摘 要：近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對高素質(zhì)的軟件人才的需求越來越旺盛，軟件人才的培養(yǎng)變的尤為重要。同時，出現(xiàn)了許多先進的軟件人才培養(yǎng)模式和方法，有力地推動了軟件工程學科的發(fā)展。本文嘗試用哲學的觀點和原理來理解軟件工程中的基本技術和方法，通過對軟件工程中幾個重要知識點的哲學分析，使枯燥的軟件工程理論變得通俗易懂、深入淺出。提出了一種以哲學的觀點來理解軟件工程的新思想。

關鍵詞：軟件工程；哲學；人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

軟件工程，英文名Software Engineering，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)量的軟件的學科[1]。軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，決定了一個國家的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平及其在國際市場上的綜合競爭力。目前，我國軟件高級人才的短缺已經(jīng)成為制約我國軟件產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的一個瓶頸。在中國，國內(nèi)市場對軟件人才的需求每年高達80萬人，而高校計算機畢業(yè)生中的軟件工程人才還很缺乏，尤其是高素質(zhì)的軟件工程人才的極度短缺。盡快培養(yǎng)起適合信息產(chǎn)業(yè)所需要的高素質(zhì)軟件工程人才，已經(jīng)成為信息化工作中的重中之重。

哲學，社會意識形態(tài)之一，是關于世界觀的學說[2]。是理論化、系統(tǒng)化的世界觀，是自然知識、社會知識、思維知識的概括和總結(jié)，是世界觀和方法論的統(tǒng)一。是社會意識的具體存在和表現(xiàn)形式，是以追求世界的本源、本質(zhì)、共性或絕對、終極的形而上者為形式，以確立哲學世界觀和方法論為內(nèi)容的社會科學。愛因斯坦這樣談論哲學：如果把哲學理解為在最普遍和最廣泛的形式中對知識的追求，那么，哲學顯然就可以被認為是全部科學之母。馬克思也說過：真正的哲學是時代精神的精華。

馬克思主義哲學與具體科學是一般與個別的關系，二者之間存在著既相互區(qū)別又相互聯(lián)系的辯證統(tǒng)一關系。它們之間的區(qū)別表現(xiàn)在：具體科學以世界某一特殊領域的具體規(guī)律為自己的研究對象，因而其理論具有個別性和特殊性；馬克思主義哲學以包括自然、社會和人類思維在內(nèi)的整個世界的最一般規(guī)律作為自己的研究對象，因而其理論具有一般性和普遍性。它們之間的聯(lián)系表現(xiàn)在：一方面，馬克思主義哲學以具體科學為基礎，沒有具體科學的發(fā)展，馬克思主義哲學既不可能產(chǎn)生，也不可能發(fā)展；另一方面，具體科學以馬克思主義哲學為指導，馬克思主義哲學為具體科學的研究提供正確的世界觀和方法論。

2 分層DFD體現(xiàn)了抽象和分解的關系（Hierarchical

DFD embodies the relation between abstraction

and decomposition）

抽象和分解是兩種相互區(qū)別又相互聯(lián)系的思維方式。所謂分解，就是面向高層對其按某種方式從思維、邏輯或功能上進行分解，使其一分為幾個相對獨立的模塊。所謂抽象，是面向底層，隱藏低層的各種差異和復雜實現(xiàn)，向高層提供一個統(tǒng)一的平臺或接口。在生活中，這種分解與抽象的概念也革新了我們的思維習慣。面對一個問題，我們現(xiàn)在的習慣是，把它化成一個個小的整體，再分而治之，再歸納總結(jié)，找出其中的共性?；蛘呦葟囊粋€基本內(nèi)核做起，再層層抽象擴展，最終達到自己的目標。

抽象是指忽略一個問題中與當前目標無關的那些方面，以便更充分地關注與當前目標有關的方面。在求解一個復雜問題時，可以有許多抽象級別。例如，欲用計算機解決一個復雜的應用問題，開發(fā)人員首先將該應用問題抽象成一個計算機軟件系統(tǒng)。在這個抽象層次上，可以忽略應用問題內(nèi)部的復雜性，只關注整個軟件系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，即軟件系統(tǒng)的輸入和輸出。然后，將這個大而復雜的問題分解成若干個較小的問題（如子系統(tǒng)或功能），每個較小的問題又可分解成若干個更小的問題（如功能或子系統(tǒng)）。如此自頂向下一層一層地分解下去，直到每個最底層的問題都足夠簡單為止。這樣，一個復雜的問題也就迎刃而解了。自頂向下逐層分解充分體現(xiàn)了分解和抽象的原則。隨著分解層數(shù)的增加，抽象級別也越來越低，即越接近問題的解。自頂向下的過程是分解的過程，自底向上的過程是抽象的過程。

功能建模的思想就是用抽象模型的概念，按照軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、變換的關系，自頂向下逐層分解，直到找到滿足功能要求的所有可實現(xiàn)的軟件為止[3]。功能模型用數(shù)據(jù)流圖來描述。對于稍微復雜一些的實際問題，在數(shù)據(jù)流圖上常常出現(xiàn)十幾個甚至幾十個加工，這樣的數(shù)據(jù)流圖看起來不直觀，不易理解，分層的數(shù)據(jù)流圖能很好地解決這一問題。按照系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)進行逐步分解，并以分層的數(shù)據(jù)流圖反映這種結(jié)構(gòu)關系，能清楚地表達和容易理解整個系統(tǒng)。圖1為數(shù)據(jù)流圖的分層示意圖。對頂層數(shù)據(jù)流圖中所表示的系統(tǒng)進行功能分解得到一層數(shù)據(jù)流圖，對一層數(shù)據(jù)流圖中的功能進一步分解得到二層數(shù)據(jù)流圖，以此類推。

3 分級表示的CMMI與量變質(zhì)變規(guī)律（The

hierarchical representation of CMMI and the

quantitative and qualitative rhythms）

世界上任何事物都是質(zhì)與量的矛盾統(tǒng)一體，而一切事物又總是處于不斷的運動、變化和發(fā)展的狀態(tài)中。因此，事物的發(fā)展、變化必然呈現(xiàn)出量變和質(zhì)變兩種狀態(tài)[4]。量變轉(zhuǎn)化為質(zhì)變，質(zhì)變又引起新的量變，如此循環(huán)往復以至無窮，把事物推向前進，這就是事物發(fā)展的一般過程。

所謂量變就是事物量的規(guī)定性的變化。包括事物在數(shù)量上的增減以及各個組成成分在空間排列次序上的變化、程度的加強或削弱、結(jié)構(gòu)的復雜或簡單、個別屬性的變化等等。凡是沒有引起事物根本性質(zhì)改變的一切變化都是量變。量變和質(zhì)變是對立的范疇，量變就是非質(zhì)變。所謂質(zhì)變就是事物質(zhì)的規(guī)定性的變化，是事物根本性質(zhì)的變化，是漸進過程的中斷，是由一種質(zhì)態(tài)向另一種質(zhì)態(tài)的轉(zhuǎn)化。

量變和質(zhì)變的辯證關系：①任何事物的變化總是在一定質(zhì)的基礎上先從量變開始的。②量變積累到一定程度必然引起質(zhì)變。量變是質(zhì)變的必要準備，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果。③質(zhì)變又會引起新的量變。一方面，質(zhì)變體現(xiàn)著量變的結(jié)果；另一方面，質(zhì)變又為新的量變開辟道路。④量變可以轉(zhuǎn)化為質(zhì)變，質(zhì)變又可以轉(zhuǎn)化為量變。如此循環(huán)往復，以至無窮，體現(xiàn)著事物的永恒的變化和發(fā)展。

分級表示的成熟度等級（Maturity Level，ML）給出了軟件組織按規(guī)定的過程改進如何從成熟度低的等級逐步向更高的等級發(fā)展[5]，共有五個組織成熟度等級，這些等級如圖2所示。五個等級均規(guī)定了所包含的過程域（Process Area，PA）。

分級表示為實施過程改進的組織規(guī)定了既定的軟件能力成熟度提升的路徑，即從初始級開始逐級提升。而每個等級均規(guī)定了相關的一組過程域，如圖3所示。圖中除第一級以外，每個等級上給出了每一組過程域名稱的英文字縮寫。

軟件組織按CMMI分級表示規(guī)定的成熟度等級，逐級攀登就能從低級到高級一步步地成熟起來。每一個等級都要經(jīng)歷量變到質(zhì)變的過程，每個等級包含多個過程域，每完成一個過程域都是量變的積累，完成一個等級的所有過程域就達到了質(zhì)變的臨界點。軟件組織的軟件開發(fā)能力就躍升了一個級別，又在一個新的高度開始了量變的積累。

事物的發(fā)展是從低級到高級、簡單到復雜的新陳代謝的過程；是由低層次的平衡逐步上升為高層次的平衡的過程。事物的運動平衡有低層次的平衡和高層次的平衡之分，實現(xiàn)由低層次的平衡組合向高層次的平衡組合轉(zhuǎn)化過程就是事物的發(fā)展過程。在這個轉(zhuǎn)化過程中，事物先由低層次的平衡→不平衡（某一方面進步了、或某一部分突破了）→高一層次的平衡（其余方面的遞進的相互跟上）→再到不平衡→……更高層次的平衡。

4 黑盒測試中的因果圖方法與原因和結(jié)果的辯證

關系（Causality diagram in black box testing and

the dialectical relationship between the cause and

the effect）

原因和結(jié)果是揭示事物的前后相繼、彼此制約的關系范疇?？陀^世界到處都存在著引起與被引起的普遍關系，唯物辯證法把這種引起與被引起的關系，稱為因果關系或因果聯(lián)系。其中，引起某一種現(xiàn)象的現(xiàn)象叫做原因，而被某種現(xiàn)象所引起的現(xiàn)象叫做結(jié)果。

原因和結(jié)果之間的關系是既對立又統(tǒng)一的關系[6]。首先，原因和結(jié)果是對立的。在具體的因果聯(lián)系中，原因就是原因，結(jié)果就是結(jié)果，二者不能混淆和顛倒。這是原因和結(jié)果區(qū)別的確定性。其次，原因和結(jié)果又是統(tǒng)一的，表現(xiàn)在：第一，原因和結(jié)果是相互依存的。第二，原因和結(jié)果在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。第三，原因和結(jié)果是相互作用的。

任何事物都處于因果聯(lián)系之中，原因和結(jié)果既嚴格區(qū)別，又密切聯(lián)系；因果聯(lián)系具有普遍性、客觀性。這就要求我們在認識事物時，既要看到它的產(chǎn)生是有客觀原因的，又要看到它還會引起一定的結(jié)果。承認因果聯(lián)系的普遍性和客觀性，是人們正確認識事物，進行科學研究的前提；正確把握事物的因果聯(lián)系，才能提高人們實踐活動的自覺性和預見性。只有找出某一事物或現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，才能認識其本質(zhì)和規(guī)律，提出解決問題的有效方法。

因果圖方法是一種幫助人們系統(tǒng)地選擇一組高效測試用例的方法，它既考慮了輸入條件的組合關系，又考慮了輸出條件對輸入條件的依賴關系，即因果關系，其測試用例發(fā)現(xiàn)錯誤的效率比較高[7]。

用因果圖設計測試用例的步驟：

（1）分割功能說明書。

將輸入條件分成若干組，然后分別對每個組使用因果圖，這樣可減少輸入條件組合的數(shù)目。

（2）識別“原因”和“結(jié)果”，并加以編號。

“原因”是指輸入條件或輸入條件的等價類；“結(jié)果”是指輸出條件或系統(tǒng)變換。每個原因和結(jié)果都對應于因果圖中的一個結(jié)點，當原因或結(jié)果成立（或出現(xiàn)）時，相應的結(jié)點的值為1，否則為0。

（3）根據(jù)功能說明中規(guī)定的原因與結(jié)果之間的關系畫出因果圖。

圖中左邊的結(jié)點表示原因，右邊的結(jié)點表示結(jié)果。畫因果圖時原因在左，結(jié)果在右，由上向下排列，并根據(jù)功能說明中規(guī)定的原因和結(jié)果之間的關系，用上述符號連接起來。必要時還可以引入一些中間結(jié)點。

（4）根據(jù)功能說明在因果圖中加上約束條件。

由于原因②與③，④與⑤不能同時發(fā)生，分別加上約束條件E。

（5）根據(jù)因果圖畫出判定表。

列出滿足約束條件的所有原因組合，寫出每種原因組合下的結(jié)果（如有的話）。

（6）為判定表的每一列設計一個測試用例。

圖4為飲料自動售貨機因果圖，表1為節(jié)點含義，表2：由因果圖畫出的判定表。圖中陰影部分表示不可能出現(xiàn)的原因條件組合，此外當原因②、③、④、⑤均為0時，表示既沒有投硬幣也沒有押按鈕，此時表示售貨機處于無人使用狀態(tài)，因此也不必為它們設計測試用例。

5 項目管理的本質(zhì)與聯(lián)系的普遍性原理（The

essence of project management and the general

principle of contact）

所謂聯(lián)系，就是事物之間以及事物內(nèi)部諸要素之間的相互影響、相互制約和相互作用。聯(lián)系是普遍的。世界上一切事物都與周圍其他事物有著這樣或那樣的聯(lián)系[8]。世界是一個普遍聯(lián)系的有機整體，是一幅由種種聯(lián)系交織起來的豐富多彩的畫面，其中沒有一個事物是孤立存在的。聯(lián)系的普遍性原理要求我們要用聯(lián)系的觀點看問題，既要看到事物之間的聯(lián)系，又要看到事物內(nèi)部諸要素之間的聯(lián)系。

項目管理的目標，就是以最小的代價（成本和資源）最大限度地滿足軟件用戶或客戶的需求和期望，也就是協(xié)調(diào)好質(zhì)量、任務、成本和進度等要素相互之間的沖突，獲取平衡。概況地說，項目管理的本質(zhì)，就是在保證質(zhì)量的前提下，尋求任務、時間和成本三者之間的最佳平衡[9]，如圖5所示。

項目三要素：任務、時間和成本之間是相互影響、相互制約和相互作用的關系。在一個項目中，一般說任務、時間和成本中的某項是確定的，其他兩項是可變的。這樣，我們就可控制不變項，對可變項采取措施，保證項目達到預期效果。例如，產(chǎn)品質(zhì)量是不變的，要有足夠的時間和成本投入去保證產(chǎn)品的質(zhì)量。但同時市場決定產(chǎn)品，時間受到嚴格限制，這時，如果要保證產(chǎn)品的功能得到完整的實現(xiàn)，就必須有足夠的成本投入（人力資源、硬件資源等）。如果成本也受到限制，就不得不減少功能，實現(xiàn)產(chǎn)品的主要功能。

6 結(jié)論（Conclusion）

軟件工程知識中蘊涵了豐富的哲學思想，讓學生掌握這些哲學思想，對學生深刻理解并靈活運用軟件工程知識，激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力，意義重大[10]。本文采擷了軟件工程理論中一些簡單的現(xiàn)象進行哲學分析，旨在幫助大家進一步理解軟件工程理論的思想精髓。其實軟件工程中許多現(xiàn)象都和哲學思想相關，如：軟件設計方法的改變中體現(xiàn)了唯物辯證法中發(fā)展的觀點。大型軟件開發(fā)過程中資金、開發(fā)時間、開發(fā)人員之間的辯證聯(lián)系。需求設計和具體編碼是原因和結(jié)果的辯證關系。軟件維護過程中體現(xiàn)矛盾的斗爭性。軟件功能和底層代碼之間是現(xiàn)象和本質(zhì)的關系等等。這些都將是下一步研究的重點目標。從哲學的角度講，人們更希望用軟件工程理論來改造世界而不僅僅是認識世界。

參考文獻（References）

[1] 齊治昌，譚慶平，寧洪.軟件工程[M].北京：高等教育出版社，

2004.

[2] 陳先達，楊耕.馬克思主義哲學原理[M].北京：中國人民大學出

版社，2010.

[3] 毋國慶.軟件需求工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[4] 郭貴春.自然辯證法概論[M].北京：高等教育出版社，2013.

[5] 張海藩.軟件工程[M].北京：清華大學出版社，2010.

[6] 王三可.馬克思主義哲學教程[M].西安：陜西人民出版社，2013.

[7] 錢樂秋，趙文耘，牛軍鈺.軟件工程[M].北京：清華大學出版社，

2007.

[8] 喬斯坦·賈德.蘇菲的世界[M].北京：作家出版社，2007.

[9] 肖來元.軟件項目管理與案例分析[M].北京：清華大學出版社，

2012.

[10] 高禹，馮相忠.軟件工程中的哲學思想[J].高等理科教育，2008

（4）：17-20.

作者簡介：

王中華（1976-），男，碩士，講師.研究領域：Petri網(wǎng)理論及

應用，軟件工程.

汪文彬（1969-），男，碩士，副教授.研究領域：算法分析.