1、软件工程思想在科研项软件工程思想在科研项目实施中的运用目实施中的运用现象现象1：很多人读了很多书，掌握了许多技能，却：很多人读了很多书，掌握了许多技能，却不知道不知道“怎样把事情做得好、做得快，少花时间、怎样把事情做得好、做得快，少花时间、金钱金钱” ？为什么要讨论这个问题？为什么要讨论这个问题？现象现象2：中国科技工作者最大的悲哀莫过于大批掌：中国科技工作者最大的悲哀莫过于大批掌握科学技术文化知识，而缺乏握科学技术文化知识，而缺乏商业商业头脑和智慧，不头脑和智慧，不懂得把知识转化为财富，长期沦落为卖苦力的打工懂得把知识转化为财富，长期沦落为卖苦力的打工仔。仔。 现象现象3：科技工作者难以实现
2、项目的：科技工作者难以实现项目的“高质量、高高质量、高效率、低成本效率、低成本”的管理的管理讨论与交流实例讨论与交流实例若若导师刚接受到一个政府指令性项目的申报，为锻导师刚接受到一个政府指令性项目的申报，为锻炼学生科研能力炼学生科研能力（若你（若你没有任何项目经历没有任何项目经历），让研，让研究生在教师的指导下保质保量完成项目申请书的填究生在教师的指导下保质保量完成项目申请书的填写写，若你是负责人，你应该采用什么样的策略实施，若你是负责人，你应该采用什么样的策略实施这一任务？这一任务？依据是什么？做什么？怎么办？-先技术路线、再实施结论问题求解的基本技术路线问题求解的基本技术路线方案制定方案制
3、定过程控制过程控制总结反思总结反思 可行性可行性 条件条件 目标目标 任务任务方案执方案执行情况行情况与校验与校验结论与展望结论与展望1l何谓问题与问题求解？问题是指需要解决而尚未解决的事件。问题求解就是要找出解决问题的方法，并借助于一定的工具得到问题的答案或达到最终目标。是人们为寻求问题答案，根据知识和经验、条件、约束而进行的一系列思维活动。l 能够发现问题和提出问题是每个人创新性解决问题的重要素质和能力。这与人的态度、知识、好奇心、兴趣和求知欲相关。l 问题的发现与人的知识和经验有关，因为知识贫乏，也会对许多不了解的事情提出问题，但这样的问题往往是肤浅的，缺少科学价值。1问题归约表示问题归
4、约表示问题归约问题归约?对于复杂的问题，直接进行问题求解往往是困难对于复杂的问题，直接进行问题求解往往是困难的，问题归约就是对问题进行的，问题归约就是对问题进行归纳和简化归纳和简化，把一把一个个从而从而复杂问题转换为相对简单的问题复杂问题转换为相对简单的问题。 (分而治分而治之策略之策略)1问题归约三要素问题归约三要素u 目标：即问题的初始描述。目标：即问题的初始描述。 u 算子集：用来将给定问题变换为若干子问题的操算子集：用来将给定问题变换为若干子问题的操作。作。 u 基元问题集：已有解或其解十分明显可以直接描基元问题集：已有解或其解十分明显可以直接描述的问题。述的问题。 如：如：C、E、F
5、、G、H 与或图与或图1问题求解优化问题求解优化l求解问题就是要求解一个问题的结果，或找求解问题就是要求解一个问题的结果，或找出一种从现实到目标的行动序列，并予以执出一种从现实到目标的行动序列，并予以执行。行。 l问题求解状态空间问题求解状态空间l问题的解问题的解活动序列活动序列A2-A4-A6 程序程序软件软件软件软件工程工程软件软件开发开发方法方法面向过程的开发方法面向过程的开发方法面向对象的开发方法面向对象的开发方法软件工程导读软件工程导读网上自学资料网上自学资料-软件工程新软件工程新.ppt和软件技术基和软件技术基础知识之软件工程础知识之软件工程.ppt一、软件工程思想的核心一、软件工
6、程思想的核心内容内容 软件工程过程包括四个基软件工程过程包括四个基本活动：本活动： lanoheckction软件的规格软件的规格说明：说明：规定规定软件的功能软件的功能及其运行的及其运行的限制限制软件开发：软件开发：产生满足规产生满足规格说明的软格说明的软件件软件确认：软件确认：确认软件能确认软件能够完成客户够完成客户提出的要求提出的要求软件演变：软件演变：为满足客户为满足客户需求变化，需求变化，必须对软件必须对软件进行维护进行维护lan软件的规格软件的规格说明：说明：规定规定软件的功能软件的功能及其运行的及其运行的限制限制项目立项申请书项目立项申请书-项目题目的拟定与论证项目题目的拟定与论
7、证(出据查新报告或需求论证出据查新报告或需求论证)-围绕申请书的要求查阅围绕申请书的要求查阅大量文献资料大量文献资料-回答为什么做回答为什么做?做什么做什么?怎么样做怎么样做?做的结果做的结果?对应对应科研科研项目项目的任的任务务相关人员相关人员:研究团队研究团队做什么做什么?-研究内容；资金预算研究内容；资金预算为什么做？为什么做？-研究现状、研究背景、意义等；可行性研究；研究现状、研究背景、意义等；可行性研究；（主要是文献综述）（主要是文献综述）怎么样做怎么样做?-技术路线、研究方法等技术路线、研究方法等做的结果做的结果?预期目标、最终目标等预期目标、最终目标等o软件开发：软件开发：产生满
8、足规产生满足规格说明的软格说明的软件件任务书任务书预算报告书预算报告书开题报告书开题报告书中期报告书中期报告书结题报告结题报告相关人员相关人员:研究团队研究团队对应对应科研科研项目项目的任的任务务heck软件确认：软件确认：确认软件能确认软件能够完成客户够完成客户提出的要求提出的要求结题报告结题报告,结题验收报告结题验收报告提交科研管理部门或委托提交科研管理部门或委托单位单位组织答辩、验收，出据组织答辩、验收，出据验收报告验收报告对应对应科研科研项目项目的任的任务务相关人员相关人员:科研管理部门或科研管理部门或委托单位和研究团队委托单位和研究团队ction软件演变：软件演变：为满足客户为满足客
9、户需求变化，需求变化，必须对软件必须对软件进行维护进行维护进一步的研究和应用推进一步的研究和应用推广广-项目的完善研究项目的完善研究-项目的拓展研究项目的拓展研究-项目的推广应用项目的推广应用对应对应科研科研项目项目的任的任务务相关人员相关人员:研究团队和协作研究团队和协作单位或部门单位或部门l软件工程项目的基本目标软件工程项目的基本目标软件工程的基本目标软件工程的基本目标-追求的境界追求的境界高质量（高质量（正确性、可用性、可靠性正确性、可用性、可靠性）高效率（高效率（成本最小化、利益最大化成本最小化、利益最大化）l付出较低的开发成本付出较低的开发成本l达到要求的软件功能达到要求的软件功能l
10、取得较好的软件性能取得较好的软件性能l开发的软件易于移植开发的软件易于移植l需要较低的维护费用需要较低的维护费用l能按时完成开发工作，及时交付使用能按时完成开发工作，及时交付使用具体体现在具体体现在: :l实现目标的方法之一：软件生存期实现目标的方法之一：软件生存期 life cycle沿用了沿用了人类解决复杂问人类解决复杂问题题所采用的策略所采用的策略-分而治之的策略分而治之的策略（即将复杂问题分解为若干简单的子问题）（即将复杂问题分解为若干简单的子问题）-涉及资源的有效调度涉及资源的有效调度（复杂问题的优化分解原则；团队的人力资源调（复杂问题的优化分解原则；团队的人力资源调配原则；效率优先
11、的原则等）配原则；效率优先的原则等）l何谓软件生存期何谓软件生存期 life cycle？l软件的软件的孕育、诞生、成长、成熟、衰亡孕育、诞生、成长、成熟、衰亡的生的生存过程。这个过程即为计算机软件的生存期存过程。这个过程即为计算机软件的生存期-（也体现了（也体现了科研项目的生命周期科研项目的生命周期）l软件生存期的三大阶段软件生存期的三大阶段,六个步骤，即六个步骤，即制定计制定计划、需求分析、设计、程序编码、测试划、需求分析、设计、程序编码、测试及及运运行维护行维护（也体现了（也体现了科研项目的实现过程科研项目的实现过程）可行性分析、可行性分析、制定初步软件项目计划制定初步软件项目计划需求分
12、析、需求分析、制定需求规格说明制定需求规格说明软件定义软件定义包括技术可行性、操作包括技术可行性、操作可行性、经济可行性可行性、经济可行性（项目论证？）（项目论证？）任务：确定待开发软任务：确定待开发软件的功能需求、性能件的功能需求、性能需求和运行环境约束，需求和运行环境约束，编制软件需求规格说编制软件需求规格说明等明等（解决什么问题？）（解决什么问题？）概要设计概要设计详细设计详细设计实现实现组装测试组装测试软件开发软件开发运行维护运行维护退役退役维护阶段维护阶段软件功能确认软件功能确认根据软件开发周期的各阶段的任根据软件开发周期的各阶段的任务务, ,国家制定了相应的规范国家制定了相应的规范
13、- 国家标准软件开发文档模板任务国家标准软件开发文档模板任务图表图表开发实例开发实例1开放式考试开放式考试系统系统开发实例开发实例2l软件开发的主要模型软件开发的主要模型l瀑布模型瀑布模型l原型模型原型模型l螺旋模型螺旋模型 l瀑布模型就是将用户的抽象逻辑瀑布模型就是将用户的抽象逻辑概念变为具体的物理实现概念变为具体的物理实现l软件在运行过程中软件在运行过程中,需对软件进行需对软件进行“评价评价”，确定变更的必要性，进，确定变更的必要性，进行必要的维护，从而构成了行必要的维护，从而构成了生存周生存周期循环期循环具有维护循环的瀑布模型具有维护循环的瀑布模型l瀑布模型各阶段具有顺序性和依瀑布模型各
14、阶段具有顺序性和依赖性赖性l瀑布模型弱点：缺乏灵活性；无瀑布模型弱点：缺乏灵活性；无法解决法解决软件需求软件需求本身不明确或不本身不明确或不准确的问题准确的问题l快速原型模型快速原型模型l由于在项目开发的初始阶段人们对软件由于在项目开发的初始阶段人们对软件的需求认识常常不够清晰，导致开发项的需求认识常常不够清晰，导致开发项目难于做到一次开发成功，出现返工再目难于做到一次开发成功，出现返工再开发在所难免。开发在所难免。解决办法：做两次解决办法：做两次l第一次只是试验开发，其目标只是在于第一次只是试验开发，其目标只是在于探索可行性，弄清软件需求探索可行性，弄清软件需求l第二次则在此基础上获得较为满
15、意的软第二次则在此基础上获得较为满意的软件产品件产品需求的采集需求的采集和细化和细化快速设计快速设计建造原型建造原型客户评价原型客户评价原型对原型加工对原型加工产生样品产生样品快速原型模型可行性研究可行性研究识别基本需求识别基本需求构造初始原型构造初始原型使用验证原型使用验证原型满意满意?放弃放弃?放弃原型放弃原型修改原型修改原型生成文档生成文档交付系统交付系统原型化方法的开发过程原型化方法的开发过程原型模型优点原型模型优点能够更好地理解用户的需求能够更好地理解用户的需求培训和开发同步，提高满意度培训和开发同步，提高满意度降低开发成本（时间、费用）降低开发成本（时间、费用）提高了系统的实用性和
16、正确性提高了系统的实用性和正确性原型模型缺点原型模型缺点资源的规划和管理比较困难资源的规划和管理比较困难难以把握原型与正式系统、开发难以把握原型与正式系统、开发环境与客户环境的差别环境与客户环境的差别难以把握系统的主要模块难以把握系统的主要模块螺旋模型螺旋模型-将两者结合的开发方法将两者结合的开发方法l 螺旋模型沿着螺线旋转，在四个象限上分别表达四螺旋模型沿着螺线旋转，在四个象限上分别表达四个方面的活动，即：个方面的活动，即：l 制定计划制定计划确定软件目标，选定实施方案，弄清项确定软件目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制目开发的限制l 风险分析风险分析分析所选方案，考虑如何识别和消除风分析
17、所选方案，考虑如何识别和消除风险险l 实施工程实施工程实施软件开发实施软件开发l 客户评估客户评估评价开发工作，提出修正建议评价开发工作，提出修正建议 l实现目标的方法之二：面对对象的实现目标的方法之二：面对对象的开发方法开发方法人类认知世界的方法人类认知世界的方法周期学方法一定程度的缓解了软件周期学方法一定程度的缓解了软件危机，但不能完全清除危机，但不能完全清除面向对象方法有效解决了软件系统面向对象方法有效解决了软件系统的的稳定性、可修改性和可重用性稳定性、可修改性和可重用性oopoop的基本思想（的基本思想（p154p154）面向对象技术是一种以对象为基础面向对象技术是一种以对象为基础,
18、,以事件或消息来驱以事件或消息来驱动对象执行处理的程序设计技术动对象执行处理的程序设计技术. .客观世界是由各种客观世界是由各种对象对象构成构成, ,每个对象都有各自的属性每个对象都有各自的属性和行为和行为, ,不同对象之间的相互作用和联系构成了不同的不同对象之间的相互作用和联系构成了不同的系统系统. .将数据和对数据的操作封装成一个整体将数据和对数据的操作封装成一个整体, ,将这个整体抽象成将这个整体抽象成一种新的数据类型一种新的数据类型-类类输入圆的半径输入圆的半径S=r2输出圆的面积输出圆的面积任务任务周长周长面积面积main()girth()area()实例：给出圆心、半径计算圆的面积
19、、周长用结实例：给出圆心、半径计算圆的面积、周长用结构化方法构化方法#include iostream.hvoid main()double x,y,r,s,g; cinxyr; s=area(r);g=girth(r); cout圆心：圆心：(x,y)endl; cout半径：半径：rendl; cout“圆的面积圆的面积=”s “圆的周长圆的周长=g;double area(double r)return(3.14159*r*r);double girth(double r)return(2*3.14159*r); 属性：属性：圆心圆心: :(x,y)(x,y)； 圆的半径圆的半径:r;:
20、r; 操作：操作：给圆心、半径提供值给圆心、半径提供值 计算圆的面积、周长计算圆的面积、周长输出输出圆心、半径、面积、周长圆心、半径、面积、周长类的示例类的示例#include iostream.hclass circle1private: double x,y,s,r;public:void print()/输出圆的属性值输出圆的属性值cout圆心：圆心：(x,y)endl; cout半径：半径：rendl; void set(double x1,double y1,double r1)/提供圆的属性值提供圆的属性值x=x1;y=y1;r=r1; void area(double r)/计算
21、圆的面积计算圆的面积s=3.14159*r*r; void disp() cout圆的面积圆的面积=sxyr;p.set(x,y,r);p.print();p.area(r);p.disp(); void girth(double r)/计算圆的周长计算圆的周长s=3.14159*r; void disp() cout“圆的周长圆的周长=gendl; ;#include iostream.hclass circle1private: double x,y,r;public:void print()cout圆心：圆心：(x,y)endl; cout半径：半径：rxyr; p.set(x,y,r)
22、; p.print();面向对象开发过程面向对象开发过程(p155)(p155)包括需求分析、设计、实现和测包括需求分析、设计、实现和测试等步骤，但各步骤之间没有严试等步骤，但各步骤之间没有严格的界限。格的界限。需求需求分析分析设计设计实现实现测试测试用例模型用例模型分析模型分析模型设计模型设计模型开发模型开发模型实现模型实现模型测试模型测试模型分析模型分析模型UML面向对象方法的主要优点（面向对象方法的主要优点（p156）与人类习惯的思维方法一致与人类习惯的思维方法一致稳定性、可复用性、可靠性好稳定性、可复用性、可靠性好二、项目的申请的过程二、项目的申请的过程1.1.项目申请的切入点项目申请
23、的切入点个人的兴趣爱好个人的兴趣爱好紧密结合个人的研究方向，紧密结合个人的研究方向，努力寻求与其他学科的结合点努力寻求与其他学科的结合点现实的需求现实的需求-从社会需求、工作需求等层从社会需求、工作需求等层面入手面入手社会层面社会层面-看项目指南、关注社会热点看项目指南、关注社会热点工作需求工作需求-解决职业需求的问题解决职业需求的问题2.2.项目申请的过程项目申请的过程明确要申请的项目种类明确要申请的项目种类横向课题横向课题-帮助企事业单位联系解决帮助企事业单位联系解决实际问题的课题实际问题的课题项目项目种类种类纵向课题纵向课题-由国家或省市科技主管部由国家或省市科技主管部门拨款的课题，多数
24、是一些基金项目门拨款的课题，多数是一些基金项目如国家自然科学基金，省（市）自然如国家自然科学基金，省（市）自然科学基金等，还有攻关项目等科学基金等，还有攻关项目等1.国家国家(或省部级或省部级)自然科学自然科学(人文社科人文社科)基金基金纵向课题纵向课题国家自然科学基金网站国家自然科学基金网站http:/ 市教委教学改革项目市教委教学改革项目-高校分级分类高校分级分类教学改革教学改革 市教委教学改革项目市教委教学改革项目-基于动力学习基于动力学习策略策略学校研究生课程建设项目学校研究生课程建设项目大数据研究合作项目大数据研究合作项目-基于机器学习基于机器学习的图像检索的图像检索重庆市科委项目管
25、理系统重庆市科委项目管理系统项目申请书的主要内容项目申请书的主要内容个人信个人信息资料息资料-包括主包括主持人、持人、项目组项目组成员等成员等以及已以及已有的基有的基础工作础工作项目立项目立项的必项的必要性及要性及国内外国内外现状分现状分析析 项目计项目计划、目划、目标、主标、主要研究要研究内容、内容、技术路技术路线、解线、解决的主决的主要问题要问题 合理经合理经费预算费预算 项目的项目的创新点创新点或特色或特色 题目选择的要素题目选择的要素要有必要的基础工作要有必要的基础工作-如研究团队、已有如研究团队、已有的研究基础的研究基础要有充分的文献资料备份要有充分的文献资料备份-把平时关注的一把平
26、时关注的一些兴趣点文献资料保持并消化写成读书笔记些兴趣点文献资料保持并消化写成读书笔记要有学术价值或实用价值要有学术价值或实用价值填写好申请书的要素填写好申请书的要素要养成管理好个人资料的习惯要养成管理好个人资料的习惯要阅读大量的文献资料要阅读大量的文献资料定位要准确（现状、研究内容、技术定位要准确（现状、研究内容、技术路线、目标明确）、逻辑关系要清晰、路线、目标明确）、逻辑关系要清晰、文字要流畅、特色要鲜明等文字要流畅、特色要鲜明等立项中标的要素立项中标的要素题目要新颖题目要新颖-要做到精雕细酌，题目制胜要做到精雕细酌，题目制胜文字要很好斟酌和提炼文字要很好斟酌和提炼-要打动人要打动人基础工
27、作和团队实力要深厚基础工作和团队实力要深厚团队的协同团队的协同-必须用心用情与课题申请相关的查阅文献必须用心用情与课题申请相关的查阅文献,解解读写好综述读写好综述;组织好相应综述内容组织好相应综述内容-必须在分工的基础上必须在分工的基础上,要有全局的思想要有全局的思想,在系在系统论的思想下推敲申请书的内容统论的思想下推敲申请书的内容-必须有很好的敬业、协调、创新精神（要敢必须有很好的敬业、协调、创新精神（要敢于挑战他人观点）于挑战他人观点）任务书的主要内容任务书的主要内容个人信个人信息资料息资料-包括主包括主持人、持人、项目组项目组成员成员项目总项目总体目标体目标与研究与研究或建设或建设思路思
28、路项目实项目实施计划施计划与步骤与步骤 经费经费预算预算 项目研项目研究（或究（或建设）建设）的的预期预期阶段成阶段成果和最果和最终成果终成果开题报告的主要内容开题报告的主要内容开题会议开题会议简况（包简况（包括开题时括开题时间、地点、间、地点、评议专家、评议专家、参与人员参与人员等）等）开题报告开题报告要点要点-（包（包题 目 内题 目 内容 方 法容 方 法组 织 分组 织 分工 进 度工 进 度经 费 分经 费 分配 预 期配 预 期成 果 等成 果 等(字数限字数限制制)专家评专家评议要点议要点-侧重项侧重项目组汇目组汇报要点报要点逐项进逐项进行可行行可行性评估，性评估，并提出并提出建
29、议建议 重要变更重要变更 -侧重根据评侧重根据评议专家意见议专家意见所作的研究所作的研究计划调整计划调整 中期报告的主要内容中期报告的主要内容项目实施项目实施情况情况-研究工研究工作进展作进展情况及情况及取得的取得的阶段成阶段成果果经费使经费使用情况用情况下一步下一步工作计工作计划与目划与目标标 和需和需解决的解决的问题问题结题书的主要内容结题书的主要内容个人信个人信息资料息资料-包括主包括主持人、持人、项目组项目组成员成员工作报告工作报告-研究过程与研究过程与活动；研究活动；研究计划执行与计划执行与变更情况；变更情况；本项目研究本项目研究中存在的问中存在的问题与今后的题与今后的研究设想研究设
30、想基本观点、内基本观点、内容及结论、特容及结论、特色与创新之处色与创新之处及研究的突破及研究的突破性进展（理论性进展（理论上的新观点、上的新观点、实践中的新举实践中的新举措）；实践效措）；实践效果或应用情况，果或应用情况，社会影响等社会影响等 成果成果形式形式 科学研究体会科学研究体会-坚持走理论研究和应用（包括交叉科学）相结坚持走理论研究和应用（包括交叉科学）相结合的道路是成功选题的关键合的道路是成功选题的关键-坚持持之以恒的有效获取、管理、有效利用文坚持持之以恒的有效获取、管理、有效利用文献资料是做好研究的保障献资料是做好研究的保障-坚持在研究过程中发现新的研究点坚持在研究过程中发现新的研
31、究点-是可持续是可持续研究的基础，也是形成研究领域的关键研究的基础，也是形成研究领域的关键-科学研究的过程艰辛的科学研究的过程艰辛的-凝聚着团队精神、日凝聚着团队精神、日夜的付出。夜的付出。-科研研究的结果是让人欣慰的科研研究的结果是让人欣慰的-不在于成果本不在于成果本身，而在于付出过程的充实与快乐。身，而在于付出过程的充实与快乐。给同胞们的启示给同胞们的启示-脚踏实地的进行研究活动，体会其中的酸甜苦脚踏实地的进行研究活动，体会其中的酸甜苦辣辣-感受其中的科学精神、人文精神和人生感悟感受其中的科学精神、人文精神和人生感悟-摒弃摒弃急功近利急功近利、着眼长远大计。、着眼长远大计。愿同胞们：认真体会、潜愿同胞们：认真体会、潜心做事、定会收获无穷！心做事、定会收获无穷！无论大事小事、无论成功与失败，只要无论大事小事、无论成功与失败，只要经历了、用心用情做了，那就快乐了！经历了、用心用情做了，那就快乐了！什么是快乐？什么是快乐？快乐就是感快乐就是感兴趣兴趣。快乐就是有快乐就是有激情激情。快乐就是有快乐就是有智慧碰撞的火花智慧碰撞的火花。快乐就是快乐就是有发现、有收获、有效益有发现、有收获、有效益。快乐就是快乐就是帮助别人、成就别人帮助别人、成就别人。快乐就是快乐就是与人快乐，自己快乐与人快乐，自己快乐。 作为一个人，快乐就是兴趣特长热作为一个人，快乐就是兴趣特长热情道德责任情道德责任
