摘要：軟件工程是一門實(shí)踐特征明顯的學(xué)科，在借鑒前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)和系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)踐，本文提出并分析軟件工程課程6大特點(diǎn)，根據(jù)軟件工程的工程性、實(shí)踐性的需求，提出軟件工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的知識體系，并依據(jù)該知識體系的內(nèi)容設(shè)計參考實(shí)踐案例。
　　關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué) 知識體系 軟件工程
　　文章編號：1672-5913(2011)18-107-05 中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　軟件工程是指導(dǎo)軟件開發(fā)過程的工程性學(xué)科，是涉及計算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)工程科學(xué)的綜合性學(xué)科。軟件工程是為了解決上世紀(jì)60年代的軟件危機(jī)而誕生，即在軟件開發(fā)中應(yīng)用工程化的方法來解決或避免軟件危機(jī)中的問題。因此，軟件工程的重要性和必要性是毋庸置疑的[1]。
　　軟件工程課程是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的核心課程。該課程的目的是使學(xué)生掌握軟件開發(fā)的過程、方法和工具，并在此基礎(chǔ)上，通過軟件項(xiàng)目的實(shí)際開發(fā)，能夠熟練掌握軟件工程的相關(guān)方法，能夠靈活應(yīng)用軟件工程的相關(guān)技術(shù)，為今后開展軟件工程的研究、開發(fā)和應(yīng)用工作打下基礎(chǔ)。
　　1 軟件工程課程的特點(diǎn)
　　軟件工程作為一門工程性的系統(tǒng)科學(xué)，其內(nèi)容靈活、覆蓋面廣泛，通過多年的教學(xué)。我們總結(jié)了軟件工程課程的主要特點(diǎn)：理論性與實(shí)踐性并重、系統(tǒng)性與局部性并重、科學(xué)性與工程性并重、規(guī)范性與靈活性并重、管理與技術(shù)并重、方法與工具并重。以下將詳細(xì)闡述這6個特點(diǎn)。
　　1) 理論性與實(shí)踐性并重。
　　軟件工程注重軟件開發(fā)實(shí)踐，注重軟件開發(fā)方法論指導(dǎo)下的工程實(shí)踐。只有在理論指導(dǎo)下的軟件開發(fā)實(shí)踐，才能克服和避免軟件危機(jī)的問題，最大化地滿足客戶的需要。任何一個軟件系統(tǒng)的開發(fā)，都需要在軟件工程方法論的指導(dǎo)下進(jìn)行，從需求階段，到分析、設(shè)計階段，以及實(shí)現(xiàn)階段，都有一套方法論。但是要掌握和應(yīng)用好這些理論知識，必須與實(shí)踐相結(jié)合。理論源于實(shí)踐，而高于實(shí)踐。軟件工程的理論是在多年的軟件開發(fā)實(shí)踐過程中總結(jié)提煉出來的。軟件開發(fā)本身決定了這就是一項(xiàng)實(shí)踐性工作，但這種實(shí)踐需要軟件工程方法論的指導(dǎo)，是理論與實(shí)踐的密切結(jié)合。
　　2) 系統(tǒng)性與局部性并重。
　　軟件工程是一門系統(tǒng)科學(xué)，系統(tǒng)性是其重要特征之一。在軟件開發(fā)的整個生命周期，一套系統(tǒng)的開發(fā)方法、系統(tǒng)的過程管理都貫穿始終。系統(tǒng)性保證了用戶的需求貫穿始終，也就是從最初的獲取用戶的需求，到最終產(chǎn)生滿足用戶需求的軟件產(chǎn)品。系統(tǒng)性也保證了軟件開發(fā)過程的各個局部環(huán)節(jié)的良好協(xié)作和銜接，保證了系統(tǒng)的完整性，使得軟件開發(fā)過程在正確的系統(tǒng)中心思想和正確的發(fā)展軌跡下順利進(jìn)展。但是在注重系統(tǒng)性的同時，也要重視每個局部環(huán)節(jié)。多個局部環(huán)節(jié)構(gòu)成了這個系統(tǒng)，一旦某個局部環(huán)節(jié)出了問題，可能造成整個系統(tǒng)無法進(jìn)展下去。例如，如果在需求獲取階段，獲取的用戶需求錯誤，可能導(dǎo)致整個開發(fā)過程朝錯誤的方向發(fā)展，使得最終系統(tǒng)與用戶期望產(chǎn)生大的偏差。所以在軟件開發(fā)的整個過程中，在注重系統(tǒng)性的同時，也要注重局部性。
　　3) 科學(xué)性與工程性并重。
　　軟件開發(fā)過程需要在科學(xué)的思維、科學(xué)的方法指導(dǎo)下來解決軟件開發(fā)中的工程性問題。在軟件開發(fā)
　　中，只有在清晰的、科學(xué)的開發(fā)思路、開發(fā)理念，規(guī)范科學(xué)的開發(fā)方法的指導(dǎo)下，才可能保證工程進(jìn)展朝正確的方向發(fā)展，而且可以減少或避免軟件開發(fā)過程中錯誤的發(fā)生。但是軟件開發(fā)過程中注重科學(xué)性的同時，一定要密切結(jié)合工程實(shí)踐，用科學(xué)的方法和技巧解決實(shí)踐工程問題。只有科學(xué)性和工程性相結(jié)合的情況下，才能保證科學(xué)的方法能匹配解決工程問題的實(shí)際需求。實(shí)際上在軟件開發(fā)過程中，每一個開發(fā)工程都有其獨(dú)特性，而科學(xué)的方法往往更具有普適性而缺乏獨(dú)特性，只有把科學(xué)的視角和工程的視角相結(jié)合，才能在軟件開發(fā)過程中更好的實(shí)現(xiàn)科學(xué)的方法科學(xué)地指導(dǎo)工程實(shí)踐，促進(jìn)軟件開發(fā)的正確性，減少軟件開發(fā)中的錯誤，保證軟件開發(fā)的進(jìn)度。
　　4) 規(guī)范性與靈活性并重。
　　軟件開發(fā)需要團(tuán)隊(duì)協(xié)作共同完成，保證協(xié)作互通的前提就是要遵循一定的規(guī)范。在軟件開發(fā)的各個階段都需要有文檔規(guī)格說明書，相關(guān)的工作都參照按照文檔規(guī)格說明中的內(nèi)容來進(jìn)行和評審。對于這些文檔國家和部分企業(yè)都提出了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 8567-2006《計算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范》中規(guī)范了軟件開發(fā)過程中需要的各種文檔規(guī)格。
　　此外，規(guī)范性還體現(xiàn)在規(guī)范使用軟件開發(fā)方法，例如使用規(guī)范正確的數(shù)據(jù)流圖方法來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化分析階段的功能建模，使得系統(tǒng)開發(fā)人員正確的功能模型的內(nèi)涵。
　　但是，遵循規(guī)范，不是固步自封，不要忽視軟件開發(fā)的靈活性。軟件開發(fā)也是一種藝術(shù)，有開發(fā)人員的藝術(shù)創(chuàng)作在里面。每個軟件開發(fā)項(xiàng)目都有其各自不同的目標(biāo)和特點(diǎn)，相應(yīng)軟件規(guī)格文檔強(qiáng)調(diào)的重點(diǎn)也不一樣。這里所強(qiáng)調(diào)的靈活性，不是不遵循規(guī)范，而是靈活地完善規(guī)范內(nèi)容。例如，在需求分析中構(gòu)建用例模型，在對用例的規(guī)格說明中，既可以僅使用文字來描述條件和事件，也可以輔助加上流程圖來說明，最終的目的是通過規(guī)格說明能描述清楚目標(biāo)對象，方便開發(fā)人員理解。也就是說，規(guī)范的內(nèi)容具有靈活性，哪種方式能更說清楚問題，哪種就是最有效的。千萬不要為了規(guī)范而規(guī)范。
　　5) 管理與技術(shù)并重。
　　軟件工程的目標(biāo)是運(yùn)用先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)和管理方法來提高軟件的質(zhì)量和生產(chǎn)率。管理和技術(shù)在軟件開發(fā)中缺一不可，二者密不可分，相互滲透。技術(shù)是軟件開發(fā)的基礎(chǔ)，管理是軟件開發(fā)的保證。從軟件項(xiàng)目的開發(fā)到實(shí)現(xiàn)的各個階段都有一雙技術(shù)的手在推動，但是缺乏管理的項(xiàng)目，最終難以成功。過去，開發(fā)人員都只重技術(shù)，輕視管理，現(xiàn)在這種狀況已經(jīng)有所改觀。但是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中還是有重技術(shù)輕管理的現(xiàn)象，在實(shí)踐過程中不重視項(xiàng)目管理，這種狀況需要教師在教學(xué)中及時糾正。
　　6) 方法與工具并重。
　　軟件工程中包含了多種方法，如數(shù)據(jù)建模方法、用例建模方法、功能建模、數(shù)據(jù)流圖等等，為了深入了解和掌握這些方法，需要應(yīng)用各種方法所涉及的CASE工具來完成相關(guān)的軟件開發(fā)工作。也就是說，方法與工具要密切配合，這樣可以幫助學(xué)生加深對軟件工程課程所涉及方法的理解，并掌握一些主流的軟件工程工具的使用方法，通過工具將方法應(yīng)用到實(shí)踐中。
　　2 軟件工程課程實(shí)踐環(huán)節(jié)知識架構(gòu)
　　在上述總結(jié)的軟件工程課程的特點(diǎn)中，軟件工程的工程性和實(shí)踐性在每個特點(diǎn)中都有體現(xiàn)。為了展開軟件工程的實(shí)踐教學(xué)，我們需要分析軟件工程課程知識體系，并從其中抽取實(shí)踐內(nèi)容的知識點(diǎn)，從而能更好地設(shè)計實(shí)踐案例。
　　我們根據(jù)軟件工程知識體系指南SWEBOK和教育部高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會發(fā)布的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)中關(guān)于軟件工程的課程內(nèi)容[2-3]，以及使用的軟件工程教材[4-5]，并結(jié)合教學(xué)中的具體情況，將軟件工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容分為四大模塊：面向結(jié)構(gòu)的軟件開發(fā)、面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)、軟件測試和軟件項(xiàng)目管理。
　　
　　3 基于.NET電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的實(shí)踐案例設(shè)計
　　本案例就是為了適應(yīng)軟件工程課程實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容要求，滿足課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，并且在充分考慮了學(xué)生知識體系的基礎(chǔ)上，通過開發(fā)一個具有較強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用價值的電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用軟件工程知識解決實(shí)際問題的能力。
　　本案例基于.NET架構(gòu)，采用了面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)和結(jié)構(gòu)化方法學(xué)這兩種重要的軟件工程方法學(xué)分別
　　分析設(shè)計組成B2C電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的兩個子系統(tǒng)：在線購物子系統(tǒng)和后臺管理MIS系統(tǒng)，并且在軟件開發(fā)過程中始終采用項(xiàng)目管理的手段控制并管理項(xiàng)目的進(jìn)程。學(xué)生通過此軟件項(xiàng)目的研發(fā)可以全面掌握軟件工程的開發(fā)過程，可以靈活應(yīng)用主流的軟件開發(fā)工具，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
　　
　　基于.NET的電子商務(wù)(這里僅針對BtoC模式)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，從技術(shù)上應(yīng)用了現(xiàn)在主流的.NET技術(shù)，從內(nèi)容上既包含了B/S(Browser/Server)模式下的
　　在線購物系統(tǒng)，也包含了C/S(Client/Server)模式下的內(nèi)部管理信息系統(tǒng)(MIS)。因此，學(xué)生能夠把軟件工程的各種方法和技術(shù)應(yīng)用到不同的模式下，同時能結(jié)合.NET主流技術(shù)，有助于拓寬學(xué)生的知識視野，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。
　　本實(shí)踐案例采用.NET技術(shù)開發(fā)的電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要包含兩部分：基于B/S模式的在線購物系統(tǒng)和基于C/S模式的后臺管理MIS系統(tǒng)，這兩個子系統(tǒng)分別是電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)(這里僅針對BtoC模式)的面向客戶的前臺和面向商家和管理員的后臺。前臺系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)通過共享的底層數(shù)據(jù)庫密切地關(guān)聯(lián)。這也意味著，前后臺系統(tǒng)的開發(fā)需要開發(fā)小組的密切合作，只有通過有效的小組協(xié)作才能保證系統(tǒng)開發(fā)的完整性和準(zhǔn)確性，才能符合用戶的系統(tǒng)需求。
　　在線購物系統(tǒng)主要包括，用戶的登錄、商品的查詢、瀏覽、商品購買等。后臺的MIS系統(tǒng)主要包括商品的管理和用戶的管理，主要功能包括添加、刪除、修改等功能。
　　本案例研究內(nèi)容及方案實(shí)施過程的簡單示圖。為了讓學(xué)生充分應(yīng)用軟件工程方法，我們要求學(xué)生使用面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)設(shè)計在線購物系統(tǒng)，使用面向結(jié)構(gòu)的方法設(shè)計后臺管理的MIS系統(tǒng)。并且軟件開發(fā)的各個階段都通過項(xiàng)目管理手段對項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控和管理，并且在各階段對學(xué)生應(yīng)用的工具、應(yīng)該掌握的知識、應(yīng)解決的問題提出了具體的要求，由于篇幅所限，此處只做簡單描述。
　　
　　按階段簡要描述方案內(nèi)容如下：
　　1) 需求分析階段。
　　對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查，規(guī)劃系統(tǒng)的內(nèi)容，對用戶需求進(jìn)行分析調(diào)查，分析用用對系統(tǒng)功能和性能的要求，提出系統(tǒng)需求分析報告和需求分析計劃。此階段由于在前臺系統(tǒng)采用了Web方式，可以通過構(gòu)建原型網(wǎng)站系統(tǒng)來進(jìn)一步確定功能需求和用戶界面需求。在此階段要使用項(xiàng)目管理工具Project對項(xiàng)目的進(jìn)度計劃、項(xiàng)目的人員組織進(jìn)行規(guī)劃安排。此階段還要準(zhǔn)備需求分析測試文檔。
　　2) 分析階段/概要設(shè)計階段。
　　使用面向?qū)ο蠓椒ê洼o助CASE分析在線購物子系統(tǒng)，建立用戶用例模型，建立靜態(tài)類圖和對象圖，分析系統(tǒng)時序圖，分析系統(tǒng)事件交互過程，對系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行劃分，提出系統(tǒng)分析方案。并且可以在需求分析Web界面模型的基礎(chǔ)上，完善用戶界面的分析和功能分析。
　　使用結(jié)構(gòu)化分析方法分析后臺管理MIS系統(tǒng)，分析系統(tǒng)流圖、數(shù)據(jù)流圖，分析E-R模式圖，提出系統(tǒng)概要設(shè)計方案。
　　從項(xiàng)目管理的階段考察該階段的完成情況，對相關(guān)文檔進(jìn)行歸檔，對項(xiàng)目進(jìn)程進(jìn)行考核。在此階段也要做好各項(xiàng)分析階段測試文檔的內(nèi)容。
　　3) 設(shè)計階段。
　　針對在線購物子系統(tǒng)，使用面向?qū)ο笤O(shè)計方法設(shè)計類、對象和消息，定義系統(tǒng)各層次的接口，建立對象交互圖和順序圖，設(shè)計用戶界面，提出系統(tǒng)設(shè)計報告?？梢栽谇耙浑A段的需求原型和分析模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善功能和界面，形成初級的前臺系統(tǒng)。
　　針對后臺管理子系統(tǒng)，使用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，設(shè)計程序流圖，設(shè)計數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，提出詳細(xì)設(shè)計說明書。
　　通過項(xiàng)目設(shè)計計劃安排考核該階段項(xiàng)目進(jìn)展?fàn)顩r。此階段還要做好設(shè)計階段測試文檔的內(nèi)容。
　　4) 實(shí)現(xiàn)階段。
　　基于系統(tǒng)設(shè)計報告或系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計說明書，采用.NET技術(shù)和相關(guān)語言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)該電子商務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用主流SQL SERVER2005。此階段的工作可以在前述建立的原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步編程實(shí)現(xiàn)，完成實(shí)際需要的信息系統(tǒng)。
　　此外還要對軟件系統(tǒng)進(jìn)行單元測試和集成測試，并把該系統(tǒng)發(fā)布到網(wǎng)站上進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行測試。同時開展相應(yīng)的系統(tǒng)維護(hù)工作。
　　通過項(xiàng)目的實(shí)施計劃和測試計劃考察該階段項(xiàng)目的進(jìn)展情況。
　　4 實(shí)踐內(nèi)容考核方式
　　以小組協(xié)作的方式完成實(shí)踐案例的開發(fā)，實(shí)踐課程的考核，通過開發(fā)項(xiàng)目的完成速度和質(zhì)量(權(quán)重15%)、軟件文檔的規(guī)范和完整程度(權(quán)重20%)、個人在小組中的協(xié)作溝通能力(權(quán)重15%)、小組的創(chuàng)新能力(權(quán)重15%)、個人的專業(yè)知識水平(權(quán)重10%)和課程答辯的表現(xiàn)(權(quán)重15%)等方面，以10分制的方式來給
　　學(xué)生打分。而且對學(xué)生個人的打分，還要結(jié)合其他同小組成員對該學(xué)生的工作和協(xié)作能力的打分(占總權(quán)重的10%)，最終得到學(xué)生的綜合成績，在此評分考核過程中盡量做到客觀地給學(xué)生應(yīng)得的分?jǐn)?shù)。
　　5 結(jié)語
　　軟件工程是多學(xué)科交叉的系統(tǒng)科學(xué)，是工程實(shí)踐特點(diǎn)顯著的課程。我們在研究中借鑒前人的成果上，并根據(jù)實(shí)際的教學(xué)和項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了軟件工程課程的特點(diǎn)，提出了軟件工程課程實(shí)踐內(nèi)容的知識體系，并在此基礎(chǔ)上給出了一個案例方案的架構(gòu)。我們希望該研究和實(shí)踐對相關(guān)的教師和學(xué)生能有一定的啟示和借鑒作用。
　　(注：本文的研究得到中央財經(jīng)大學(xué)教改課題的資助，在此表示感謝。)
　　參考文獻(xiàn)：
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