軟件工程過程教學(xué)-軟件估算和復(fù)用方法的教學(xué)實(shí)踐

軟件工程過程教學(xué)——軟件估算和復(fù)用方法的教學(xué)實(shí)踐軟件工程過程教學(xué)——軟件估算和復(fù)用方法的教學(xué)實(shí)摘要:為了提高學(xué)生的軟件工程管理能力,精心設(shè)計(jì)了軟件過程基礎(chǔ)課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn),使學(xué)生體驗(yàn)從單一開發(fā)過程提高到多循環(huán)開發(fā)過程,從小規(guī)模開發(fā)過渡到大規(guī)模開發(fā)過程,掌握估算與計(jì)劃,親身體驗(yàn)使用代碼復(fù)用方法的高效率性。通過總結(jié)和分析課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了PROBE估算教學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效性及應(yīng)用的合理性,提出了教學(xué)改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞:統(tǒng)計(jì)方法;PROBE估算;復(fù)用;PSP;TSP軟件過程基礎(chǔ)課程是北航計(jì)算機(jī)學(xué)院為北航大三學(xué)生開設(shè)的專業(yè)必修課。我們參考WattsS.Humprey的一系列研究著作[1-3]以及卡內(nèi)基梅隆大學(xué)軟件工程研究所(CMU/SEi)的有關(guān)研究報(bào)告[4-5],在滿足IEEESWEBOK[6]和PSPBOK[7]知識(shí)和能力要求的基礎(chǔ)上,以知識(shí)、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo),結(jié)合PSPSM(PersonalSoftwareProcessSM),不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),完善課程設(shè)計(jì)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教案,確定課程體系和實(shí)踐環(huán)節(jié)。我們強(qiáng)調(diào)軟件工程和過程驗(yàn)18學(xué)時(shí),包括了課程要求、課程講義和作業(yè)說明等相關(guān)材料,結(jié)合企業(yè)實(shí)踐應(yīng)用開展有針對(duì)性的教學(xué)。教師在教學(xué)過程中全程跟蹤,及時(shí)總結(jié)和糾正學(xué)生學(xué)習(xí)中的問題,形成精煉而完整的課程體系。立起開發(fā)大型軟件的工程技能基礎(chǔ),學(xué)習(xí)到一些質(zhì)量管理方法,學(xué)習(xí)如何制定一個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)劃、提高計(jì)劃的準(zhǔn)確性及如何依據(jù)計(jì)劃跟蹤個(gè)人的性能等,還學(xué)會(huì)使用缺陷管理、設(shè)計(jì)和代碼評(píng)審、設(shè)計(jì)模板及過程分析方法,通過使用一個(gè)已定義的過程來實(shí)施度量。課程以CMU/SEIWattsS.Humprey的《PSPSM:ASelf-ImprovementProcessforSoftwareEngineers》(軟件工程師的自我改進(jìn)過程)為主要參考教材。此教材提供了必要的軟件工程和過程的基礎(chǔ)理論,從軟件工程師的專業(yè)性方面提供了大量的實(shí)踐指導(dǎo)說明,使學(xué)生站在軟件工程師的角度掌握專業(yè)軟件工程師的知識(shí)和技能,勝任社會(huì)工作。本文就統(tǒng)計(jì)方法與估算方面的教學(xué)實(shí)踐以及以代碼復(fù)用實(shí)踐提高開發(fā)效率等內(nèi)容進(jìn)行估算的主要目的是力求通過分析歷史數(shù)據(jù)總結(jié)出一定的規(guī)律,用于項(xiàng)目計(jì)劃。目前有型。相關(guān)性是指兩組數(shù)的相關(guān)程度。公式(1)為相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式,相關(guān)系數(shù)r的變化范圍為-1.0~1.0。如果相關(guān)系數(shù)的值接近1.0,那么這兩組數(shù)(x和y)的相關(guān)性很高,這意味會(huì)相應(yīng)地減少。對(duì)于我們的課程教學(xué)來說,主要關(guān)注正相關(guān)性。預(yù)測(cè)區(qū)間,是在一組給定觀察值的基礎(chǔ)上,計(jì)算在一定的概率條件下下一個(gè)值可能落入的范圍。公式(2)為計(jì)算預(yù)測(cè)區(qū)間界限的公式,公式(3)為計(jì)算預(yù)測(cè)區(qū)間上下限的公式。圖2平均值,xk用于估算和計(jì)算預(yù)測(cè)區(qū)間。預(yù)測(cè)區(qū)間給出了實(shí)際程序規(guī)模或開發(fā)時(shí)間的可能范圍。當(dāng)估算很精確時(shí),預(yù)測(cè)區(qū)間將會(huì)變窄,類似地,當(dāng)估算誤差很大時(shí),預(yù)測(cè)區(qū)間也會(huì)變大。PROBE(PROxy-BasedEstimating,基于代理的估算)是PSP/TSP的一部分,包括如何獲得估算數(shù)據(jù),如何使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行估算以及如何度量和改進(jìn)估算的準(zhǔn)確性。它的估算思想是:如果新建立的組件與以前建立的組件類似,那么新組件所需的工作量與舊組件一樣。有程序的規(guī)模和工作量,而代碼庫中的每個(gè)組件都有設(shè)定的類型(計(jì)算、邏輯或數(shù)據(jù)等)和規(guī)模(非常小、小、中、大、非常大)。當(dāng)開始一個(gè)新項(xiàng)目時(shí),我們可以將任務(wù)劃分成與代碼庫中組件相似的類型和規(guī)模,然后利用線性回歸方法來估算項(xiàng)目的工作量。PROBE估算可以使用任何所選的項(xiàng)為代理,但只有滿足以下幾個(gè)條件[7]才能成為好的代理:1)代理規(guī)模(proxy)的度量應(yīng)該與開發(fā)該產(chǎn)品需要的工作量緊密相關(guān)。2)一個(gè)產(chǎn)品的代理規(guī)模內(nèi)容應(yīng)該能夠自動(dòng)計(jì)算。3)項(xiàng)目開始時(shí),代理規(guī)模應(yīng)是形象化、易懂的。4)代理規(guī)模應(yīng)該便于定制,以適應(yīng)項(xiàng)目和開發(fā)人員的需求。5)對(duì)于不同的軟件開發(fā)實(shí)施方案,代理規(guī)模應(yīng)該是敏感的,而且應(yīng)該能夠正確反映出開發(fā)成本和工作量。模,可以使用方法C。如果沒有任何數(shù)據(jù),那就只能使用方法D,而這實(shí)際上并沒有作預(yù)測(cè),僅僅是猜測(cè)一個(gè)值作為計(jì)劃新增和修改的規(guī)模或者開發(fā)時(shí)間,輸入到項(xiàng)目計(jì)劃中。軟件過程基礎(chǔ)課的教學(xué)目標(biāo)包括知識(shí)和能力兩個(gè)方面。知識(shí)方面主要是使學(xué)生滿足行業(yè)對(duì)軟件工程師的專業(yè)要求,能力方面主要是使學(xué)生使用經(jīng)過證明的有效的方法,不斷提高自己的過程能力,并通過此過程的講授提高在開發(fā)團(tuán)隊(duì)中工作所需的技能。本課程是在學(xué)CCJava軟件工程基礎(chǔ)課程后開設(shè)的。在提高估算準(zhǔn)確性和生產(chǎn)率方面,主要教學(xué)和實(shí)驗(yàn)步驟如下:。2)課程輔助工具。在PSP教學(xué)中,正確地收集數(shù)據(jù)是學(xué)生遇到的最大挑戰(zhàn)。加上學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)較少,經(jīng)常會(huì)估算不準(zhǔn)確,復(fù)用方法實(shí)踐甚少。如果用數(shù)論文聯(lián)盟www.L據(jù)客觀看到“我能力提高了”,是對(duì)學(xué)生增強(qiáng)自我信心的最大鼓勵(lì)。我們?cè)谠泄ぞ呋A(chǔ)上增強(qiáng)了針對(duì)估算和復(fù)用方面的功能。圖3所示,在初始的時(shí)間估算中,工具會(huì)根據(jù)學(xué)生輸入的總時(shí)間和歷史各階段的百分比自動(dòng)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的參考值,然后學(xué)生可以根據(jù)需要分配各階段時(shí)間。構(gòu)件添加到個(gè)人代碼庫中。相關(guān)性條件符合所選的方法,工具會(huì)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)以及該程序的代理規(guī)模,用PROBE方法估算出總的規(guī)模、總的時(shí)間以及對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)區(qū)間;如果相關(guān)性不符合所選方法的要求,工具會(huì)提醒學(xué)生重新選擇。無論從學(xué)生個(gè)體還是總體的角度出發(fā),我們?cè)诠浪銣?zhǔn)確度和生產(chǎn)率方面都取得了良好1)我們給學(xué)生提供專門的實(shí)驗(yàn)課集體訓(xùn)練(上機(jī))環(huán)境,在實(shí)驗(yàn)過程中一步步指導(dǎo)學(xué)生,使其體會(huì)正確的做事方法,體會(huì)努力后獲得的成功。表2是學(xué)生在集中指導(dǎo)下的教學(xué)效果與上學(xué)期個(gè)人自由上機(jī)的比較。2)在實(shí)踐過程中,具有較高數(shù)據(jù)相關(guān)性的學(xué)生,其估算準(zhǔn)確度會(huì)較高。在完成幾個(gè)程序后,學(xué)生基于已建立的歷史數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)性分析,得到比較好的結(jié)果,如圖6所示。出,規(guī)模估算的準(zhǔn)確性在不斷提高。圖8業(yè)1和作業(yè)5,無論是規(guī)模偏差還是時(shí)間偏差,都有在本次教學(xué)中,學(xué)生從單一開發(fā)過程提高到多循環(huán)開發(fā)過程,從小規(guī)模開發(fā)過渡到大規(guī)模開發(fā)過程,提高了代碼復(fù)用能力,為后續(xù)學(xué)習(xí)獲得了寶貴經(jīng)驗(yàn)。另外,學(xué)生為課程提出了非常寶貴的建議,特別在考慮代碼難度與復(fù)用比例的應(yīng)用等方面,我們將根據(jù)課程總結(jié)作進(jìn)參考文獻(xiàn):[1]WattsSHumphrey.ADisciplineforSoftwareEngineering[M].Addison-WesleyProfessional,1995.[2]WattsSHumphrey.個(gè)體軟件過程-PSP引論[M].吳超英,車向東,譯.北京:人民郵電出版社,2001.[3]WattsSHumphrey.PSPSM軟件工程師的自我改進(jìn)過程[M].吳超英,等譯.北京:人民郵電出版社,2006.[4]WillHayes,JamesWOver.ThePersonalSoftwareProcess:AnEmpiricalStudyoftheImpactsofPSPonIndividualEngineers[R].Pittsburgh,PA:SoftwareEngineeringInstitute,CarnegieMellonUniversity,1997:5-42.[5]NoopurDavis,JuliaMullaney.TheTeamSoftwareProcess(TSP)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