本文關(guān)鍵詞：軟件工程知識(shí)體系指南綜述，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

軟件工程知識(shí)體系指南綜述*

萬江平，安詩芳，黃德毅

(華南理工大學(xué)工商管理學(xué)院，廣東廣州510640)

【摘要】首先許述軟件工程知識(shí)體系指南的歷史及其五大目標(biāo)，并進(jìn)一步說明了其層次結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的八個(gè)學(xué)科;詳細(xì)分析了其十大知識(shí)域及其相應(yīng)的各個(gè)子專題;最后探討了我國(guó)如何應(yīng)用軟件工程知識(shí)的體系指南。

【關(guān)鍵詞】軟件工程；標(biāo)準(zhǔn)化；軟件工程知識(shí)體系；軟件工程教育

隨著軟件產(chǎn)業(yè)的逐漸形成，一方面，，國(guó)際軟件工程標(biāo)準(zhǔn)化 迅速活躍起來，另一方面，軟件工程的教育也應(yīng)運(yùn)而生。特別是20世紀(jì)80年代和90年代，計(jì)算機(jī)科學(xué)教育得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，進(jìn)一步帶動(dòng)了軟件工程教育。不過人們發(fā)現(xiàn)，雖然許多院校的大綱已經(jīng)從最初的以程序設(shè)計(jì)語言和編碼為中心的課程設(shè)置轉(zhuǎn)移到強(qiáng)調(diào)軟件工程理論和設(shè)計(jì)上，但是直接面向"工程化"的課程和學(xué)時(shí)很少。然而，恰恰是諸如需求建模、設(shè)計(jì)方法、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件復(fù)用、軟件過程、質(zhì)量問題、團(tuán)隊(duì)組織技能之類軟件工程領(lǐng)域的知識(shí)和技能對(duì)于商業(yè)軟件的高效開發(fā)是至關(guān)重要的。由于缺乏對(duì)于各種軟件工程化實(shí)踐活動(dòng)和必要能力的共識(shí)，致使在軟件工程化活動(dòng)中出現(xiàn)許多棍亂現(xiàn)象，對(duì)軟件工程知識(shí)的評(píng)價(jià)、獲取和應(yīng)用造成嚴(yán)重的不良后果。

1軟件工程知識(shí)體系指南的歷史

1998年，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局在啟動(dòng)一個(gè)旨在提高該局技術(shù)和管理人員軟件工程能力的項(xiàng)目時(shí)，發(fā)現(xiàn)他們找不到軟件工程工程師應(yīng)該具備的公認(rèn)的知識(shí)結(jié)構(gòu)。他們向美國(guó)聯(lián)邦政府提出了關(guān)于開發(fā)"軟件工程知識(shí)體系指南"的項(xiàng)目建議。美國(guó)Embry-Riddle航空大學(xué)計(jì)算與數(shù)學(xué)系的Thomas B. Hilburn 教授接受了該研究項(xiàng)目，并且于1999年4月完成了《軟件工程知識(shí)本體結(jié)構(gòu)》的報(bào)告。該報(bào)告發(fā)布后迅速引起世界軟件工程界、教育界和一些政府對(duì)建立軟件工程本體知識(shí)結(jié)構(gòu)的興趣。很快人們普遍接受了這樣的認(rèn)識(shí):建立軟件工程本體知識(shí)的結(jié)構(gòu)是確立軟件工程專業(yè)至關(guān)重要的一步;如果沒有一個(gè)得到共識(shí)的軟件工程本體知識(shí)結(jié)構(gòu)，將無法驗(yàn)證軟件工程工程師的資格，無法設(shè)置相應(yīng)的課程，或者無法建立對(duì)相應(yīng)課程進(jìn)行認(rèn)可的判斷準(zhǔn)則。對(duì)建立權(quán)威的軟件工程知識(shí)本體結(jié)構(gòu)的需求迅速從世界各地反映出來。1999年5月，ISO和IEC的第一聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)(ISO/IEC/JTCl )為順應(yīng)這種需求，立即啟動(dòng)了標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目一一"軟件工程知識(shí)體系指南" (Guide to the Software Engineering Body of Knowledge， SWEBO K ， http : II swebok. org/)。美國(guó)電子電氣工程師學(xué)會(huì)與美國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)合會(huì)聯(lián)合建立的軟件工程協(xié)調(diào)委員會(huì)( SECC)、加拿大魁北克大學(xué)以及美國(guó)MITRE公司(與美國(guó)SEI共同開發(fā)SW-CMM的軟件工程咨詢公司)等共同承擔(dān)了ISO/lEC/JTCl "SWEBOK指南"項(xiàng)目任務(wù)。幾十個(gè)國(guó)家和地區(qū)的幾百名軟件工程專家先后參加了SWEBOK指南草案的三次公開審查工作，提出了幾千條意見和建議。整個(gè)SWEBQK指南項(xiàng)目實(shí)施過程分為三大階段，即草人階段、石人階段和鐵人階段。草人階段產(chǎn)生軟件工程本體知識(shí)指南的雛型，主要是為該指南確定恰當(dāng)?shù)慕M織結(jié)構(gòu)。2001年4月18日發(fā)布的SWEBOK 0.95版標(biāo)志著石人階段的結(jié)束。在完成兩年試用之后，啟動(dòng)了該指南的"鐵人階段"的編制工作。其中鐵人階段包括O.1版(1999.2) ，0.5版 (1999. 10 ) ， 0.6版( 2000.2)， 0.7版( 2000.4)， 0.9版 (2001. 2) ，0.95版(2001.5)，1.0版(2001. 5)。本文將討論的 是最新的2004版本。

2軟件工程知識(shí)體系指南的目標(biāo)

SWEBOK指南的目的是為軟件工程學(xué)科的范圍提供一致的確認(rèn)，為支持該學(xué)科的本體知識(shí)提供指導(dǎo)。SWEBOK指南將軟件工程學(xué)科的本體知識(shí)分為10個(gè)知識(shí) 域，各種重要概念之間的區(qū)別在每個(gè)知識(shí)域描述中闡述，便于讀者迅速查找感興趣的專題。

SWEBOK指南的目標(biāo)是:①促進(jìn)軟件工程本體知識(shí)達(dá)成世界范圍的共識(shí);②澄清軟件工程與其他相關(guān)學(xué)科如計(jì)算機(jī)科學(xué)、項(xiàng)目管理、計(jì)算機(jī)工程以及計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)的關(guān)系，并且確定軟件工程學(xué)科的范圍;③反映軟件工程這個(gè)學(xué)科內(nèi)容的特征;④ 確定軟件工程本體知識(shí)的各個(gè)專題:⑤為相應(yīng)的課程和職業(yè)資格認(rèn)證材料的編寫奠定基礎(chǔ)。其目標(biāo)結(jié)構(gòu)圖如圖l所示。

SWEBOK指南項(xiàng)目的成果并不在于知識(shí)體系本身，而在于它是一個(gè)指南。知識(shí)早已存在，關(guān)鍵是在可以表征軟件工程學(xué)科特點(diǎn)的核心知識(shí)子集上達(dá)成共識(shí)。為了達(dá)成這些目標(biāo)，該項(xiàng)目是面向廣大讀者的。它著眼于為公共和私營(yíng)的組織或團(tuán)體服務(wù)，需要對(duì)軟件工程的共識(shí)來確定教育和訓(xùn)練的需求、崗位分類和開發(fā)績(jī)效評(píng)估的策略，同時(shí)也向在職的軟件工程師和政府官員闡明了制定認(rèn)證和專業(yè)指導(dǎo)方針的公共策略的相關(guān)責(zé)任。

SWEBOK指南面向全世界的廣大讀者。它適合于有關(guān)的公共和私營(yíng)組織一一它為軟件工程規(guī)定教育和培訓(xùn)要求、劃分職業(yè)類別、擬訂績(jī)效評(píng)價(jià)政策或確定開發(fā)任務(wù)提供一致的見解;它適合于從事具體執(zhí)行或管理工作的軟件工程師和負(fù)責(zé)制定職業(yè)許可政策及指南的政府官員;它適合于負(fù)責(zé)規(guī)定認(rèn)證規(guī)則、大學(xué)課程認(rèn)可政策以及職業(yè)實(shí)踐指南的職業(yè)工作者和教育工作者;它也適合于正在學(xué)習(xí)軟件工程專業(yè)的學(xué)生和從事課程設(shè)置及課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的教育工作者和培訓(xùn)工作者。

3軟件工程知識(shí)體系指南的結(jié)構(gòu)

SWEBOK2004版包括正文11章和四個(gè)附錄。核心部分是第二~第十一章。為了便于閱讀，對(duì)于核心部分，SWEBOK 指南在材料的組織上采用了比較一致的分層結(jié)構(gòu)。整個(gè)SWEBOK指南中包含10個(gè)本體知識(shí)域(Knowledge Areas， KA) ，每個(gè)本體知識(shí)域均用一章予以描述，并且進(jìn)一步分解為若干專題，在專題描述中引用有關(guān)知識(shí)的參考材料。涉及到了八個(gè)相關(guān)的學(xué)科:計(jì)算機(jī)工程( Computer Engineering)、計(jì)算機(jī)科學(xué)( Computer Science)、管理( Management)、數(shù)學(xué)( Mathema-tics)、項(xiàng)目管理(Project Management)、質(zhì)量管理(Quality Ma-nagement)、軟件人類工程學(xué)(Software Ergonomics)和系統(tǒng)工程 (System Engineering)。

知識(shí)域間的區(qū)別與相關(guān)學(xué)科間的區(qū)別對(duì)指南的目標(biāo)很重要。項(xiàng)目將被指定知識(shí)域及其專題，它們被看作是軟件工程師的核心知識(shí)，軟件工程師也應(yīng)該知道相關(guān)學(xué)科的資料，但SWEBOK指南項(xiàng)目將不會(huì)試圖去指定這些資料，而是留給其他部門和單位努力去解決，如IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)和計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)軟件工程協(xié)調(diào)委員會(huì)(ACM Software Engineering Coordinating Committee)的協(xié)同合作、軟件工程教育工作組( Working Group on Software Engineering Education)的研究等。如圖2所示，每個(gè)知識(shí)域的說明均包含了若干個(gè)重要的成分。

SWEBOK指南用層次的組織結(jié)構(gòu)將每個(gè)知識(shí)域分解成一組可以識(shí)別的專題。二或三層的細(xì)目分類給讀者提供了一個(gè)合理的方法去找到感興趣的專題。指南將會(huì)用一種與主流的思想學(xué)派相兼容、與在工業(yè)和軟件工程文獻(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)中通用的細(xì)目分類方法相兼容的方式來處理所選擇到的專題。專題的細(xì)目分類不假定特殊的應(yīng)用域、商業(yè)用途、管理哲學(xué)、開發(fā)方法等。每個(gè)專題的說明范圍將僅符合讀者成功找到參考資料的需要，知識(shí)體系畢竟是在參考的資料中得到，而不是在指南本身。

指南為每個(gè)知識(shí)域確定了參考資料。它們可能是書本的章節(jié)、參考論文或任何其他公認(rèn)的權(quán)威消息的來源一一但參考資料必須用英文寫成而且通常是可獲得的。我們更需要那些不是IEEE計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)或ACM早已擁有版權(quán)的資料，因?yàn)槲覀兿朐贗nternet上免費(fèi)得到這些參考資料。指南將會(huì)按Bloom 的分類學(xué)(Taxonomy of Educational Objectives: The Classification of Educational Goals， Mackay， 1956)來組織。Bloom的分類學(xué) 是眾所周知并廣泛使用的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)分類方法。

4軟件工程知識(shí)體系指南的十大知識(shí)域

每個(gè)知識(shí)域的選擇、命名和說明均保留了對(duì)專題的注解、評(píng)審和修正。而諸如測(cè)量、工具和標(biāo)準(zhǔn)的專題跨越了知識(shí)域卻被獨(dú)立地分開了，這些內(nèi)容在指南的后續(xù)版本中都將要評(píng)審 (圖3)。10個(gè)知識(shí)域及與它們集成的重要專題如表l所示。

（1）軟件需求(Software Requirements)。真實(shí)世界問題而必必、須展示的特性。軟件需求的知識(shí)域包括七個(gè)子域，即軟件需求基礎(chǔ)、需求過程、需求獲取、需求分析、需求規(guī)格說明、需求確認(rèn)和實(shí)踐考慮。

(2 )軟件設(shè)計(jì)(Software Design)。根據(jù)IEEE [ IEEE 610.12-90] ，設(shè)計(jì)既是"定義一個(gè)系統(tǒng)或組件的體系結(jié)構(gòu)、組件、接口和其他特征的過程"，又是"這個(gè)過程的結(jié)果"。軟件設(shè)計(jì)的知識(shí)域包括六個(gè)子域，即軟件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、軟件設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題、軟件結(jié)構(gòu)與體系結(jié)構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的分析與評(píng)價(jià)、軟件設(shè)計(jì)符號(hào)、軟件設(shè)計(jì)的策略與方法。

(3)軟件構(gòu)造( Software Construction)。它指通過編碼、驗(yàn)證、單元測(cè)試、集成測(cè)試和排錯(cuò)的組合，具體創(chuàng)建一個(gè)可以工作的、有意義的軟件，其知識(shí)域包括軟件構(gòu)造基礎(chǔ)、管理構(gòu)造、實(shí)際考慮三個(gè)子域。

(4)軟件測(cè)試(Software Testing)。它是由在有限測(cè)試用例集合上，根據(jù)期望的行為，對(duì)程序的行為進(jìn)行的動(dòng)態(tài)驗(yàn)證組成， 測(cè)試用倒是實(shí)際上無限的執(zhí)行域中適當(dāng)選擇出來的。軟件測(cè)試包括五個(gè)子域，即軟件測(cè)試基礎(chǔ)和測(cè)試級(jí)別、測(cè)試技術(shù)、需求分析、與測(cè)試相關(guān)的度量、測(cè)試過程。

(5)軟件維護(hù)(Software Maintenance)。軟件一旦投入運(yùn)行，就可能出現(xiàn)異常，運(yùn)行環(huán)境可能發(fā)生改變，用戶會(huì)提出新的需求。生命周期軟件維護(hù)階段從軟件交付時(shí)開始，但是維護(hù)活動(dòng)出現(xiàn)得還要早。軟件維護(hù)的知識(shí)域包括四個(gè)子域，即軟件維護(hù)基礎(chǔ)、軟件維護(hù)的關(guān)鍵問題、維護(hù)過程、維護(hù)技術(shù)。

(6)軟件配置管理(Software Configuration Management)。為了系統(tǒng)地控制配置的變更和維護(hù)在整個(gè)系統(tǒng)生命周期中的完整性和可追蹤性，而標(biāo)志軟件在時(shí)間上不同點(diǎn)的配置的學(xué)科。軟件配置管理包括六個(gè)子域，即軟件配置管理過程管理、軟件配置標(biāo)志、軟件配置控制、軟件配置狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、軟件配置審核、軟件發(fā)行管理和交付。

(7)軟件工程管理(Software Engineering Management)。處理軟件工程的管理與度量，雖然度量是所有知識(shí)域的一個(gè)重要方面，但是這里涉及的是度量程序的專題。軟件工程管理包括六個(gè)子域，即啟動(dòng)和范圍定義、軟件項(xiàng)目計(jì)劃、軟件項(xiàng)目實(shí)施、評(píng)審與評(píng)價(jià)、關(guān)閉、軟件工程度量。前五個(gè)覆蓋軟件過程工程 管理，第六個(gè)描述軟件度量的程序。

(8)軟件工程過程(Software Engineering Process)。涉及軟件工程過程本身的定義、實(shí)現(xiàn)、評(píng)定、度量、管理、變更和改進(jìn)。軟件工程過程包括四個(gè)子域，即過程實(shí)施與改變、過程定義、過程評(píng)定、過程和產(chǎn)品度量。

(9)軟件工程工具和方法(Software Engineering Tool and Method)。包括軟件工程工具、軟件工程方法兩個(gè)子域。

(10)軟件質(zhì)量(Software Quality)。處理跨越軟件生命周期過程的軟件質(zhì)量的考慮，由于軟件質(zhì)量在軟件工程中元處不在，其他知識(shí)域也涉及質(zhì)量 問 題。軟件質(zhì)量包括三個(gè)子域，即軟件質(zhì)量基礎(chǔ)、軟件質(zhì)量過程、實(shí)踐考慮。

5軟件工程知識(shí)體系指南的應(yīng)用思考

與亞洲的印度和歐洲的愛爾蘭等國(guó)相比，中國(guó)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不太盡如人意，原因很多。從SWEBOK指南發(fā)展中至少有下面兩點(diǎn)啟示:①我國(guó)軟件工程知識(shí)教育必須與國(guó)際接軌; ②我國(guó)必須關(guān)注軟件工程知識(shí)指南的最新發(fā)展。

在已經(jīng)比較成熟的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育中，不乏有關(guān)的理論知識(shí)，但缺少的是軟件工程的"行為"以及對(duì)于"工程"而言至關(guān)重要的人員問題和過程問題。在長(zhǎng)期軟件工程實(shí)踐活動(dòng)中已經(jīng)積累了大量行之有效的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，其中有一些經(jīng)過反復(fù)探討和驗(yàn)證之后還被制定成了標(biāo)準(zhǔn)。SWEBOK是指南，不是軟 工程知識(shí)本身，軟件工程方面的知識(shí)已經(jīng)存在。SWEBOK 指南的宗旨是在眾多知識(shí)中圈定"屬于"軟件工程學(xué)科域的知識(shí)，規(guī)定軟件工程教育和培訓(xùn)方面的要求和制定出評(píng)價(jià)原 則，并且在世界范圍內(nèi)求得公認(rèn)。它還試圖為從事軟件實(shí)踐的工程師和負(fù)責(zé)制定有關(guān)職業(yè)指導(dǎo)原則政策的官員提供指南;此外，制定高等院校課程認(rèn)證規(guī)則、認(rèn)可政策和職業(yè)實(shí)踐指南的社會(huì)職業(yè)工作者和教育工作者以及從事軟件工程職業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生也可以從SWEBOK指南中得到收益。本文至今還沒有發(fā)現(xiàn)SWEBOK指南應(yīng)用于我國(guó)軟件工程的教育實(shí)踐。

第一屆國(guó)際軟件工程知識(shí)體系指南演化研討會(huì)于2005年7月25日-28日在蘇格蘭的愛丁堡與COMPSAC 2005聯(lián)合舉行，研討會(huì)的目標(biāo)如下:①制定增刪指南知識(shí)域的標(biāo)準(zhǔn);②制定專門的增刪指南專題標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)則;③制定專門的取代、增加和刪除指南的參考資料標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)則;④推薦知識(shí)域范圍的增加、刪除或重大修改;⑤提名指南適應(yīng)性修改的潛在起草人。本文認(rèn)為我國(guó)相關(guān)的研究也亟待加強(qiáng)，不僅要從計(jì)算機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)本身以及其相關(guān)的六個(gè)學(xué)科入手，還需要從知識(shí)科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)的高度來研究。


【參考文獻(xiàn)】（略）
文章選自《計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究 》（2006.10）

  本文關(guān)鍵詞：軟件工程知識(shí)體系指南綜述，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。