軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)研究

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0引言隨著現(xiàn)代社會的進(jìn)步和各種移動終端設(shè)備的使用，當(dāng)前市場對大數(shù)據(jù)處理和移動技術(shù)支持方面的人才提出了新的要求。一些大型軟件企業(yè)正在實施大數(shù)據(jù)處理的軟件項目及對相應(yīng)軟件產(chǎn)品移動需求的支持，如淘寶、百度等。高校軟件工程專業(yè)作為與軟件行業(yè)關(guān)系最為密切的專業(yè)，為使本專業(yè)畢業(yè)生具備更好的大數(shù)據(jù)處理和移動開發(fā)能力，更適應(yīng)軟件行業(yè)的需求，應(yīng)該以新的行業(yè)需求為導(dǎo)向，開展有針對性的相關(guān)軟件開發(fā)實踐。目前，軟件工程專業(yè)實踐教學(xué)主要以工程化項目進(jìn)行驅(qū)動。文獻(xiàn)[1]提出以項目實踐為中心的軟件工程課程教學(xué)大綱的制定以及項目實踐教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和要求，全面提高計算機(jī)專業(yè)學(xué)生的工程化能力。文獻(xiàn)[2]提出理論與項目實踐結(jié)合的案例教學(xué)方法，即通過設(shè)計適合學(xué)生的項目課題，讓學(xué)生在項目中應(yīng)用所學(xué)的理論和技術(shù)，從而更牢固地掌握知識。文獻(xiàn)[3]提出以開發(fā)工程項目為主線開展軟件工程專業(yè)課程設(shè)計實踐教學(xué)的方法。文獻(xiàn)[4]提出統(tǒng)一實踐課程的課程群建設(shè)思路，根據(jù)具體案例詳細(xì)闡述整合實踐課程的實施方案。這些項目實施方法在一定程度上增強(qiáng)了學(xué)生的動手實踐能力，在培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)能力上取得了一定的效果，但仍然存在一些問題，如項目的設(shè)置比較簡單、項目要求與企業(yè)需求有較大差距、項目開發(fā)過程缺乏有效的過程管理等。這些問題的存在使得軟件工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)和能力不能完全滿足軟件行業(yè)的現(xiàn)實需求。

1教學(xué)中的問題

1.1項目的設(shè)置不夠深入，同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重

不同教學(xué)階段設(shè)置的配套項目要求大致相似，即按照軟件工程的7層瀑布模型開發(fā)管理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)主要的功能是用戶將數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫、簡單處理數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)至界面，這些功能要求具有較強(qiáng)的同質(zhì)性。

1.2項目的規(guī)模和難度較小，與企業(yè)項目有較大差距

以往教學(xué)用項目一般要求學(xué)生開發(fā)如注冊、登錄等簡單模塊，涉及的功能規(guī)模較小，體現(xiàn)不出軟件工程化的特征，特別是軟件功能幾乎不涉及大量數(shù)據(jù)有效存儲和處理的問題，項目難度較小，與現(xiàn)實需求脫節(jié)。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，軟件系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)量越來越大，如果項目不體現(xiàn)大數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)的有效存儲及復(fù)雜處理過程，則項目不能反映市場特點；而且，如果軟件項目的實施不支持移動技術(shù)，那么也無法適應(yīng)日益增長的移動用戶群體需求。

1.3項目的開發(fā)以個人為主，缺少團(tuán)隊開發(fā)的環(huán)節(jié)

以往教學(xué)過程中的項目開發(fā)大多由學(xué)生個體獨立完成，極少由學(xué)生團(tuán)隊完成。當(dāng)前的工程化軟件一般規(guī)模較大，必須組建開發(fā)團(tuán)隊來完成。團(tuán)隊開發(fā)項目會使項目開發(fā)的本質(zhì)發(fā)生改變，這不僅指團(tuán)隊有多個成員，更重要的是團(tuán)隊成員的分工以及成員之間的溝通與協(xié)同能力，涉及人員配置、共同策劃、協(xié)作完成、進(jìn)度控制等項目管理中各個環(huán)節(jié)，這是進(jìn)行大型軟件項目開發(fā)必需的技能和經(jīng)驗。

2企業(yè)項目驅(qū)動教學(xué)改革措施

項目的實踐必須本著循序漸進(jìn)的原則，按照教學(xué)大綱的要求進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)知識的教學(xué)和實踐，而在重要實踐環(huán)節(jié)引入企業(yè)項目，引導(dǎo)學(xué)生按照企業(yè)的要求進(jìn)行軟件項目的開發(fā)實踐，從而培養(yǎng)出滿足企業(yè)崗位需求的合格人才。教師通過市場調(diào)查及與合作企業(yè)的交流，掌握企業(yè)項目的需求，可選擇具有海量數(shù)據(jù)存儲、處理、移動開發(fā)等功能的企業(yè)項目作為實踐項目。當(dāng)項目確定后，為每個項目形成需求文檔，方便隨時啟動項目。

2.1項目設(shè)置逐步深入，消除同質(zhì)化

項目實踐從本科一年級或二年級開始起步，這個階段的學(xué)生只掌握了基礎(chǔ)知識，項目實踐更注重于程序邏輯的編寫。項目規(guī)模相對較小，但強(qiáng)調(diào)程序邏輯。本階段可以設(shè)置一些邏輯性、趣味性強(qiáng)的游戲程序開發(fā)項目，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生掌握項目開發(fā)必需的基礎(chǔ)知識，如基于Android系統(tǒng)的手機(jī)游戲開發(fā)。在本科二年級第2學(xué)期到三年級第1學(xué)期的項目實踐中期，學(xué)生已經(jīng)具備一定的軟件開發(fā)能力，能夠從事數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和操作、Web項目開發(fā)，可以進(jìn)行相對大型項目的項目開發(fā)。本階段可以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)流量分析系統(tǒng)的開發(fā)項目，該系統(tǒng)用于監(jiān)控交換機(jī)、路由器、IP網(wǎng)絡(luò)在指定時間內(nèi)的Netflow數(shù)據(jù)流，通過統(tǒng)計分析這些流量數(shù)據(jù)可以查看不同應(yīng)用軟件的流量信息，如QQ、電子郵件、FTP應(yīng)用占用網(wǎng)絡(luò)帶寬的情況等。系統(tǒng)運行的過程中需要不停采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)的流量數(shù)據(jù)報，因此需要存儲和處理海量數(shù)據(jù)。該項目的實踐對鍛煉學(xué)生的處理海量數(shù)據(jù)存儲、檢索等技能有積極作用。在本科三年級第2學(xué)期到四年級第1學(xué)期的項目實踐后期，學(xué)生已經(jīng)具備一定的大數(shù)據(jù)量問題處理能力并學(xué)會企業(yè)開發(fā)技術(shù)，此時配置數(shù)據(jù)量大、復(fù)雜的實際企業(yè)項目，可以進(jìn)一步提高學(xué)生的開發(fā)能力和積累項目經(jīng)驗，為畢業(yè)和就業(yè)奠定基礎(chǔ)。本階段設(shè)置的實踐項目為網(wǎng)絡(luò)輿情分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過主動采集主要網(wǎng)絡(luò)媒體（如新浪、鳳凰、搜狐等）信息，獲取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)輿論情報并將關(guān)注的輿論熱點通過曲線圖、餅圖、熱點地圖等統(tǒng)計圖表加以顯示，使用戶能夠直觀地掌握所關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)輿情。該系統(tǒng)可以應(yīng)用于政府部門，也可以應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域，如汽車廠商可以通過本系統(tǒng)了解自己產(chǎn)品的問題（如大眾汽車斷軸、DSG問題所引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)輿情熱點）并采取相應(yīng)的解決方案。上述3個階段項目側(cè)重點不同，項目難度逐層深入，有利于逐步提升學(xué)生的實踐能力，縮小學(xué)生能力與企業(yè)用人需求之間的差距。

2.2以企業(yè)項目要求實施項目

1）起步階段項目。實踐項目開發(fā)需要軟件開發(fā)人員具有良好的面向?qū)ο蠓治?、編程的能力，能夠熟練掌握集合的使用，了解圖形界面編程，掌握多線程程序設(shè)計和文件操作，特別是具有一定的基于Android的移動開發(fā)經(jīng)驗。本階段項目是基于Android的手機(jī)游戲開發(fā)，項目所需的知識體系如下：①面向?qū)ο缶幊?，對游戲中所有對象進(jìn)行分析、抽象，形成抽象類、接口、具體類以及類與類之間的關(guān)系；②集合與常用算法，對象的存儲涉及集合以及相關(guān)算法，如遍歷、排序、查找等；③圖形界面編程，游戲?qū)ο笮枰詧D形界面編程來展示；④多線程編程，不同的游戲?qū)ο笥胁煌男袨?，需要利用多線程處理；⑤文件操作，游戲?qū)ο笮枰虞d文件中的信息形成游戲場景等；⑥移動開發(fā)，將游戲遷移至Android平臺，使游戲軟件能夠為手機(jī)用戶所使用。游戲開發(fā)能夠提升學(xué)生開發(fā)軟件的興趣，有利于學(xué)生系統(tǒng)、深入地掌握軟件開發(fā)必要的知識，為后續(xù)的學(xué)習(xí)和開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)，特別是通過將游戲移植到Android平臺可以初步掌握移動開發(fā)的基本知識，為后續(xù)的移動開發(fā)打下必要的基礎(chǔ)。

2）中級階段項目。實踐項目開發(fā)需要具備良好的JSP/Servlet、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與實現(xiàn)、數(shù)據(jù)處理以及相關(guān)行業(yè)開發(fā)經(jīng)驗。網(wǎng)絡(luò)流量分析系統(tǒng)是一個網(wǎng)絡(luò)管理行業(yè)的工具軟件，需要對行業(yè)需求有所了解，重要的是軟件開發(fā)人員需要學(xué)會抓取和解析Netflow協(xié)議報文、存儲并處理海量數(shù)據(jù)，因此項目具有較大的難度。該項目的知識點主要包括以下方面：①Web開發(fā)技術(shù)，掌握J(rèn)SP/Servlet開發(fā)技術(shù)，能夠進(jìn)行Web應(yīng)用編程；②數(shù)據(jù)庫技術(shù)，掌握主流的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品如Oracle、MySQL等，熟練進(jìn)行系統(tǒng)分析和數(shù)據(jù)庫設(shè)計，熟練使用編程語言進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問；③Netflow協(xié)議，理解Netflow協(xié)議，掌握協(xié)議中每個字段的意義；④數(shù)據(jù)抓取與解析，學(xué)會使用模擬設(shè)備發(fā)Netflow數(shù)據(jù)報的方法并通過編程抓取數(shù)據(jù)報，根據(jù)Netflow協(xié)議格式解析數(shù)據(jù)報，將每個字段的內(nèi)容插入數(shù)據(jù)庫；⑤海量數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)時刻抓取設(shè)備和IP組的數(shù)據(jù)報，因此需要存儲的數(shù)據(jù)量非常龐大，考慮到系統(tǒng)對查詢的要求較高，因而海量的數(shù)據(jù)需要按時間規(guī)則自動建立表格，每條流量數(shù)據(jù)根據(jù)其時間戳確定要插入的表格；⑥數(shù)據(jù)處理，將信息按設(shè)備、IP組進(jìn)行統(tǒng)計處理并以圖形加以顯示，使用戶能夠直觀地掌握網(wǎng)絡(luò)流量情況。項目的實施涉及數(shù)據(jù)報的抓取、解析以及海量數(shù)據(jù)存儲與處理等問題，項目難度接近企業(yè)真實項目，有利于迅速提高學(xué)生的實踐能力。

3）高級階段項目。該階段項目為網(wǎng)絡(luò)輿情分析系統(tǒng)，以大數(shù)據(jù)、移動開發(fā)為出發(fā)點而設(shè)計，是真實的企業(yè)項目，貼合企業(yè)需求。項目的主要技術(shù)點有以下方面：①行業(yè)項目需求分析，分析項目的功能、運行環(huán)境、適用行業(yè)等；②數(shù)據(jù)來源，項目所涉及的數(shù)據(jù)主要來自網(wǎng)絡(luò)，如新浪、搜狐、鳳凰等主流媒體網(wǎng)站，項目需要從這些網(wǎng)站上抓取輿論數(shù)據(jù)，進(jìn)行輿情分析；③數(shù)據(jù)抓取技術(shù)，需要利用網(wǎng)絡(luò)蜘蛛等工具進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取并使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫提高數(shù)據(jù)插入的效率；④數(shù)據(jù)存儲，主流媒體的海量數(shù)據(jù)用一個數(shù)據(jù)表難以有效地存儲和檢索，因此需要按時間段來分表存放，這樣才能夠為數(shù)據(jù)表格建立索引，方便用戶進(jìn)行高效查詢；⑤數(shù)據(jù)分析，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索和分析，形成對用戶有用的統(tǒng)計信息；⑥權(quán)限管理，通過系統(tǒng)授予/撤銷權(quán)限等操作限制用戶的行為；⑦移動支持，系統(tǒng)能夠支持輿情關(guān)注人員在任意時刻、任何地點通過Android平臺進(jìn)行訪問。

2.3以團(tuán)隊為基礎(chǔ)實施項目的開發(fā)

隨著軟件規(guī)模的增加，軟件的復(fù)雜性也隨之增加，因此工程化軟件開發(fā)方式是以團(tuán)隊開發(fā)為基礎(chǔ)。團(tuán)隊開發(fā)涉及項目功能分割、團(tuán)隊成員協(xié)作、人員調(diào)配、進(jìn)度控制等具體要求，是一種過程比較復(fù)雜、難度較大的開發(fā)方式，因此學(xué)生需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)和訓(xùn)練才能成功地實施大型項目。團(tuán)隊開發(fā)訓(xùn)練包括如下幾個部分：①團(tuán)隊的組建，團(tuán)隊成員之間要相互了解、相互信任，能夠為完成同一目標(biāo)而通力協(xié)作；②團(tuán)隊協(xié)作，多個成員共同完成一個軟件項目需要使用合適的源代碼管理服務(wù)器，團(tuán)隊成員通過客戶機(jī)共享服務(wù)器中的資源進(jìn)行開發(fā)，由于多人同時修改源代碼，可能造成不同成員的修改發(fā)生沖突，團(tuán)隊開發(fā)人員要制訂和熟練掌握團(tuán)隊開發(fā)規(guī)則，如遵循修改的操作順序、應(yīng)用多配置文件等，以避免編程過程發(fā)生沖突；③任務(wù)分割，團(tuán)隊成員在項目負(fù)責(zé)人的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行充分的交流，將項目劃分為多個可同時進(jìn)行的子任務(wù)，團(tuán)隊各成員負(fù)責(zé)若干部分進(jìn)行并行開發(fā)；④進(jìn)度控制與人員調(diào)配，項目成員每天提交進(jìn)度報告給項目負(fù)責(zé)人，項目負(fù)責(zé)人根據(jù)報告掌握項目進(jìn)度并根據(jù)項目進(jìn)度情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藛T調(diào)配，使項目能夠順利進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)流量分析系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)輿情分析系統(tǒng)，項目規(guī)模較大、難度較高，需要進(jìn)行團(tuán)隊開發(fā)。其中，網(wǎng)絡(luò)流量分析系統(tǒng)工作量相對稍小，可以組建3人的團(tuán)隊進(jìn)行開發(fā)；而網(wǎng)絡(luò)輿情分析系統(tǒng)復(fù)雜程度較高，需要進(jìn)行Web版本的開發(fā)和Android版本的開發(fā)，需要組建至少5人以上的開發(fā)團(tuán)隊。通過團(tuán)隊方式開發(fā)企業(yè)項目可以提高學(xué)生的項目領(lǐng)導(dǎo)能力和項目管理能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。

3結(jié)語

為了保證項目的質(zhì)量，不同階段的項目側(cè)重點不同，降低了項目的同質(zhì)性，而且項目的需求規(guī)模較大，滿足了行業(yè)軟件的需求，特別是海量數(shù)據(jù)處理和移動開發(fā)的引入縮小了與企業(yè)項目之間的差距；同時，通過團(tuán)隊開發(fā)訓(xùn)練，學(xué)生具備了項目領(lǐng)導(dǎo)、項目管理、團(tuán)隊開發(fā)的基本能力，掌握了企業(yè)需要的團(tuán)隊開發(fā)技能，所具備的專業(yè)素質(zhì)更符合企業(yè)的崗位需求，增強(qiáng)了就業(yè)能力。

作者：鄧澤林 單位：長沙理工大學(xué)