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關(guān)于軟件工程碩士研究生的培養(yǎng)及訓(xùn)練論文
軟件工程是計(jì)算機(jī)科學(xué)的新興領(lǐng)域，研究其知識(shí)體系，是促進(jìn)研究和教育長(zhǎng)足進(jìn)展的重要論題。本文試圖從理論高度結(jié)合科研和研究生培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)，提出軟件工程四維空間知識(shí)體系結(jié)構(gòu)模型，作為軟件工程方向碩士研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)框架，并據(jù)此論述計(jì)算機(jī)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)軟件工程方向研究生培養(yǎng)的有關(guān)問(wèn)題。
一、軟件工程的認(rèn)識(shí)體系
軟件工程主要研究各類(lèi)軟件的創(chuàng)建、軟件生產(chǎn)過(guò)程的控制、軟件維護(hù)等一系列軟件生命周期中的活動(dòng)，是自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、技術(shù)科學(xué)、管理科學(xué)等之間的邊緣學(xué)科，涉及人們對(duì)計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域、人類(lèi)思維規(guī)律、管理及實(shí)施技術(shù)等各方面的知識(shí)。
哲學(xué)層次軟件工程學(xué)科指導(dǎo)思想可為某種認(rèn)識(shí)論、反映論、世界觀，更具體的可為信息論、控制論、系統(tǒng)論等。在基礎(chǔ)科學(xué)層次研究軟件開(kāi)發(fā)的基本元素，并據(jù)此違立應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)模型，把由人理解執(zhí)行的客觀世界對(duì)象轉(zhuǎn)化為由數(shù)學(xué)理論或人理解執(zhí)行的軟件邏輯模型，繼而轉(zhuǎn)化為由計(jì)算機(jī)硬件理解執(zhí)行的軟件物理模型，展示軟件開(kāi)發(fā)的基本規(guī)律，確定基本概念。在技術(shù)科學(xué)層次研究實(shí)際生產(chǎn)或工業(yè)任務(wù)實(shí)施時(shí)遵循的技術(shù)原則，決定采用的具體方法和技術(shù)。根據(jù)基礎(chǔ)科學(xué)層次上建立的開(kāi)發(fā)模型，研究軟件開(kāi)發(fā)方法，確立實(shí)際軟件開(kāi)發(fā)時(shí)采取的具體方法和各種描述與構(gòu)造技術(shù)等。例如自頂向下逐步求精方法學(xué)是一種自頂向下功能的分解，在求精的每一步做出一個(gè)設(shè)計(jì)決定，這一設(shè)計(jì)決定或是一個(gè)算法步驟的確立，及新的子功能邏輯模型的定義，或是一個(gè)完整的算法確定，這是一種層次的決策，形成軟件邏輯模型。工程管理層次研究工程化管理、實(shí)施環(huán)境，為軟件開(kāi)發(fā)方法和技術(shù)的實(shí)施提供具體的管理手段、環(huán)境和保障。軟件工程的上述四個(gè)層次，組成了該學(xué)科從理論到實(shí)驗(yàn)技術(shù)的完整的認(rèn)識(shí)體系。
二、軟件工程碩士研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)模型
軟件工程是一門(mén)年輕的學(xué)科，但是它的知識(shí)體系卻十分龐大和復(fù)雜，其具體內(nèi)容至今仍然是模糊的和高度動(dòng)態(tài)的，不但包括計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，還包括管理科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、通信技術(shù)、人類(lèi)工程學(xué)及一般工程技術(shù)等各方面的知識(shí)。各類(lèi)知識(shí)主題之間相互交錯(cuò)地聯(lián)系在一起，它的變化與發(fā)展之快令人難以預(yù)料。在這種情況下如何組織軟件工程的知識(shí)體系，對(duì)指導(dǎo)軟件工程的研究、軟件工程碩士研究生的培養(yǎng)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。軟件工程的目標(biāo)是產(chǎn)品，軟件工程的實(shí)施是過(guò)程，因此軟件工程知識(shí)組織可以按過(guò)程觀點(diǎn)和產(chǎn)品觀點(diǎn)為主線，建立碩士研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)模型，把軟件工程知識(shí)分解成一些相對(duì)獨(dú)立的、足夠小的但包含某個(gè)中心論題的單位模塊。
1.過(guò)程觀點(diǎn)的知識(shí)體系
軟件工程的活動(dòng)是面向過(guò)程的，是把軟件工程過(guò)程劃分為開(kāi)發(fā)、控制、管理與運(yùn)行維護(hù)操作等四種不同活動(dòng)。過(guò)程觀點(diǎn)是一種動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)，它把軟件的開(kāi)發(fā)與使用看作與人類(lèi)的學(xué)習(xí)工作和通信過(guò)程密切相關(guān)，從軟件生命周期需求分析、規(guī)格說(shuō)明、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試各階段的軟件開(kāi)發(fā)人員協(xié)作的各種活動(dòng)出發(fā)考慮問(wèn)題和解決問(wèn)題。控制指對(duì)軟件開(kāi)發(fā)起指導(dǎo)和約束作用的活動(dòng)，包括質(zhì)量保證、配置管理、驗(yàn)證與確認(rèn)、復(fù)審、性能評(píng)價(jià)等。管理包括項(xiàng)目計(jì)劃、資源分配、開(kāi)發(fā)小組組織、成本估算、法律問(wèn)題等。運(yùn)行與維護(hù)操作包括使用人員的培訓(xùn)、系統(tǒng)的移交與安裝、新舊系統(tǒng)的交接、系統(tǒng)的操作與維護(hù)、系統(tǒng)的退役，以及這些活動(dòng)對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)各種決策的影響。
以上的四類(lèi)活動(dòng)，又可認(rèn)為由抽象、表現(xiàn)技術(shù)、方法、工具、評(píng)價(jià)、通信等六個(gè)活動(dòng)側(cè)面構(gòu)成。抽象指各種基本理論和形式模型。如軟件設(shè)計(jì)的模塊化和信息隱藏原理，生命周期模型，成本估算模型等。表現(xiàn)指各種記號(hào)和語(yǔ)言。如項(xiàng)目計(jì)劃的PERT網(wǎng)記號(hào)，設(shè)計(jì)的DFD記號(hào)，實(shí)現(xiàn)用的各種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。方法包括各種形式化方法，當(dāng)前流行的各種實(shí)踐和方法學(xué)。例如正確性證明的形式驗(yàn)證方法，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法等。評(píng)價(jià)包括對(duì)軟件產(chǎn)品、軟件過(guò)程以及軟件對(duì)各有關(guān)部門(mén)產(chǎn)生的影響等方面的測(cè)定分析和評(píng)價(jià)，軟件質(zhì)量與軟件標(biāo)準(zhǔn)等。工具包括各種單項(xiàng)工具和集成化工具集合。通信包括各種口頭的和書(shū)面的通信技術(shù)，各種文件資料的格式和書(shū)面的通信技術(shù)，各種文件資料的格式和書(shū)寫(xiě)技巧。
2.產(chǎn)品觀點(diǎn)的知識(shí)體系
軟件工程的性質(zhì)是面向產(chǎn)品的，產(chǎn)品的觀點(diǎn)是一種靜態(tài)的觀點(diǎn)，即把軟件看成是獨(dú)立的，由一組程序及其相關(guān)的定義文檔組成的產(chǎn)品，其應(yīng)用的上下文固定且被充分理解。產(chǎn)品觀點(diǎn)從產(chǎn)品類(lèi)型和產(chǎn)品的一般質(zhì)量要求出發(fā)考慮問(wèn)題和解決問(wèn)題。其中產(chǎn)品類(lèi)型包括軟件與環(huán)境之間的關(guān)系，例如批處理，實(shí)時(shí)，交互式，嵌入式等。處理方式，如集中式，分布式，串行，并行等。內(nèi)部特性，如表驅(qū)動(dòng)，進(jìn)程驅(qū)動(dòng)，基于知識(shí)的等。應(yīng)用領(lǐng)域，如商用系統(tǒng)，導(dǎo)彈控制系統(tǒng)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，專(zhuān)家系統(tǒng)等。質(zhì)量要求包括不同產(chǎn)品對(duì)可靠性，正確性，可維護(hù)性，安全性的要求等，質(zhì)量要素的要求可能是不同的，為達(dá)到特定的質(zhì)量指標(biāo)，可能必須采取一些特定的行動(dòng)和手段，因此，也可以某些特定的質(zhì)量要求為主線組織有關(guān)知識(shí)內(nèi)容。
3.過(guò)程觀點(diǎn)和產(chǎn)品觀點(diǎn)的四維空間知識(shí)體系結(jié)構(gòu)模型
根據(jù)以上討論，可以過(guò)程觀點(diǎn)的活動(dòng)，活動(dòng)側(cè)面，產(chǎn)品觀點(diǎn)的產(chǎn)品類(lèi)型，質(zhì)量要求為四個(gè)軸構(gòu)成一個(gè)四維空間。空間的每一個(gè)點(diǎn)，如果非空的話，即至少包含某一論題的知識(shí)體，就可構(gòu)成一個(gè)單位模塊。
研究生的知識(shí)結(jié)構(gòu)要適應(yīng)未來(lái)，就要學(xué)習(xí)學(xué)科前沿課程，在探索中讀書(shū)，在消化中思考，在思考中接受，構(gòu)建研究生的最佳知識(shí)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的課型配置。四維空間模型為此提供了方便，它把龐大的復(fù)雜的軟件工程體系分解成各單元模塊，可以就各單位模塊的主要論題深入研究，作出全面透徹的論述，引導(dǎo)研究生參加到創(chuàng)造知識(shí)的行列。也可根據(jù)不同的目標(biāo)和學(xué)生的具體情況因材施教，組織課程時(shí)把相關(guān)單位模塊組成一個(gè)培養(yǎng)方案，給導(dǎo)師和碩士生更大的選課自由度，確定合理的課程結(jié)構(gòu)。有利于知識(shí)更新、及時(shí)修改多單位模塊的內(nèi)容，反映軟件工程最新最好的原理、方法等。
三、軟件工程碩士研究生的培養(yǎng)
軟件工程的主要目的是在合理的時(shí)間和成本約束條件下生產(chǎn)高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)。因此軟件工程教育培養(yǎng)的應(yīng)該是這個(gè)目標(biāo)的軟件開(kāi)發(fā)或生產(chǎn)人員。這樣的開(kāi)發(fā)人員有不同層次的差別和不同層次的要求。對(duì)軟件工程方向的碩士研究生這一層次人才的培養(yǎng)應(yīng)著眼于能力提高方面，以軟件工程的過(guò)程觀點(diǎn)和產(chǎn)品觀點(diǎn)的四維空間知識(shí)體系結(jié)構(gòu)模型為依據(jù)，解決好研究生的知識(shí)結(jié)構(gòu)中的個(gè)性問(wèn)題，以利于因材施教，因需施教，因知識(shí)更新進(jìn)行再組織，特別是研究生選修課程多規(guī)格、多類(lèi)型的考慮，引導(dǎo)他們深入思考和正確判斷，培養(yǎng)他們獨(dú)立獲取知識(shí)和解決問(wèn)題的能力。要求他們除具備實(shí)踐軟件工程所必須的各種技能、經(jīng)驗(yàn)和訓(xùn)練的知識(shí)外，還特別要求能規(guī)范地應(yīng)用各種工程的、科學(xué)的和數(shù)學(xué)的方法，經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)高質(zhì)量的軟件。為此在培養(yǎng)階段應(yīng)注意加強(qiáng)對(duì)以下幾個(gè)方面的培養(yǎng)與訓(xùn)練。
（1）軟件工程知識(shí)結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)和訓(xùn)練
（2）管理能力訓(xùn)練
（3）工程技術(shù)訓(xùn)練
（4）程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練
（5）理論驗(yàn)證訓(xùn)練
我們依照以上提出的知識(shí)結(jié)構(gòu)模型，對(duì)90、91兩屆軟件工程方向碩士研究生進(jìn)行培養(yǎng)目標(biāo)確定、培養(yǎng)階段劃分、課程設(shè)置、培養(yǎng)計(jì)劃的制訂和實(shí)施，取得了較為令人滿(mǎn)意的效果。
軟件工程碩士研究生知識(shí)體系結(jié)構(gòu)模型的探討和軟件工程研究生的培養(yǎng)是一個(gè)綜合學(xué)科研究的問(wèn)題，正在發(fā)展之中，本文提出的只是一種作者認(rèn)為可行的思路，按照這個(gè)指導(dǎo)思想對(duì)該方向研究生的培養(yǎng)，有待在實(shí)踐中進(jìn)一步探索和研究。
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