1、軟件工程與學(xué)習(xí)工程吳明暉1,2，楊珂21浙江大學(xué)城市學(xué)院計(jì)算機(jī)系，浙江杭州，3100152浙江大學(xué)計(jì)算算機(jī)學(xué)院，浙浙江杭州，33100277摘 要 本本文比較論證了軟件工工程與學(xué)習(xí)工工程在系統(tǒng)背背景、生命周周期、思路方方法三方面的的相似性，為為兩種工程相互借借鑒發(fā)展提供供了新思路。通過(guò)考察軟件件工程和學(xué)習(xí)習(xí)工程的誕生生背景，從歷時(shí)態(tài)角角度比較了兩兩者的相似性性。通過(guò)平行列列舉軟件周期期和學(xué)習(xí)周期各對(duì)應(yīng)階段，介介紹了兩個(gè)系系統(tǒng)同時(shí)態(tài)的的相似性。通過(guò)列舉學(xué)習(xí)中各種思路方法法所對(duì)應(yīng)的軟件件開(kāi)發(fā)方法，得出軟件方方法可以向?qū)W學(xué)習(xí)方法持續(xù)續(xù)借鑒的結(jié)論。關(guān)鍵詞 軟件件工程、學(xué)習(xí)習(xí)工程、方法法論、類(lèi)比Soft

2、warre Enggineerring aand Sttudy EEngineeeringgMinghuii Wu1,2, Kee Yangg21 Dept. Compputer Sci. & Tecch., CCity CCollegge, Zhejjiang Univ., 31000152 Colleege off Compputer Sci. & Tech., Zhejjiang Univ., 3100027Abstracct Thiis papper proviides aan anaalogy betweeen sooftwarre enggineerring aand sttudy

3、 eengineeeringg in tthree systeematiccal asspectss: bacckgrouund, llifecyycle aand teechniqques. Histooricall backggroundds of thee two systeems arre anaalogizzed annd rellated. Each phasee of tthe twwo liffecyclles is eexaminned inn a paair too showw theiir simmilariities. Seveeral mmethoddologiies

4、 annd strrategiies inn eachh systtem arre anaalogizzed too showw the possiibilitty of furthheringg softwware eengineeeringg by reeferenncing studyy methhods.Keywordds softwware eengineeeringg, stuudy enngineeering, methhodoloogy, aanaloggy引言學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程程作為一個(gè)工工程，可被稱(chēng)稱(chēng)為學(xué)習(xí)工程程。本文以大學(xué)學(xué)學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)工工程的例子，對(duì)比了軟件工程與學(xué)習(xí)工程的歷

5、史背景、生命周期和思路方法，論證了通過(guò)類(lèi)比兩個(gè)相似系統(tǒng)來(lái)發(fā)現(xiàn)新方法的有效性。第一節(jié)考察軟件件工程和學(xué)習(xí)習(xí)工程兩系統(tǒng)統(tǒng)的歷史背景和基本原原則，論證兩系統(tǒng)統(tǒng)的歷時(shí)態(tài)相似性性。第二節(jié)平行描描述軟件開(kāi)發(fā)周期和學(xué)習(xí)周期，論論證了兩周期各對(duì)應(yīng)階段的同時(shí)態(tài)態(tài)相似性。第第三節(jié)描述學(xué)習(xí)中中的多種思路方方法，列舉軟件工程程的對(duì)應(yīng)策略，為兩系統(tǒng)相互借鑒鑒得到新方法法提供了思路路。歷時(shí)態(tài)比較1.1 誕生背背景1960年代后后期，由于個(gè)個(gè)人程序員的的生產(chǎn)力不再再能適應(yīng)大型型軟件的生產(chǎn)產(chǎn)關(guān)系，軟件件系統(tǒng)的復(fù)雜雜性與軟件作作者個(gè)人認(rèn)知知系統(tǒng)的有限限性之間的矛矛盾激化，軍軍用和商用的的軟件露出危危機(jī)的端倪。教教訓(xùn)總結(jié)為2：1

6、,項(xiàng)目沒(méi)有被被很好地理解解；2,計(jì)劃不周，最最終導(dǎo)致進(jìn)度度拖延；3,沒(méi)有充分的的文檔，影響響開(kāi)發(fā),并使使交流、維護(hù)護(hù)困難；4,軟件可靠性性缺少度量的的標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量量無(wú)法保證；5,軟件難以維維護(hù)，不易升升級(jí)；知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程程中，以大學(xué)學(xué)生為例，封封閉式個(gè)人學(xué)學(xué)習(xí)不再能適適應(yīng)知識(shí)爆炸炸時(shí)代的要求求，造成知識(shí)領(lǐng)領(lǐng)域的復(fù)雜性性與學(xué)習(xí)者認(rèn)認(rèn)知系統(tǒng)的有有限性之間的的矛盾激化，誕誕生學(xué)習(xí)危機(jī)機(jī)。問(wèn)題在于于：1,關(guān)于“大學(xué)學(xué)的任務(wù)”沒(méi)有很好地地理解；2,學(xué)習(xí)計(jì)劃不不周，最終導(dǎo)導(dǎo)致進(jìn)度拖延延；3,聽(tīng)課沒(méi)有記記好筆記，影響理解，并使復(fù)習(xí)困難；4，課后作業(yè)未未能按時(shí)獨(dú)立立完成，學(xué)習(xí)習(xí)效果的可靠靠性缺少度量量的標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)

7、無(wú)法測(cè)試對(duì)知知識(shí)的實(shí)用能能力，不了解解知識(shí)缺失在在哪里；5，難以將書(shū)本本知識(shí)用到工工作中去。1.2基本原理理“軟件工程11”這一術(shù)語(yǔ)于于1968年年在聯(lián)邦德國(guó)正正式使用,同同時(shí)提出運(yùn)用用工程學(xué)的基基本原理和方方法來(lái)組織和和實(shí)施軟件生生產(chǎn)。B.WW.Boehhm2在19833年提出確保保軟件質(zhì)量和和效率的7條條最小原理集集合：分階段段管理；階段評(píng)審；基線(xiàn)配置；先先進(jìn)的程序設(shè)設(shè)計(jì)技術(shù)；結(jié)結(jié)果應(yīng)能清楚楚地審查；開(kāi)開(kāi)發(fā)人員少而而精；承認(rèn)不不斷改進(jìn)軟件件工程實(shí)踐的的必要性。以一門(mén)大學(xué)課程程的學(xué)習(xí)為例來(lái)來(lái)類(lèi)比這些原則則，Boehm的的7條原理的的含義是：分分階段安排學(xué)學(xué)習(xí)；要有單單元測(cè)驗(yàn)或自自測(cè)；要持之以

8、恒恒；要用最先先進(jìn)的學(xué)習(xí)工工具（如電腦腦和網(wǎng)絡(luò)）；學(xué)習(xí)效果應(yīng)應(yīng)能清楚地讓讓老師和自己己審查；學(xué)習(xí)習(xí)小組應(yīng)小而而精（如導(dǎo)師師不能招收過(guò)過(guò)多研究生）；承認(rèn)不斷改改進(jìn)學(xué)習(xí)方法法的必要性。1.3聯(lián)系與區(qū)區(qū)別軟件科學(xué)家們經(jīng)經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐踐得出的結(jié)論論是：按工程程化的原則和和方法組織軟軟件開(kāi)發(fā)工作作是有效的，也也是擺脫軟件件危機(jī)的一個(gè)個(gè)主要出路。在在知識(shí)學(xué)習(xí)方方面，國(guó)家也也采取了工程程化的方式，將將科學(xué)家個(gè)人人創(chuàng)新限制在在團(tuán)隊(duì)科研的的空間里。工程是物理世界界與人類(lèi)內(nèi)心心體驗(yàn)的橋梁梁，是自然科科學(xué)和人文科科學(xué)的中介，是是客觀與主觀觀的翻譯者。軟件工程起于認(rèn)知活動(dòng)，終于比特流，它本質(zhì)是工程，卻與傳統(tǒng)工程有很大不

9、同，它不是純粹精神活動(dòng)，卻接近精神活動(dòng)。一方面，與造船、采礦等傳統(tǒng)工程相比，軟件工程在表達(dá)上極端抽象，在操作上極度準(zhǔn)確，其原材料和產(chǎn)品均為電磁波，原子級(jí)別、無(wú)處不在、無(wú)價(jià)格、無(wú)物理熵變，接近于非物質(zhì)。它所需要的工具不是起重機(jī)這樣物理變化的工具，而僅是人腦和電腦兩種信號(hào)處理工具。另一方面，軟件工程非常接近學(xué)習(xí)這種精神活動(dòng)，經(jīng)歷了從個(gè)人英雄主義到團(tuán)隊(duì)合作的進(jìn)化，目標(biāo)是自動(dòng)化能夠制造工具的工具，而學(xué)習(xí)的目的是能夠誕生新知識(shí)的知識(shí)。可以說(shuō)，軟件工程是最高級(jí)的邏輯在最低級(jí)的物理上的表達(dá)。2. 同時(shí)態(tài)比比較2.1瀑布模型型正如有機(jī)體的智智能部分，一一次軟件活動(dòng)和一一次學(xué)習(xí)活動(dòng)都有孕育、誕誕生、成長(zhǎng)、成成熟

10、、衰亡的的生存過(guò)程，從從需求定義直直至投入實(shí)踐踐為止。最常見(jiàn)的軟件生生存周期模型型為瀑布模型型（其中時(shí)間間安排用分?jǐn)?shù)數(shù)標(biāo)出，來(lái)自自人月神話(huà)話(huà)4）：圖1 軟件工程程瀑布模型而學(xué)習(xí)一門(mén)課的的過(guò)程是知識(shí)識(shí)工程，其周周期為圖2 學(xué)習(xí)工程程瀑布模型每個(gè)階段的原則則和對(duì)應(yīng)關(guān)系系具體為：表1 軟件工程程與學(xué)習(xí)工程程分階段比較較問(wèn)題定義：定義義要實(shí)現(xiàn)的軟軟件課程介紹：每學(xué)學(xué)期前兩周為為了解課程時(shí)時(shí)間，可以自自由聽(tīng)課及退退課可行性分析：確確定是否可解解或值得解，技技術(shù)上、操作作上、經(jīng)濟(jì)上上可行性選課：技術(shù)上,是否學(xué)過(guò)先先修課，是否否容易通過(guò)；操作上，時(shí)時(shí)間是否足夠夠；經(jīng)濟(jì)上，是是否時(shí)間成本本過(guò)高，是否否帶來(lái)近期

11、和長(zhǎng)遠(yuǎn)收益，等等需求分析包括：教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)過(guò)試聽(tīng)，復(fù)查查復(fù)查定義，明確確限制的約束束；研究老系系統(tǒng)對(duì)課程的定位準(zhǔn)準(zhǔn)確；研究歷歷屆課本和考考卷、咨詢(xún)學(xué)學(xué)長(zhǎng)，結(jié)合以以往類(lèi)似課程程的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行成本/效益益分析，風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)分析及對(duì)策策分析課時(shí)數(shù)、學(xué)學(xué)分?jǐn)?shù)，要犧犧牲的其它時(shí)時(shí)間，不及格格的可能影響響通過(guò)粗泛的系統(tǒng)統(tǒng)流程圖、數(shù)數(shù)據(jù)流圖、數(shù)數(shù)據(jù)字典、進(jìn)進(jìn)度規(guī)劃來(lái)明明確需求課程表，學(xué)期計(jì)計(jì)劃，資料清清單總體設(shè)計(jì)包括：學(xué)習(xí)計(jì)劃包括：自頂向下的各種種粒度的計(jì)劃劃每周計(jì)劃，復(fù)習(xí)習(xí)計(jì)劃等等90-90規(guī)則則，原因可能能是：測(cè)定進(jìn)進(jìn)度有問(wèn)題，沒(méi)沒(méi)有可用的量量化度量；項(xiàng)項(xiàng)目計(jì)劃有問(wèn)問(wèn)題；沒(méi)有明明確地考慮風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)期末常常發(fā)現(xiàn)很很多

12、知識(shí)未掌掌握，原因：練習(xí)不充分分；計(jì)劃不現(xiàn)現(xiàn)實(shí)；沒(méi)有考考慮清楚后果果里程碑策略分階段考試將需求分析中的的數(shù)據(jù)流圖細(xì)細(xì)化，至每個(gè)個(gè)子功能都明明白易懂；HHIPO圖每每個(gè)模塊完成成一個(gè)子功能能；每層模塊塊合成一個(gè)高高一級(jí)的功能能。課本的目錄為結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首首先按目錄泛泛讀，以了解宏觀的主主題和論述范范圍，然后逐逐步細(xì)致讀各章節(jié)測(cè)試計(jì)劃：包括括單元測(cè)試，集集成測(cè)試等單元測(cè)試：每次次課后做習(xí)題題；集成測(cè)試試：期中、期期末考試模塊化原理：模模塊規(guī)模要適適中，太大則則不易理解，太太小則接口開(kāi)開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大；信信息隱蔽；模模塊獨(dú)立性；模塊間低耦耦合、高內(nèi)聚聚課本和教綱的安安排遵從模塊塊化原理，每每次課時(shí)的知知識(shí)量

13、和深度度適中，否則則影響學(xué)生的的接受和銜接接；每堂課集集中在一個(gè)主主題，與其它它主題間的接接口清晰，一一堂課的效果果盡量少耦合合后繼主題詳細(xì)設(shè)計(jì)包括:詳細(xì)設(shè)計(jì)圖有：程序流程圖圖、盒圖、PPAD圖、判判定樹(shù)、偽碼碼、Jackkson圖、Warnnier圖具體知識(shí)細(xì)節(jié):腦圖、“復(fù)習(xí)表表解”、“語(yǔ)法圖解”編碼：推遲程序序?qū)崿F(xiàn)理解知識(shí)：掌握握清楚概念為為先，不急于于做作業(yè)測(cè)試：發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤誤，覆蓋各個(gè)個(gè)功能模塊，Pareto原則：大部分問(wèn)題集中在少數(shù)模塊。由獨(dú)立的第三方來(lái)構(gòu)造測(cè)試。復(fù)習(xí)：查漏補(bǔ)缺缺，做題需全全面。問(wèn)題常常常集中在少少數(shù)薄弱環(huán)節(jié)節(jié)。課本和老老師作為第三三方提供考試試。維護(hù)，軟件復(fù)用用：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

14、構(gòu)構(gòu)件的演繹是是代碼段的復(fù)復(fù)用，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)模式的演繹繹是過(guò)程復(fù)用用，前者僅是是較低層次的的復(fù)用，后者者才是理想意意義上的復(fù)用用學(xué)到老: 將學(xué)學(xué)校中所學(xué)知知識(shí)用到工作作中去，僅是是低層次的復(fù)復(fù)用，而能將將學(xué)習(xí)方法、思思維模式帶到到工作中才是是理想的學(xué)習(xí)習(xí)2.2其它模型型除了瀑布模型，軟軟件生命周期期還有：1，演化模型，源源于初始階段段對(duì)需求不夠夠清晰,返工工在所難免,故先做旨在在探索可行性性、弄清需求求的試驗(yàn)性的的原型開(kāi)發(fā)。對(duì)對(duì)于一門(mén)課的的學(xué)習(xí)工程，對(duì)應(yīng)策略有：提前瀏覽課本、歷屆考卷、上課，弄清課程需求，估計(jì)自己是否能成功通過(guò)。2，螺旋模型，源源于對(duì)復(fù)雜的的大型軟件，開(kāi)開(kāi)發(fā)一個(gè)原型型往往達(dá)不到到要

15、求，故將將瀑布模型與與演化模型結(jié)結(jié)合起來(lái)。對(duì)對(duì)于一門(mén)課的的學(xué)習(xí)工程，對(duì)應(yīng)策略是在學(xué)習(xí)的每個(gè)階段之初都預(yù)習(xí)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，將原型和瀑布兩種過(guò)程在時(shí)間上不停地遞歸進(jìn)行。3，噴泉模型，源源于面向?qū)ο笙箝_(kāi)發(fā)時(shí)在迭迭代中演進(jìn)，分分析、設(shè)計(jì)和和編碼各層之之間不存在明明顯的邊界，像像噴泉一樣從從高層回流到到低層，同時(shí)時(shí)又從低層推推進(jìn)到高層，迭迭代中沒(méi)有間間隙。在學(xué)習(xí)習(xí)中，對(duì)應(yīng)方方式是課前做做預(yù)習(xí)分析、聽(tīng)聽(tīng)課、課后整整理筆記文檔檔、做作業(yè)時(shí)時(shí)又復(fù)習(xí)課文中的的概念，等等等。4，變換模型：源于關(guān)鍵性性軟件對(duì)正確確性的苛刻要要求，因而用用形式化符號(hào)號(hào)系統(tǒng)（如ZZ Notaation）做軟件規(guī)格格說(shuō)明，把測(cè)測(cè)試與調(diào)試

16、提提前到設(shè)計(jì)中中，保證邏輯完備備性、窮盡測(cè)試。然然后進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)的或半自動(dòng)動(dòng)的程序變換換，最終映射射成為計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)能夠接接受的程序系系統(tǒng)。學(xué)習(xí)中中，一些教育育選拔機(jī)制對(duì)對(duì)考試正確性性的要求較為為苛刻，于是是對(duì)應(yīng)的策略略是“題海戰(zhàn)術(shù)”，將能找到的的所有題目做做完，保證考試時(shí)不不出錯(cuò)。3. 思路方法法比較通過(guò)比較兩個(gè)類(lèi)類(lèi)似系統(tǒng)的對(duì)對(duì)等概念來(lái)互補(bǔ)完善，是一種發(fā)現(xiàn)現(xiàn)新方法的重重要方式。人類(lèi)學(xué)學(xué)習(xí)的歷史遠(yuǎn)遠(yuǎn)比軟件工程程的歷史悠久久，下面枚舉舉一些學(xué)習(xí)思思路方法，是是在軟件工程程中已存在對(duì)對(duì)應(yīng)方法的：表2 學(xué)習(xí)方法法和軟件方法法比較經(jīng)典的線(xiàn)性的程程序?qū)W習(xí)法：符合學(xué)問(wèn)本本身邏輯組織織地得到完整整的知識(shí)過(guò)程化

17、開(kāi)發(fā)語(yǔ)言言和開(kāi)發(fā)方法法經(jīng)典的五步學(xué)習(xí)習(xí)法5：瀏覽覽， 略讀, 精讀, 復(fù)復(fù)述，復(fù)習(xí)瀑布模型: 問(wèn)問(wèn)題定義, 概要設(shè)計(jì), 詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì), 編碼, 測(cè)試帶題求解學(xué)習(xí)法法：目的明確確，完成一步步后做總結(jié)、制制訂下一步目目標(biāo)測(cè)試先行方法主線(xiàn)展開(kāi)法：一一次迭代只抓抓住一條主線(xiàn)線(xiàn)或側(cè)重面，以以保證精力集集中、保證效效果極限編程6中的Iteeratioon plaanningg：在每個(gè)迭迭代的開(kāi)始召召集計(jì)劃會(huì)議議，明確本次次迭代任務(wù)多人LOVE法法：1，Listeen，一個(gè)人人說(shuō)，另一人人聽(tīng)；2，OOutlinne，聽(tīng)者準(zhǔn)準(zhǔn)備提綱；33，Verbbalizee，聽(tīng)者回憶憶主要觀點(diǎn)；4，Evaaluatee，說(shuō)

18、者評(píng)價(jià)價(jià)并糾正極限編程的結(jié)對(duì)對(duì)編程，Moove peeople arounnd 和 SStand-up meeetingg然而更多的學(xué)學(xué)習(xí)思路方法法是軟件工程程中不存在對(duì)對(duì)應(yīng)的，讓軟軟件工程的設(shè)設(shè)計(jì)模式廣泛泛借鑒學(xué)習(xí)活活動(dòng)的思維模模式，則有助助于推動(dòng)軟件件技術(shù)。經(jīng)典典的思維方法法包括5：形象思維維、辯證思維、求求異思維、側(cè)側(cè)向思維、靈靈感思維、類(lèi)類(lèi)比思維、反反饋思維、全全息思維、直直覺(jué)思維、橫橫向思維、縱縱向思維、反反向思維、偏偏向思維法、分分合思維、顛顛倒思維、輻輻射思維、輻輻集思維、歸歸納和演繹、系系統(tǒng)和具體、分分析和綜合、比比較和歸納、抽抽象和概括、想想象，等等。此外，學(xué)習(xí)方法法中的時(shí)間管管理、文檔管管理有許多成成熟的方法，軟軟件工程中尚尚有很大借鑒鑒余地，求得得新的思路和策略略。3. 結(jié)論本文舉例論證了了軟件工程和和學(xué)習(xí)工程在在背景、原理理、結(jié)構(gòu)、方方法等方面都都具有相似性性，從而得出出兩者的內(nèi)容容可以相互借借鑒的結(jié)論。讓僅有四十十年經(jīng)驗(yàn)的軟軟件工程借鑒鑒人類(lèi)幾千年年學(xué)習(xí)過(guò)程