规范化表达、代表性软件设计模式的复现与改进、复合型设计模式的综合应用等。通过本课程的学习，学生能够运用可视化建模工具对软件设计方案进行准确描述，并综合运用相关模型形成软件设计方案，能够针对代表性案例的多种设计方案进行比较与评价，实现符合软件设计原则的软件设计方案。本课程将初步培养学生的软件设计思维能力以及方法和技术的运用能力。
（二）课程英文简介
Software design and architecture experiment is an important practical course in the undergraduate training program of software engineering. This experimental course takes "software design and architecture" as a supporting course. On the basis of systematic teaching of software design and software architecture related ideas, theories and methods, demonstrative and comprehensive experiments are carried out. The experimental contents include the use of common visual modeling tools, the standardized expression of simple software system design scheme, the reproduction and improvement of representative software design patterns, and the comprehensive application of composite design patterns. Through the study of this course, students can use visual modeling tools to accurately describe the software design scheme, and comprehensively use relevant models to form a software design scheme. They can compare and evaluate a variety of design schemes of representative cases, so as to achieve a software design scheme conforming to the software design principles. This course will initially cultivate students' thinking ability of software design and application ability of methods and technologies.
二、实验课程目标
本课程的目标包括：
CO1：能够运用软件分析与建模工具对软件系统进行准确描述，运用常见的软件设计模式与方法解决典型软件系统设计问题；
CO2：能够针对代表性案例的多种设计方案进行比较与评价，合理选择软件设计模式与方法，提出符合软件设计原则的软件系统设计方案。
课程目标与所支撑的毕业要求指标点的对应关系如表1所示。
表1课程目标与所支撑的毕业要求内涵观测点的对应关系
适用专业 |
毕业要求内涵观测点 |
课程目标 |
软件工程 |
GR4.2能够根据复杂软件工程问题的特征，选择研究路线，设计可行的实验方案，构建实验系统，采用科学的实验方法安全地开展实验，并正确的收集实验数据。 |
CO1 |
GR2.4能够运用恰当的原理与方法，分析与评价复杂软件工程问题的各种解决方案，获得有效结论。 |
CO2 |
三、实验内容与要求
（一）实验设计（实验类型及内容）
（1）演示性：演示UML可视化建模工具的基本使用，以及基本UML模型图的绘制方法。
（2）验证性：验证策略模式、观察者模式、装饰者模式、工厂模式、单件模式、命令模式、适配器模式、迭代器模式、状态模式等代表性软件设计的基本应用。
（3）综合性：综合运用多种设计模式进行简单软件系统的设计。
表2 实验内容与课程目标对应关系
实验课程目标 |
实验模块（可选） |
对应实验 |
CO1 |
|
实验1、实验2、实验3、实验4、实验5、实验6、实验7、实验8、实验9 |
CO2 |
|
实验2、实验3、实验4、实验5、实验6、实验7、实验8、实验9 |
（二）实验内容及要求
表3 实验内容与要求
编号 |
实验项目 |
学时数 |
实验内容 |
实验类型 |
实验要求 |
1 |
UML建模工具 |
4 |
熟悉常用的UML建模工具，绘制代表性的UML模型图 |
演示性 |
必做 |
2 |
策略模式 |
2 |
以“鸭子模拟器”为具体案例，掌握策略模式的基本应用 |
验证性 |
必做 |
3 |
观察者模式 |
2 |
以“气象观测站中间件”为具体案例，掌握观察者模式的基本应用 |
验证性 |
必做 |
4 |
装饰者模式 |
2 |
以“咖啡收银系统”为具体案例，掌握装饰者模式的基本应用 |
验证性 |
必做 |
5 |
工厂模式 |
2 |
以“披萨店管理系统”为具体案例，掌握工厂模式的基本应用 |
验证性 |
必做 |
6 |
单件模式 |
2 |
以“巧克力工厂模拟器”为具体案例，掌握县城安全单件模式的基本应用 |
验证性 |
必做 |
7 |
命令模式 |
2 |
以“家电遥控模拟器”为具体案例，掌握命令模式的基本应用 |
验证性 |
必做 |
8 |
迭代器模式 |
2 |
以“餐厅点单系统”为具体案例，掌握迭代器模式的基本应用 |
验证性 |
必做 |
9 |
复合模式 |
4 |
使用MVC模式设计一款简单的音频播放器，要求实现界面、控制端、音频数据之间的松耦合 |
综合性 |
必做 |
四、实验设备与环境配置
1. 计算机：Intel i3-2350M、内存4GB、硬盘100GB以上。
2. 编译器：支持ISO C++ 98标准特性以上。
3. 开发环境：Codeblocks 10.05以上，或Visual Studio 2008以上，或Eclipse 4.1以上。
4. 实验题目及结果：由教师指定题目，根据设计质量判定实验结果。
五、课程思政、创新创业元素
教学章节 |
知识点 |
思政元素案例 |
培养目标 |
备注 |
实验2 |
策略模式 |
在软件系统设计中需将可变需求与固定需求进行分离 |
辩证唯物主义认为，事物的运动发展是变与不变的统一。变与不变两者相互区别、相互对立。要把变与不变有机统一起来。 |
|
实验3 |
观察者模式 |
主题与观察者具有一对多的关系，主题和观察均在依赖关系中具有主动性 |
在学习和认识过程中要充分发挥主观能动性的作用，充分挖掘发挥主观能动性的手段。 |
|
实验4 |
装饰者模式 |
装饰者模式的特点是可以让类动态地增加责任 |
责任意识是一种自觉意识，责任是一种能力，责任就是对自己可能并不喜欢的工作，毫无怨言地承担，并认认真真地做好。在实践过程中要树立责任意识，要强化担当。 |
|
实验7 |
命令模式 |
具体命令进行统一封装，实现多种命令的统一执行 |
中国共产党走过百年光辉而不平凡的历程的宝贵经验是优良作风和坚定信念，在各项工作中应坚定执行党的政治路线，严格遵守政治纪律和政治规矩。 |
|
实验8 |
迭代器模式 |
在软件系统设计中特定模块的功能要尽可能单一 |
在进行职业规划时，应设定一个较为明确的目标，在职业生涯中需始终如一地专注自己的职业目标。 |
|
实验9 |
复合模式 |
通过多种设计模式的协同实现复杂软件系统设计 |
创业团队必要的技术人员外，还应由一群才能互补、责任共担、愿为共同的创业目标而奋斗的人所组成。 |
创新创业案例 |
六、主要参考资料
[1]董威，文艳军，陈振邦. 软件设计与体系结构（第2版）. 北京: 高等教育出版社, 2017.
[2]弗里曼. Head First设计模式（中文版）. 北京: 中国电力出版社, 2007.
[3]谭火彬. UML2面向对象分析与设计（第2版）. 北京: 清华大学出版社, 2019.
七、考核方式、方法及实验成绩评定方法
考核成绩可以采用五级制。课程成绩考核主要由平时成绩组成，平时考核包括出勤、展示、各次实验考核等形式。
（一）评分标准
表4 实验评分标准
考核 环节 |
<60 （不及格） |
60-69 （及格） |
70-79 （中等） |
80-89 （良好） |
90-100 （优秀） |
平时 |
实验态度不端正，缺勤次数较多，不能独立解决问题，缺乏有效的团队沟通与合作，实验报告内容不完整、不规范 |
实验态度基本端正，有少量缺勤，独立解决问题能力一般，能够进行初步的团队沟通与合作，实验报告较完整、较规范 |
实验态度端正，无缺勤，独立解决问题能力一般，能够进行初步的团队沟通与合作，实验报告较完整、较规范 |
实验态度端正，无缺勤，基本具有独立解决问题的能力，能够进行初步的团队沟通与合作，实验报告完整和规范 |
实验态度端正，无缺勤，具有较强的独立解决问题的能力，能够进行充分的团队沟通与合作，实验报告完整和规范 |
（二）实验项目（或考核环节）权重
表5 实验课程目标与实验项目（或考核环节）对应关系
实验项目（或考核环节） |
目标1 |
目标2 |
实验1 |
50% |
|
实验2 |
5% |
10% |
实验3 |
5% |
10% |
实验4 |
5% |
10% |
实验5 |
5% |
10% |
实验6 |
5% |
10% |
实验7 |
5% |
10% |
实验8 |
5% |
10% |
实验9 |
15% |
30% |
|
100% |
100% |
撰稿人：倪维健
审核人：孟祥文
批准人：崔焕庆
