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UD 3 - Diseño y diagramas de clases

Unidad 3: Diseño y Diagramas de Clases

1. Normativa que Respalda la Unidad

Esta unidad está alineada con la normativa del curso "Entornos de Desarrollo" del ciclo formativo de Desarrollo de Aplicaciones Web, teniendo como base el Resultado de Aprendizaje (RA) 5 y sus Criterios de Evaluación (CE). El objetivo principal es que los estudiantes generen diagramas de clases valorando su importancia en el desarrollo de aplicaciones y empleando herramientas específicas.

Referencias normativas:

2. Resultado de Aprendizaje a Trabajar

  • RA 5: Genera diagramas de clases valorando su importancia en el desarrollo de aplicaciones y empleando herramientas específicas.

Este resultado de aprendizaje se enfoca en proporcionar al estudiante las competencias necesarias para:

  • Comprender los fundamentos de la programación orientada a objetos
  • Utilizar UML como lenguaje de modelado estándar
  • Elaborar e interpretar diagramas de clases
  • Aplicar principios de diseño de software (cohesión y acoplamiento)

3. Criterios de Evaluación

En esta unidad se trabajarán los siguientes criterios de evaluación relacionados con el RA 5:

  1. CE 5.a: Se han identificado los conceptos básicos de la programación orientada a objetos.

    • Contenido asociado: Introducción a UML, conceptos fundamentales de la orientación a objetos: clases, objetos, atributos, métodos, encapsulación, herencia, polimorfismo.

  2. CE 5.b: Se han utilizado herramientas para la elaboración de diagramas de clases.

    • Contenido asociado: Herramientas de modelado UML (PlantUML, Draw.io, Visual Paradigm, StarUML), notación estándar de diagramas de clases.

  3. CE 5.c: Se ha interpretado el significado de diagramas de clases.

    • Contenido asociado: Lectura e interpretación de diagramas de clases existentes, comprensión de relaciones, multiplicidades y visibilidad.

  4. CE 5.d: Se han trazado diagramas de clases a partir de las especificaciones de las mismas.

    • Contenido asociado: Técnicas de identificación de clases a partir de requisitos, elaboración de diagramas desde especificaciones textuales, aplicación de principios de diseño.

  5. CE 5.e: Se ha generado código a partir de un diagrama de clases.

    • Contenido asociado: Generación automática de código (forward engineering), implementación en Kotlin de diagramas de clases.

  6. CE 5.f: Se ha generado un diagrama de clases mediante ingeniería inversa.

    • Contenido asociado: Ingeniería inversa (reverse engineering), extracción de diagramas desde código existente, herramientas para ingeniería inversa.

4. Contenidos

En esta sección se describen los contenidos que se impartirán en la Unidad 3, teniendo en cuenta la normativa del curso y los criterios de evaluación.

  • La unidad pertenece al Bloque 3: Elaboración de diagramas:.

    • U3: Diseño y Diagramas de Clases

Durante la Unidad 3, trabajaremos los siguientes contenidos:

4.1. Introducción a UML (CE 5.a)

  • ¿Qué es UML? Definición y propósito
  • Historia y evolución de UML
  • Los 14 tipos de diagramas UML
  • Diagramas estructurales vs diagramas de comportamiento
  • Alternativas a UML (SysML, BPMN, ERD, etc.)
  • Mejores prácticas en modelado
  • UML en metodologías ágiles

4.2. Diagrama de Clases (CE 5.b, 5.c, 5.d)

Elementos fundamentales:

  • Clases: estructura (nombre, atributos, métodos)
  • Visibilidad (+, -, #, ~)
  • Atributos: tipos, valores iniciales, atributos estáticos
  • Métodos: parámetros, tipos de retorno, métodos estáticos
  • Clases abstractas e interfaces

Tipos de relaciones:

  • Asociación: binaria, reflexiva, n-aria
  • Agregación (◇): relación "tiene un" (partes independientes)
  • Composición (♦): relación "es parte de" (partes dependientes)
  • Herencia (▷): generalización/especialización
  • Dependencia (- - →): uso temporal
  • Implementación (- - ▷): realización de interfaces

Conceptos adicionales:

  • Multiplicidad y cardinalidad (1, 0..1, , 1..)
  • Roles en las relaciones
  • Navegabilidad

4.3. Identificación de Clases (CE 5.d)

Técnicas de identificación: - Análisis de sustantivos en requisitos - Identificación de clases candidatas - Descarte de candidatas inapropiadas:

- Clases redundantes
- Nombres imprecisos
- Eventos u operaciones
- Metalenguaje
- Fuera del alcance
- Atributos simples

Proceso de selección:

  • Relevancia al problema
  • Eliminación de redundancias
  • Agrupación de características
  • Consideración de clases implícitas

Representación UML:

  • Notación gráfica estándar
  • Ejemplos prácticos en Kotlin

4.4. Acoplamiento y Cohesión (CE 5.a, 5.d)

Cohesión (7 niveles de menor a mayor calidad): Acoplamiento (5 tipos de mayor a menor): Principios de diseño:

5. Actividades de Evaluación

Para evaluar la adquisición de los criterios de evaluación, se propondrán las siguientes actividades:

Actividad 1: Conceptos de POO y UML (CE 5.a)

  • Descripción: Cuestionario sobre conceptos básicos de orientación a objetos y UML
  • Objetivo: Identificar y comprender los fundamentos de la programación orientada a objetos
  • Entregables: Respuestas argumentadas con ejemplos

Actividad 2: Uso de Herramientas de Modelado (CE 5.b)

  • Descripción: Instalación y uso de al menos dos herramientas de modelado UML (ej: PlantUML y Draw.io)
  • Objetivo: Familiarizarse con diferentes herramientas de diagramación
  • Entregables: Diagramas creados con ambas herramientas y comparativa de funcionalidades

Actividad 3: Interpretación de Diagramas (CE 5.c)

  • Descripción: Análisis de diagramas de clases existentes de sistemas reales
  • Objetivo: Comprender e interpretar diagramas de clases complejos
  • Entregables: Documento explicando el significado de cada elemento del diagrama

Actividad 4: Diseño de Diagramas de Clases (CE 5.d)

  • Descripción: Elaboración de diagramas de clases a partir de especificaciones de requisitos de un sistema (ej: biblioteca, tienda online, clínica veterinaria)
  • Objetivo: Aplicar técnicas de identificación de clases y crear diagramas completos
  • Entregables: Diagrama de clases UML completo con todas las relaciones

Actividad 5: Generación de Código (CE 5.e)

  • Descripción: Implementación en Kotlin de un diagrama de clases previamente diseñado
  • Objetivo: Transformar modelos UML en código ejecutable
  • Entregables: Código fuente en Kotlin con todas las clases, atributos, métodos y relaciones

Actividad 6: Ingeniería Inversa (CE 5.f)

  • Descripción: Generación de diagramas de clases a partir de código Kotlin existente usando herramientas de IDE
  • Objetivo: Aplicar técnicas de ingeniería inversa para documentar código
  • Entregables: Diagrama UML generado y comparativa con el código original

Actividad 7: Acoplamiento y Cohesión (CE 5.a, 5.d)

  • Descripción: Análisis y refactorización de código aplicando principios de alta cohesión y bajo acoplamiento
  • Objetivo: Mejorar la calidad del diseño identificando problemas de acoplamiento y cohesión
  • Entregables: Código refactorizado con justificación de los cambios realizados

6. Prueba de Evaluación de Contenidos

Al final de la unidad, se realizará una prueba de evaluación que incluirá:

Parte teórica (40%):

  • Conceptos fundamentales de UML y POO
  • Tipos de relaciones en diagramas de clases
  • Principios de cohesión y acoplamiento
  • Interpretación de notación UML

Parte práctica (60%):

  • Elaboración de diagrama de clases a partir de requisitos
  • Identificación de errores en diagramas existentes
  • Análisis de código para determinar niveles de cohesión y acoplamiento
  • Generación de código Kotlin desde un diagrama
  • Preguntas de opción múltiple sobre herramientas y mejores prácticas

Los estudiantes deberán demostrar su comprensión de:

  • Los conceptos básicos de la programación orientada a objetos
  • La notación UML para diagramas de clases
  • Las técnicas de identificación de clases
  • Los principios de diseño (cohesión y acoplamiento)
  • El uso de herramientas de modelado

7. Recursos y Materiales

Documentación de la unidad:

  • 3.1.-Introducción a UML: Fundamentos, historia, tipos de diagramas

  • 3.2.-Diagrama de clases: Notación, elementos, relaciones

  • 3.3.-Identificación de clases: Técnicas y ejemplos prácticos

  • 3.4.-Acoplamiento y cohesión: Principios de diseño de software

Herramientas recomendadas:

Referencias bibliográficas:

  • UML Distilled - Martin Fowler (Guía práctica de UML)
  • Applying UML and Patterns - Craig Larman (Diseño orientado a objetos)
  • Clean Code - Robert C. Martin (Principios de código limpio)
  • Design Patterns - Gang of Four (Patrones de diseño)

Recursos online:

8. Temporalización

Duración estimada: 12-15 horas lectivas

Sesión Contenido Horas
1 Introducción a UML 1h
1 Diagrama de clases: elementos y notación 1h
2 Diagrama de clases: relaciones 1h
2 Identificación de clases 1h
3 Acoplamiento y cohesión 1h
3 Herramientas y práctica 1h
4 Prueba de evaluación 1h

9. Conexión con Otras Unidades

Unidades previas:

  • U1: Fundamentos del desarrollo de software → Base conceptual
  • U2: Entornos de desarrollo integrado → Herramientas de modelado en IDEs

Unidades posteriores:

  • U4: Diagramas de comportamiento → Complemento al diseño estático
  • U5: Pruebas y depuración → Diseñar para facilitar pruebas
  • U6: Control de versiones y documentación → Documentar diseños

10. Competencias Profesionales Desarrolladas

Esta unidad contribuye al desarrollo de las siguientes competencias profesionales:

  • d) Gestionar bases de datos, interpretando su diseño lógico
  • e) Desarrollar aplicaciones con acceso a bases de datos
  • n) Elaborar y mantener la documentación de los procesos de desarrollo

Y los siguientes objetivos generales del ciclo:

  • e) Interpretar el diseño lógico, verificando los parámetros establecidos
  • o) Utilizar herramientas específicas, cumpliendo los estándares establecidos, para elaborar y mantener la documentación

Con este enfoque, se abordan claramente los RA 5 y sus CE específicos, proporcionando una base sólida para el diseño orientado a objetos y la creación de diagramas de clases profesionales.