1、物联网工程课程实训（验）项目单物联网工程课程实训（验）项目单编制部门：编制部门：编制人：编制人：审核人审核人: :编制日期：编制日期：年年月月日日项目编号项目编号项目名称项目名称软件设计软件设计训练对象训练对象学时学时2 2课程名称课程名称物联网工程物联网工程教教 材材要求递交要求递交递交时间递交时间实训目标实训目标1.掌握掌握软件设计软件设计2.面向对象设计概述面向对象设计概述3.时序图时序图内容（方法、步骤、要求或考核标准）内容（方法、步骤、要求或考核标准）一、实训设备与工具一、实训设备与工具计算机、全职通计算机、全职通-3000-3000 移动互联专业互联平台移动互联专业互联平台二、实训
2、步骤、方法与要求二、实训步骤、方法与要求（1 1）软件设计软件设计（2）什么是设计？什么是设计？把问题转化为解决方案的创造性过程；解决方案的描述也称为设计。把问题转化为解决方案的创造性过程；解决方案的描述也称为设计。张君和李丽想做一栋新房子。他们的需求如下：张君和李丽想做一栋新房子。他们的需求如下：三个小孩有玩耍的空间，并独立拥有各自的睡房三个小孩有玩耍的空间，并独立拥有各自的睡房一间主人卧房一间主人卧房一个厨房一个厨房冬天可取暖，夏天可制冷冬天可取暖，夏天可制冷室内通水通电室内通水通电等等等等设计师的方案设计师的方案:屋子的楼上有四间睡房，楼下有一间客房，一间厨房，一个玩具房和一个杂物室等等
3、。屋子的楼上有四间睡房，楼下有一间客房，一间厨房，一个玩具房和一个杂物室等等。还有其他方案吗？还有其他方案吗？分析模型分析模型设计模型设计模型设计文档设计文档回答回答How to do?可以分为概要设计、详细设计可以分为概要设计、详细设计面向对象设计概述面向对象设计概述面向对象设计过程的步骤面向对象设计过程的步骤1.系统设计系统设计系统整体结构的设计系统整体结构的设计2.对象设计对象设计对对OOA模型中类模型中类/对象模型的具体化和细化对象模型的具体化和细化3.消息设计消息设计从对象从对象关系模型，设计出消息模型关系模型，设计出消息模型4.设计模型复审设计模型复审OOD遵循的原则遵循的原则（一
4、）模块化（一）模块化对象就是模块，把数据和方法结合在一起对象就是模块，把数据和方法结合在一起（二）抽象（二）抽象过程抽象过程抽象数据抽象数据抽象参数化抽象（某些参数化抽象（某些PDL）（三）信息隐藏（三）信息隐藏通过对象的封装性实现通过对象的封装性实现（四）弱耦合（四）弱耦合降低交互耦合降低交互耦合提高继承耦合提高继承耦合（五）强内聚（五）强内聚服务内聚服务内聚类内聚类内聚一般一般-特殊内聚特殊内聚（六）可重用（六）可重用尽量使用已有的类尽量使用已有的类创建新类时，考虑将来的可重用性创建新类时，考虑将来的可重用性关键抽象关键抽象关键抽象是在系统范围上的一些重要概念，主要是从需求中得到（例如词汇
5、表、业务规约以及用例关键抽象是在系统范围上的一些重要概念，主要是从需求中得到（例如词汇表、业务规约以及用例模型模型） ，这些概念也会涉及到系统所针对的业务领域知识。关键抽象通常表现为系统的实体，这些概念也会涉及到系统所针对的业务领域知识。关键抽象通常表现为系统的实体 ，其重，其重要的原因为：要的原因为：例如：一个拍卖就包含一个拍卖物项例如：一个拍卖就包含一个拍卖物项候选类候选类在分析的初始过程中阐明的类称为候选类在分析的初始过程中阐明的类称为候选类类是一组对象，这些对象具有共同的属性和共同的行为类是一组对象，这些对象具有共同的属性和共同的行为类是创建对象的模板类是创建对象的模板在标识类时，需查
6、找：在标识类时，需查找：有形事物有形事物事件事件扮演的角色扮演的角色交互交互位置位置组织单位组织单位类是对一组对象的描述，这些对象具有相似的属性、操作、关系和行为。类是对一组对象的描述，这些对象具有相似的属性、操作、关系和行为。类不是孤立存在的类不是孤立存在的因此，类与类之间创建了一种关系：因此，类与类之间创建了一种关系：类关系可能指明某种共享关系类关系可能指明某种共享关系类关系可能指明某种类型的语义连接类关系可能指明某种类型的语义连接识别类之后，需要识别关联识别类之后，需要识别关联多重性（多重性（multiplicity）定义有多少对象参与了某个关系）定义有多少对象参与了某个关系各个类都可能
7、与自身有关联各个类都可能与自身有关联关联关联两个或多个类符之间的一种关系两个或多个类符之间的一种关系， 此关此关系涉及类的各个实例之间的连接系涉及类的各个实例之间的连接依赖关系指明两个或多个类之间的语义关系，尽管两个类之间没有明确的关联，一个类发生变化也依赖关系指明两个或多个类之间的语义关系，尽管两个类之间没有明确的关联，一个类发生变化也会导致另一个类发生变化。会导致另一个类发生变化。可用一种构造型来表示依赖的类型。可用一种构造型来表示依赖的类型。依存依存如果一个类依靠另一个类的服务来完成其角如果一个类依靠另一个类的服务来完成其角色，则它们之间的关系称为依存关系色，则它们之间的关系称为依存关系
8、聚合聚合一种特殊形式的关联一种特殊形式的关联， 指定了聚合指定了聚合 （整体整体）和组件部分之间的整体和组件部分之间的整体 - 部分关系部分关系共享聚合（空心菱形）意味着在组合端的多重性有多个。共享聚合（空心菱形）意味着在组合端的多重性有多个。模拟模拟“整体整体-部分部分”关系。关系。组合组合一种特殊形式的关联一种特殊形式的关联， 指定了聚合指定了聚合 （整体整体）和组件部分之间的整体和组件部分之间的整体-部分关系部分关系这是一种更强的聚合，表达了类与类之间更强的耦合这是一种更强的聚合，表达了类与类之间更强的耦合组合的图形为实心菱形。组合的图形为实心菱形。容器负责创建和删除各个部分容器负责创建
9、和删除各个部分类接口用于描述类的外部可见行为。类接口用于描述类的外部可见行为。它呈现为一个圆圈与名称一同出现。它呈现为一个圆圈与名称一同出现。类的实现是其内部视类的实现是其内部视图，涵盖了其行为的图，涵盖了其行为的秘密秘密类的接口提供了其外类的接口提供了其外部视图，因此在隐藏部视图，因此在隐藏其结构以及其行为的其结构以及其行为的秘密时，强调了抽象秘密时，强调了抽象模型表示系统静态和动态的行为。这种表示形式可为模型表示系统静态和动态的行为。这种表示形式可为同一系统提供不同的视角同一系统提供不同的视角静态模型展示了构思中的系统结构方面静态模型展示了构思中的系统结构方面动态模型是系统的表示形式，也就
10、是过程和行为的集合动态模型是系统的表示形式，也就是过程和行为的集合动态模型描述系统与操作时间和顺序有关的系统方面动态模型描述系统与操作时间和顺序有关的系统方面、影响更改的事件影响更改的事件、事件的序列事件的序列、事件的环境以及事件事件的环境以及事件的组织的组织图示是通过列表和图图示是通过列表和图指明错误的简单方法指明错误的简单方法模型可按数据实际存储的方式表示数据，这有助于开发人员熟悉将要使用的数据模型可按数据实际存储的方式表示数据，这有助于开发人员熟悉将要使用的数据状态图描述了单个事物如何为响应发生的事件而更改状态和生成响应，并通过此方式与其环境进行交互状态图描述了单个事物如何为响应发生的事
11、件而更改状态和生成响应，并通过此方式与其环境进行交互协作图用于按组织模拟控制流程。消息在对象之间传递，但重点应在于演示或检测对象间结构样式的协作协作图用于按组织模拟控制流程。消息在对象之间传递，但重点应在于演示或检测对象间结构样式的协作活动图显示活动与活动之间的流程。活动是状态机中活动图显示活动与活动之间的流程。活动是状态机中当前执行的活动，由作用于系统状态的操作组成当前执行的活动，由作用于系统状态的操作组成在显示递归时，事件箭头会回到从其开始的同一对象处在显示递归时，事件箭头会回到从其开始的同一对象处 ，“validateCoin”方法调用就是一个递归调用，其方法调用就是一个递归调用，其目的
12、为验证硬币。目的为验证硬币。可通过验证硬币的重量及其尺寸来执行硬币的验证可通过验证硬币的重量及其尺寸来执行硬币的验证状态图显示对象在生命周期内响应外部事件和消息时所经历的状态序列。状态图显示对象在生命周期内响应外部事件和消息时所经历的状态序列。在在 Model Explorer 中，右击然后并单击中，右击然后并单击“Add Diagram”“Statechart” 。创建状态图符号创建状态图符号活动图通过显示已执行活动的序列描述活动的状态。活动图通过显示已执行活动的序列描述活动的状态。活动图描述系统的工作流行为活动图描述系统的工作流行为创建一个工程，再右击创建一个工程，再右击 Model Ex
13、plorer ，然后单击，然后单击“Add Diagram”“Activity” 。在模型中添加一个新的。在模型中添加一个新的活动图活动图 。人机界面（人机界面（Human Computer Interface，简称，简称HCI）通常也称为用户界面）通常也称为用户界面界面设计主要包括三个方面：界面设计主要包括三个方面：设计软件构件之间的接口设计软件构件之间的接口设计模块和其他非人的信息生产者和消费者的界面设计模块和其他非人的信息生产者和消费者的界面设计人（如用户）和计算机间的界面设计人（如用户）和计算机间的界面分析用户类型分析用户类型应用程序和界面分离应用程序和界面分离一致性一致性尽量减少用户
14、工作尽量减少用户工作提供反馈提供反馈出错处理和帮助功能出错处理和帮助功能增加可视化图形表示增加可视化图形表示在有关界面设计的著作中，在有关界面设计的著作中，Theo Mandel创造了三条黄金原则：创造了三条黄金原则：置于用户控制之下置于用户控制之下减少用户的记忆负担减少用户的记忆负担保持界面一致保持界面一致Mandel定义的一组允许用户操作控制的原则：定义的一组允许用户操作控制的原则：以不强迫用户进入不必要的或不希望的动作的方式来定义交互方式以不强迫用户进入不必要的或不希望的动作的方式来定义交互方式提供灵活的交互提供灵活的交互允许用户交互可以被中断和撤消允许用户交互可以被中断和撤消当技能级别
15、增加时可以使交互流水化并允许定制交互当技能级别增加时可以使交互流水化并允许定制交互使用户隔离内部技术细节使用户隔离内部技术细节设计应允许用户和出现在屏幕上的对象直接交互设计应允许用户和出现在屏幕上的对象直接交互Mandel定义了一组设计原则，使界面能够减少用户记忆负担：定义了一组设计原则，使界面能够减少用户记忆负担：减少对短期记忆的要求减少对短期记忆的要求建立有意义的缺省建立有意义的缺省定义直觉性的捷径定义直觉性的捷径界面的视觉布局应该基于真实世界的隐喻界面的视觉布局应该基于真实世界的隐喻以不断进展的方式揭示信息以不断进展的方式揭示信息用户应以一致的方式展示和获取信息：用户应以一致的方式展示和
16、获取信息：所有可视信息的组织均按照均按照贯穿所有屏幕显示所保持的设计标准所有可视信息的组织均按照均按照贯穿所有屏幕显示所保持的设计标准输入机制被约束到有限的集合，在整个应用中被一致地使用输入机制被约束到有限的集合，在整个应用中被一致地使用从任务到任务的导航机制被一致地定义和实现从任务到任务的导航机制被一致地定义和实现Mandel定义了一组帮助保持界面一致性的设计原则：定义了一组帮助保持界面一致性的设计原则：允许用户将当前任务放入有意义的语境允许用户将当前任务放入有意义的语境在应用系列内保持一致性在应用系列内保持一致性如过去的交互模型已建立起了用户期望，除非有迫不得已的理由，不要改变它如过去的交
17、互模型已建立起了用户期望，除非有迫不得已的理由，不要改变它用户友好性一般属软件的性能特性，它独立于所有具体功能，却影响着所有功能的重用性。用户友好性一般属软件的性能特性，它独立于所有具体功能，却影响着所有功能的重用性。用户友好性应体现在与用户有接口的软件特性上。用户友好性应体现在与用户有接口的软件特性上。用户友好性的根本目的是为了软件可重用性、可维护性。用户友好性的根本目的是为了软件可重用性、可维护性。可操作性可操作性健壮性健壮性易学习性易学习性可扩展性可扩展性反馈响应时间反馈响应时间(系统延迟系统延迟)系统闭合等级：系统闭合等级：极限闭合等级极限闭合等级:15秒秒复杂闭合等级：复杂闭合等级：
18、415秒秒简单闭合等级：简单闭合等级：24 秒秒最简单闭合等级最简单闭合等级: 12 秒秒瞬时响应瞬时响应:1秒秒界面设计模型界面设计模型设计用户界面要考虑四种模型：设计用户界面要考虑四种模型：软件工程师创建的设计模型软件工程师创建的设计模型人员工程师创建的用户模型人员工程师创建的用户模型终端用户对未来系统的假想终端用户对未来系统的假想系统实现后得到的系统映象系统实现后得到的系统映象四种模型可四种模型可能相差甚远，界面设计人能相差甚远，界面设计人员的任务就员的任务就是消除这些是消除这些差距，导出差距，导出一致的界面一致的界面表示表示用户界面设计过程包括四种不同的框架：用户界面设计过程包括四种不
19、同的框架：用户、任务和环境分析及建模用户、任务和环境分析及建模界面设计界面设计界面构造界面构造界面确认界面确认新手新手对系统有了解的中级用户对系统有了解的中级用户对系统有了解的经常用户对系统有了解的经常用户偶然型偶然型生疏型生疏型熟练型熟练型专家型专家型人人-机匹配性机匹配性人的固有技能人的固有技能人的固有弱点人的固有弱点用户的知识经验用户的知识经验用户对系统的期望和态度用户对系统的期望和态度让用户灵活地使用让用户灵活地使用适应不同类型用户适应不同类型用户系统的行为及效果对用户透明系统的行为及效果对用户透明用户对系统的期望和态度用户对系统的期望和态度提供联机帮助功能提供联机帮助功能人机交互尽可
20、能和人际通信相似人机交互尽可能和人际通信相似应让系统去适应用户应让系统去适应用户使用易于理解、掌握的准自然语言使用易于理解、掌握的准自然语言一致性的系统设计一致性的系统设计用户对系统的期望和态度用户对系统的期望和态度能通过系统学习能通过系统学习系统提供演示及范例系统提供演示及范例系统应让用户有耐心系统应让用户有耐心系统应很好地对付人的易犯错误系统应很好地对付人的易犯错误系统应对不同用户提供不同交互方式系统应对不同用户提供不同交互方式系统应能让未经专门训练的用户使用系统应能让未经专门训练的用户使用系统能对不同经验用户做出不同反应系统能对不同经验用户做出不同反应提供同一系统的一致性，建立标准化人提
21、供同一系统的一致性，建立标准化人-机界面机界面系统必须适应用户在应用领域的知识变化，提供动态的自适应的设计系统必须适应用户在应用领域的知识变化，提供动态的自适应的设计系统应能让未经专门训练的用户使用系统应能让未经专门训练的用户使用系统能对不同经验用户做出不同反应系统能对不同经验用户做出不同反应提供同一系统的一致性，建立标准化人提供同一系统的一致性，建立标准化人-机界面机界面系统必须适应用户在应用领域的知识变化，提供动态的自适应的设计系统必须适应用户在应用领域的知识变化，提供动态的自适应的设计用户界面应提供形象、生动、美观的布局显示和操作环境用户界面应提供形象、生动、美观的布局显示和操作环境系统
22、处理问题应尽可能简单，提供学习机制系统处理问题应尽可能简单，提供学习机制系统应对不同用户提供不同交互方式系统应对不同用户提供不同交互方式用户界面应提供形象、生动、美观的布局显示和操作环境用户界面应提供形象、生动、美观的布局显示和操作环境系统处理问题应尽可能简单，提供学习机制系统处理问题应尽可能简单，提供学习机制系统应对不同用户提供不同交互方式系统应对不同用户提供不同交互方式对话形式对话形式:(1)必须回答式必须回答式(2)无需回答式无需回答式(3)警告式警告式对话实现方式对话实现方式:(1)标准对话标准对话(2)定做式对话定做式对话(1)用控制对话选择操作命令用控制对话选择操作命令(2)用菜单
23、界面进行控制用菜单界面进行控制(3)用功能键定义操作命令用功能键定义操作命令(4)用图标表示对象或命令用图标表示对象或命令界面设计过程的步骤：界面设计过程的步骤：建立任务的目标和意图建立任务的目标和意图为每个目标和意图制定特定的动作序列为每个目标和意图制定特定的动作序列按在界面上执行的方式对动作序列进行规约按在界面上执行的方式对动作序列进行规约指明系统状态，即执行动作时的界面表现指明系统状态，即执行动作时的界面表现定义控制机制，即用户可用的改变系统状态的设备和动作定义控制机制，即用户可用的改变系统状态的设备和动作指明控制机制如何影响系统状态指明控制机制如何影响系统状态指明用户如何通过界面上的信
24、息解释系统状态指明用户如何通过界面上的信息解释系统状态为创建描述图符的图形设计和放置为创建描述图符的图形设计和放置、描述性屏幕文字的定义描述性屏幕文字的定义、窗口的规约和命名窗口的规约和命名、菜单项的规约的屏菜单项的规约的屏幕布局提供基础。幕布局提供基础。响应时间、命令和动作结构、错误处理和帮助设施等设计问题应该在精化设计模型时考虑。响应时间、命令和动作结构、错误处理和帮助设施等设计问题应该在精化设计模型时考虑。数据输入的规则数据输入的规则明确的输入明确的输入明确的动作明确的动作明确的取消明确的取消确认删除确认删除提供反馈提供反馈允许编辑允许编辑提供复原（提供复原（Undo）自由格式自由格式提
25、示输入的范围提示输入的范围数据显示的规则数据显示的规则只显示必要的数据只显示必要的数据在一起使用的数据显示在一起在一起使用的数据显示在一起显示出的数据应与用户执行的任务有关显示出的数据应与用户执行的任务有关每一屏数据的数量不应超过整个屏幕面积的每一屏数据的数量不应超过整个屏幕面积的30%屏幕布局规则屏幕布局规则尽量少用代码和缩写尽量少用代码和缩写多个显示画面，应建立统一格式多个显示画面，应建立统一格式提供明了的标题、标栏及其它提示信息提供明了的标题、标栏及其它提示信息遵循用户习惯遵循用户习惯采用颜色、字符大小、下划线、不同字体等方式强化重要数据采用颜色、字符大小、下划线、不同字体等方式强化重要数据3实训思考实训思考面向对象设计概述面向对象设计概述时序图时序图数据显示的规则数据显示的规则三、评分标准三、评分标准1 1面向对象设计概述面向对象设计概述得得4040分。分。2.2. 时序图得时序图得4040分分3. 屏幕布局规则得屏幕布局规则得20分分
