計算機本科專業軟件實習工廠的構建研究

劉安豐　趙　輝　趙　巖　利彥軍　張倚榕　廖夢君

文章編號：1672-5913(2009)10-0143-03

摘要：本文針對目前中國計算機專業本科教育中生產實習受客觀因素所限，造成學生實驗動手和科技創新能力不足的問題，提出利用軟件實習工廠進行生產實習的方法，將生產實習投入到一個實際項目的開發與建設上，真實模擬軟件公司的生產過程，并探討其建設的總體設計思想和結構模型。

關鍵詞：實習工廠；虛擬實驗；項目庫；軟件工程

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

1引言

生產實習(也稱操作性實習)是學校實現培養目標的一個重要環節。學生通過參加生產實習，將所學的專業基礎知識和技能應用于生產實際，達到鞏固和充實理論知識，培養處理實際問題的能力，為畢業后獨立從事專業工作奠定基礎的目的。目前，全國高校都十分重視生產實習環節，并投入了大量的人力、物力，在長期的工作中積累了許多好的經驗。

但目前我國高校計算機專業的生產實習仍然是薄弱環節，暴露出不少問題，主要是生產實習這個重要的教學環節沒有達到生產實習應有的目的。

舉例來說，從2002年至2005年作者指導計算機專業生產實習的反饋情況來看，生產實習主要就是參觀實習單位的生產情況和聽報告。學習活動沒有結合計算機專業特點，在生產實習中把學生所學的基礎知識與計算機技術在生產中的應用相結合，學生在這個環節中沒有學到應有的生產技能。作者隨機對參加實習前后的2000級、2001級、2002級計算機專業學生進行了訪問調查。

(1) 認為畢業實習效果較好的同學不到10 %，而認為效果不大好的同學超過60%；認為實習達到了一定效果的學生只有30%左右，而在認為達到了效果的學生中，認為鍛煉了勞動的能力和吃苦耐勞精神的學生高達80%，認為外出實習達到了將所學的專業基礎知識和技能應用于生產實際，達到鞏固和充實理論知識，培養處理實際問題的能力的同學不到10%。

(2) 實習前后的態度：實習前愿意去的同學超過60%，但在這些同學中，有超過80%的學生認為去就是參觀，鍛煉一下，看看外面的世界。實習后的同學認為實習值得去的比例不超過30%。

(3) 實習中：實習的安排時間每年都是最熱的時期，而實習的條件較差。指導老師的精力不是花在指導學生理論與實踐相結合的能力上，而是集中在生活及安全方面。現代企業面對的是市場的激烈競爭，不能像計劃經濟那樣為高校預備實習條件。而現在學校規模較大，學生數量多，企業不能為這么多臨時的實習學生準備硬件設施。2002年，在某鋼鐵企業進行的生產實習，企業能夠提供的床位不到實習學生人數的一半，相當多的學生只能住教室，條件很差，老師與學生將平安地返校當成實習的最高目標，更不用說生產實習的具體環節，真正目的與要求了。

在與其他院校的教師交流中，也討論過類似現象。文獻[2]指出，高校，特別是“211”、“985”的高校，提出了研究性本科教學，注重理論教學，注重開放性教學，對學生動手能力培養和生產實習的重視程度相對不夠。文獻[3～5]指出，即使是研究性本科教育，其動手能力，實踐與理論的結合也顯得尤其重要，因為研究性本科教育不僅是對當前生產流程的掌握，更是對當前生產流程、技術的改進，需要獨立的設計技術方案和改進方法，對其實踐的要求不是降低了，而是更高了。另外一面，用人單位對重點大學學生的期望值更高，期望所錄取的畢業生能夠立即獨立工作，甚至能夠帶領一個團隊進行項目開發，而我們的學生往往存在一定的“差距”，這種差距不是知識上的，而是一種系統、全面、獨立進行生產實踐能力上的差距。生產實習在這些環節中起著重要的作用，學校的生產實習環節做得好，學生才能獲得這種實踐能力。

高校生產實習效果差、方法落后、手段單一的主要原因有兩個方面：

(1) 缺乏生產實習基地。計算機專業的生產實習有特殊性。其他專業與實際的生產企業、生產的工藝設備、現場知識與操作關系緊密，通過一個具體的生產工藝過程就能使學生深刻理解理論和實踐的過程，如果能夠在生產中親自實驗和設計一個流程，學生能學到不少東西。而計算機專業的生產流程與制作是一種無形的腦力產品制作過程，如果軟件開發人員不將本公司的開發情況介紹、演示出來，實習人員僅憑參觀，無法了解其流程，而在競爭激烈的市場中，鑒于保密、人力成本等方面的考慮，軟件開發人員很難配合實習學生的實習，配合大批量的實習學生更不現實。況且實習的單位往往是一些與計算機專業不相關的大中型企業(如鋼鐵、冶金、加工企業)。實習學生缺乏實踐經驗，不能給企業直接創造利潤，還給企業帶來生產和管理上的諸多不便，因此，這些單位不愿意接收學生實習。再者，市場經濟以經濟效益為主，生產企業沒有為學校提供實習基地和教學的義務。加上有些學校與企業關系不是十分密切，學校的生產實習不能進行有效組織與質量管理也是必然的。

(2) 生產實習效果不佳。既使有實習單位愿意接納學生實習，學生也很少直接參與實踐活動，大多數實習單位以組織學生參觀、聽報告為主，生產實習效果不佳。

計算機專業與其他專業不同之處在于，它的生產實踐主要是一種腦力開發過程，產品大多以無形的軟件編碼為主，而對硬件環境要求并不高，完全可以在校內建立虛擬的“軟件實習工廠”。針對以上情況，我們提出了一種新的計算機專業生產實習模式：“軟件實習工廠”的實習方式。希望以此達到兩個目的：一是為計算機專業的生產實習提供穩定、適宜、有效的實習基地；二是讓實習學生充分參與到生產實習中去，發揮其動手能力和創新能力，以這種方式適應國家建設要求。

我們具體做了兩方面工作：一是探索性地建設了校內“軟件實習工廠”基地；二是探討了“軟件實習工廠”的生產實習教學的實施過程、實施方法。最后對比給出了“軟件實習工廠”在某校的實習情況與效果。現僅就第一方面作如下探討。

2軟件實習工廠構建

“軟件實習工廠”建設的主要目標就是通過組合校內計算機專業實驗室的硬件與軟件建立“軟件實習工廠”管理平臺。平臺系統包含了產生實習需要完成的各項任務，主要是一些軟件企業真實的項目，將其分解后形成了在一次生產實習中能夠完成的任務，實習學生通過“軟件實習工廠”管理系統登錄實習工廠，按照要求完成各項目任務。將過去那種參觀性的被動實習變為主動實習，讓實習學生學習、熟悉項目開發的相關技術和技能，以及團隊集體開發的能力與組織方式。使學生經過實習后能夠相當于經歷一次軟件公司的“準工作”經歷，為畢業設計做一次理論與實踐相結合的預練。

在實習后，將學生做的每一個項目與已經成功運作的項目相比較，讓學生體會到自己的產品與真正市場的產品的距離，從而激發與培養學生創新意識、實踐能力和意志品質。

2.1軟件實習工廠需要軟硬件基礎

“軟件實習工廠”的建設需要考慮軟、硬件基礎：

(1) 硬件平臺的組織：軟件實習工廠的目的是在實驗室模擬實際項目開發，以提升學生軟件開發的能力與水平。而實際的項目具有不同的平臺、不同的系統，是一個異構的系統，如何整合這些異構的系統，讓實習者能夠根據實際項目的應用環境來選擇相應的硬件開發環境，本項目需要綜合考慮這些因素。我們是通過構造一個異構的、開放的復雜實驗室環境來滿足軟件實習工廠的需求。具體來說，就是充分利用我校目前具有的不同種類微型機、服務器、小型機這一有利條件。組建了一個具有6種以上操作系統(Windows、Linux、AIX UNIX、Solaris、SCO UNIX、HP UNIX)，由IBM小型機、HP服務器、SUN服務器、普通微型機組成的綜合實驗硬件基礎。

(2) 軟件平臺的組織：有了硬件基礎，可以安裝當前常用的開發工具，如Visual Studio 2003、2005集成開發工具，PowerBuilder、JBuilder、Delphi這些可視化C/S(B/S)模式開發工具，以及JBoss、Tomcat、Resin等JSP和ASP.net開發工具。數據庫安裝有SQL Server 2000，Oracle，DB2，Sybase等數據庫。對于有不同平臺的軟件分別在不同的操作系統下安裝。一般來說，服務器和小型機價格較高，所購置數量有限，采用微型機作為實習者的工作平臺，然后通過網絡工具，如Telnet，以及FTP工具連接上服務器操作，實習者可以通過每人一臺的實習PC機連接上服務器，熟悉并使用非Windows平臺與開發環境，擴展當前計算機教學與實踐中對非Windows平臺掌握與使用的不足。同時，這些服務器又可以充作源代碼版本控制服務器，以組織團隊的項目開發，對源代碼進行Check In/Out操作。

2.2軟件實習工廠實驗平臺建設

2.2.1軟件實習工廠管理系統

我們提出的“軟件實習工廠”項目的運行模式主要是將實際的軟件企業的項目分解成在一次生產實習中能夠完成的任務，在實習前，介紹此項目的背景、開發的進度與時間要求，以及“客戶”對開發的產品的要求，讓實習者將項目置身于一個真實需求的環境中。在“軟件工廠”的生產實習中，指導教師主要擔任技術總監或部門經理和用戶雙重角色。而實習者擔任項目組長、技術開發人員、軟件測試人員、軟件質量品質檢查人員、軟件產品的最終用戶等角色。

指導教師以“技術總監”或“部門經理”的身份指導實習者按正規的公司開發的方法進行實習，在實習中又以“客戶”的身份對實習者做出的產品進行評價和提出新的要求；在實習中，“軟件實習工廠”管理平臺系統會按項目開發的流程，在實習者提交實習解答，在教師評判后，系統會自己進入下一個實習的環節，在整個項目完成后給出實際項目的真實例子，讓實習者體會到自己的產品與真正市場的產品的距離。

為達到以上目標，我們設計與開發完成了一整套為達到以上總體目標的“軟件實習工廠”管理平臺系統。系統主要由如下幾個部分組成：

(1) 學生實習前端系統。它的作用是在學生登錄生產實習系統后，可以選擇生產實習的題目，以及每一個生產實習項目的具體要求、項目開發的應用需求、應用環境，同時，可選擇的開發工具、項目開發的具體時間進度要求、每一個階段需要達到的目標等等。在系統演示中，實習者可以在做項目前看到本項目在生產中的成功使用情況及部分界面演示功能，激發生產實習的積極性。實習后，此次實習開發的產品被放到系統往屆實習例子中，這樣每屆實習的同學都可以見到前幾屆實習做的系統演示(在實習前不提供源代碼，自己的實習任務提交后才有權限查看源代碼)，這樣實習者會對前屆系統進行改進。

(2) 教師端管理系統。主要處理與檢查學生生產實習的情況，學生實習時每天將項目開發的源代碼與開發文檔按正規軟件工程開發過程提交給教師，教師進行打分、評價、問題解答。有共性的例子、習題、可參考的資料在系統中公布，并作解答。

(3) 系統后臺處理系統：提供基地建設后臺人員增加新的生產實習項目，以及系統維護、管理等功能。“軟件實習工廠”管理系統是整個項目的一個平臺，提供給教師與實習者進行生產實習的一個管理系統，是本項目研發的一個基礎工作。

“軟件實習工廠”的系統功能結構如圖1所示：

圖1系統功能模塊圖

“軟件實習工廠”管理系統要求能夠適應不同平臺，教師可以遠程登錄系統來檢查實習者的進展。同樣，實習者也可以通過系統來在本地機上，對不同平臺上的資源進行操作。經過仔細分析，“軟件實習工廠”的管理平臺系統采用B/S模式來開發，并采用Java跨平臺技術來保證在混雜性實驗環境中都能夠使用。

2.2.2軟件實習工廠項目庫建設

在前面，雖然搭建了“軟件實習工廠”的管理系統只提供了生產實習的框架與管理平臺。但“軟件實習工廠”的內在核心在于實習項目的設計與開發，也就是生產實習題目及內容的設計與開發，系統平臺只有擁有了豐富而先進的實習案例，才能激發同學們學習的興趣。

生產實習的題目一般要求是一個實際的軟件項目，雖然我院老師大多具有豐富的項目，但由于商業機密、版權、隱私等限制，很難直接運用到我們的系統中來。因此，“實習工廠”只能以這些實際項目的需求說明來重新組織項目，而且一個實際的軟件項目必須經過仔細的處理與加工才能進入到“軟件實習工廠”。因此，項目庫的建設就是針對各種實際規模的項目，詳細地按照軟件工程開發過程的步驟，詳細地設計并完成每一個具體過程，并在每一個階段給出詳細的文檔說明書。如可行性研究報告書、概要設計說明書、軟件需求說明書、數據要求說明書、數據庫設計說明書、詳細設計說明書、項目開發計劃、開發進度月報、模塊開發、測試計劃、測試分析報告、用戶手冊，等等。

一旦學生選定一個生產實習題目，管理系統會全程監控整個項目的開發，在需要提交或者需要老師檢查時，會通過時間觸發實習者或者教師進行資源提交、檢查實習情況，并給出每一個階段的實習分數。

由此可見，項目庫的建設不僅僅是項目的程序實現，也體現在對實習者教學期望訓練的理解上的項目處理。因此這部分工作一般來說必須由具有教學經驗人員來完成，因此項目庫的建設是整個平臺系統中最重要，同時也是最難的部分。在實習結束后，給實習者演示的就是完整的整個項目情況。

目前，我們的“軟件實習工廠”已經完成了11個項目，可以供1～2個班同時進行生產實習的需要，更多的項目庫建設正在進行中。

3小結

本文對某大學的軟件實習工廠的建設模式、實習方法進行了探討，提出一種較好的計算機本科專業實習工廠的總體構建模型。計算機本科專業實習工廠建設與試運行，表明了這種方式具有一定的優越性，這一部分的內容我們將在另文中論述。

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Research on Building Software Practice Factory Teaching for Computer Major

LIU An-feng,ZHAO Hui, ZHAO Yan, LI Yan-jun, ZHANG Yi-rong, LIAO Meng-jun

(College of Information Science and Engineering , Central South University , Changsha 410083, China)

Abstract: The paper aims at the short of Chinese undergraduates experiment ability and science and technology innovation ability because it is affected by practice conditions interaction with objective factors. The software factory for the practice is proposed in this paper. The main idea is letting student to develop and construct real projects, and really simulation Software Company's production process. The design idea and structure model are given in detail in this paper.

Key words: practice factory; virtual experiment; item database; software engineering