軟件工程思想在應(yīng)用型高校畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用研究

龍亞　張仕學(xué)　余廷忠

摘要：針對地方應(yīng)用型本科高校計算機軟件類畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量不高的問題，對畢業(yè)設(shè)計中存在的問題進行分析，并結(jié)合軟件工程的基礎(chǔ)理論，提出利用軟件工程思想對計算機軟件類畢業(yè)設(shè)計進行指導(dǎo)，以提高地方應(yīng)用型普通本科高校畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：軟件工程；畢業(yè)設(shè)計；應(yīng)用

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0097-03

一、引言

畢業(yè)設(shè)計是本科畢業(yè)生在校期間的最后實踐和綜合實訓(xùn)階段，是實現(xiàn)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)的重要組成部分，是深化、拓展、綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識的重要過程；也是綜合素質(zhì)與工程實踐能力培養(yǎng)效果的全面檢驗；是學(xué)生畢業(yè)及學(xué)位資格認定的重要依據(jù)；是衡量高等教育質(zhì)量和辦學(xué)效益的重要評價，是對專業(yè)理論知識和專業(yè)技術(shù)綜合應(yīng)用能力的強化訓(xùn)練和提升[1]。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)理論知識，通過了解社會，分析社會需求，深入實踐，完成畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)和撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計）報告等各個環(huán)節(jié)的工作。對于地方應(yīng)用型普通本科高校而言，畢業(yè)設(shè)計就相當(dāng)于一般高等學(xué)校的畢業(yè)論文，但是畢業(yè)設(shè)計不同于畢業(yè)論文，它的組成部分不只是一篇學(xué)術(shù)論文。應(yīng)用型高校的畢業(yè)設(shè)計注重的是“應(yīng)用性”和“實踐性”，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計要求學(xué)生針對某一課題，綜合運用本專業(yè)有關(guān)課程的理論和技術(shù)，自己動手動腦做出解決實際問題的設(shè)計。目的是總結(jié)、檢查學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)成果，是評定畢業(yè)成績的重要依據(jù)。同時，通過畢業(yè)設(shè)計，可培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)項目的基本綜合能力，為學(xué)生就業(yè)能力中的專業(yè)能力奠定堅實的基礎(chǔ)；培養(yǎng)綜合運用已有知識獨立解決問題的能力，從而加強學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠?qū)W以致用。

二、地方應(yīng)用型普通高校計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的現(xiàn)狀

近幾年來，由于學(xué)校對畢業(yè)設(shè)計要求不斷提高，學(xué)生從選題到設(shè)計再到寫出畢業(yè)設(shè)計報告的過程中總存在這樣那樣的問題，最終有個別同學(xué)沒有順利通過畢業(yè)設(shè)計，沒有拿到畢業(yè)證和學(xué)位證的情況時有發(fā)生，并且大多數(shù)畢業(yè)設(shè)計的水平不高，達不到培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題和提高學(xué)生應(yīng)用能力的目的。因此，如何指導(dǎo)學(xué)生做好畢業(yè)設(shè)計，提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計水平和質(zhì)量，是地方應(yīng)用型普通高校面臨的一個重要問題。

（一）畢業(yè)設(shè)計選題現(xiàn)狀

最近幾年，我校計算機相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生自進入大四秋季學(xué)期開始，在進行畢業(yè)實習(xí)的同時，也進入了畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備階段：畢業(yè)設(shè)計選題，雖然畢業(yè)設(shè)計選題過程中，各級領(lǐng)導(dǎo)、指導(dǎo)教師和學(xué)生在態(tài)度是都很重視，但是在選題時也會存在很多的問題，主要有以下三個方面。

1.選題不夠準(zhǔn)確。部分學(xué)生選題未經(jīng)深思熟慮，所選畢業(yè)設(shè)計題目要實現(xiàn)的功能太多，在規(guī)定時間內(nèi)不能獨立完成，而最終只能實現(xiàn)部分功能，或部分模塊。

2.題目相似或重復(fù)雷同。學(xué)生選題存在渾水摸魚的思想，在畢業(yè)設(shè)計選題過程中不是根據(jù)自己的興趣愛好、專業(yè)知識學(xué)習(xí)情況等確定研究選題，而是選擇與他人類似或雷同的選題，甚至同一批畢業(yè)的許多學(xué)生選題一致。比如：“XX管理系統(tǒng)”等，除了可能冠以的系統(tǒng)名稱不同之外，其余基本相同。

3.應(yīng)用價值低。部分學(xué)生的選題是當(dāng)前十分成熟的項目，沒有研究的必要；有些選題已經(jīng)被淘汰，在實際生活和工作中沒有多大用途。

（二）畢業(yè)設(shè)計需求分析階段現(xiàn)狀

通過調(diào)查，許多學(xué)生選題完成后，沒有對自己所做畢業(yè)設(shè)計選題進行仔細了解、分析，他們認為在畢業(yè)設(shè)計中最重要的就是編程，其他方面一帶而過[2]，從而造成畢業(yè)設(shè)計過程中主題經(jīng)常進行修改，最終使得整個系統(tǒng)雜亂無章，無法繼續(xù)進行下去。因此學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計的需求分析階段主要有以下三個方面的問題。

1.選題后未進行實際調(diào)查研究，甚至未查找相應(yīng)的參考文獻。

2.需求分析進行得不徹底、不準(zhǔn)確，即使選題后查找了參考文獻和資料的，也未做充分了解和分析。

3.在需求分析階段沒有寫出需求規(guī)格說明書或系統(tǒng)分析報告就匆忙進入系統(tǒng)設(shè)計階段，導(dǎo)致隨著系統(tǒng)設(shè)計的逐步深入，原來確定的需求不能滿足畢業(yè)設(shè)計的需要，正在進行的設(shè)計與開始的期望和設(shè)想又不相符。

（三）畢業(yè)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計階段現(xiàn)狀

在系統(tǒng)設(shè)計階段，普遍存在以下兩個方面問題。

1.由于需求的不明確，在進行系統(tǒng)設(shè)計時，修改隨意，沒有嚴(yán)格按照軟件開發(fā)的步驟進行。好多學(xué)生在進行系統(tǒng)設(shè)計時并沒有建出相應(yīng)的功能模型，不管是用例圖還是DFD圖都沒有，而且系統(tǒng)設(shè)計過程中功能隨意變換，并且各功能模塊的層次結(jié)構(gòu)不清晰，使得整個系統(tǒng)的功能模塊劃分凌亂，不符合軟件設(shè)計中“高內(nèi)聚，低耦合”的原則。

2.在軟件設(shè)計過程中，不先進行概要設(shè)計、詳細設(shè)計和模塊設(shè)計，沒有軟件的過程性描述，直接進行編碼，存在想到哪里就做到哪里，走到哪兒算哪兒的隨意思想[3]，當(dāng)前內(nèi)容沒有做完便開始其他內(nèi)容，使得整個系統(tǒng)設(shè)計雜亂無章。在這樣的一種研究狀態(tài)下，即使完成了設(shè)計，效率也非常低下，軟件結(jié)構(gòu)混亂，功能實現(xiàn)不完全，降低了軟件設(shè)計的質(zhì)量。

（四）畢業(yè)設(shè)計實現(xiàn)階段現(xiàn)狀

通常把編碼和測試統(tǒng)稱為實現(xiàn)。在進行軟件設(shè)計后，就可以根據(jù)設(shè)計結(jié)果來實現(xiàn)，將軟件的過程性描述編碼，得到計算機可以運行的源代碼。在實現(xiàn)階段主要有以下幾方面的問題。

1.編碼隨意。學(xué)生在編碼的過程中，不注意編程風(fēng)格的把握，導(dǎo)致程序的可讀性、可理解性、可修改性等較差，在答辨的過程中，要求指出某個功能模塊的代碼時，經(jīng)常要花費很多時間才找得到。

2.測試和調(diào)試可有可無。大部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計的軟件編碼完成以后，從沒有想過進行完整的系統(tǒng)測試，或者只對個別功能進行測試或是隨意測試，沒有按照測試步驟逐步進行；基本沒有單元測試和集成測試，一般只是最終隨便輸入幾個數(shù)據(jù)簡單檢測一下，如果有錯，修改了就算完了；也沒有進行回歸測試，沒有測試計劃，沒有想過用什么測試技術(shù)來檢測某一類型的錯識，沒有相應(yīng)的測試用例，也沒有測試結(jié)果分析。由于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計都是一人一題，基本上是一個人完成所有步驟，就算有測試，在測試階段也是自己進行測試，從心理學(xué)的角度來說，自己對自己開發(fā)的軟件進行測試是不可取的。

由于前面階段的文檔不完善，也不重視測試過程，不清楚是否實現(xiàn)了系統(tǒng)最初設(shè)計的功能，是否達到相應(yīng)的性能要求，總以為程序做出來后畢業(yè)設(shè)計就完成了，使得畢業(yè)設(shè)計經(jīng)常在更換運行環(huán)境或答辯時發(fā)生錯誤和問題，從而使得設(shè)計得不到好評甚至無法通過。

（五）畢業(yè)設(shè)計應(yīng)用現(xiàn)狀

最近幾年，我校計算機相關(guān)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計投入使用數(shù)量接近于零。究其原因主要是由于設(shè)計不完全，未進行測試和調(diào)試，存在的錯誤和缺陷較多，文檔和數(shù)據(jù)不完整，導(dǎo)致所開發(fā)的系統(tǒng)或軟件不能方便地轉(zhuǎn)讓、變更、修正、擴充和使用，也沒有為后期培訓(xùn)、維護留下完備的資料；因此，不能投入到真正的使用過程中，也不能實現(xiàn)系統(tǒng)或軟件產(chǎn)品的效益。

三、軟件工程思想的應(yīng)用

軟件工程（Software Engineering，簡稱為SE）是一門研究用工程化方法構(gòu)建和維護有效的、實用的和高質(zhì)量的軟件的學(xué)科。軟件工程中的軟件生命周期是一個軟件從軟件定義、開發(fā)、運行和維護，直到最終被廢棄的整個過程[2]。地方應(yīng)用型普通高校計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計基本都是開發(fā)一些中、小型應(yīng)用系統(tǒng)或軟件，因此，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計也要經(jīng)歷軟件生命周期各個階段，嚴(yán)格遵守軟件工程的各個原則，這樣有助于解決畢業(yè)設(shè)計中存在的問題，提高畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。通過對應(yīng)用型普通本科高校計算機相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在進行畢業(yè)設(shè)計的過程中存在的問題進行分析，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，必須運用軟件工程的觀點、技術(shù)和方法來指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，這樣既節(jié)約了畢業(yè)設(shè)計的時間和學(xué)生的精力，也能做出最優(yōu)質(zhì)的畢業(yè)設(shè)計。

1.選題過程中的應(yīng)用。畢業(yè)設(shè)計選題就是軟件生命周期的問題定義中的問題提出階段，選好題目是進行深入研究的基礎(chǔ)，也是寫出高質(zhì)量畢業(yè)論文的前提。地方應(yīng)用型普通本科高校計算機相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計選題必須做到以下幾點：（1）必須在對選題做了充分調(diào)查、分析，對檢索的參考文獻、資料有了整體把握的基礎(chǔ)上提出。（2）必須符合本專業(yè)培養(yǎng)方案規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)的要求。（3）以選擇工程性較強的課題為主，確保有足夠的工程性訓(xùn)練。（4）要有明確的設(shè)計成果，對于較大型任務(wù)的課題要明確階段性成果。（5）要達到規(guī)定的工作量，難易度適中，確保能在規(guī)定的時間內(nèi)完成整個課題工作。（6）要圍繞生產(chǎn)生活實際，所選題目一定具有一定的理論意義和實踐意義，具有一定的價值。（7）原則上一人一題，對于較大型任務(wù)的課題，每個學(xué)生必須有獨立子課題。結(jié)合以上幾點，分別從專業(yè)基礎(chǔ)、現(xiàn)實意義等方面進行全面分析，進行取舍，最終得出選題。

2.開題過程中的應(yīng)用。在畢業(yè)設(shè)計的開題過程中，需要明確所選題目的選題依據(jù)（包括選擇課題的背景、選題研究的理論及實踐意義）、選題研究現(xiàn)狀（包括目前國內(nèi)外對本選題的研究情況和有待解決的問題）、研究內(nèi)容與方法，而這些就是軟件工程中需求分析階段應(yīng)該做的事情。

需求分析指的是在建立一個新的或改變一個現(xiàn)存的電腦系統(tǒng)時描寫新系統(tǒng)的目的、范圍、定義和功能時所要做的所有的工作[3]。因此開題過程中最重要的是進行需求分析，需求分析具有決策性、方向性、策略性的作用，在軟件開發(fā)的過程中具有舉足輕重的地位。需求分析完成的好壞直接影響后續(xù)軟件開發(fā)的質(zhì)量。開題過程中需要指導(dǎo)學(xué)生大量地閱讀相關(guān)的研究資料，同時根據(jù)資料進行分析研究，對當(dāng)前畢業(yè)設(shè)計的研究進度做到心中有數(shù)，明確畢業(yè)設(shè)計的具體方向，寫出畢業(yè)設(shè)計的研究內(nèi)容與方法，得到相應(yīng)的設(shè)計提綱，解決好設(shè)計什么，如何設(shè)計的問題。因此，應(yīng)用好軟件工程的思想來指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的開題是至關(guān)重要的。根據(jù)學(xué)校對學(xué)生畢業(yè)論文的要求，在計算機相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計報告中，要求要有數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典等相應(yīng)內(nèi)容，而軟件工程中的數(shù)據(jù)流圖（Data Flow Diagram，簡稱DFD），它是從數(shù)據(jù)傳遞和加工角度，以圖形方式來表達系統(tǒng)的邏輯功能、數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯流向和邏輯變換過程。它是描述系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流程的圖形工具，它標(biāo)識了一個系統(tǒng)的邏輯輸入和邏輯輸出，以及把邏輯輸入轉(zhuǎn)換為邏輯輸出所需的加工處理[3]。因此，在這個階段，要指導(dǎo)學(xué)生按照DFD圖的要求，確定設(shè)計的功能，然后根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果寫出分析報告，就得出畢業(yè)論文中系統(tǒng)分析階段的初始文檔。

3.在實踐研究環(huán)節(jié)的應(yīng)用。根據(jù)需求分析（開題階段）的結(jié)果進行軟件的概要設(shè)計和詳細設(shè)計，注意在設(shè)計過程中要嚴(yán)格按照軟件工程對于設(shè)計階段的指導(dǎo)原則來進行設(shè)計。將概要設(shè)計階段需求分析得到的DFD轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即是根據(jù)需求確定軟件和數(shù)據(jù)的總體框架，設(shè)計出軟件的結(jié)構(gòu)，也就是要確定系統(tǒng)中每個程序是由哪些模塊組成的，以及這些模塊相互間的關(guān)系。然后再進行詳細設(shè)計，設(shè)計出每個模塊的實現(xiàn)算法、所需的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且對每個模塊寫出過程性描述；為每個模塊設(shè)計出一組測試用例，在進行測試時就以此測試用例來進行測試。詳細設(shè)計階段的任務(wù)還不是具體地編寫程序，而是要設(shè)計出程序的“藍圖”，以后將根據(jù)這個“藍圖”寫出實際的程序代碼。因此，指導(dǎo)教師要對學(xué)生的設(shè)計過程進行監(jiān)督和指導(dǎo)，防止學(xué)生盲目的進行編碼。

4.在實現(xiàn)階段的應(yīng)用。在編碼的過程中，要注意編程風(fēng)格的把握，編程的風(fēng)格在很大程度上影響程序的可讀性、可測試性和可維護性。

在測試階段，可以進行交叉測試，即學(xué)生之間可以兩兩交叉，相互測試，以更好的達到測試效果，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的團隊意識和合作意識。

在測試過程中要注意運用軟件工程的測試原則和測試思想，嚴(yán)格按照單元測試→集成測試→確認測試→系統(tǒng)測試→驗收測試的測試步驟進行，利用白盒測試技術(shù)進行單元測試，黑盒測試技術(shù)進行其他測試，并且在找出錯誤并修改后要進行相應(yīng)的回歸測試，確認修改了錯誤并且沒有引入新的錯誤，這樣有利于找到軟件中的各類錯誤，提高軟件的質(zhì)量。因此，在軟件的測試過程中，一定要嚴(yán)格按照軟件工程中的測試原則來進行，不可隨意進行測試，并且要注意測試文檔資料的收集整理，要有相應(yīng)的測試計劃和測試報告。對學(xué)生的創(chuàng)造性的思維和想法，指導(dǎo)教師要給予支持，積極引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，用應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)來要求學(xué)生，保證高質(zhì)量的畢業(yè)設(shè)計的完成。

5.在畢業(yè)論文（設(shè)計）報告方面的應(yīng)用。對于應(yīng)用型普通本科高校計算機相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計而言，不單單是完成了一個系統(tǒng)的設(shè)計，還要有相應(yīng)的設(shè)計報告，而設(shè)計報告的編寫過程中，很多學(xué)生存在文字表達能力不強的現(xiàn)象，為了完成報告，就有可能會抄襲，特別是在軟件開發(fā)的各個階段文檔材料不全的情況下更為嚴(yán)重。因此，在學(xué)生進行軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)教師都應(yīng)該按照軟件工程的觀點來進行指導(dǎo)，并要求學(xué)生在各個階段都完成相應(yīng)的文檔。這樣在畢業(yè)設(shè)計報告撰寫的過程中，只要將各個階段的文檔進行合并、整理就得到相應(yīng)的設(shè)計報告，并且是一篇重復(fù)率不高的高質(zhì)量的設(shè)計報告。

6.在畢業(yè)設(shè)計實際應(yīng)用方面的應(yīng)用。因為學(xué)生在整個系統(tǒng)或軟件過程中均按軟件設(shè)計規(guī)范準(zhǔn)備了文檔和進行了完整的系統(tǒng)測試，從而為系統(tǒng)或軟件的專利申請?zhí)峁┝顺浞直匾馁Y料，并為畢業(yè)設(shè)計的實際應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計在學(xué)生的整個大學(xué)生活中具有極其重要的地位和作用，根據(jù)應(yīng)用型普通本科高校人才培養(yǎng)的定位，主要是培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力、動手能力和應(yīng)用能力。通過對軟件工程思想在計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的過程及方法中的應(yīng)用研究，逐步實現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的實際成果轉(zhuǎn)化，從而為應(yīng)用型計算機相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)提供相應(yīng)的借鑒。

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