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專業人才培養不具有明確針對性,人才培養結構合理性欠缺,專業人才培養層次相對單一。造成這一問題根源是地方院校對行業企業實際需求不明,導致專業人才培養定位不清。畢業生雖然專業知識結構比較全面,但實際工作能力不強,無法滿足企業實際需求。
1.2專業課程設置不合理
課程體系建設是地方高校軟件工程未來走內涵發展道路的核心。從調研地方本科學校現有軟件工程課程體系實情來看,傳統“學術型”課程體系架構占據主導,“應用型”與“學術型”課程體系架構區分度不明顯。
1.3教師隊伍應用型能力欠缺
地方高校軟件工程現有師資隊伍的實踐能力不足,專業教師參與企業生產科研活動的力度不夠。雙師型結構教師比例低于30%。
1.4專業人才就業率低與企業“無人可用”矛盾沖突明顯
軟件工程專業高層次應用技術和技能人才數量嚴重不足,同時應用技術和技能人才培養的學歷層次不高不能滿足企業實際需求。地方高校軟件工程專業定位和人才培養目標不明確、教學方式方法缺乏科學性、系統性,實踐教學體系不完善,沒有與行業就業有效對接,導致培養的人才無法滿足社會生產實際需求,導致“軟件工程專業畢業生無職可就,軟件開發行業以及相關軟件應用單位招不到滿意的員工”現狀普遍存在。
2軟件工程專業課程體系理論設計
以行業、企業實際對人才需求為引導,軟件工程專業畢業生真實就業情況調查為依托,地方高校軟件工程專業課程一線教師眾多教學研究成果為參考,專業教師在企業掛職學習經驗體會為借鑒,圍繞地方高校軟件工程專業課程教學體系存在事實問題,來對地方本科院校軟件工程課程體系建設進行設計建設。設計建議如下:
2.1學科建設
以專業相關的行業、企業人才的實際需求和當前使用的主流開發工具或技術為依托來不斷調整專業架構,優化專業人才培養方案,完善人才培養目標,對專業進行合理定位,系統性調整教學方式方法,從而實現以行業、企業對人才的需求來引導地方本科院校軟件工程專業的學科建設。
2.2校企辦學
學科建設以輸出滿足行業、企業需求合格的應用型人才為目標,通過校企聯合辦學,對學生進行定向培養、訓練,專業課程體系嵌入資格認證課程模塊,實訓課程以企業開發項目方式貫穿培養環節以達到提高專業人才的實際動手能力。
2.3師資建設
采取教師企業掛職鍛煉參與企業項目研究開發,共同承接開發項目等方式鍛煉提高師資隊伍實戰能力。教師在企業實戰經歷和相關經驗成果帶入到日常的教學環節,不僅能促進專業教師學術、科研能力提升,還能夠最大程度豐富、提高專業學科建設。
3三層結構課程體系建設
軟件工程專業課程體系建設以工程教育理念為指導,項目實戰為背景,社會需求為導向,提高學生專業素養、理論知識體系以及實踐能力為宗旨。學生完整地專業培養環節結束后具有程序設計,系統分析,軟件設計、開發,項目管理,網絡和移動通信終端應用開發能力。
3.1基礎理論
由公共基礎課程和專業基礎課程構成:
①公共基礎課程主要涵括地方高校各現行必修公共課程,
②專業基礎課程是專業課程堅實的理論基礎,專業必修前導課程,是對軟件工程專業基本“計算”概念理解、掌握,問題計算求解能力和構建中小規模軟件系統綜合能力的初步培養。
3.2專業理論
以市場對人才需求為導向、行業最新前沿技術為引領、專業骨干課程為核心、專業素質全面拓展和綜合素養整體提高為目標來對專業主干課程進行建設,主要包括以下幾類課程:
3.2.1面向行業認知能力培養課程主要包括對行業、企業認知學習以及計算機專業知識學習等專業認知方面課程。一般包括行業相關法律、法規,從業道德規范,行為準則,經營管理常規模式,軟件項目開發流程等認知類課程。
3.2.2計算機編程與算法設計能力課程算法設計類課程主要包含離散數學、數據結構、算法分析以及數據結構課程設計等方面的課程;編程課程主要包含C語言程序設計、面向對象程序設計等傳統程序設計語言課,還包括當下企業應用最為廣泛的,最流行的技術前沿課程。
3.2.3軟件工程專業系統分析課程系統分析能力課程主要包括操作系統、計算機網絡,軟件工程、數據庫原理等系統類課程。
3.2.4系統實現與集成能力課程系統實現與集成能力方面課程主要包括網絡編程、移動互聯開發編程、編譯技術、軟件開發以及軟件測試等課程。
3.3實踐
以校企聯合培養為手段,一至兩學年時長為周期,貼近企業實際需求為指導,綜合技能全面提高為目的來對專業學生進行實踐能力培養,方式如下:
3.3.1校企共同建設實訓課程以項目介入為主線,企業實際效益項目和高校產學研項目為實際授課主體。引進企業優秀項目人才或具有企業項目實戰經驗的教師來對專業人才展開課程實訓,全面提高學生專業技能水平,綜合素養。校企共同培養模式不但能夠提高學生工程實踐能力,知識轉化生產實際速度,同時反向激發學生探究、學習知識的熱情,最終提高就業競爭力。
3.3.2合作企業崗位實訓針對畢業學生和部分專業老師做崗位綜合實訓:
①學生崗位實訓:讓學生真實參與企業項目實戰,充分消化吸收前期所學理論和技能知識,進一步提升學生綜合能力,為就業夯實基礎。
②老師崗位實訓:專業老師參與企業項目研發,并將企業項目開發經驗和技術進行梳理總結、編纂成冊,運用到實際日常教學環節,促進教學質量提高,有利于縮短理論轉化實際成果周期。
3.3.3校企合作運用項目方式指導學生做畢業論文(設計)畢業論文(設計)是對學生的專業知識掌握程度與提升高度的一次全面的考核,同時也是培養學生綜合運用所學知識,獨立地分析問題和解決問題的能力的一次全面的實訓。但是傳統的教育模式導致大多地方院校工科專業學生畢業論文流于形式,與實際脫節。通過與企業合作運用項目方式指導學生做畢業論文(設計)弱化學生對畢業論文(設計)的抵觸情緒,可以進一步讓學生了解行業企業實際運作規范及最新技術,進一步加強對學生實踐和技能能力的培養,為畢業后從容就業夯實基礎。
2CDIO教學法在“面向對象軟件工程”理論及其課程項目教學設計中的應用
2.1總體設計
目前,“面向對象軟件工程”課程教學安排共計54學時,我們將理論教學內容與課程項目實踐教學內容結合起來進行設計。在整個教學周期內,按照軟件生命周期并結合CDIO、案例與項目驅動的教學法,設計理論課程案例教學過程中的相關活動,配合對應的課程項目實施活動加以有效組織與實踐,在整個教學環節結合項目開發活動的進展與深入,要求學生記錄自己團隊活動中的相關內容,按照我們事先制定的規范撰寫并維護項目文檔。具體解決方案是:第一,正式課程教學的1~6周,設計項目描述和需求獲取與分析、系統設計中的具體活動,這些活動包括分別標識實體對象、邊界對象和控制對象;將用例映射成對象;建立對象之間的交互;標識關聯、聚集和屬性;對單一對象狀態依賴行為的建模;對對象之間的繼承關系建模;對本階段的分析對象模型進行評審;基于分析對象模型標識出設計目標,進行子系統分解和標識;將子系統映射到系統構件元素上;標識并存儲持久性數據;設計訪問控制策略;設計全局控制流;標識服務;標識邊界條件;對系統設計進行評審。第二,7~14周,設計對象設計與實現中的活動,這些活動包括學習軟件復用和設計模式,并在詳細設計中加以應用;對對象之間的接口進行說明,涉及標識遺漏的屬性和操作、說明接口類型、簽名與可見性,說明接口中相關方法的前置條件、后置條件和不變式等。第三,15~16周,設計測試階段中的活動。第四,17周,進行相關的總結活動,包括項目文檔的靜態檢查和驗收,以及課程項目的動態演示與現場回答問題。
2.2設計課程項目
在設計課程項目中,將考慮提供給學生一個貫穿整個學期的課程教學項目描述,為此我們將選擇開發一個基于Web的應用系統。這類系統的實例很多,可以由教師設定或者由學生自選,如教師可根據教學中的需要設定一類基于Web的師生交流系統,以方便實現教師和學生之間關于做項目時的溝通。學生也可以根據個人興趣選擇網游軟件開發,或者選擇基于Web的電子商務網站系統等。總之,相關項目的設計需要教師事先準備好項目描述或問題定義。為了開發這類基于Web的應用系統,教師需要指定項目使用的環境和工具,主要包括兩類:一類是開發環境與工具、數據庫管理系統、界面開發工具等,另一類是項目管理工具。這一階段設計的活動屬于CDIO中的構思階段。
2.3設計理論課程教學過程
首先,在理論課程教學內容設計中,我們主要依據的是第3版的SWEBOK標準(2013),在CDIO工程教育模式的指導下,完成相關知識體系教學設計。在SWEBOK2013版中的17個知識點中(其中2個為候補知識點),我們選擇了其中10個知識點,并將這些知識點融合到“面向對象軟件工程”的理論課程教學中。這些知識點可有效地體現著CDIO的工程教育理念,如軟件需求體現了CDIO的構思,軟件設計體現了CDIO的設計,軟件構造和軟件測試體現了CDIO的實現,軟件維護體現了CDIO的運作等。其次,在此基礎上設計理論教學過程。一方面,以案例/項目驅動教學方法為基礎,“面向對象軟件工程”課程中相關知識體系及理論學習,要求學生在學習和思考中掌握“面向對象軟件工程”的相關知識、術語、理論和技術基礎,并通過團隊方式共同學習、討論和完成作業,并以團隊形式參加全體同學的各種討論活動;另一方面,要求學生圍繞著項目描述或者待解決的問題描述,完成團隊組建、工具選擇、項目計劃制定,并開始執行需求工程中的需求獲取和需求分析活動,以及在此基礎上的系統設計活動,這些階段的工作結論需要學生加以記錄,特別是需求獲取與分析的結論和總體設計結論更要以文檔形式加以記錄。第三,結合案例/項目驅動教學,進一步完成“面向對象軟件工程”理論課程。具體做法是一方面引入小型案例,另一方面引入面向應用領域的實際項目,并在項目描述、需求獲取和分析活動、系統設計和對象設計中,將該項目的具體情景或者可行的系統設計解決方案引入課堂,在課堂上組織學生參與討論、分析這些基于場景的案例,將需求階段和系統設計階段中涉及的重點知識、術語、過程與步驟等重點和難點融入到案例中來講解和學習,以便于學生真正理解相關的理論教學內容。這一階段的活動設計對應著CDIO中的構思階段。
2.4基于項目驅動的課程實驗教學設計
解決軟件項目中的問題或實現軟件項目中的任務,要求學生以團隊方式進行活動,并在整個活動中的各個階段貫徹CDIO工程教育的理念,即讓學生能夠對軟件項目中的任務完成進行構思,獲取與軟件項目相對應的軟件系統的功能性需求、非功能性需求和系統約束,并以文檔方式進行描述;接著,通過設計手段來完成項目任務,用系統來對應將來要完成的任務,并在該系統設計中落實項目的各項要求,這需要通過對系統的總體設計、詳細設計等環節來達到,并將設計結論記錄在軟件設計文檔中;在前面構思和設計的基礎上,選擇合適的程序設計語言、數據庫管理系統等基礎設施,用編程的方式實現該系統,并完成相應的測試任務,注意在實現過程中,同樣要將相關結論以文檔的形式加以記錄,以備維護之需;在系統實現后,通過部署和運行等方式,讓該軟件系統(可以看成是本項目的解決方案)呈現出價值。在這一完整過程中,讓學生通過項目驅動下的團隊活動過程,體驗到軟件產品從構思、設計、實現到運行(包括維護)所經歷的全生命周期過程。這一階段的活動設計對應著CDIO中的設計、實現階段。
2.5項目總結與項目驗收過程教學設計
項目總結過程的教學設計是以團隊為單位進行自我總結并撰寫項目總結報告,以個人為單位撰寫學習心得,教師主要驗收和檢查相應的項目總結報告和學生學習心得。項目驗收過程的核心是開展兩階段驗收活動,即在學期的15~18周中,選擇第15周進行一次中期檢查,第18周再進行一次期終項目驗收。全體主講教師和輔導教師組成一個答辯小組(一般為4人),他們事先要做好各項準備工作,包括現場點名以確認學生的有效身份并結合點名宣布學生團隊的答辯順序,保證答辯的有效性和合理性;由答辯小組組長宣布評分標準細節和學生是否能夠通過本次驗收活動的標準。
3實踐活動
在“面向對象軟件工程”課程教學活動中,共有45位學生(組成了15個團隊)全程參與了我們的教學改革過程,現在僅就驗收答辯環節進行說明。整個答辯所耗時間共計7個多小時;答辯老師根據實際情況(最低底線是學生必須完成項目要求的最基本功能),充分肯定了學生到目前為止所完成的開發成果,同時建議相關學生利用即將到來的假期進一步完成或完善該應用軟件系統的開發,及時修改設計上的缺陷。在本次教改實驗過程中,我們充分認識到這一教學過程對教師也提出了更高的要求。教師不僅僅是需要在理論基礎教學上過硬,還需要具備軟件項目開發的經驗,這樣才能夠做到既能站在理論的高度指導學生分析和解決問題,同時也能給出實實在在的課程項目開發活動中的技術指導。
我國高等教育長期存在重理論、輕實踐的問題,因此教育部多次強調并明確指出要大力加強實踐教學,建立和完善校內外實習基地,高度重視畢業實習,提高畢業設計、畢業論文的質量。軟件工程專業是一門理論與實踐聯系非常緊密的學科,若按照傳統重視理論的培養模式,畢業生則難以滿足當前社會用人單位的需求[3]。對于相對新興的軟件工程機電一體化方向專業,其專業知識結構及培養目標決定學生面臨的畢業實習與設計問題更復雜,目前存在的主要問題表現在如下幾方面。(1)就業與選題的矛盾。基于該類專業的培養目標,畢業生目前就業意向主要有三:一是在軟件產業從事編碼測試、系統分析設計或具有軟件領域知識的復合型技術服務、銷售和管理(軟件方向);二是在機械電子工程應用背景專業領域從事軟件開發及機械研究、產品設計、制造、管理等工作(工程應用方向);三是考研、考公務員和自主創業等(考研方向)。因就業方向的多元化、畢業實習設計老師(包括軟件企業導師)的專業領域和人數限制、實習條件的限制等多重原因,學生難免產生選題與就業意向不相符的矛盾。(2)畢業實習設計與考研、公務員招考時間安排上的沖突。畢業實習設計一般都安排在第4學年的第7學期、第8學期,而這期間,每年一度的全國研究生招生考試和公務員的國考、省考也同時舉行,這就導致“考研方向”的學生在備考和完成學業間的矛盾,如不進行相應調整,勢必影響畢業實踐環節的教學質量。(3)軟件方向與專業方向的不協調因素。軟件方向學生一般采用3+1的培養模式,也就是說,第4學年大多在軟件企業完成基于項目驅動的畢業實習和畢業設計;而工程應用方向和考研方向往往還有幾門課程需要在校學習,在時間和內容安排上往往存在沖突。(4)畢業實習與畢業設計不能有機對接。畢業實習是畢業設計的重要準備階段,畢業實習要結合畢業設計課題,到生產第一線進行專業實踐與社會實踐,收集與畢業設計有關的信息和資料,畢業實習的內容和質量對畢業設計的質量有直接的影響。畢業設計要將所學基礎知識、專業理論與畢業實習的實踐相結合,注重分析問題、解決問題能力的培養,它能在一定程度上檢驗畢業實習的效果[4]。軟件工程培養實用型、復合型人才的特點使其對畢業實習與設計的銜接要求更高,而且該類專業多元的就業意向及其他復合因素使得學生的實習與設計內容往往不能有機銜接。目前軟件工程專業畢業實習設計的教學工作中,面對學生就業自主化的嚴峻形勢,存在著畢業實習與畢業設計不能有效銜接、教師對兩者核心含義把握不好、設計(論文)選題及內容與經濟社會對人才需求脫離以及忽視對學生的創造能力意識培養和訓練等影響畢業設計論文質量的問題,因此進行全新的教學改革已經迫在眉睫。
2畢業實習設計指導需考慮的因素
1)學習動機。自我效能感、學習動機和學業成就三者之間存在相關關系,且自我效能感與學業成就、學習動機和學業成就之間均呈顯著正相關[5]。自我效能感是人們對自身能否利用所擁有的技能完成某項工作行為的自信程度;學習動機是推動學生進行學習活動的內在動因,是激勵、指引、維持、調節學生學習的強大動力[6];學業成就指經過學習和訓練后所獲得學業方面的知識和技能,是學生學習狀況和水平的集中體現。高校畢業班級學生處于即將告別學生時代而走向社會的特殊階段,畢業、考研和就業等諸多問題以及社會價值日趨多元和競爭壓力日益加劇的強烈沖擊,對其學習和心理產生了重大影響[7]。為增強學生的學習動機,從選題入手,貫穿畢業實習設計各環節,融學生興趣愛好、就業意向與學生畢業實習設計于一體,激發學生的內在動力,是取得好的設計質量的關鍵因素之一。2)項目驅動。有效地整合指導教師的各類縱向、橫向在研項目并將其進行深入的挖掘和提煉,根據畢業實踐環節具體要求細分軟件工程項目,將其引入到學生畢業實習設計中,采用以項目驅動為主體的人才培養模式,優化管理體制與實驗室運行機制,探索一種新的實踐教學模式,以期實現實踐教學過程可控化、項目實施團隊化、項目資源共享化的目標,培養具有扎實的工程實踐能力、較強的技術創新能力、良好的團隊協作能力和可持續發展能力的人才[3]。3)導師制。采用指導教師全程負責制是確保后續創新模式實現的關鍵。導師可以是從學校選定的各方向專業教師,也可以是從企業選出的工程技術人員,還可以是兩者的結合(雙導師制)。導師既要完成畢業實習與畢業設計的組織工作,又要完成這兩個環節連貫且相互滲透的業務指導工作。為確保這種教學模式有條不紊地實施,指導教師應認真履行相應的職責。首先,根據畢業實綱和設計大綱的要求,與企業協調好學生的畢業實習設計課題和企業的生產技術工作需要之間的關系,落實畢業實習內容及合適的畢業設計課題;其次,要對學生畢業課題進行方案論證,及時提供指導和質量監督,確保教學任務的完成[4]。
3畢業實習設計指導創新模式的設計
結合軟件工程機電一體化方向的專業特色,在現有基礎上設計的畢業實習設計創新模式總體框架如圖1所示,其主要內容包括如下幾方面。1)以學生為本,模塊化組織。基于學生的學習動機,根據學生某方面的專業特長和未來的發展取向,該模式分為3個大模塊:以軟件設計、軟件測試、軟件維護和軟件項目管理等為目標的軟件模塊(軟件方向);立志于進一步深造的考研、公務員考試等模塊(考研方向);面向工程的工程應用模塊(工程應用方向)。大模塊下再設子模塊,如以工程應用為背景的模塊又分為UG、PRO/E等大型軟件的工程應用模塊;以單片機、PLC等程序開發為主的工控模塊;CAD、UG、PRO/E等面向應用軟件的二次開發模塊。學生根據學業基礎、就業意向及學習興趣自主選擇。2)畢業實習設計一體化。畢業實習與畢業設計是保證教學質量的重要階段,二者的關系越來越密切,將二者人為分割的教學模式已不太適應教學的需要,必須建立二者緊密結合的教學新模式。具體來說,軟件模塊將畢業實習和畢業設計兩個階段合并為一個階段,形成一個相對較長的時間整體,與大型軟件公司合作,安排在第4學年,這也是軟件工程專業目前比較流行的模式;工程應用模塊中學生可以根據畢業設計課題有針對性地開展畢業實習工作,實習、設計由同一導師指導,采取集中實習和反復調研的形式,實習圍繞設計的需要展開;考研模塊則將實習和設計的時間提前,第6學期即由指導老師提前介入,預先安排相應工作,在充分保證設計質量的前提下,為考研創造條件。至于軟件方向與背景專業方向課程安排上的沖突,軟件學院采取課程置換與學分互認方式,拓寬學生的專業課程知識,達到多元方向的均衡。3)導師制和項目驅動貫穿始終。采取導師負責制,將部分學生(考研方向)的畢業設計提前到第6學期開始,到第8學期結束,歷時1年半時間。在導師的指導與安排下,學生開展的工作包括文獻檢索,熟悉設備,儀器校準,實驗計劃,實驗開展,項目調研、開展、改進和總結各環節。基于項目驅動,每一學生的實習設計選題均為某方向科研子項或工程子項,學生通過一個完整的項目鏈,在熟悉科學研究方法、步驟和科研組織等環節基礎上,全面培養動手能力、獨立工作能力和創造性的思維能力。4)建立全程質量監控體系。“全程”指從畢業設計選題、畢業實習指導、教師下任務書、學生做開題報告、方案設計、實驗、中期檢查、撰寫論文到答辯評分、總結歸檔等質量形成的全過程;以制訂計劃、明確目標執行計劃檢查、反饋處理、糾偏制訂新的計劃、目標為質量監控途徑。針對畢業實習、畢業設計的各個環節,制訂詳細可行的規范,把握各階段的時間節點和考核標準,目前要求教研室審核的關鍵節點包括選題、任務書、開題、中期檢查、綜合評價、答辯等。
4工程實踐環境的構建
要保證上述模式的良好運行,必須有一個穩定而可行的工程實踐環境。我們一直注重軟件工程專業實踐應用型人才培養,不斷加強與IT等用人企業的合作。從軟件工程機電一體化方向專業開辦以來,江西理工大學軟件學院先后在中興軟件、中天電子、江西微軟、上海杰普等多家大型軟件公司和IT培訓機構建有校外實習基地,在江西銅業公司、中金嶺南股份公司、恒天動力有限公司等建有校外專業背景方向實習基地。打造相對穩定、整體素質較高的導師隊伍是實現該創新模式的有效保障,學院應考慮:①從實習基地遴選指導教師;②選派軟件方向教師到合作基地工程實訓;③選派專業方向教師到國內知名院校訪學。對畢業實習設計各環節,軟件學院制定有詳細的《畢業實習設計規范》,系部成立“軟件工程畢業設計領導小組”。教研室針對該內容進行深入調研與問題分析,在教師中開展動員,提前落實并布置工作;在學生中宣傳動員,使學生在思想上有準備,重視畢業實習、畢業設計;在畢業設計過程中,強調過程質量控制和管理,及時跟蹤控制,及時發現問題、解決問題。
二、對軟件工程的管理分析
開發管理為現階段組件工程開發中的一項重要工作內容。在開發了組件化軟件工程之后,使工業化的軟件工程成為了現實,專業化的流水線分工用很少的組件開發崗位就能夠予以實現,對專業編程崗位不用過多的選擇應用。但是,系統分析員在當中是絕對不能缺少的,設計組件系統的工作人員和維護管理組件庫的工作人員為軟件工程管理中的基礎崗位,因此,對于軟件工程中所涉及到相關知識,他們必須要認真扎實的進行掌握,然而,隨著組件工程的發展,就不再過多的需要那些大量的編程人員。為了能夠協調的開展起各個崗位的工作,將工作效率提升上來,為軟件工程進行開發時的一個重要環節。在開發組件軟件工程的過程中,對于接口標準一定要予以符合,并且還要通過嚴格的測試,在對通用性、互操作性和重用性進行了綜合的考慮之后,進而將可信任和可靠的商業化軟件構建起來。
一、選題背景與意義
(一)選題背景
作為國民經濟發展的支柱和主導性產業,電信行業在推動國民經濟信息化,拉動國民經濟快速發展等方面,發揮著積極的重要作用。新時期我國電信行業取得了長足的發展由于3G牌照發放、電信重組等發展機遇,預計2009年我國電信業將實現6%以上的增長。2009年第一季度,全國電信業務總量累計完成5867.8億元,比上年同期增長10.8%;全國累計凈增電信用戶2360.7萬戶,總數達到100564.1萬戶,突破10億戶大關。
預計到2012年,工業和信息化部管理的工業行業的信息化投資可達500億元,預計可為電信運營業提供一個可觀的收入增長點(見圖2)。2009年1月7日重組后的中國移動、中國電信和中國聯通分別獲得TD-SCDMA、CDMA2000和WCDMA 3G牌照。3G將為中國電信產業帶來更多機遇,促進移動新格局的形成。三大運營商2009年僅在3G網絡建設的投資就達到1350億元至1650億元,加上三張3G網絡投入的手機補貼,2009年3G相關投資將達到1730億元至2030億元。
截止到2009年8月,中國移動用戶的總數已經突破了5個 億,單從用戶的規模來看,中國移動已成為全球最大的運營商。同一年中,隨著完成與中國鐵通的重組工作,中國移動長期以來跛行的局面得以結束,實現了真正意義上的全業務運營。2010年,在擴大原有移動通信市場優勢的同時,中國移動還將在更多的領域競爭,從而維持其強勢地位。目前中國移動的市場份額在新增用戶市場上不斷遭到競爭對手的蠶食。根據運營商披露的數據顯示,截止到2009年11月,在新增用戶市場上,中國移動的份額降到了50.6%; 同年11 月新增移動用戶458 萬戶,同比下降了33.3%。與此同時,中國聯通在該月新增了141 萬用戶,中國電信則新增307 萬用戶。這些數據都表明中國移動的優勢地位也在不斷面臨挑戰。
(二)研究意義
通過海量網絡數據,分析把握客戶行為特征,為企業決策提供可靠依據。網絡系統積累的海量網絡數據對于運營商而言無疑是一筆寶貴的財富,利用數據挖掘相關技術,從所積累的海量網絡數據中提取有用信息,并在原有作業系統的基礎上提煉與升華,以實現客戶的細分和特征化,將大的客戶群體劃分成多個小的客戶群體,實現市場的分割,以便針對不同群體的客戶實現差異化服務,為企業決策提供可靠依據,從而提升企業利潤或降低企業運營成本。
通過數據挖掘技術有效的分析客戶信息,不但可以擴大企業的經營活動范圍,及時把握新的客戶需求和市場機會,有針對性地制定營銷策略,從而占領更多的市場份額,還可以幫助企業更好的保留原有老客戶,同時吸引更多的新客戶。針對性地實施戰略,實現利潤最大化。借助客戶細分服務,運營商便能針對不同客戶的需求進行差異化服務,同時進行有效地成本控制,從而最大限度的提升客戶價值,以確保企業的盈利最大化,因此本項目選題基于數據挖掘的湖南移動精準營銷平臺優化研究進行研究和分析。
二、文獻綜述
目前,數據挖掘技術及知識發現已經成為計算機科學界的研究熱點。1999年,亞太地區在北京召開的第三屆會議PAKDD共收到158篇論文,反映空前熱烈。美國人工智能協會主辦的KDD國際研討會及數據庫、信息處理、人工智能、知識工程等領域的國際學術刊物都開辟了知識發現專刊,IEEE的Knowledge and Data Engineering會刊最先在1993年出版了KDD技術專刊,其發表的5篇論文代表了當時KDD研究的最新成果和動態,較為全面地論述了KDD系統方法論、發現結果的評價、KDD系統設計的邏輯方法,并且集中討論了數據庫的動態性冗余、高噪聲和不確定性、空值等問題,KDD系統與其它傳統的機器學習、人工神經網絡、專家系統、數理統計分析系統的聯系和區別,以及相應的基本對策。6篇論文摘要展示了KDD在從建立分子模型到設計制造業方面的具體應用。
國外很多計算機公司非常重視數據挖掘的開發與應用, Informix公司于1998年底收購了當時在數據挖掘技術上卓有成效的Red Brick公司。Red Brick數據挖掘在關系引擎中通過創建模型完成,這些模型在數據庫中表現為相應的表,并且這些模型可以通過結構查詢語言(SQL),能像普通表一樣被訪問和操作。向模型中插入數據的時候,數據挖掘計算就被執行了,然后建立含有計算結果的表。后者可以被觀察,用于對計算結果的理解,并且在其它數據集中進行預測。除此之外,IBM公司和微軟公司也成立了相應的研究中心進行這方面的工作,一些公司也已經提出了基于數據挖掘技術的商業智能解決方案。此外,相關軟件也開始在國內銷售,如SAS、SPSS、Platinum、BO以及IBM等。
三、研究內容和方法
本文研究內容首先針對湖南移動目前的運營現狀提出實現精準營銷的理念,湖南移動已經具備了實施優化精準營銷的條件并已經開始逐步實施,通過具體的案例分析證實基于網絡數據分析的客戶細分等方法適用于增值業務的精準營銷。本文根據提出問題、分析問題、解決問題的邏輯順序,采用理論研究與實證研究相結合、定性分析與定量分析相結合的方法展開研究。
(1)系統分析法
本文在對相關理論和國內外研究現狀進行梳理總結的基礎上,構造本文的分析框架。
(2)定性與定量相結合
本文先采取定性與定量相結合的分析方法分析湖南移動精準營銷平臺優化研究的現狀,并對基于數據挖掘的湖南移動精準營銷平臺優化設計提出了系統方案,為完善湖南移動精準營銷平臺優化提供支持。
軟件工程開題報告篇二 一、選題依據(擬開展研究項目的研究目的、意義)
隨著社會的進步、計算機技術的飛速發展 ,用計算機實現企業人事工資的管理勢在必行。對于大中型企業來說,利用計算機支持企業高效率完成勞動人事管理的日常事務,是適應現代企業制度要求、推動企業勞動人事管理走向科學化、規范化的必要條件;而工資管理是一項瑣碎、復雜而又十分細致的工作,工資計算、發放、核算的工作量很大,一般不允許出錯,如果實行手工操作,每月發放工資須手工填制大量的表格,這就會耗費工作人員大量的時間和精力,計算機進行工資發放工作,不僅能夠保證工資核算準確無誤、快速輸出,而且還可以利用計算機對有關工資的各種信息進行統計,服務于財務部門其他方面的核算和財務處理,同時計算機具有著手工管理所無法比擬的優點.例如:檢索迅速、查找方便、可靠性高、存儲量大、保密性好、壽命長、成本低等。這些優點能夠極大地提高人事工資管理的效率,也是企業的科學化、正規化管理,與世界接軌的重要條件。
所以人事工資管理系統應運而生,成為利用計算機實現企業人事工資管理的基本。
二、國內外研究現狀
隨著我國國民經濟建設的蓬勃發展和具有中國特色的社會主義市場經濟體制的迅速完善,各個行業都在積極使用現代化的手段,不斷改善服務質量,提高工作效率,這些都在很大程度上給企業提出越來越嚴峻的挑戰,對企業體系無論是在行政職能、企業管理水平以及優質服務上都提出更高的要求。建設一個科學高效的信息管理系統是解決這一問題的必由之路。企業內部財務管理是該企業運用現代化技術創造更多更高的經濟效益的主要因素之一。工資管理作為企業內部的一種財務管理也是如此,由于企業職工人數較多,每一位職工的具體實際情況也不盡相同,各項工資條款的發放,如果沒有一個完整的管理系統來進行管理,那么勢必會給管理人員帶來種種麻煩,因此類似工資管理系統之類的財務軟件的開發勢在必行。現在中國企業已進入新管理時代,企業管理在經歷了計劃經濟時期的生產管理時代,計劃經濟與市場經濟相結合時期的混合管理時代后,從九十年代末進入全面市場經濟時期的新管理時代.新管理時的中國企業管理是面向市場,基于現代企業制度,是中國模式,價值化,系統化,電腦化,國際化和普遍化管理的時代. 新管理時代的中國企業管理以建立競爭優勢,提高企業競爭力為核心.要提高企業的競爭力就必須整合企業經營,全面強化企業管理,形成企業持久發展的內功.越來越多的質優企業舍得在管理系統上投資的舉動,足以說明這一趨勢.
在市場競爭日益激烈,用戶需求不斷趨向多樣化,企業間關聯程度越來越密切的今天,要求企業行動必須快捷,靈敏,在管理的思想觀念,方式方法上不斷創新.人力已經很難完全達到要求,必須借助當代信息科技的最新成果,優化和加強企業的運營和管理.
三、研究方案(主要研究內容、目標,研究方法、進度)
主要內容:支持企業實現規范化的管理,支持企業高效率完成勞動人事管理的日常業務,包括新員工加入時認識檔案的建立,老員工轉出、辭職、退休等。目標:實現企業員工工資管理的系統化、規范化和自動化。
四、進程計劃(各研究環節的時間安排、實施進度、完成程度)
2006-03-10---2006-03-16收集所需資料2006-04-02---2006-04-16完成系統需求分析, 對人事查詢管理,人事維護管理,工資查詢管理,工資維護管理,等各個功能模塊的功能進行確定。2006-04-17---2006-04-25對數據庫表結構進行設計,將表結構導入數據庫。并對論文進行初步構思、編寫。2006-04-17---2006-05-05繼續完成功能模塊的代碼編寫。2006-05-05---2006-05-23設計測試實例,對系統進行測試,找出缺陷,進行完善。2006-05-24---2006-06-15完成畢業論文的編寫工作。
五、導師對文獻綜述的評語
簽字:
200
年
月
日
六、 專業意見
專業負責人簽字:
20
年
月
日
七、系部意見
院(系部)(章):
負責人簽字:
2軟件工程專業課程體系理論設計
以行業、企業實際對人才需求為引導,軟件工程專業畢業生真實就業情況調查為依托,地方高校軟件工程專業課程一線教師眾多教學研究成果為參考,專業教師在企業掛職學習經驗體會為借鑒,圍繞地方高校軟件工程專業課程教學體系存在事實問題,來對地方本科院校軟件工程課程體系建設進行設計建設。設計建議如下:
2.1學科建設
以專業相關的行業、企業人才的實際需求和當前使用的主流開發工具或技術為依托來不斷調整專業架構,優化專業人才培養方案,完善人才培養目標,對專業進行合理定位,系統性調整教學方式方法,從而實現以行業、企業對人才的需求來引導地方本科院校軟件工程專業的學科建設。
2.2校企辦學
學科建設以輸出滿足行業、企業需求合格的應用型人才為目標,通過校企聯合辦學,對學生進行定向培養、訓練,專業課程體系嵌入資格認證課程模塊,實訓課程以企業開發項目方式貫穿培養環節以達到提高專業人才的實際動手能力。
2.3師資建設
采取教師企業掛職鍛煉參與企業項目研究開發,共同承接開發項目等方式鍛煉提高師資隊伍實戰能力。教師在企業實戰經歷和相關經驗成果帶入到日常的教學環節,不僅能促進專業教師學術、科研能力提升,還能夠最大程度豐富、提高專業學科建設[2]。
3三層結構課程體系建設
軟件工程專業課程體系建設以工程教育理念為指導,項目實戰為背景,社會需求為導向,提高學生專業素養、理論知識體系以及實踐能力為宗旨。學生完整地專業培養環節結束后具有程序設計,系統分析,軟件設計、開發,項目管理,網絡和移動通信終端應用開發能力。課程體系模式結構如圖1所示。
3.1基礎理論由公共基礎課程和專業基礎課程構成:①公共基礎課程主要涵括地方高校各現行必修公共課程,②專業基礎課程是專業課程堅實的理論基礎,專業必修前導課程,是對軟件工程專業基本“計算”概念理解、掌握,問題計算求解能力和構建中小規模軟件系統綜合能力的初步培養。
3.2專業理論以市場對人才需求為導向、行業最新前沿技術為引領、專業骨干課程為核心、專業素質全面拓展和綜合素養整體提高為目標來對專業主干課程進行建設[3],主要包括以下幾類課程:
3.2.1面向行業認知能力培養課程主要包括對行業、企業認知學習以及計算機專業知識學習等專業認知方面課程。一般包括行業相關法律、法規,從業道德規范,行為準則,經營管理常規模式,軟件項目開發流程等認知類課程。
3.2.2計算機編程與算法設計能力課程算法設計類課程主要包含離散數學、數據結構、算法分析以及數據結構課程設計等方面的課程;編程課程主要包含C語言程序設計、面向對象程序設計等傳統程序設計語言課,還包括當下企業應用最為廣泛的,最流行的技術前沿課程。
3.2.3軟件工程專業系統分析課程系統分析能力課程主要包括操作系統、計算機網絡,軟件工程、數據庫原理等系統類課程。
3.2.4系統實現與集成能力課程系統實現與集成能力方面課程主要包括網絡編程、移動互聯開發編程、編譯技術、軟件開發以及軟件測試等課程[4]。
3.3實踐以校企聯合培養為手段,一至兩學年時長為周期,貼近企業實際需求為指導,綜合技能全面提高為目的來對專業學生進行實踐能力培養,方式如下:
3.3.1校企共同建設實訓課程以項目介入為主線,企業實際效益項目和高校產學研項目為實際授課主體。引進企業優秀項目人才或具有企業項目實戰經驗的教師來對專業人才展開課程實訓,全面提高學生專業技能水平,綜合素養。校企共同培養模式不但能夠提高學生工程實踐能力,知識轉化生產實際速度,同時反向激發學生探究、學習知識的熱情,最終提高就業競爭力[5]。
3.3.2合作企業崗位實訓針對畢業學生和部分專業老師做崗位綜合實訓:①學生崗位實訓:讓學生真實參與企業項目實戰,充分消化吸收前期所學理論和技能知識,進一步提升學生綜合能力,為就業夯實基礎。②老師崗位實訓:專業老師參與企業項目研發,并將企業項目開發經驗和技術進行梳理總結、編纂成冊,運用到實際日常教學環節,促進教學質量提高,有利于縮短理論轉化實際成果周期。
3.3.3校企合作運用項目方式指導學生做畢業論文(設計)畢業論文(設計)是對學生的專業知識掌握程度與提升高度的一次全面的考核,同時也是培養學生綜合運用所學知識,獨立地分析問題和解決問題的能力的一次全面的實訓。但是傳統的教育模式導致大多地方院校工科專業學生畢業論文流于形式,與實際脫節。通過與企業合作運用項目方式指導學生做畢業論文(設計)弱化學生對畢業論文(設計)的抵觸情緒,可以進一步讓學生了解行業企業實際運作規范及最新技術,進一步加強對學生實踐和技能能力的培養,為畢業后從容就業夯實基礎。
2意義
因為軟件工程具有自身的特征,再加上在信息技術等領域中,業主單位的經驗不足,缺少技術人才,因此,業主單位自己開展軟件工程監理工作并不能提升其項目建設水平和項目投資效益。軟件工程監理不僅可以保證業主單位投資工程的進度和質量,客觀處理好投資項目進度、質量以及投資的關系,更可以為政府信息系統工程建設保駕護航,保證政府信息系統工程的質量。除此之外,實施軟件工程監理工作還能夠對承建單位與業主單位之間關系進行協調,在項目實施過程中,當承擔單位與業主單位產生爭議的時候,均希望會有第三方介入,軟件工程監理單位就是第三方。監理單位可以在工程維護階段、工程驗收階段、工程實施階段、工程設計階段以及工程立項階段等軟件工程監理的整個過程中對其效果實施權威、恰當、公平和公正的評價。再加上國家的信息產業的主管部門了開展軟件工程監理工作的制度,從本質上為我國信息系統工程實施提供了強有力的保證和監督,進一步對我國信息化工程建設工作發揮保障作用。
3過程
對于軟件工程監理來說,明確監理環節和內容是監理活動得以順利開展的基礎和前提。軟件工程與一般的土建工程、電氣工程的差別非常大,其監理活動也具有獨特的特點,下面簡單分析一下軟件工程監理可以分成哪幾個環節以及各個環節的監理要點。
3.1招標階段的監理
招標是軟件工程開展下去的第一步,只有做好充分的準備,才可能滿足業主的期望,這一環節的成敗將會直接影響到整個軟件工程項目的成敗。在招標階段,合同成功簽訂表明該環節的結束,業主與軟件開發商簽訂了具有法律效應的合同,雙方具有了相互約束、相互配合的法律關系,是保證接下來工作順利進行的基礎。在這一環節中,監理工作主要包括這樣幾部分:(1)監理人員協助業主編制招標計劃、審核軟件工程的需求等。(2)監理人員仔細審核標書。(3)協助業主明確軟件工程的目標、內容、功能以及進行軟件工程的預算。(4)審核承建合同,仔細審核合同中的軟件工程功能、技術指標、測試內容、驗收要求、雙方責任等內容。(5)協助業主與其他軟件開發商進行良好的信息溝通,確保雙方溝通的順暢。在招標階段,軟件開發商尚未走進工程項目中,故此監理人員的主要職責是審核和確認,做好前期基礎性工作。
3.2設計階段的監理
設計階段是軟件工程項目的一個關鍵階段,雖然設計費用僅占軟件工程項目總造價比例的1%-3%,但是其對整個項目的順利開展以及造價、質量、進度等的管理影響非常大,設計方案質量高低將直接影響到軟件工程項目實施過程中的開發與配置。在這一階段,監理內容主要是:(1)審核軟件系統的需求是否合理,以及實施路線、關鍵技術等內容是否合理,簽署審核意見。(2)監理人員協助業主開展設計方案的評審工作。(3)組織業主、專業人員對軟件工程項目測試方案、驗收方案等進行詳細審核,并簽署審核意見。(4)結合合同要求進行進度計劃審核,并確認進度計劃的可行性、合理性,簽署審核意見。(5)協助業主配合軟件開發商開展軟件工程實施前期的調查。在設計階段,監理重點內容就是對設計方案進行細之又細、慎之又慎的審核。
3.3實施階段的監理
在軟件工程項目實施階段,一般可以分成需求分析、設計、編碼、測試這4個步驟,每個步驟都有相應的監理內容和側重點。(1)需求分析是軟件工程實施的第一步,是保證最后開發出來的軟件產品符合業主需求的基礎,這一階段的工程內容主要包括詞匯表、用例模型、用例規約等內容,而對應的監理內容則包括監督需求分析過程、審核需求分析計劃、審核需求分析結果等內容。(2)是設計階段的監理過程,主要包括監督軟件開發商的設計過程、審核設計計劃、審核軟件結構文檔、監督軟件設計結構中存在的問題并提出意見等。(3)編碼階段的監理,這一階段是將軟件開發商的設計思想變成計算機語言的過程,監理任務主要是審核項目組的人員、設備、進度計劃等,并實時掌握軟件開況,確保軟件工程開發能按照進度計劃順利開展。(4)測試階段的監理。軟件工程的測試一般可以簡單分成單元測試、集成測試、系統測試等內容,而監理內容則主要是審核測試計劃、監督測試流程、復核測試結果等。
3.4驗收階段的監理
驗收階段是軟件工程項目的最后一個階段,該階段就是軟件系統的試運行、驗收移交過程,監理內容則主要是對軟件系統進行細致的審核、監督、驗證、測試、確認。
4應用分析
正確的軟件工程監理方法有助于保證軟件工程監理質量,從而確保軟件工程質量,但目前國內軟件工程監理工作中,還沒有形成系統的監理方法體系,只有一些零散的監理方法和理論,比如,PDCA戴明環、魚骨圖等。在軟件工程項目中,監理單位扮演的是技術方角色,其與普通土建工程的旁站監理不同,需要從軟件工程項目一開始就做好進度、成本、質量等方面的監理,確保軟件工程的順利開展。
4.1質量控制
在質量控制方面,最常用的方法是魚骨圖和PDCA戴明環。在運用魚骨圖進行軟件質量控制時,首先需要確立質量控制目標,分析影響質量的因素,并對這些因素進行深入分析,在魚骨圖上標出來,討論解決問題的方法,并標出解決方法的權重,以此來控制軟件工程質量。比如說:在軟件工程具體某實施項目的質量分析上,從人、機、料、法、環5個角度分析現場作業的質量因素。例如:某稅收管理系統建設中,監理單位為有效控制工程質量,在需求分寫環節非常重視需求的調研以及需求分析結果的審核,運用魚骨圖從人、事、時、地、物五個方面分析影響因素。
4.2進度控制
在進度控制上,軟件工程監理常采用甘特圖進行,而采用這一方法的前提是對軟件工程項目的任務了如指掌,繪制出詳細的工作任務分解結構圖,將所有項目的開始時間、工期等到標注到甘特圖上,然后結合軟件工程項目的特點確定控制關鍵點,并確定項目的關鍵路徑,確定項目活動之間的相互依賴關系以及時序進度,按照項目類型將項目聯系起來。例如:在某稅收管理系統工程項目的進度監理管理中,監理人員繪制甘特圖,對軟件開發商的進度計劃進行整體分析,發現其中存在這樣幾個問題:任務階段劃分不明確、任務間的關系不合理、關鍵任務不明確、忽略國家宏觀政策對項目的影響等,結合這幾個問題要求軟件開發商立即進行進度計劃的調整和整改,得出最優化的進度計劃,并確保整個軟件工程實施都處于受控狀態,有效保證軟件工程項目的順利開展。
1.2軟件工程開發的注意事項。軟件工程開發實際上會涉及諸多的實際問題,但是最為主要的就是要保證軟件的開發與設計滿足客戶的需求。此外,針對現有的工程項目,開發符合現展方向的軟件,才能夠保證在軟件開發市場上占據主動的地位。在互聯網日益發展的今天,網絡安全已經成為了目前主要的話題。而軟件作為計算機的編程產品,其也存在潛在的安全問題。軟件的編程會涉及主要的安全防護問題,尤其是存在漏洞的軟件,需要不斷進行更新,從而保證軟件的安全使用。此外,還要對軟件的后期使用進行調研,充分了解軟件使用后的特點,是否存在潛在的問題,以此提高用戶的體驗度。
2、工程設計領域的軟件技術應用
工程設計領域是一個宏觀的概念,不同的工程領域會有不同的需求。因此,在進行軟件設計的過程中,也一定要根據工程設計領域的實際需求進行軟件設計。針對不同的工程設計,對軟件工程進行合理制約與探究,是軟件工程得以長期發展的基礎。而不同的行業工程項目,例如工業項目,更加注重自動化生產的發展,而互聯網項目則主要在乎軟件的使用穩定性,信息的角度效率以及網絡安全等等。互聯網逐步成為了我們生活的一部分,購物、信息交流、辦公處理等都已經開始使用互聯網,并且逐步取代現有的生活。因此,在進行軟件設計的過程中,軟件的安全使用已經成為了主要的課題。而在工業領域中,尤其是在化工生產領域,對于軟件的需求就是穩定,并且準確。在操作的過程中,需要滿足簡單明了的操作界面,保證操作人員能夠非常簡單的進行操作。醫療行業中,則需要更多的圖像分析技術,滿足對于X射線成像以及B超等基本醫療課題的需求。在軟件技術的發展過程中,已經逐步的滿足了這些需求,并且實現了推動行業發展的目的。因此,工程設計領域的軟件技術應用,一定要滿足行業的需求,并且真正能夠為行業發展起到推動的作用,從而實現兩者的協同化。
3、基于工程設計領域的軟件工程設計分析
工程設計領域中,涉及不同的行業工程,從而需要不同的軟件設計。由于是工程項目,因此在進行軟件的需求分析過程中,就需要大量的前期分析工作,透徹了解客戶的需求或者是工程項目的需求。因此,在分析基于工程設計領域的軟件工程設計中,應該針對不同的行業進行分析,從而在不同行業的設計中,尋求不同的軟件設計方式,進而滿足行業的工程需求。
3.1基于工業工程領域的軟件設計分析。工業工程是軟件工程中相對比較常見的工程領域,由于在工業領域中,其中對于流水線生產以及自動化以及智能化控制需求更為常見,因此在進行工業領域的軟件設計中,經常會有自動化控制的軟件設計需求。那么,在實際的工業領域軟件設計中,一般都會采用結合式技術設計的方式。例如,化工行業中進行溫度控制的系統設備的軟件設計,一般要與電氣工程技術進行結合。考慮到工業領域中,基本需要電路設備,那么在進行軟件搭建的時候,選擇的語言一般都采用機器語言作為前端軟件的設計語言。而在人工操作的部分,需要采用計算機的高級語言進行設計,為了更好的滿足兼容性,以java設計語言比較常用,并且在設計的過程中,要實現簡潔化的管理方式,才能夠做到最實用的軟件設計。因此,在工業領域中,一定要使用最為簡單快捷的操作頁面,從而讓操作簡單快捷,而系統自身的崩潰現象以及漏洞一定要盡量避免。工業領域中由于涉及較多的安全問題,因此一定要保證軟件設計的穩定性。
3.2網絡工程領域的軟件設計分析。網絡工程是目前應用最為廣泛的工程項目,也是與人們的生產與生活息息相關的行業。對于網絡工程,其軟件設計的要求一般以方便快捷為主,并且在信息交互的過程中,需要滿足高效性以及準確性。但是,在網絡環境中,近年來網絡安全已經逐步成為了主要的工程話題。在軟件的使用以及設計的過程中,已經不得不將網絡安全作為第一要素。目前,互聯網已經成為了我們生活的一部分,購物、信息交流、辦公處理等都已經開始使用互聯網,并且逐步取代現有的生活。因此,在進行軟件設計的過程中,軟件的安全使用已經成為了主要的課題。在進行軟件設計過程中,加密以及安全防護越來越受到用戶的重視。例如,一款游戲或者是開發項目的執行,都必須考量其中的漏洞問題。因為軟件漏洞會讓黑客找到bug,從而被攻擊,影響使用戶的安全問題。因此,需要從根本上對網絡工程的安全問題進行設計,從而保證軟件的安全使用。
2針對本專業硬件實驗教學模式的探索
西安交通大學軟件學院結合專業特點,提出緊耦合層進式的硬件實驗教學體系,對實驗教學做出了一些有益的嘗試和探索。
2.1構建新的硬件實驗教學體系,開展層次化的實驗教學
軟件工程專業和傳統的計算機專業以培養計算機軟硬件設計與開發的研發人員的培養目標有所不同,所以在硬件課程以及硬件實驗課程體系上,兩個專業的定位應有所區別。西安交大軟件學院根據培養目標的要求,本著硬件為軟件所用的宗旨,開設的硬件課程有數字邏輯與系統設計、匯編與接口技術、計算機組織與結構、嵌入式系統與軟件開發等。經過幾年的教學改革實踐,我們認為實驗教學不能完全依附于課堂教學,而應該在緊密聯系課堂教學的前提下,有目的地開設獨立的實驗課,才能更好地配合理論課教學,充分發揮實驗教學培養學生獨立工作能力的優勢。在實踐過程中,我們恪守“掌握基礎是重點、研究創新是升華”理念。首先必須保證絕大多數人能接受基本實驗技能的訓練,不盲目跟風式開展開放性實驗。實踐證明初始階段就進行開放性實驗往往會讓學習能力不強的學生不知從何下手,失去了研究實驗的興趣,從而背離了進行實驗教學的初衷。我們的思路是穩扎穩打,逐步推進。我們勾畫了以數字邏輯實驗為基礎,以嵌入式及SOPC(SystemonaProgrammableChip,可編程片上系統)實驗為終結,包含時序組合邏輯實驗、計算機部件實驗以及整機實驗為一體的計算機硬件實驗教學課程群。要求本科生從大學二年級到四年級硬件實驗內容不斷線、銜接連貫,并按學生興趣和能力有層次的提高;強調各門課程相互聯系緊密結合,分層次培養學生的獨立組織硬件實驗的能力、軟硬件綜合調試能力和綜合設計能力[4]。在此基礎上,我們提出了一種緊耦合層進式的硬件實驗教學體系,如圖1所示。在這種緊耦合層進式的實驗教學體系下,根據教學的不同要求,將實驗劃分為3個不同層次,即基礎性實驗、綜合設計實驗、研究創新實驗。其中,基礎性實驗主要指相關硬件課程的課內實驗,通常為8~16學時的必修性實驗課,通過這類實驗使學生初步掌握本門課程中基本實驗技能以及基本模塊的實現。綜合設計實驗主要是面向所有本科生開設的選修性實驗,一般為32學時,通過這些實驗要求學生整合各個基本模塊,進而能設計并實現簡單功能的電路或系統。按照學院學分設置及學分要求,基本上每個學生都會選擇2~3門硬件實驗課程,這樣學生都能對硬件底層具有一定的了解,對于普通的高級軟件應用開發基本夠用。最高層次的研究創新實驗,我們安排為開放性實驗,針對少數有余力且感興趣的學生,要求其能夠獨立地設計一些較為復雜且具有應用背景的課題,旨在對專業知識進行擴展并培養自身的創新能力,這類課程要求必須選修過相關實驗課程的學生,方能進行選修。
2.2緊密聯系理論課教學,采用以EDA技術為主的實驗教學環境
本專業的硬件理論課教學的宗旨是著重從系統角度來理解計算機的運作,著重培養學生對硬件系統的分析及應用能力,作為統一的教學體系,實驗教學也應圍繞這一主導思想。我們在實施硬件實驗教學時,更關注硬件部件是如何完成其設定功能,部件之間如何進行相互配合、協調運作,而弱化硬件內部具體物理實現。我們采用了EDA為主的硬件實驗教學方式,利用QUARTUS等功能強大的EDA開發工具、Verilog或VHDL硬件編程語言,配合相應實驗箱進行實驗功能設計、仿真及驗證,使學生基本不用關注硬件的具體實現,進一步簡化了硬件設計、測試等過程。其中數字邏輯與系統設計、計算機組織與結構、SOPC系統設計等實驗課程均利用QUARTUS工具進行開發,基于杭州康芯電子有限公司的KX_DG3B數字系統開發平臺和GW48系列FPGA開發平臺來進行實現,實驗環境上具有順承性,只要在硬件實驗起始課程中進行一次講解,學生就能輕車熟路地使用。這樣就避免每個老師都在EDA軟件的講解上耗費大量時間,其他課程老師則主要把精力放在本門課相關電路及部件的設計實現上,節約了寶貴的實驗內容講解的時間。EDA教學環境及FPGA平臺的使用,一方面可以提供的是虛擬器件和儀器,且開發平臺可反復編程,所需硬件連接較少,實驗設備不易損壞,使學生可以放開手腳大膽地進行實驗。另一方面,學生在課堂上完不成的實驗,可以在自己的計算機上裝載相應開發工具,利用課余時間繼續完成后跟隨下組實驗進行硬件驗證即可,實驗安排上就可以比較靈活。因此,利用EDA技術,學生很方便地開展綜合性、設計性、自主性的實驗,進而可完成大型硬件的原型設計,或進行創新性課題的研究,這將大大激發學生的學習興趣和熱情,提高學生硬件設計能力,從而改變目前學生硬件動手能力差的情況[5]。
2.3強調各課程實驗內容的耦合銜接與貫通,注重軟硬件之間的協同
構建緊耦合層進式的實驗教學體系,離不開各個實驗課程內容之間的關聯協調和貫通。計算機硬件實驗教學過程作為一個系統,其組成部分是每門課程的實驗內容。在選取實驗內容時,為避免實驗內容的孤立,既注重課程間知識的交叉滲透,又盡量體現知識體系的整體性和邏輯性。以“數字系統設計專題實驗”開放實驗為例,很多學生選擇用硬連線方式實現一個基本模型機,而同時在“計算機組織與結構專題實驗”中則要求學生基于微程序的思想來實現一個同樣功能的模型機,通過這兩者的實現比較,學生能直觀地映證出理論課上所講述的兩種方法實現CU時各自優缺點,透徹理解并牢固掌握該知識點。傳統的計算機硬件實驗課程的主要任務是驗證計算機的工作原理,以配合對應的計算機硬件理論課程,忽略了各實驗課程間的融合性,而技術的發展需要軟硬結合、軟件硬化或交融[6]。單純的軟件實驗和硬件實驗都不利于學生軟硬件綜合素質的培養,傳統的軟硬件設計相分離的設計方法已成為阻礙設計和實現復雜、大規模系統的關鍵因素。在“嵌入式系統與軟件開發專題實驗”以及“SOPC系統設計專題實驗”中,我們要求學生完成一個總的計算機軟硬件綜合設計的項目。以接近于實際應用環境,完成高質量綜合設計為訓練手段,使學生建立系統的概念與工程的概念。這樣一方面可以使學生從根本上了解計算機的整個硬件系統、軟件控制之間的協調機制,徹底打通軟件實驗與硬件實驗之間的壁壘,另一方面,這樣既有硬件也有軟件的題目也更能激發起軟件專業學生的學習興趣,發揮其編程方面的特長,提高學生的主動性及創新熱情。
2.4建立靈活的考核機制,滿足不同實驗類型的要求
對于實驗課程的考核,我們采用針對不同實驗類型實行不同考核機制的方法。對于課內的基礎性實驗,考核時堅持沿用傳統的課堂表現和實驗報告相結合的方式,現場表現采用單人單機現場演示,老師提問學生作答的方式,由老師根據學生考勤及現場表現給定分數。實驗報告的成績則細化對問題的分析能力以及文檔寫作能力等方面的要求給定。最終成績由這兩項按權值給定。對于綜合設計實驗,由于整個實驗內容往往由多個子實驗來組成,而且通常采用兩三個學生分組進行的形式,所以考核時應更為細致,也要由課堂表現和實驗報告兩部分綜合給出,但較之基礎性實驗標準不同。首先,課堂表現由老師評分以及小組成員互評兩項組成,要求在每次實驗中指導教師都認真地記錄學生的考勤及實驗表現,這里的實驗表現主要考查遵守實驗規則、設計能力,分析、解決問題能力以及對理論設計的實現能力等幾個方面。其次在實驗結束后,還要求學生撰寫實驗報告,實驗報告依據學生的總結能力、分析能力和寫作能力給出。創新設計型實驗一般也采用分組的形式,但最終成績是由實驗開發中幾個部分的考核成績綜合給出。選題準備階段的成績由指導教師根據學生提交系統選題報告,按照系統規模、難易程度、創新性及個人分工給出。設計階段的成績由學生提交系統設計報告和現場答辯兩部分給出。答辯類似于工程中的評審,需要通過學生講解、演示,回答在場所有學生及教師的質疑,一方面對項目可行性進行充分的推敲,另一方面使各組成員充分了解其他小組的思路及設計方法,對自己項目實施起到學習借鑒作用。系統實現調試階段成績由學生提交系統實現及測試報告給出。最后驗收階段由現場驗收和項目總結報告兩部分組成。上述多樣化的考核標準滿足了層進式課程體系中不同層次的考核要求,更加客觀地反映了學生的實踐能力和知識運用水平,提高了實驗教學的整體質量,達到了實踐創新的培養目標。
(二)人才培養模式與社會需求格格不入軟件工程專業是隨著計算機和網絡的發展逐漸興起的一個新興專業,高等院校在人才培養目標、教學方式、教學內容、實踐教學等方面都缺乏經驗,至今仍處于發展的初步階段。在這個過程中,由于高校人才培養目標的不明確導致教師的教學缺乏針對性、實踐性和需求性。此外,在教材的選用、教學內容的制定等方面也與軟件產業的發展脫軌,教學內容陳舊、教材更新速度慢等導致學生學到的都是死知識,再加上處于高校這個封閉的環境中,學生很難接觸到軟件產業發展前沿的知識和信息,認識不到知識的真正價值,因此,理論落后、實踐能力差、創新能力差,即使進入社會也缺乏一定的競爭力。
二、高等院校軟件工程專業的建設思路
(一)改革和優化課程體系課程體系和課程內容是人才培養的基礎,合理的課程設置是人才培養的關鍵。高等院校可以從三個方面進行軟件工程專業的課程體系改革和優化:第一,圍繞能力培養和社會需求進行。在具體的實施過程中,高等院校在軟件工程專業要注重對基礎課程、交叉學科課程、選修課程、實踐課程、創新課程的設立,圍繞這幾個方面進行課程設置,使新的課程體系符合“厚基礎、精方向、重應用、突特色、強外語”的原則,不同的高校可以依據自身的情況以及特色進行調整,最終確定符合高校自身、符合社會發展、符合軟件產業發展的課程體系;[2]第二,圍繞課程群進行。現階段的軟件工程專業主要分為五個課程群:素質培養課程群、應用能力培養課程群、基礎理論課程群、專業技能課程群、研究性課程群。其中,高校要特別重視專業技能課程群,提高此課程群課程設置的比重,重點培養學生的專業技能;第三,圍繞畢業設計進行。畢業設計是學生知識運用能力、動手操作能力、團隊協作能力、科研能力、表達理解能力等方面的綜合體現,而這些能力也正是軟件產業發展對軟件從業人員提出的要求,因此,高校應該重視對軟件工程專業學生進行這些能力的培養。
(二)建立教學團隊建立教學團隊是對教育部提出的“實施高等學校本科教學質量與教學改革工程”的響應。教學團隊的建立要依據教師的職稱、學位、教學效果、科研能力等進行,在年齡上要搭配好,讓經驗豐富的老教師帶動青年教師的發展,積極鼓勵青年教師參與教學團隊組織,提高自身的實踐能力,同時也可以積累實踐經驗。