姜 瑛，鐘楨瓊，丁家滿

(1.昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院，云南昆明650500;2.云南省昭通高速公路路政管理大隊,云南昭通657000)

1 提出問題

在計算機類專業(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。作為計算機類專業(yè)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，畢業(yè)設(shè)計是以學(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，圍繞特定選題進行的有計劃、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、動手實踐能力、自主創(chuàng)新能力及協(xié)作能力。與課程設(shè)計不同，畢業(yè)設(shè)計更強調(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綜合運用所學(xué)知識，分析、解決實際問題的能力；②自主獲取新知識、獨立發(fā)現(xiàn)問題的能力；③計算機系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)的能力；④創(chuàng)新精神和團隊協(xié)作能力；⑤文獻檢索、資料查詢以及論文寫作能力[1]。

畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和技能，進行工程技術(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，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)鍵實踐環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計周期長、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)未能達到預(yù)期目標(biāo)、畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量低下等問題，影響學(xué)生的畢業(yè)。實際上，計算機類專業(yè)的本科畢業(yè)設(shè)計可以視為一個小型軟件系統(tǒng)的開發(fā)過程。目前，在畢業(yè)設(shè)計實踐中也出現(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[3-5]等。

2 計算機類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀分析

昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院計算機系1985年開始招收四年制本科生，目前共有計算機科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程、軟件工程等3個計算機類專業(yè)。這3個專業(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)計工作，大四下學(xué)期第16周進行畢業(yè)設(shè)計答辯，要求每位學(xué)生綜合運用所學(xué)知識與技能，獨立分析、處理和解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。

近年來，在計算機類專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生未能較好地完成畢業(yè)設(shè)計的預(yù)定目標(biāo)，部分學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計質(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)計選題時，由于大多數(shù)學(xué)生沒有參加過實際的軟件項目，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)容實現(xiàn)有困難或者來不及實現(xiàn)，在畢業(yè)設(shè)計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入軟件設(shè)計，導(dǎo)致后期反復(fù)對修改系統(tǒng)；沒有對軟件進行總體設(shè)計，在目標(biāo)不明確的情況下隨意進行軟件開發(fā)，整個開發(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)問題通常為時已晚，稍作改動系統(tǒng)就不能運行；未進行軟件測試，只使用少量數(shù)據(jù)檢查了系統(tǒng)的運行情況，沒有發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的其他問題或錯誤；開發(fā)中未編寫軟件文檔，部分學(xué)生到畢業(yè)設(shè)計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，或到某單位實習(xí)3-5個月，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)計的質(zhì)量。

3 在計算機類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)用增量開發(fā)模型

為了達到計算機類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)，自2015年起，學(xué)院通過強調(diào)軟件工程思想、應(yīng)用增量開發(fā)模型、加強過程管理等措施，有針對性地控制畢業(yè)設(shè)計的過程和進度，進一步改進畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。

3.1 強調(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，在與學(xué)生見面的第一次畢業(yè)設(shè)計指導(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、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，將軟件產(chǎn)品作為一系列的增量構(gòu)件來設(shè)計、編碼、集成和測試[8]，如圖1所示：

圖1 增量開發(fā)模型[8]

采用增量開發(fā)模型，可以將畢業(yè)設(shè)計要完成的軟件系統(tǒng)分解為一系列的增量構(gòu)件，通過迭代開發(fā)逐步實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)。在計算機類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)用了增量開發(fā)模型，相關(guān)步驟如圖2所示：

圖2 增量開發(fā)模型在畢業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用

3.2.1 選題

為了有助于學(xué)生綜合運用多學(xué)科的知識與技能，學(xué)院要求學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的選題有一定的理論和現(xiàn)實意義，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)文獻資料。通過多次交互，讓每個學(xué)生的選題都符合其實際能力，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)劃分為若干個子系統(tǒng)，定義每個子系統(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)生可將第一個增量構(gòu)件定義得簡單一些，這樣學(xué)生可以在較短時間內(nèi)看到一個可運行的軟件子系統(tǒng)，增強其完成軟件系統(tǒng)的信心。后期在逐步增加軟件功能的同時，學(xué)生也有時間學(xué)習(xí)和適應(yīng)下一個增量構(gòu)件的開發(fā)，從而降低畢業(yè)設(shè)計失敗的風(fēng)險。

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 加強過程管理

為了確保畢業(yè)設(shè)計順利進行，除每周定時的指導(dǎo)例會外，還在各增量構(gòu)件的分析、設(shè)計、編碼、測試等階段結(jié)束時進行軟件系統(tǒng)開發(fā)的檢查和匯報。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)作交流的實踐能力。通過學(xué)生匯報和教師講解，總結(jié)、交流開發(fā)中存在的問題及相關(guān)收獲，加強學(xué)生的團隊精神和協(xié)作能力。

對于長期在外實習(xí)的學(xué)生，要求其每周提交工作進展報告和階段文檔，并與該生實習(xí)單位主管進行定期交互，或委托實習(xí)單位進行階段檢查后將結(jié)果反饋給指導(dǎo)教師，以便掌握學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的進度，及時解決存在的問題。

4 增量開發(fā)模型在計算機類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中的實踐

2015年11月-2016年5月，學(xué)院在5名2012級計算機科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科生的畢業(yè)設(shè)計中實踐了增量開發(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月外出實習(xí)，其余學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計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，1人被評為學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計，3人成績?yōu)榱迹?人成績?yōu)榧案?。?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)計工作，部分學(xué)生在知識的應(yīng)用和實際動手方面表現(xiàn)出色。

5 結(jié)語

實踐表明，增量開發(fā)模型可以保障畢業(yè)設(shè)計的質(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)計問題，而不是僅關(guān)注代碼編寫，為畢業(yè)后的工作實踐奠定了基礎(chǔ)。學(xué)院將鼓勵更多的學(xué)生盡早參與到實際的軟件項目中，進一步提升其實踐能力和創(chuàng)新精神。