软件设计与规范教学大纲
《软件设计与规范》课程教学大纲
Software Design and Conventions, Idioms
课程编号：130302070
学时：32（理论：24，实践：8）学分：2.0
适用对象：软件工程卓越班、软件工程专业
先修课程：软件工程概论、数据库原理与技术
一、课程的性质和任务
该课程可以支撑毕业要求第1、2、3、5、6条的达成。《软件设计与规范》是软件工程的专业核心课，承上启下，引导学生从之前的编程语言学习逐步深入软件设计、构造、测试、管理等后续专业课程，涉及软件设计、标准规范与解决复杂工程问题的能力培养。
软件设计包括了解软件生存周期、开发过程模型、软件设计与体系结构等基本概念，理解软件设计过程、软件体系结构、软件设计模式，掌握面向对象软件设计方法；标准规范包括建立标准、规范意识，遵守软件设计规范、命名规范、文档规范；解决复杂工程问题能力包括训练问题求解、系统设计两类计算思维，应用软件设计方法与工具，掌握工程问题的分析、解决方案的设计与实现能力，具备中小型软件设计与开发能力。
二、教学目的与要求
通过本课程的学习，掌握软件设计相关的知识，包括了解软件生存周期、开发过程模型、软件设计与体系结构等基本概念，理解软件设计过程、软件体系结构、软件设计模式，掌握面向对象软件设计方法；掌握软件标准规范知识，包括建立标准、规范意识，遵守软件设计规范、命名规范、文档规范；培养问题解决能力，包括面向问题求解、系统设计的计算思维训练，应用软件设计方法与工具，掌握工程问题的分析、解决方案的设计与实现能力，基本具备小型软件设计与开发能力。
掌握瀑布式开发过程，熟悉集成开发环境，熟练使用开发工具，独
立完成小型软件项目构思、设计与实施，提交设计文档、代码成果，且符合规范要求。
三、教学内容
第一章：概述
1.基本内容：
软件设计的复杂性：设计、沟通、实现、变更；软件设计视图：业务架构、应用架构、信息架构、基础设施架构；软件规范的重要性；软件架构的基本构成：架构=软件元素+元素间关系+约束。
2.教学基本要求：
理解：软件设计与规范基本内涵，核心元素：领域、模型、建模，软件设计过程：自顶向下、不断精化。
掌握：软件设计视图。
3.教学重点难点：
重点：软件架构，难点：软件设计过程。
4.教学建议：
课堂上由学生举例说明常用软件系统的功能、待改进之处，引发讨论，引入软件设计。
第二章：软件工程
1.基本内容：
软件工程标准化：标准的层次、软件工程常用标准；软件工程概念：软件概述、软件危机、软件工程的概念、软件工程的目标与原则；举例+PPT挂图，说明软件开发生存周期：分析当前系统、定义新系统需求、设计新系统、开发新系统、实现新系统、评估新系统；图表说明软件开发过程模型：瀑布模型、快速原型模型、螺旋模型、统一软件开发过程，各模型的特点与适用场景；软件设计基本概念，设计的重要性、设计的特征、设计的要素。
以四则计算器为案例，指导学生开展实践，理解软件开发过程、主要设计活动与产物。
2.教学基本要求：
理解：软件工程标准化，软件工程的基本内涵，软件开发生存周期，软件设计的内涵。
掌握：软件开发过程模型。
3.教学重点难点：
重点：软件开发过程模型，软件设计内涵，难点：软件生存周期V模型。4.教学建议：
应选取难度适中且设计规范的项目作为模仿对象，及时进行软件设计实验，体验瀑布模型，提升学习兴趣。
分析四则计算器的开发过程模型及主要设计活动，重点讲解实践中的主要问题。提供完备参考资料供学生模仿、自学，鼓励学生挑战拓展项目，多动手实践，强调设计与编码规范，及时答疑辅导。
第三章：软件设计
1.基本内容：
软件设计的基本概念：抽象与逐步求精，模块化与信息隐藏，内聚与耦合；Robert C. Martin的SOLID原则；软件设计过程：软件设计的一般过程，软件设计的主要活动；以订单为例，讲解抽象与逐步精化过程，说明软件设计过程与主要活动；软件设计的质量，软件设计规格说明，软件设计评审；
编码规范，大小写约定：标识符的大小写规则，首字母缩写词的大小写，复合词和常用术语的大小写，是否区分大小写；通用命名约定：单词的选择，使用单词缩写和首字母缩写词，避免使用编程语言特有的名字，为已有API的新版本命名；程序集和DLL的命名，命名空间的命名，类、结构和接口的命名，泛型类型参数的命名，常用类型的命名，枚举类型的命名；类型成员的命名：方法的命名，属性的命名，事件的命名，字段的命名，参数的命名，资源的命名，类型和名字空间。
2.教学基本要求：
理解：软件设计基本概念，软件设计基本原则，软件设计模式，软件设计的质量，软件设计规格说明，软件设计评审，命名规范、类型设计规范。
掌握：软件设计过程，编码命名规范。
3.教学重点难点：
重点：软件基本概念，抽象与逐步求精，软件设计一般过程，软件设计主要活动。
难点：SOLID设计原则，设计模式。
4.教学建议：
以省市区三级查询为教学案例，指导学生开展实践，加强对软件开发过程、主要设计活动与产物的理解。提供完备参考资料供学生模仿、自学，鼓励学生挑战拓展项目，多动手实践，强调设计与编码规范，及时答疑辅导。
课后阅读：类和结构之间的选择，类和接口之间的选择，抽象类的设计，静态类的设计，接口的设计，结构的设计，枚举的设计，标记枚举的设计，给枚举添加值，嵌套类型，类型和程序集元数据。
第四章：面向对象的设计方法
1.基本内容：
基于UML的分析与设计过程；讲解计算器的设计，类继承、接口、抽象类三个版本，比较彼此的异同和优劣；用例分析与设计：确定用例，生成用例图，用例设计描述；以学籍管理为例，讲解用例分析与设计，清晰准确描述对象及彼此间关系；概念模型和顶层架构设计；其他设计活动：用户界面设计，数据模型设计；设计精化：精化软件架构，调整软件构成类，精化交互模型，精化类之间的关系；类设计：精化类的属性与操作，类的行为模型设计；部署模型设计。
软件文档分类，开发文档、用户文档和管理文档，重点介绍软件开发文档中的可行性研究报告、软件需求文档、概要设计文档与详细设计文档，以南华大学计算机学院院标准为例，说明软件开发文档规范。
2.教学基本要求：
理解：基于UML的分析与设计过程，设计过程与主要设计活动，用例分析与设计，概念模型和顶层架构设计，其他相关设计活动，设计精化过程，部署模型设计；软件开发文档。
掌握：类的设计、概要设计与详细设计文档。
3.教学重点难点：
重点：用例分析，概念模型与架构设计，用户界面设计，数据模型设计，类设计。
难点：设计精化。
4.教学建议：
教学重点辅以软件项目及代码进行深入讲解分析，将抽象概念转换为生动软件，有利于理解。提供完备参考资料供学生模仿、自学，鼓励学生挑战拓展项目，多动手实践，强调设计与编码规范，及时答疑辅导。
以网购订单为教学案例，指导学生开展实践，加强对软件开发过程、抽象与逐步求精过程与设计文档的理解，理解基于UML的软件分析与设计过程，准确清晰描述对象及其关系，理解软件设计精化。
第五章：软件体系结构设计与设计模式
1.基本内容：
企业应用架构模式，典型架构分层：表现层、业务逻辑层、服务层、数据访问层、数据存储层等，表现层常见架构模式，4+1软件体系结构设计视图，软件体系结构风格，tier与layer，Gof的23种设计模式，设计模式的应用场景。
以四则计算器为背景，讲解MVP、插件式架构案例，说明企业应用架构模式，理解关注点分离，带入软件体系结构设计。
商品打折案例，说明软件设计过程与主要活动，体现策略模式、装饰者模式应用，引入设计模式概念。
2.教学基本要求：
理解：表现层架构模式MVP，插件式架构模式，常见表现层架构模式。
掌握：策略模式、装饰者模式应用场景与实现基本思路。
3.教学重点难点：
重点：架构分层，难点：设计模式应用。
4.教学建议：
教学重点辅以软件项目及代码进行深入讲解分析，将抽象概念转换为生动软件，有利于理解。提供完备参考资料供学生模仿、自学，鼓励学生挑战拓展项目，多动手实践，强调设计与编码规范，及时答疑辅导。
以商品打折为教学案例，指导学生开展实践，加强对软件开发过程、设计模式与设计文档的理解，提供拓展项目供课后练习。
第六章：软件设计的进化
1.基本内容：
遗留系统，软件的进化策略，进化策略的分类，进化策略的选择，软件再工程，业务过程重构，软件再工程的过程模型，软件再工程中的经济因素，信息恢复的级别和方法；软件体系结构的进化，软件体系结构进化的过程，软件体系结构的恢复，软件体系结构的改善，代码重构和数据重构，软件移植。
2.教学基本要求：
理解：遗留系统，软件的进化策略，软件再工程基本概念，软件体系结构的进化，代码重构和数据重构，软件移植。
掌握：代码重构。
3.教学重点难点：
重点：软件再工程，代码重构与数据重构。难点：软件体系结构进化。4.教学建议：
教学重点辅以软件项目及代码进行深入讲解分析，将抽象概念转换为生动软件，有利于理解。提供完备参考资料供学生模仿、自学，鼓励学生挑战拓展项目，多动手实践，强调设计与编码规范，及时答疑辅导。
四、教学环节与学时分配
序号教学内容
总学
时
其中课外辅导/
课外实践
备注
讲课实验上机其他
1 概述
2 2
2 软件工程 6 4 2
3 软件设计 8 6 2
4 面向对象的设计方法 6 4 2
5 软件体系结构设计与设
计模式
8 6 2
6 软件设计的进化 2 2
32 24 8
五、教学中应注意的问题：
因本课程抽象概念及理论知识点繁多，在讲解软件设计与规范基本概念时，可适当运用软件项目案例加以说明，加深学生理解；同时，考虑到本课程与工程实践紧密关联，鼓励多动手实践，可提供软件项目供学生参考；再者，软件设计活动非常耗时，项目练习以课下为主，利用信息化手段与导生，及时进行答疑辅导。
六、实验/实践内容：
见《软件设计与规范》实践教学大纲。
七、考核方式：
学生最后总成绩由平时成绩（30%，其中课程视频25%+课程测验50%+访问量10%+课堂签到5%+课堂互动5%+作业5%）+理论闭卷考试成绩（70%）的总和确定。
八、教材及主要参考书：
1、选用教材：
《软件设计与体系结构》，齐治昌著，高等教育出版社,2010年。
2、主要参考书：
（1）《.NET设计规范：约定、惯用法与模式》第2版，Krzystof Cwalina,Brad Abrams著，葛子昴译，人民邮电出版社，2010年。
（2）《敏捷软件开发：原则、实践与模式》，Robert C. Martin，邓辉译，清华大学出版社，2003年。
（3）《设计模式-可复用面向对象软件的基础》，Gamma等著，李英军等译，机械工业出版社出版，2013年。
（4）《重构-改善既有代码的设计》，Martin Fowler，人民邮电出版社，2015年。
（5）《重构与模式》，Joshua Kerievsky，人民邮电出版社，2013年。
（6）《企业应用架构模式》，（英）Martin Fowler，王怀民 周斌 译，机械工业出版社，2010年。
（7）《领域驱动设计》，Eric Evans，赵俐 盛海艳 刘霞 译，人民邮电出版社，2010年。
（8）《实现领域驱动设计》，Vaughn Vernon，电子工业出版社，2014年。
（9）《软件框架设计的艺术》，(捷)Jaroslav Tulach，王磊 朱兴 译，人民邮电出版社，2011年。
（10）Google JAVA规范，https://www.360docs.net/doc/d712364496.html,/s vn/trunk/javaguide.html.
（11）Oracle JAVA规范，https://www.360docs.net/doc/d712364496.html,/technetwork/java/jav ase/documentation/codeconvtoc-136057.html.
（12）《微服务设计》，Sam Newman，人民邮电出版社，2016年。
九、教改说明及其他：
采用案例教学法，通过案例营造实践情景，承载知识点与工程能力，训练计算思维。案例不在多在于精，以案例为主线贯穿整个教学过程，加强软件过程的理解，重点培养计算思维能力、工程设计与实施能力。
教学目标分级，引导学生自主选择目标，满足不同水平的学生，激发主动性；分级考核，过程性评价与终结性评价结合；利用信息化教学手段，采用自主研发与甄选互联网相结合，建立优质丰富的线上学习资源库；重视与学生的即时互动，可采取“助教-组长-组员”导生助教机制，与移动端互为补充的方式；加强过程管理，将学习任务里程碑与过程性评价相结合，每个任务后实施测验，引导学生自我感知学习效能，培养学习兴趣。
执笔人：李萌系室审核人：欧阳纯萍