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這種方式的成本較低,而且開發出來的構件比較有針對性,不會存在版權等問題,集合了第一、第二種構件的優點。但這種方式對技術開發人員的要求比較高,如果技術人員的技術水平不足,開發出來的軟件構件可能會出現性能不佳、不兼容等問題。受開發水平限制,一般是在第一、第二種方式無法實施的情況下,才實施第三種方式??紤]到開發軟件與其它設備的匹配問題,本文開發的工業控制設備軟件選擇了第三種方式。常見的軟件復用技術主要包括軟件組合技術、軟件生成技術和面向對象技術等[4]。軟件組合技術是將可復用軟件成果組合在一起。軟件生成技術是利用可復用的軟件模式生成一個新的程序或程序段??蓮陀玫能浖J桨ùa模式和規則模式。面向對象技術是將技術中的對象作為軟件復用的構件。在這3種方法中,面向對象技術是最適合軟件復用的方法。面向對象技術與軟件復用技術有異曲同工之處。面向對象技術是將相關聯的函數和代碼封存在一個對象內,再將對象作為構建系統的基礎單位。可復用構件也是將相關函數和代碼封存在一個構件內,通過構件的連接形成一個新的軟件。對象與構件的相似之處使得面向對象技術可以更加適合實現軟件復用。本文采取面向對象技術來實現軟件復用。
2軟件復用技術應用于工業控制設備軟件開發的必要性
隨著我國的經濟不斷發展,我國工業發展規模逐漸擴大。為了適應日益激烈的市場競爭,許多大型企業都開始投入資金,建立起或者準備建立工業控制系統,實現工業生產管理信息化。工業控制系統的出現,可以加強技術人員對工業機器設備運行情況的監控,減少人員工作量,也可以降低工廠的人工成本,提高工廠的生產效率。建立工業控制系統需要開發工業控制設備軟件。與其它軟件相比,工業控制設備軟件需要與多臺設備接口相連接,運行環境較復雜,功能要求較高。由于軟件要求比較高,所以工業控制設備軟件開發的工作量較大。而隨著我國工業生產管理信息化的深入和推廣,對工業控制設備軟件的需求量會越來越高。如果軟件開發人員對每個軟件進行單獨開發,整個行業的工作量將很大,工作效率也非常低。如果可以開發出一個可復用的工業控制設備軟件,軟件開發人員在設計新軟件時只需要在該工業控制設備軟件上補充或修改內容,無需從頭開始,從而大大減少軟件開發的工作量。另外,運用軟件復用技術可以實現行業內軟件標準化,有利于統一行業標準,提高軟件質量,減少軟件運行時出現的問題。軟件復用是提高軟件開發效率和質量的有效方法。與傳統工業相比,軟件開發無法通過簡單的復制來完成,這是由軟件的物理性質和客戶需求而決定。(1)軟件的物理性質決定了軟件無法通過簡單的復制程序來完成開發工作。軟件是一種數字化產品,包含了大量數據和函數,內在構造比較復雜。另外,不同的運行環境對軟件的要求不同。目前,開發軟件的編程語言種類非常多,軟件開發平臺也各不相同。軟件編程師往往掌握一種以上的編程語言,根據運行環境選擇合適的編程語言和開發平臺。因此,每一個軟件都具有其獨特性,無法簡單通過復制來完成開發工作。(2)軟件的開發需求具有多樣性特點。軟件開發都是有針對性的,需要根據對象客戶的需求進行開發。而不同客戶的需求都不相同,因此無法像傳統工業產業那樣大量地復制和生產。在軟件開發過程中,軟件開發人員往往花費很多時間和精力去完成軟件的框架和每一個組成部分。而通過觀察可以發現,在需求相似的情況下,軟件內容存在一定的共通性。隨著軟件的應用范圍不斷擴大,社會上對軟件開發的需求急劇增加,傳統的軟件開發方式已不能滿足軟件產業發展的客觀需求,因此有必要對軟件開發方式進行改革。軟件復用技術就是提高軟件開發效率和質量目的的有效途徑。
3工業控制設備軟件開發中的軟件復用技術應用
本文采用C++作為開發語言,使用MicrosoftVisualStudio2010作為軟件開發平臺,運用面向對象的方法,通過軟件復用技術的應用來完成工業控制設備軟件的開發,提高軟件開發的質量和效率。
3.1工業控制設備軟件設計
工業控制設備軟件連接了需要控制的各項機器設備。在接通電源,采集系統通電后,系統自動完成初始化工作,軟件進行初始化設置,用戶登錄信息驗證無誤后進入系統主界面。工業控制設備軟件的程序模塊主要包括用戶管理、通信管理、信息記錄管理和數據庫信息設置管理等模塊。用戶的登錄信息傳到數據庫后,與數據庫的信息進行核對,數據庫再將核對后的信息反饋到系統,系統根據數據庫的反饋信息確定登錄用戶的權限。用戶在權限范圍內訪問相關模塊,進行操作。該工業控制設備軟件連接到各臺設備的串口,收集各串口的信息,及時反饋到軟件的顯示界面上。當設備運行情況超過軟件設置數值時會向軟件系統發出警告,系統可以及時反饋出現異常設備的運行情況,并將該情況進行記錄并發送到數據庫,形成歷史記錄。通過工業控制設備軟件,可以實現技術人員對機器設備的實時監管,并且可以運用計算機處理并存儲機器運行過程中的大量數據,避免人工處理數據時出現的失誤,減少員工的工作量。
3.2軟件復用技術應用
軟件復用技術在工業控制設備軟件開發中的應用主要體現在通過設計一個面向復用的工業控制設備軟件,使得在以后的工業控制設備軟件開發中,可以直接將復用軟件中的構件用于軟件中形成一個新的軟件,減少工業控制設備軟件開發的工作量。而要實現這一目的,就要運用分層次的體系結構模式,來搭建一個可重用的軟件構架。軟件分層次體系結構是軟件設計的發展趨勢[5]。在軟件分層次體系結構中,每一層軟件都建立在下層軟件之上,下層對上層提供服務。軟件分層次體系結構允許每一層軟件用不同的方法來實現。每一層軟件只會對上下兩層軟件產生影響,并且只對相鄰層提供相同的接口。由于軟件分層次體系結構的上述特點,運用分層次軟件體系結構開發的軟件可以支持擴充和重用。從軟件開發的角度而言,簡單地重復軟件分層次結構中的下層軟件并無意義。因此,在開發復用工業控制設備軟件時應該考慮上層的服務接口設計[6]。具體設計為,在軟件的數據抽象層上建立業務對象層,將業務邏輯編入業務對象層。業務邏輯層中一般包含有確認用戶登錄信息、記錄系統日志和數據庫存取權限等功能,與數據庫引擎相分離。在進行其它相關軟件設計時直接將這一層連入軟件結構的相應位置就可發揮業務對象層的作用。根據軟件分層次結構的有關原則,將工業控制設備軟件的分層次結構設計為用戶界面表示層、業務邏輯層和數據訪問層的三層結構。為了保證分層次結構軟件的可重用性,軟件的層次功能傳遞是單向性的,即每一層軟件可以命令下一層軟件,但是每一層軟件只能服務于上一層軟件而不能調用上一層軟件。因此,這三層軟件由下到上的順序為:用戶界面表示層、業務邏輯層、數據訪問層。用戶界面表示層是最下層的軟件層,負有連接用戶與各接口之間數據來往的功能。當用戶需要更改界面內容時,只需要修改相關數據,界面內容就會自動發生改變。用戶界面表示層是最下層的軟件層,其更改不會影響到上面兩層軟件的功能。業務邏輯層在用戶界面表示層之上,負責對用戶界面表示層傳來的數據進行處理,具有確認登錄信息、記錄系統日志等業務功能。數據訪問層是最高軟件層,負責完成業務邏輯層傳來數據后的數據庫操作。這三層結構之間呈現單向依賴關系,即用戶界面表示層依賴于業務邏輯層,業務邏輯層依賴于數據訪問層。根據該三層軟件結構設計出的工業控制設備軟件,在其它工業領域的控制設備軟件設計工作中同樣適用。該框架是由一系列的對象和對象之間的相互聯系組成,程序設計人員只要將這些對象內的函數和大量數據進行補充,就可以得到一個復用的工業控制設備軟件。而在后續開發類似軟件時,程序員在該復用軟件的基礎上根據軟件運行需要對內容進行擴充就可以設計開發出一個新的軟件。
4結語
系統硬件主要包括數據采集裝置、自動控溫裝置兩部分。數據采集裝置包括數據采集器和低熱電勢轉換開關[3]。數據采集器用來接收計算機發送的指令,然后按指令進行測量設置,并將測量得到的數據傳送給計算機由軟件進行相關處理。選用2700數據采集器和7700開關模塊組成系統數據采集裝置[4]。自動控溫裝置用于接收計算機的控溫指令,實現系統恒溫槽和檢定爐的溫度控制和超溫保護。系統溫度控制裝置由宇電五位數字表、固態繼電器、交流接觸器等組成[5]。
2系統軟件設計
系統軟件部分采用C/S模式[6]開發,采用C#作為開發語言[7],VisualStudio2010作為開發工具,.NETFramework4.0作為開發平臺,結合通信技術、數據庫技術[8]開發一套能實現溫度傳感器檢定系統自動控溫、自動檢定和自動分析處理數據的軟件。
2.1軟件功能結構
軟件主要包括系統管理、檢定任務和檢定結果3個功能模塊,其功能結構如圖2所示。系統管理部分主要完成標準器管理、通信設置、采樣設置和人員管理。檢定任務部分主要完成被檢溫度計信息錄入、檢定溫度點設置、標準器選擇、檢定項目設置、通道掃描測試以及檢定任務的執行。檢定結果部分主要完成檢定記錄查詢、生成原始記錄和檢定、校準證書。用戶打開系統軟件,首先進行通信參數、控溫參數和數據采集相關參數的設置,然后開始檢定任務信息設置,包括錄入被檢溫度計信息、設置檢定項目及恒溫性能參數、設置檢定溫度點、選擇標準器,然后測試系統連接數據采集通道直到所有通道狀態正常,方可開始執行檢定任務。檢定任務完成后控制恒溫設備的溫度,達到穩定和檢定條件后,保溫并巡回檢定各被檢溫度傳感器數據,檢定完成后自動保存并處理測量數據。
2.2軟件詳細設計
2.2.1系統管理模塊
系統管理部分主要完成通信設置、標準器管理、采樣設置和人員管理。通信設置主要完成上位機與控溫儀、數字多用表通信連接參數設置,上位機通過串口線將控溫儀和2700數字多用表連接。系統能夠自動掃描每個設備對應的串口號,掃描過程中界面為灰色提示用戶等待,計算機逐個掃描串口,完成后顯示于界面中。系統能自動記錄用戶上次的配置信息,保存于xml配置文件,并在用戶下次開啟本系統時默認顯示該配置信息。需要設置的通信參數有波特率、數據位、校驗位、停止位、握手協議,主要實現對標準器信息的創建、更新、刪除功能。用戶可新增標準器信息,所有錄入的標準器在列表中顯示,用戶可以選中列表中任一行,該行標準器信息自動顯示在參數控件中,用戶可編輯該參數進行標準器信息的修改,或選中某一行信息進行刪除。系統根據標準器的有效期自動判斷到期時間,并提前一個月提示檢定人員送檢。采樣設置模塊主要完成數據采集裝置采樣頻率、單點采樣次數、控溫階段采樣間隔和保溫階段采樣間隔設置。人員管理模塊主要完成檢定人員和核驗人員信息新增、修改、刪除以及資質到期提示。
2.2.2檢定任務模塊
檢定任務部分主要完成被檢溫度計信息錄入、檢定溫度點設置、標準器選擇、檢定項目設置、通道掃描測試以及檢定任務的執行。用戶進入檢定任務模塊后,首先錄入被檢溫度計信息,然后設置檢定項目和對應的恒溫性能參數,設定被檢溫度點、選擇使用的標準器,這些信息配置完成后,可以進行通道測試。檢定任務開始后,首先向控溫儀發送控溫指令,然后采集標準器的數據,實時顯示控溫曲線,同時判斷是否滿足檢定條件,當滿足條件時,則開始按照規程測量標準器和被檢溫度計工業熱電阻值。在檢定過程中,系統實時顯示標準器和被檢溫度計測量值。檢定任務完成后,系統停止控溫和數據采集。其流程如圖3所示。
2.2.3檢定結果模塊
檢定結果部分主要完成檢定記錄查詢、生成原始記錄和檢定、校準證書。用戶可以輸入檢定時間段、檢定記錄編號、被檢溫度計出廠編號、送檢單位查詢歷史檢定記錄,記錄顯示于列表中。用戶可以選擇一個記錄編號生成該批檢定的原始記錄,選擇某一支溫度計編號生成該支溫度計的檢定和校準證書。證書生成是根據選擇的溫度計編號查詢相關數據庫,并按照檢定結果計算方法得出檢定結果,然后將相關數據填充到證書模板,導出檢定證書或校準證書。檢定結果計算及判斷流程如圖4所示。
3系統測試結果
經測試,本系統滿足JJG229———2010《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》、JJF1098———2003《熱電偶、熱電阻自動測量系統校準規范》的要求,系統運行良好,能有效提高工作效率,降低人為誤差。系統實現的技術指標如表1所示。系統執行檢定任務時,軟件可實時顯示控溫曲線、設定溫度、實際溫度、實際測量值、十分鐘波動度以及任務開始時間、結束時間、當前狀態等信息。通過輸入檢定起始時間和結束時間或者檢定記錄編號、溫度計編號、送檢單位信息可以查詢歷史檢定記錄,可選擇某一記錄編號生成對應的原始記錄和證書。
4結束語
所謂的市場結構,實際上可以這樣理解,產品的質量優劣以及成本高低而造成的市場競爭力對于市場行情的影響,市場結構對于產業組織的競爭性質有著根本的決定作用。市場結構不但直接決定了產業內的市場行為,同時,也在很大程度上影響著市場績效。而市場結構又包括了市場集中度、市場中產品的經濟效益和規模以及產品的質量和類型等多個方面。軟件工程建立工作對于軟件產業的市場有著巨大的影響,也就意味著,對于市場結構中的這幾個方面的影響也非常深遠。
(一)軟件產業市場集中度受軟件工程監理的影響。市場的供需關系既與企業的生產有關,又與用戶的需求不可分割,從市場的整體狀況來看,依舊是供應決定需求。而由于我國的軟件產業相對來說還是一個新興的產業,不但企業在生產和銷售軟件方面沒有足夠的經驗,許多用戶也不知道該如何從市場中獲得自己所需要的產品,這就導致了我國軟件產業市場的集中度分布不合理。一方面我國的軟件產業市場較為分散,基本上只存在于一些科學技術較為發達的的確,軟件的應用也只是運用在一些高端設備中,并且一些較為常用的軟件都是由幾家大的軟件企業所開發出來的;另一方面我國的軟件開發技術與一些先進的國家相比來說還存在許多不足之處,因此,當引進相同類型的國外軟件時,一些國產軟件在市場中就會失去競爭力。這些都是導致我國軟件產業市場集中度低下的原因。而通過軟件工程監理工作來對軟件的開發和市場銷售進行監管和調控,就會大大改善這一狀況。
(二)軟件產業的經濟效益和規模受軟件工程監理的影響。我國的軟件開發企業還沒有形成足夠大的規模,市場上所出現的軟件大多數都由一些中小型企業研究開發出來。企業規模不夠大,在這個競爭力極強的市場中難以站穩腳步,一旦市場出現動蕩,最先遇到風險的就將會是這些中小型企業。且由于我國的軟件企業還處在發展階段,其開發出來的軟件并非十全十美,需要不斷地進行改進。如果軟件工程監理不能發揮其足夠的影響力,那么軟件的開發研究就達不到國際化的水準。如此以來,這些國產的軟件必然會受到一些國外軟件的沖擊,不但企業難以進步,發展壯大為更大的規模,取得不了應有的經濟效益,用戶對于軟件的使用也將會受到極大的限制。而軟件工程監理工作,就是為了能夠提高我國軟件企業的生產規模,使其開發研究走向標準化,擴大企業規模,增強企業競爭力,使其開發研究的軟件能過得到用戶的認可,獲得更高的經濟效益。
(三)軟件產業產品的質量和類型受軟件工程監理的影響。一個軟件企業能否開發研究出高質量的軟件,取決于企業是否具有軟件開發方面的專業型人才,同時,軟件工程監理對于軟件開發的質量也有著掌控把關的作用。另外,企業所開發研究出的軟件類型是否普遍適用于大多數用戶,也會受到軟件工程監理的影響。目前,我國一些軟件開發企業所生產出來的軟件,技術含量不足,難以形成強大的市場競爭力,而企業對于用戶的服務質量也難以達到用戶的期望程度。再加上在不同的地區、不同的行業、不同的人群,對于軟件的使用需求不同,企業在開發軟件時需要考慮到這些因素,才能夠開發研究出高質量、合適類型的軟件。而軟件工程監理工作,就是要洞悉這些情況,并向企業管理者反映,從而決定軟件企業的發展方向。
二、軟件產業市場行為受軟件工程監理的影響
軟件企業會根據自身的軟件開發特點、軟件的競爭力在市場中做出相應的活躍行為。而軟件產業的市場行為又與市場結構有著密不可分的關系。因此,軟件工程監理也會在很大程度上影響軟件企業的市場行為。
(一)企業軟件生產創新能力受軟件工程監理的影響。一個軟件開發企業是否能夠不斷地發展,不但受到其自身說具備的人才、管理、經費等方面的影響,更重要的一點是這個企業是否具有強大的創新能力。尤其是軟件行業,其接觸的都是社會中最為先進的技術,如果沒有足夠的創新能力,就會被日新月異的軟件市場所拋棄。隨著軟件行業的不斷發展,越來越多的軟件企業開始意識到創新能力的重要性,并且在開發研究中不斷地提高其創新能力。軟件工程監理工作,能夠平衡企業對于軟件開發方面所投入的資金、所聘用的專業人才等各種事項,使企業增大對于創新能力的重視程度,從而提高整個企業的創新能力,開發研究出更為先進的軟件。這樣,該軟件企業才能夠在市場中占有一席之地。
(二)企業軟件生產的標準及規范度受軟件工程監理的影響。軟件企業要想能夠使自身所開發研究出來的軟件能夠符合用戶的要求,并在市場中取得更大的競爭力,那么就必須有一個明確的生產標準。企業在研究開發軟件的過程中,需要極強的技術含量,更需要有一個規范的開發研究過程。軟件工程監理的出現,能夠幫助企業對軟件開發所使用的技術標準、開發過程中的操作規范進行把關,使企業所投入的人力物力能夠發揮到更大的作用,提高企業的生產效率,降低企業中軟件開發中的成本?,F在的軟件市場情況極為復雜,不但是企業開始逐漸重視軟件開發的標準和規范,國家政府部門也開始參與對于軟件開發的調控。為了加快我國的軟件開發,保證軟件開發的質量,軟件工程監理開始集合企業與政府等多方面的力量,為軟件的開發制定一個合理的、規范的標準,保障軟件開發能夠與國際接軌。
三、軟件企業產業的績效受軟件工程監理的影響
我國軟件產業的現狀是,企業的生產規模還不夠強大,難以形成能與國外軟件行業競爭的力量,軟件開發技術與國際標準也有一定的差距。要想擴大軟件產業的規模,加快軟件研究的技術進步,就必須依賴軟件工程監理工作的強大影響力。
(一)軟件企業產業規模經濟性受軟件工程監理的影響。就目前來看,我國眾多軟件開發企業規模較小,且未能形成強大的凝聚力,沒能站在統一戰線上進行軟件的研究開發,如此一來,依靠單個的軟件企業難以形成足夠的競爭力與一些國外企業抗衡。軟件企業的規模經濟性也難以令人滿意。軟件工程監理工作,就是要對這些方面進行管理和調節。一方面軟件工程監理工作能夠推動軟件企業將服務的方向由單一的軟件開發向多種服務并重的方向發展;另一方面軟件工程監理工作能夠加大對企業自身的管理,提高其在市場中抵御風險的能力,使企業能夠在激烈的市場競爭中站穩腳跟。另外,軟件工程監理工作能夠通過對軟件質量和開發方向的監管,使企業開發出更符合用戶和市場需求的軟件,增強軟件產業的規模經濟性。
此軟件項目設計階段的主要職責就是對軟件工程的具體編程使用語言、如何選擇操作系統以及運行平臺等進行概要設計,并且還要選擇適合的瀑布式開發方式,進而根據特定的市場需求對潛在的編程、模型進行選擇。同時,還要對具體編程項目的分析情況以及設計編碼情況進行正確量定,建立起科學合理的分析文檔。此外,在此設計階段還要對目標系統結構中的模塊與接口、硬件和軟件配置、數據具體結構等進行設計。
2編碼單元測試與聯合測試
軟件開發測試人員一定要根據特定的軟件開發工具以及具體研發人員的特長設定研究編碼,并對每個軟件測試單元和數據庫定義進行相關操作,通過相應的語言開發工具來進行正確研發、調試、測試使軟件更加符合用戶的具體需求。軟件開發者需要嚴格按照規定的程序將各個軟件單元、模塊以及硬件、網絡和其它系統資源聯系起來,通過集中化的測試來達到試運行的要求。在對系統集成和測試結果進行綜合評審時,要對集成測試分析報告進行正確研究,確保結果的正確性。測試流程程如下圖1所示。
3試運行以及后期維護
軟件開發人員首先要在試運行之前選擇合適的應用和試點范圍,在做好各項試點記錄后對運行支持的系統進行總結。此外,還要做好各項數據轉換、系統切換工作,確保新舊系統能夠正常運行。等新開發軟件程序投入應用后,需要進行后期維護操作,并輔以適當的修改。主要包括有以下三大主要步驟:第一,分析和理解軟件工程程序、修改程序、重新驗證程序。其中分析和理解程序這項維護操作的核心目的是能夠準確把握程序的功能和目標,這對于提高軟件的正確性具有重要意義。第二,修改程序。要有計劃、有目的、有規則性地對軟件進行修改,通過對相關程序設計的認真修改來切實達到應用性效果。第三,重新驗證程序。對軟件程序進行重新驗證的目的就是通過對其進行修改來進一步提高其正確性。
4結語
1.1培養計劃的局限
在高等學校軟件工程專業培養計劃中,學科知識一般分為多門課程講授,每門課程再分成單獨的理論課和實驗課,學生在畢業設計時才有機會綜合運用各個課程的知識。軟件開發強調的是軟件工程學科知識的綜合運用,因此只有盡多、盡早地進行實際項目的開發,才能掌握各門學科之間的內在聯系,加深對軟件工程專業核心知識的掌握。
1.2理論教學和實踐的差距
從目前軟件公司的發展階段來說,大部分公司從事的是行業軟件開發,這些公司對學生的實際編程能力要求較高。然而,高校強調的是基礎理論的學習,公司頻繁使用的知識(如J2EE編程技術、IT項目管理、軟件測試技術等)在高校中均被列為選修課或考查課,導致學生的重視程度不夠,忽視對這些課程的學習。另外,軟件工程專業發展迅速,許多軟件公司已經開始推出云計算、大數據和移動互聯網的新產品,高校的培養計劃遠遠落后于軟件公司要求,學生在學校沒有機會接觸到相關知識。
1.3創新意識的缺乏
如果學生的學習目標僅僅是學習基礎的專業知識并考試過關,那么學生的創新能力就無法得到激發[3]。因此,軟件工程專業的學生需要積極參加各種綜合性實驗和創新實驗,在項目背景下同老師積極溝通,提高自我學習能力,具備軟件工程專業要求的核心能力。
2虛擬企業創新實驗平臺的構建和實施
2.1教學改革方案的研究目標
教學改革的研究目標是在高校軟件工程專業人才培養中建設基于虛擬企業的教學與實踐培養平臺和環境,引入項目制實踐教學方法,引導學生培養獨立分析問題和解決問題的能力,激發學生的學習興趣和熱情,提高學生的實際動手能力,同時促進教師進行相關主干課程的教學方法創新,使高等學校的理論教學和實踐教學密切結合,培養出符合當前社會需求的專業人才。
2.2教學改革的基本思路
教改方案的基本設計思路:在軟件工程創新實驗教學過程中,把軟件企業的運行管理機制引入實驗項目,讓學生扮演軟件企業中的各種角色;結合軟件工程專業學習的相關理論知識,使學生能夠更真實地體會企業運作環境,在創新項目中靈活運用各種理論知識,完成一系列階段性成果(如需求文檔、設計文檔、系統實現和測試用例等),達到創新實驗教學的目的。
2.3虛擬軟件企業的建立
一個軟件企業通常包括研發、市場、行政、人事和運維等多個部門,比較小型的軟件公司規模也在50人左右??紤]到軟件工程專業的學生在畢業初期通常在研發部門工作,我們設計出僅包含研發部門的虛擬軟件企業。在研發部門的人員配置中,通常包括部門經理、項目經理、需求開發人員、軟件開發、軟件測試等幾個角色。創新實驗通常持續1~2年,每個指導教師同時指導2~4個項目,一個項目組一般包括5名學生,可以通過自己推薦或者團隊選舉的方法在所有參加項目的學生中選拔虛擬企業總經理,由指導教師擔任專家顧問。項目組成員按照均衡矩陣型組織結構進行部門分工并按照工作職責分別進入軟件開發部和軟件測試部,各個創新實驗的項目組長同時擔任項目經理,其他學生可以根據自己的專業能力和興趣特點分別擔任不同角色。指導教師在項目運行的不同階段可以讓學生互換角色,使學生體會不同角色在項目運行中的作用,加深對專業知識的理解。虛擬企業組織架構如圖1所示。隨著創新實驗的新增和結束,虛擬企業的人員構成也進行相應變化。指導教師可以根據不同階段的教學進程,組織該團隊相關專業技能的實踐訓練和專業知識學習。在設計虛擬軟件企業時,教師可對軟件公司的職能部門進行一定裁剪,這樣的虛擬企業雖然簡單,但是可操作性很強,學生可以在虛擬企業的運行過程中對企業運行環境有較為真實的體驗。在虛擬企業的成立初期,全體企業成員經討論建立起人力資源和溝通管理的相應制度,每個成員都要認真執行規章制度,確保虛擬企業可以長期有效運行。虛擬企業的骨干人員要定期檢查虛擬企業運行中存在的問題,對相應的規章制度進行修訂。
2.4虛擬軟件企業的管理和運行在軟件公司的管理中,公司對項目的進度、質量、成本等指標有著很嚴格的控制。與之相反,學生在學校參加課程設計和實訓項目時,通常把注意力集中在專
業知識的運用上,對軟件公司的主要考核點不夠重視。因此,在虛擬企業的運行中,教改方案引入了軟件公司的項目管理流程。在項目啟動初期,由項目團隊制訂項目計劃,強化關鍵指標(如范圍、時間、質量);在項目運行過程中,每周召開項目會議,檢查項目進度和質量,由指導教師給予項目小組相應反饋;在項目關鍵時間點,邀請其他教師對項目進行同行評審。指導教師需要參考軟件公司的管理制度,制訂有效的團隊運行制度,建立團隊監督和約束機制,確保項目團隊能夠積極、高效地運營。
2.5結合軟件工程專業內容的創新實驗教學
通過參與創新實驗,學生可以掌握軟件工程、項目管理、程序設計、軟件測試、職業素養等綜合知識。創新項目涉及的知識不僅包括創新項目執行學期中所學的課程,還包括已學過和未學過的課程,見表1[4]。指導教師在安排項目小組進度時要注重學習的漸進性和連續性,對未學課程的重點和難點進行介紹,讓項目小組利用課余時間自學相關內容。通過創新項目的訓練,學生可以把跨學期的多門課程知識綜合運用到軟件公司項目的開發過程中。學生在創新實驗的執行過程中。要重點體會各個課程的關聯,做到各門課程知識的融會貫通。
2.6有效的評價機制
在目前的創新實驗評審過程中,評審方式以小組答辯為主,項目小組得到的反饋主要來自教師單方面評價。為了貼近軟件公司的績效考評,提高學生進入企業后的適應能力,我們在創新實驗評審中引入在大型軟件企業廣泛應用的360度績效考核。360度考評方法主要強調全方位、客觀地對員工進行考評,除了通過最終成果考查員工,還考查員工的工作努力程度,使得績效考評能全方位地反映員工的表現和業績。360度考評方法又稱為全視角考評方法,指除了被考評人本人和被考評人的直接上級外,其他上級、同事、下級、客戶都可以擔任考評者,不同的考評人可以從多個角度對被考評者進行全方位評價,再通過相應的反饋程序促進被考評者改變自身行為,最終幫助被考評者提高業績。這種基于虛擬企業創新項目實驗的教學效果評價體系,除了培養學生在相關專業崗位上的實踐能力和解決問題能力,還對學生的職業素養和溝通能力進行多方面的評價,使創新實驗的學習過程與評價體系更加貼近現實企業的需求。
3結語
1目前存在的問題
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?;谠擃悓I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?;趯W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?;陧椖框寗樱恳粚W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?!叭獭敝笍漠厴I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。
5結語
在應用型本科院校中,尤其是軟件工程專業,畢業設計作為教學計劃的重要組成部分,是實踐教學中的最后一個環節,也是對學生在校期間所學知識的一次綜合、全面的總結、應用和提高。由于畢業生數量的不斷增加和軟件行業的迅猛發展,導致就業門檻越來越高,就業壓力也越來越大,通過畢業設計過程中的訓練,能有效提高學生的工程應用能力,使學生得到一定的實踐經驗,有利于學生從學校向工作崗位的平穩過度。因此,畢業設計質量的好壞,不僅反映了一所高校的教學質量,也會直接影響到學生的就業競爭力和就業后的職場適應能力。
2存在的問題
1)思想認識上不夠重視學生方面:有些學生存在完成任務式的應付心里,避重就輕,能簡就簡,敷衍了事。有些學生則只重視找工作而輕視畢業設計,不愿在畢業設計上花費太多時間和精力,甚至有些學生還以找工作為由,完全依賴于導師,向導師索要源代碼,甚至花錢在網上購買來交差。已經找到工作的學生,更是認為畢業設計做的好與不好對自己沒什么影響,對待畢業設計也更加心不在焉。導師方面:大多數指導教師除了要指導學生畢業設計之外,還要承擔大量的教學和科研任務,在畢業設計指導工作上能夠投入的精力和時間非常有限,致使有些導師對畢業設計的指導工作不太重視,對學生放任自流,不管不問,或者是直接將相關源代碼發給學生,以“簡化”指導工作。由于思想上的不重視,學生學習態度不認真,導師指導工作不到位,造成畢業設計流于形式,疏于管理,效果較差,使得學生白白浪費了畢業前的一次綜合訓練機會。因此,如何充分認識畢業設計的重要性,并進行相應的教學改革是軟件工程專業畢業設計必須要面對并解決的問題。
2)時間安排上不夠科學畢業設計一般安排在第八學期,這期間剛好是學生求職和考研的黃金時間段,由于目前就業形勢的日益嚴峻,學生就業壓力越來越大,當求職和考研時間與畢業設計時間發生沖突時,學生都會選擇將主要精力投入到求職和考研上,有些還要去外地求職、應聘考試、面試等,畢業設計自然是無暇顧及。而且,學校方面,為了保證就業率,往往對學生畢業設計的質量也是睜一只眼閉一只眼,這又在無形中鼓勵了學生消極對待畢業設計的態度,畢業設計質量下降也就成為必然結果。
3)題目設置上不夠合理由于畢業設計在高校各類教學活動中是最具綜合性和獨立性的,相對于常規課程而言,對指導教師要求也就更高,尤其軟件工程專業,工程實踐性比較強,但每年真正來源于實際工程項目的題目所占的比例較小,很多題目都是虛構出來的,導致有些題目不是理論性太強,就是缺乏具體需求的支撐,使學生很難從畢業設計過程中真正領悟到真實的軟件工程方法。而有些指導教師自己都沒參與過實際的工程項目,本身就缺乏實踐經驗,對學生畢業設計的指導只是憑著自己的感覺來進行,缺乏系統性、整體性、科學性和嚴謹性,學生遇到問題后,難以得到及時的解決,導致抄襲現象時有發生,甚至有些學生直接照搬往屆畢業生的設計成果。畢業設計的主要目的在于通過畢業設計的訓練來提升學生對所學知識的綜合應用能力以及創新能力,從而實現學生從學校到工作崗位的平穩過度。但由于題目設置上的不合理,題量太少,層次不清,導致選題匹配效果差。在選題時,部分能力差的學生所選題目難度太大,造成畢業設計很難完成,而有些能力強的學生所選題目難度過小,達不到能力提升的目的。
4)過程監管上不夠到位眾所周知,對于軟件工程項目而言,過程控制與管理是項目執行的關注點,畢業設計也當如此。雖然學校也會在畢業設計過程中組織對各階段的工作情況進行檢查,但執行檢查工作的不一定是專業教師,使得這種檢查大多只是對指導老師所填寫的各種表格和文檔等表面內容進行檢查,對畢業設計的過程起不到實際的監督作用,再加之有些學生在校外求職或實習等原因造成指導教師與學生無法定期見面和溝通不暢等問題,使得指導教師難以用軟件工程方法對學生進行指導。畢業設計雖然啟動較早,但實際上很多學生前期在畢業設計上很少投入時間和精力,只是在答辯前為了完成任務而趕工應付,這樣的畢業設計質量自然也就不佳。
5)量化考核上不夠嚴格畢業設計成績一般由平時成績+論文成績+答辯成績三部分按一定比例構成,平時成績由指導教師自行把握,論文成績則由其他有經驗的教師進行評閱,答辯成績由答辯委員會老師按照相關評分標準打分并取平均分,這樣雖然基本可以保證成績的公正性,但成績構成太簡單,未顯示地將開題報告、文獻翻譯、分析和設計過程以及總結等納入到考核范圍,對畢業設計的前期和中期工作沒有約束力。在成績評定時,有些導師要求不嚴,采取寬容遷就的態度。答辯時,通過門檻較低,造成大部分學生僅以答辯及格為目標,在思想上不重視,答辯準備工作不扎實。同時,學校為了提高學生畢業率,在最終答辯時,對畢業設計的質量要求也有所放松,這也是導致畢業設計質量難以保證的一個重要原因。
3采取的對策
時間安排上,可以提前啟動畢業設計工作,將原來的第八學期開始提前到第六學期中后期,此時學生已經學完大部分課程,具有了一定的知識基礎,而且學生都在校,可以隨時與導師見面,指導教師也有充分的時間對畢業設計項目隨時跟進,隨時指導。導師資格審查上,對于軟件工程專業來說,學生畢業設計的導師,應該由長期從事實際工程實踐或者有較好科研成果的“雙師型”(雙師即“教師”、“工程師”)教師來擔任,也可以聘請校外科研單位或企業中水平較高的工程師來擔任企業導師,這樣不僅可以減輕指導教師短缺的壓力,也能促進指導教師隊伍多元化模式的形成。題目設置上,要求題量要充分,使得水平層次不同的學生都能選到合適的題目;難度和工作量要適中,且要有一定的創意,使學生通過畢業設計的訓練,在綜合應用能力和創新能力上都能夠得到有效的提高。有課題的指導教師要盡量結合自己的課題來設計題目,沒課題的指導教師可以從與學校有合作的企事業單位中獲取有實際意義的題目。鼓勵學生根據自己的興趣點和就業取向自擬題目,允許學生到實習企業中根據企業的實際工程需要選題和實施畢業設計,這樣既能解決實際問題又可完成畢業設計。過程監管上,首先要在指導教師和學生之間建立有效的溝通聯系機制和問題討論的例會制度,充分發揮指導教師的引導作用,在畢業設計過程中,堅持每周師生溝通一次。學生提出問題,指導教師引導和總結,鼓勵學生發揮主觀能動性和創造力。同時,學校要成立由領導牽頭、具有一定工程實踐經驗的專業技術人員組成的督導組,對畢業設計過程包括選題、開題、中期檢查、答辯和成績評定等各個環節實施有效的監控和督導,加強管理學生的同時也要加強對指導教師工作質量的檢查,確保畢業設計工作能夠有序、有效的實施。量化考核上,要對畢業設計從前期的開題、文獻查閱,到中期的分析、設計、實現,再到后期的總結等各個階段的進行量化考核,前一階段的成績考核不合格者,不能進行下一階段工作,必須加以整改,直到整改合格后才能進入下一階段。對于未能按要求如期完成畢業設計的可以推遲答辯,對于首次答辯不合格的可以進行二次答辯,仍不合格的,可以緩發畢業證。只有建立嚴格的考核制度,才能對學生有約束力,讓學生從思想上重視畢業設計,進而保證畢業設計的質量。
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