模型計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)研究

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摘要：針對計(jì)算機(jī)類專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問題，分析學(xué)生未能較好完成畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)定目標(biāo)的原因，提出在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用增量開發(fā)模型，結(jié)合過程管理逐步達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)定目標(biāo)，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)踐和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)類專業(yè)；畢業(yè)設(shè)計(jì)；增量開發(fā)模型；過程管理

1提出問題

在計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)的目標(biāo)中，除了使學(xué)生能夠掌握相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識外，還要著重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，畢業(yè)設(shè)計(jì)是以學(xué)生為主體，在校內(nèi)教師或校外工程技術(shù)人員的指導(dǎo)下，圍繞特定選題進(jìn)行的有計(jì)劃、有步驟的學(xué)習(xí)和開發(fā)過程，是提高學(xué)生工程應(yīng)用能力的重要途徑。學(xué)生通過前期的綜合課程設(shè)計(jì)鞏固已修專業(yè)核心課程的知識，并提高其綜合應(yīng)用能力、動手實(shí)踐能力、自主創(chuàng)新能力及協(xié)作能力。與課程設(shè)計(jì)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)性和綜合性，使學(xué)生在以下方面得到鍛煉和提高：①綜合運(yùn)用所學(xué)知識，分析、解決實(shí)際問題的能力；②自主獲取新知識、獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題的能力；③計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)的能力；④創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；⑤文獻(xiàn)檢索、資料查詢以及論文寫作能力［1］。畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和技能，進(jìn)行工程技術(shù)和科學(xué)研究基本訓(xùn)練的主要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是對大學(xué)生所學(xué)課程質(zhì)量的綜合檢驗(yàn)，是學(xué)生從學(xué)校走向工作崗位的重要過渡階段。作為本科生畢業(yè)前的關(guān)鍵實(shí)踐環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計(jì)周期長、任務(wù)重，如果不采用有效的開發(fā)方法和管理措施，極易出現(xiàn)未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)、畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量低下等問題，影響學(xué)生的畢業(yè)。實(shí)際上，計(jì)算機(jī)類專業(yè)的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)可以視為一個(gè)小型軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程。目前，在畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐中也出現(xiàn)了應(yīng)用軟件工程思想的相關(guān)探索，包括分析畢業(yè)設(shè)計(jì)和軟件生命周期各階段的映射關(guān)系［2］、用軟件工程思想指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)［3－5］等。

2計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院計(jì)算機(jī)系1985年開始招收四年制本科生，目前共有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、軟件工程等3個(gè)計(jì)算機(jī)類專業(yè)。這3個(gè)專業(yè)均在大四上學(xué)期第10周為學(xué)生分配指導(dǎo)教師，開始畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，大四下學(xué)期第16周進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，要求每位學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識與技能，獨(dú)立分析、處理和解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。近年來，在計(jì)算機(jī)類專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生未能較好地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的預(yù)定目標(biāo)，部分學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量較低，體現(xiàn)出來的問題主要包括：

2．1選題不當(dāng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題時(shí)，由于大多數(shù)學(xué)生沒有參加過實(shí)際的軟件項(xiàng)目，一般會選擇學(xué)生信息管理系統(tǒng)、圖書信息管理系統(tǒng)等常見題目，或者自己設(shè)想一些題目，并出現(xiàn)多個(gè)學(xué)生選擇同一題目、內(nèi)容雷同、缺乏創(chuàng)新的現(xiàn)象。也有部分選題脫離實(shí)際，學(xué)生對要完成的系統(tǒng)內(nèi)容不清楚，影響了軟件開發(fā)及畢業(yè)論文撰寫。此外，有部分學(xué)生對自己的能力認(rèn)識不足，導(dǎo)致選題過大或過小，有些內(nèi)容實(shí)現(xiàn)有困難或者來不及實(shí)現(xiàn)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中不得不多次換題。

2．2未采用有效的開發(fā)方法《軟件工程》是計(jì)算類專業(yè)本科生工程基礎(chǔ)類課程，但部分學(xué)生未能將軟件工程思想應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，沒有采用有效的開發(fā)方法。通常出現(xiàn)的問題包括：需求分析不充分，忽視了軟件需求的不穩(wěn)定性，甚至有學(xué)生忽略需求分析直接進(jìn)入軟件設(shè)計(jì)，導(dǎo)致后期反復(fù)對修改系統(tǒng)；沒有對軟件進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，在目標(biāo)不明確的情況下隨意進(jìn)行軟件開發(fā)，整個(gè)開發(fā)過程隨意無序，導(dǎo)致軟件結(jié)構(gòu)混亂、代碼質(zhì)量低下、可用性差，發(fā)現(xiàn)問題通常為時(shí)已晚，稍作改動系統(tǒng)就不能運(yùn)行；未進(jìn)行軟件測試，只使用少量數(shù)據(jù)檢查了系統(tǒng)的運(yùn)行情況，沒有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的其他問題或錯(cuò)誤；開發(fā)中未編寫軟件文檔，部分學(xué)生到畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后階段才撰寫畢業(yè)論文，出現(xiàn)論文內(nèi)容與系統(tǒng)不一致、論文質(zhì)量低下等情況。

2．3過程參與不足在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，學(xué)生要準(zhǔn)備研究生入學(xué)考試，或參加就業(yè)考試，或到某單位實(shí)習(xí)3－5個(gè)月，無法每周接受教師的指導(dǎo)或檢查，部分學(xué)生有問題也不和教師交流，過程參與不足導(dǎo)致后期手忙腳亂，影響畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3在計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用增量開發(fā)模型

為了達(dá)到計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，自2015年起，學(xué)院通過強(qiáng)調(diào)軟件工程思想、應(yīng)用增量開發(fā)模型、加強(qiáng)過程管理等措施，有針對性地控制畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程和進(jìn)度，進(jìn)一步改進(jìn)畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

3．1強(qiáng)調(diào)軟件工程思想1968年的NATO會議上提出了“軟件工程”的概念，使軟件開發(fā)開始了從“藝術(shù)”、“技巧”和“個(gè)體行為”向“工程”和“群體協(xié)同工作”轉(zhuǎn)化的歷程［6］。為了提高軟件開發(fā)效率和軟件產(chǎn)品質(zhì)量，必須改變手工作坊式的開發(fā)方法，采取工程化的開發(fā)方法和工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)［7］。為了讓學(xué)生能順利、有序地開展畢業(yè)設(shè)計(jì)，在與學(xué)生見面的第一次畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)例會上，向?qū)W生再次系統(tǒng)地介紹了軟件工程思想，著重從軟件系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計(jì)、編碼及測試等各階段如何開展，各階段要完成的任務(wù)及提交的文檔等方面進(jìn)行了講解。

3．2應(yīng)用增量開發(fā)模型增量模型也稱為漸增模型，由Mills等人于1980年提出，使用增量模型開發(fā)軟件時(shí)，將軟件產(chǎn)品作為一系列的增量構(gòu)件來設(shè)計(jì)、編碼、集成和測試［8］，如圖1所示：采用增量開發(fā)模型，可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)要完成的軟件系統(tǒng)分解為一系列的增量構(gòu)件，通過迭代開發(fā)逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。在計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了增量開發(fā)模型，相關(guān)步驟如圖2所示：3．2．1選題為了有助于學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科的知識與技能，學(xué)院要求學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義，不要選虛擬題目。對于學(xué)生不了解但又想做的題目，指導(dǎo)教師給學(xué)生講解，指導(dǎo)學(xué)生查詢相關(guān)文獻(xiàn)資料。通過多次交互，讓每個(gè)學(xué)生的選題都符合其實(shí)際能力，難易適度、大小適中。3．2．2系統(tǒng)分解確定選題后，首先要讓學(xué)生理解軟件需求的演化性，學(xué)會區(qū)分需求的優(yōu)先級。通過認(rèn)真分析軟件系統(tǒng)的需求，指導(dǎo)學(xué)生將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)子系統(tǒng)，定義每個(gè)子系統(tǒng)中的功能模塊，并給出各子系統(tǒng)的接口定義。分解時(shí)可依據(jù)學(xué)生的開發(fā)能力將子系統(tǒng)定義為不同的增量構(gòu)件。通常建議動手能力弱的學(xué)生可將第一個(gè)增量構(gòu)件定義得簡單一些，這樣學(xué)生可以在較短時(shí)間內(nèi)看到一個(gè)可運(yùn)行的軟件子系統(tǒng)，增強(qiáng)其完成軟件系統(tǒng)的信心。后期在逐步增加軟件功能的同時(shí)，學(xué)生也有時(shí)間學(xué)習(xí)和適應(yīng)下一個(gè)增量構(gòu)件的開發(fā)，從而降低畢業(yè)設(shè)計(jì)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。3．2．3增量構(gòu)件開發(fā)基于系統(tǒng)分解方案，根據(jù)圖1的增量開發(fā)模型進(jìn)行各增量構(gòu)件的開發(fā)，并在開發(fā)過程中完成所需的軟件文檔。由于各增量構(gòu)件交付前都需經(jīng)過測試，最終完成的系統(tǒng)質(zhì)量是能夠得到保證的。3．2．4撰寫畢業(yè)論文軟件文檔是軟件開發(fā)規(guī)范的體現(xiàn)和指南，按照開發(fā)規(guī)范完成軟件開發(fā)的過程中將產(chǎn)生一系列的軟件文檔。畢業(yè)論文是畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的總結(jié)和提高，開發(fā)過程中完成的相關(guān)軟件文檔是畢業(yè)論文的主要素材。

3．3加強(qiáng)過程管理為了確保畢業(yè)設(shè)計(jì)順利進(jìn)行，除每周定時(shí)的指導(dǎo)例會外，還在各增量構(gòu)件的分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試等階段結(jié)束時(shí)進(jìn)行軟件系統(tǒng)開發(fā)的檢查和匯報(bào)。此外，針對階段檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，增加了開發(fā)過程中的問題跟蹤及解決環(huán)節(jié)，以此訓(xùn)練學(xué)生解決問題及協(xié)作交流的實(shí)踐能力。通過學(xué)生匯報(bào)和教師講解，總結(jié)、交流開發(fā)中存在的問題及相關(guān)收獲，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作能力。對于長期在外實(shí)習(xí)的學(xué)生，要求其每周提交工作進(jìn)展報(bào)告和階段文檔，并與該生實(shí)習(xí)單位主管進(jìn)行定期交互，或委托實(shí)習(xí)單位進(jìn)行階段檢查后將結(jié)果反饋給指導(dǎo)教師，以便掌握學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，及時(shí)解決存在的問題。

4增量開發(fā)模型在計(jì)算機(jī)類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的實(shí)踐

2015年11月－2016年5月，學(xué)院在5名2012級計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中實(shí)踐了增量開發(fā)模型。5名學(xué)生編程能力各有不同，其中有2人于2016年2－4月外出實(shí)習(xí)，其余學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中均有請假參加招聘考試等現(xiàn)象。通過應(yīng)用增量開發(fā)模型，所有學(xué)生均順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，1人被評為學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)，3人成績?yōu)榱迹?人成績?yōu)榧案瘛＝?jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生可以應(yīng)用已學(xué)的相關(guān)理論和知識開展畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，部分學(xué)生在知識的應(yīng)用和實(shí)際動手方面表現(xiàn)出色。

5結(jié)語

實(shí)踐表明，增量開發(fā)模型可以保障畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高了學(xué)生解決問題的能力、口頭和書面的表達(dá)能力、溝通和協(xié)作能力。此外，增量開發(fā)使學(xué)生更多地去思考系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問題，而不是僅關(guān)注代碼編寫，為畢業(yè)后的工作實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。學(xué)院將鼓勵更多的學(xué)生盡早參與到實(shí)際的軟件項(xiàng)目中，進(jìn)一步提升其實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

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作者:姜鐘 楨瓊 丁家滿 單位:昆明理工大學(xué)