《軟件工程》教學大綱

軟件工程說明課程性質《軟件工程》課程是計算機科學與技術專業(yè)必修的一門專業(yè)課程。為了擺脫軟件危機的困擾，一門研究軟件開發(fā)與維護的普遍原理和技術的工程學科——軟件工程學從60年代末期開始迅速發(fā)展起來了，現(xiàn)在它已經成為計算機科學技術的一個重要分支，一個異?；钴S的研究領域。嚴格遵循軟件工程方法論可以大大提高軟件開發(fā)的成功率，能夠顯著減少軟件開發(fā)和維護中的問題。軟件工程學(通常簡稱軟件工程)研究的范圍非常廣泛，包括技術方法、工具和管理等許多方面，軟件工程又是一門迅速發(fā)展的新興學科，新的技術方法和工具不斷涌現(xiàn)，真可謂五花八門層出不窮。本課程將著重從實用角度講述軟件工程的基本原理、概念和技術方法，同時也盡量注意課程的全面性和系統(tǒng)性。使學生學完本課程之后既能對實際的軟件開發(fā)工作有所幫助，又能為今后深入研究這門學科奠定良好的基礎。本課程應以高級算法語言、數(shù)據(jù)結構、算法設計等課程為基礎。除此，要求學生有一定的編程能力或經驗。教學目的本課程的目的是使學生通過本課程的學習，了解軟件項目開發(fā)和維護的一般過程，掌握軟件開發(fā)的傳統(tǒng)方法和最新方法，為更深入地學習和今后從事軟件工程實踐打下良好的基礎。本課程的具體任務是：概括介紹軟件工程學產生的歷史背景以及它的基本原理、概念和方法。2.按軟件生存周期的順序介紹各個階段的任務、過程、方法和工具。3.討論軟件工程的管理技術。教學內容正文共13章，第一章概括介紹軟件工程學產生的歷史背景以及它的基本原理、概念和方法。第二章到第八章按軟件生存周期的順序介紹各個階段的任務、過程、方法和工具。第九章到第十二章對面向對象的方法作了全面、系統(tǒng)、深入的介紹，強調了軟件工程與人工智能的相互結合、互相促進的發(fā)展趨勢。第十三章著重討論軟件工程的管理技術。教學時數(shù)課堂教學：36學時實驗教學：36學時總學時：36+36/2=54（學時）教學方式以講授法為主，結合討論法和案例分析法。本文理論部分軟件危機與軟件工程教學要點：什么是軟件工程學、軟件工程的基本原理、軟件工程學所面臨的問題、軟件工程的現(xiàn)狀及其發(fā)展前景等問題。教學時數(shù)：2學時教學內容：軟件危機什么是軟件危機產生軟件危機的原因解決軟件危機的途徑軟件工程軟件工程的基本原理軟件工程的傳統(tǒng)途徑生命周期各個階段的基本任務瀑布模型技術審查和管理復審進行審查和復審的必要性技術審查的標準和方法教學要求：了解軟件危機產生的原因及解決軟件危機的途徑；掌握軟件工程的基本原理和生命周期法；了解技術審查和管理復審的相關內容?？己艘螅侯I會軟件工程的基本原理及生命周期方法學，要求學生明確本課程研究的范圍及其所涉及到的領域，從而對軟件工程學有一個初步而全面的認識。領會軟件危機的定義；掌握軟件工程的基本原理及生命周期各個階段的基本任務。可行性研究教學要點：可行性研究的必要性，以及它的基本任務和步驟，用于可行性研究的具體方法和工具。教學時數(shù)：4學時教學內容：可行性研究的任務可行性研究的步驟復查系統(tǒng)規(guī)模和目標研究目前正在使用的系統(tǒng)導出新系統(tǒng)的高層邏輯模型重新定義問題導出和評價供選擇的方法推薦行動方針草擬開發(fā)計劃書寫文檔提交審查系統(tǒng)流程圖符號例子分層數(shù)據(jù)流圖符號例子命名用途數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典的內容定義數(shù)據(jù)的方法數(shù)據(jù)字典的用途數(shù)據(jù)字典的實現(xiàn)成本效益分析成本估計成本效益分析的方法教學要求：了解可行性分析的任務；掌握可行性研究的步驟；能夠應用系統(tǒng)流程圖、數(shù)據(jù)流圖及數(shù)據(jù)字典；了解成本效益分析?？己艘螅侯I會可行性研究的必要性，以及它的基本任務和基本步驟，在此基礎上再進一步學習具體方法和工具。領會可行性研究的必要性；綜合應用系統(tǒng)流程圖；綜合應用數(shù)據(jù)流圖。需求分析教學要點：需求分析的任務與步驟、需求分析方法與工具、需求分析說明與評審。教學時數(shù)：4學時教學內容：需求分析的任務確定對系統(tǒng)的綜合要求分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求導出系統(tǒng)的邏輯模型修正系統(tǒng)的開發(fā)計劃開發(fā)原型系統(tǒng)分析過程沿數(shù)據(jù)流圖回溯用戶復查細化數(shù)據(jù)流圖修正開發(fā)計劃書寫文檔審查和復審概念模型和規(guī)范化ER模型范式圖形工具層次方框圖Warnier圖IPO圖驗證軟件需求從哪些方面驗證軟件需求的正確性驗證軟件需求的方法用于需求分析的軟件工具超高級語言和第四代語言教學要求：理解需求分析的任務；掌握分析過程和概念模型；會應用圖形工具。考核要求：領會需求分析的方法，理解需求分析的任務和原則，熟練應用需求分析的工具。領會需求分析的任務；綜合應用概念模型；綜合應用層次方框圖?？傮w設計教學要點：軟件設計的目標和任務，軟件設計概念及原理，模塊的獨立性，啟發(fā)式規(guī)則，結構化設計方法。教學時數(shù)：4學時教學內容：總體設計的過程設想供選擇的方案選取合理的方案推薦最佳方案功能分解設計軟件結構數(shù)據(jù)庫設計制定測試計劃書寫文檔審查和復審軟件設計的概念和原理模塊化抽象信息隱蔽和局部化模塊獨立啟發(fā)式規(guī)則改進軟件結構提高模塊獨立性模塊規(guī)模應該適中深度、寬度、扇出、扇入都應適當模塊的作用域應該在控制域之內力爭降低模塊接口的復雜程度設計單入口單出口的模塊模塊功能應該可以預測圖形工具層次圖和HIPO圖結構圖面向數(shù)據(jù)流的設計方法概念變換分析事務分析設計優(yōu)化教學要求：理解總體設計的過程；掌握軟件設計的概念和原理；理解啟發(fā)式規(guī)則；會應用圖形工具和面向數(shù)據(jù)流的方法解決實際問題。考核要求：領會軟件設計的概念與原則、概要設計的步驟、方法，應用概要設計文檔與評審。領會軟件設計的概念及原理；綜合應用啟發(fā)式規(guī)則；應用圖形工具進行系統(tǒng)設計；掌握變換分析及事務分析，了解變換分析和事務分析的區(qū)別。詳細設計教學要點：詳細設計的任務、詳細設計的原則詳細設計的方法、程序流程圖PFC、N-S圖、PAD圖、HIPO圖、過程設計語言PDL、詳細設計方法的選擇。教學時數(shù)：2學時教學內容：結構程序設計詳細設計的工具程序流程圖盒圖（N-S圖）PAD圖判定表判定樹過程設計語言（PDL）模塊開發(fā)文件夾Jackson程序設計方法Jackson圖改進的Jackson圖Jackson方法Warnier程序設計方法Warnier方法Warnier方法的輔助技術程序復雜程度的定量度量McCabe方法Halstead方法教學要求：熟練掌握結構程序設計；會應用詳細設計的工具；理解并能區(qū)分Jackson、Warnier等程序設計方法；了解程序復雜程度的定量度量?？己艘螅侯I會詳細設計方法，綜合應用詳細設計的工具。熟練應用程序流程圖進行系統(tǒng)設計；綜合應用PAD圖及N-S圖進行系統(tǒng)設計；應用判定表、判定樹進行系統(tǒng)設計。編碼教學要點：程序設計語言分類、程序設計語言特點、程序設計語言的選擇，編程風格，編程效率，編程安全。教學時數(shù)：2學時教學內容：程序設計語言程序設計語言分類程序設計語言的特點選擇一種語言程序設計途徑寫程序的分格程序設計方法論程序設計自動化程序設計工具教學要求：能熟練掌握和應用一門程序設計語言?？己艘螅侯I會程序設計的途徑。領會程序的風格并能在開發(fā)過程中熟練應用；領會程序設計的途徑。測試教學要點：測試的概念、測試的原則、測試的方法，軟件測試技術，軟件測試過程、軟件測試步驟、單元測試、綜合測試、確認測試、系統(tǒng)測試、糾錯技術、軟件測試計劃與測試分析報告。如何運用黑盒法或白盒法來設計測試用例。教學時數(shù)：2學時教學內容：基本概念1、軟件測試的目標2、黑盒測試和白盒測試軟件測試的步驟測試階段的信息流單元測試1、單元測試考慮2、單元測試過程集成測試1、自頂向下結合2、自底向上結合3、不同集成測試策略的比較驗收測試1、驗收測試的范圍2、軟件配置復查設計測試方案邏輯覆蓋等價劃分邊界值分析錯誤推測實用測試策略調試調試技術調試策略軟件可靠性基本概念估算平均無鼓掌時間的方法程序正確性證明日歷預測法測試完成率模型錯誤發(fā)現(xiàn)率模型使用日歷預測法的步驟自動測試工具測試程序生成程序動態(tài)分析程序靜態(tài)分析程序文件比較程序教學要求：掌握軟件測試的基本概念；會應用軟件測試的方法；能綜合應用測試方法設計測試方案；掌握調試技術和調試策略；理解軟件可靠性的重要性；了解日歷預測法和自動測試工具。考核要求：要求學生明確模塊測試、組裝測試、確認測試分別針對著編碼、概要設計、需求分析等不同階段上的測試，能夠運用黑箱法或白箱法設計測試試用例，并能編制出反映測試結果的測試或測試分析報告。領會軟件測試的目標；熟練應用單元測試進行軟件測試；綜合應用集成測試進行軟件測試；能綜合應用各種測試方案；了解調試技術以及自動測試工具。維護教學要點：軟件維護的定義、分類、特點、軟件維護步驟及組織、軟件的可維護性。教學時數(shù)：2學時教學內容：軟件維護的定義維護的特點結構化維護與非結構化維護的對比維護的代價維護的問題維護的過程維護組織維護報告維護的事件流保存維護記錄評價維護活動可維護性決定軟件可維護性的因素文檔可維護性復查教學要求：掌握軟件維護的定義；能夠區(qū)分結構化維護和非結構化維護；了解維護過程；理解可維護性的重要性?？己艘螅侯I會軟件質量保證的概念、策略和方法，軟件評審或測試的方法和步驟，軟件維護過程。領會軟件維護的定義；領會維護的各個過程。面向對象方法學引論教學要點：傳統(tǒng)方法學存在的問題，面向對象方法學的優(yōu)點，以及對象模型、動態(tài)模型、功能模型的基本概念.教學時數(shù)：2學時教學內容：傳統(tǒng)方法學的缺點存在的問題出現(xiàn)問題的原因軟件工程的新途徑快速原型法面向對象方法學兩種新途徑的結合基本概念對象其他概念面向對象建模對象模型表示類—&—對象的圖形符號表示結構的圖形符號例子動態(tài)模型術語表示方法例子功能模型表示方法與其他兩種模型的關系教學要求：了解傳統(tǒng)方法學和軟件工程的新途徑；掌握基本概念；掌握對象模型、動態(tài)模型、功能模型的表示方法以及三種模型的區(qū)別和聯(lián)系?？己艘螅侯I會面向對象方法學的基本概念領會傳統(tǒng)方法的缺點；領會快速原型法和面向對象方法的相關概念；領會對象模型、動態(tài)模型、功能模型的概念。面向對象分析教學要點：面向對象分析過程中的三個子模型和五個層次，對象模型、動態(tài)模型、功能模型的建立，以及服務的定義。教學時數(shù)：4學時教學內容：面向對象分析的基本過程概念三個子模型與五個層次需求分析書寫要點例子建立對象模型確定類——對象確定關聯(lián)劃分主題確定屬性識別繼承關系反復修改建立動態(tài)模型編寫腳本設想用戶界面畫事件跟蹤圖畫狀態(tài)圖審查動態(tài)模型建立功能模型畫出基本系統(tǒng)模型圖畫出功能級數(shù)據(jù)流圖描述處理框功能定義服務常規(guī)行為從事件導出的操作與數(shù)據(jù)流圖中處理框對應的操作利用繼承減少冗余操作教學要求：掌握面向對象分析的基本過程；掌握需求分析的方法；會實際應用建立對象模型、建立動態(tài)模型、建立功能模型；掌握定義服務。考核要求：綜合應用對象模型、動態(tài)模型、功能模型進行面向對象的建模。領會三個子模型和五個層次；綜合應用對象模型進行系統(tǒng)開發(fā)；綜合應用動態(tài)模型進行系統(tǒng)開發(fā)；熟練應用功能模型進行系統(tǒng)開發(fā)。第十一章面向對象設計教學要點：模塊化、抽象、信息隱藏、弱耦合、強耦合、可重用的概念，系統(tǒng)分解以及各個子系統(tǒng)的設計。教學時數(shù)：4學時教學內容：面向對象設計的準則1、模塊化2、抽象3、信息隱藏4、弱耦合強耦合6、可重用啟發(fā)規(guī)則設計結果應該清晰易懂一般—特殊結構的深度應適當設計簡單的類使用簡單的協(xié)議使用簡單的服務把設計變動減至最小軟件重用概念軟件重用的效果軟件重用技術類構件系統(tǒng)分解子系統(tǒng)之間的兩種交互方式組織系統(tǒng)的兩種方案設計系統(tǒng)的拓撲結構設計問題域子系統(tǒng)1、調整需求2、重用已有的類把問題域類組合在一起增添一般化類以建立協(xié)議調整繼承層次ATM系統(tǒng)之例設計人-機交互子系統(tǒng)設計人-機交互界面的準則2、設計人-機交互子系統(tǒng)的策略設計任務管理子系統(tǒng)1、分析并發(fā)性2、設計任務管理子系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)1、選擇數(shù)據(jù)存儲管理模式設計數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)例子設計類中的服務確定類中應有的服務設計實現(xiàn)服務的方法設計關聯(lián)1、關聯(lián)的遍歷2、實現(xiàn)單向關聯(lián)3、實現(xiàn)雙向關聯(lián)鏈屬性的實現(xiàn)設計優(yōu)化確定優(yōu)先級提高效率的幾項技術調整繼承關系教學要求：掌握軟件維護的定義考核要求：領會模塊化、抽象、信息隱藏、弱耦合、強耦合、可重用的概念。領會面向對象設計的準則；領會啟發(fā)式規(guī)則以及軟件重用的定義；熟練掌握各個子系統(tǒng)的設計方法。第十二章面向對象實現(xiàn)教學要點：面向對象的語言以及程序設計的風格。教學時數(shù)：2學時教學內容：程序設計語言對象的語言與非面向對象的語言面向對象語言的技術特點選擇面向對象語言程序設計分格提高可重用性提高可擴充性提高健壯性面向對象測試教學要求：了解面向對象的程序設計語言；理解程序設計風格；掌握面向對象的測試?？己艘螅侯I會面向對象的語言以及程序設計的風格。領會程序設計語言及其風格；領會對象測試的概念。第十三章管理技術教學要點：了解成本估計、進度計劃、人員組織、質量保證以及項目計劃。教學時數(shù)：2學時教學內容：成本估計參數(shù)方程標準值法COCOMO模型進度計劃Gantt圖（橫道圖）2、工程網絡估算進度關鍵路徑機動時間人員組織程序設計小組的組織主程序組質量保證軟件質量質量保證項目計劃項目計劃的內容項目報告變動控制軟件管理工具教學要求：理解成本估計的重要性；了解進度計劃；了解人員組織、質量保證、項目計劃以及軟件管理工具?？己艘螅侯I會管理技術在軟件工程中的重要性，并能應用一些軟件管理技術進行軟件開發(fā)。1、領會成本估計、進度計劃及人員組織；2、領會質量保證、項目計劃的概念；3、綜合應用軟件管理工具進行軟件的管理。實驗部分（一）基本要求《軟件工程》是計算機應用專業(yè)教學計劃中一門綜合性和實踐性很強的核心課程，主要內容包括軟件工程概述、可行性分析、需求分析、總體設計、詳細設計、面向對象分析與設計、編碼、軟件質量與質量保證、項目計劃與管理。根據(jù)培養(yǎng)基層應用型人才的需要，本實驗課程的目的與任務是使學生通過對本實驗課程的學習，了解軟件項目開發(fā)和維護的一般過程，掌握軟件開發(fā)的傳統(tǒng)方法和最新方法，為更深入地學習和今后從事軟件工程實踐打下良好的基礎。（二）項目總表本課程安排在第七學期第三周開始，開設九個必做實驗項目，計劃36個學時。實驗項目名稱學時數(shù)項目類別項目類型實驗一問題定義2基礎性必做實驗實驗二可行性研究2基礎性必做實驗實驗三需求分析4基礎性必做實驗實驗四總體設計4基礎性必做實驗實驗五詳細設計6基礎性必做實驗實驗六編碼和單元設計6綜合性、設計性必做實驗實驗七綜合測試2基礎性必做實驗實驗八軟件維護2基礎性必做實驗實驗九面向對象設計8綜合性、設計性必做實驗合計36注：項目類別：基礎性、綜合性、設計性項目類型：必做實驗、選做實驗（三）實驗內容實驗一問題定義內容：對系統(tǒng)的實際用戶和使用部門負責人進行訪問調查，扼要的寫出對問題的理解。目的：通過討論澄清含糊不清的問題，改正不正確的理解。要求：寫出一份合理的書面文檔。主要儀器設備及耗材：實際的案例，計算機，紙張等。實驗二可行性研究內容：通過用數(shù)據(jù)流圖表示導出系統(tǒng)的高層邏輯模型，并在此基礎上建立更準確、更具體的確定工程規(guī)模和目標。目的：準確的估計系統(tǒng)的成本和效益。要求：學會繪制系統(tǒng)流圖、數(shù)據(jù)流圖、編寫數(shù)據(jù)字典，并寫出一份合理的可行性研究報告。主要儀器設備及耗材：實際的案例，計算機，紙張等。實驗三需求分析內容：應用數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典和簡要的算法表示系統(tǒng)的邏輯模型。目的：生成經過用戶確認的系統(tǒng)邏輯模型。要求：學會建立ER模型和規(guī)范化，掌握層次方框圖、Warnier圖、IPO圖等圖形工具，并寫出一份合理的需求分析報告。主要儀器設備及耗材：實際的案例，計算機，紙張等。實驗四總體設計內容：尋找實現(xiàn)目標系統(tǒng)的各個不同的方案。目的：生成經過用戶確認的系統(tǒng)邏輯模型。要求：學會繪制系統(tǒng)流圖，數(shù)據(jù)流圖，編寫數(shù)據(jù)字典，并寫出一份合理的需求分析報告。主要儀器設備及耗材：實際的案例，計算機，紙張等。實驗五詳細設計內容：設計出程序的詳細規(guī)格說明。目的：確定怎樣具體的實現(xiàn)所要求的目標系統(tǒng)，除了應該保證程序的可靠性之外，編寫出來的程序可讀性好，容易理解，容易測試和和容易修改、維護是詳細設計階段的重要目的。要求：選擇合適的詳細設計工具（程序流程圖、盒圖、PAD圖、HIPO圖、判定表、判定樹和PDL語言等），使用面向數(shù)據(jù)結構的設計方法（例如Jackson方法和Warnier方法）進行詳細設計，用模塊開發(fā)文件夾的形式組織管理與一個模塊有關的全部文檔。主要儀器設備及耗材：實際的案例，計算機，紙張等。實驗六編碼和單元設計內容：選用合適的開發(fā)工具編寫正確的容易理解、容易維護的程序模塊。目的：編寫具有可靠性強、可理解性好、可修改性強、可測試性好的代碼。要求：使用自底向上或自頂向下的程序設計方法學開發(fā)，并實現(xiàn)具體的程序代碼，注意程序的書寫風格。主要儀器設備及