邵康 徐傳運 李剛 袁含香
摘? 要:針對傳統(tǒng)學生實踐基地多依靠虛擬項目,對提高學生軟件開發(fā)能力幫助有限的問題,本文提出了以學生團隊為主體、開發(fā)商業(yè)軟件項目的軟件工程培養(yǎng)模式?;诳陀^需求、復(fù)雜多樣的商業(yè)項目,為軟件開發(fā)實訓提供了真實工程環(huán)境。提出一系列項目管理方案和學生培養(yǎng)方式,彌補學生能力的不足,保證項目高質(zhì)量完成,有效提高學生的軟件開發(fā)能力。通過重慶理工大學的實踐證明,該培養(yǎng)模式能顯著提升學生的創(chuàng)新實踐能力,并保持長期可持續(xù)發(fā)展。
關(guān)鍵詞:培養(yǎng)模式;軟件工程;學生團隊;商業(yè)軟件開發(fā);實踐能力培養(yǎng)
Abstract: Aiming at the problem that student practice traditionally based on virtual projects with limited help in improving students' software development capabilities, this paper proposes a software engineering training mode that uses student teams as a mainstay of developing commercial software projects. Based on objective requirements, complex and diverse commercial projects provide a real engineering environment for software development training. The paper puts forward a series of project management schemes and student training methods to guide students completing project with high quality, so to effectively improve students software development capabilities. The practice of Chongqing University of Science and Technology has proved that this training mode can significantly improve students' innovative and practical ability and maintain sustainable development.
Keywords: training mode; software engineering; student team; commercial software development; practical ability training
1? ?引言(Introduction)
隨著計算機和信息技術(shù)的不斷普及應(yīng)用,軟件的需求量也不斷增加,科技信息社會的發(fā)展對軟件開發(fā)人才的需求也不斷增大。面臨新工科教育的新時代和新形勢,有必要強化學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力,為企業(yè)和社會培養(yǎng)更多的核心型、技能型的高素質(zhì)軟件開發(fā)技術(shù)人才[1,2]。但目前,計算機軟件專業(yè)學生的知識結(jié)構(gòu)和應(yīng)用能力與企業(yè)需求還存在較大的差距。
為縮短與企業(yè)人才的差距,基地組建學生團隊開發(fā)項目,以提高學生軟件開發(fā)水平。但仍然存在各種問題,例如:學生能力不足導(dǎo)致軟件質(zhì)量低、團隊執(zhí)行力不夠?qū)е麻_發(fā)進度難以控制、開發(fā)過程艱難導(dǎo)致學生挫敗感強。本文針對實踐過程中遇到的問題和難點,提出合理的創(chuàng)新實踐方案與對策,制定科學的培養(yǎng)方式。從而保證以學生為主體的校內(nèi)實踐基地能持續(xù)健康的發(fā)展,保證項目能高質(zhì)量的交付,保證學生有良好的實踐能力訓練的環(huán)境,來提高學生們的軟件開發(fā)能力,為社會貢獻高水平的軟件開發(fā)人才。
2? 以學生為主體的商業(yè)項目開發(fā)培養(yǎng)模式(The training mode with student-centered business project development)
高校為了鍛煉學生的實踐能力開設(shè)了一些實踐基地,但是傳統(tǒng)的實踐基地模式和商業(yè)項目開發(fā)培養(yǎng)模式相比卻略遜一籌,對于傳統(tǒng)實踐基地中的學生的能力得不到真正的提升,原因在于以下幾點:(1)實踐虛擬項目,學生得不到真實工程化的實踐開發(fā)。(2)團隊能力各有差異,學生水平參差不齊,師資力量不夠。(3)缺乏合理的項目管理方案。
針對上述存在的問題,以學生團隊為主體開發(fā)商業(yè)項目的培養(yǎng)模式正好解決了上述問題。如圖1所示,該培養(yǎng)模式以提高軟件工程專業(yè)學生的創(chuàng)新實踐能力為目標,以商業(yè)項目開發(fā)為依托,模擬商業(yè)化開發(fā)環(huán)境,以階梯培養(yǎng)模式為導(dǎo)向,漸進性培養(yǎng)學生開發(fā)水平。選取雙師型導(dǎo)師(具有理論和實踐“雙能力”教師),根據(jù)團隊角色和學生能力的不同組建的開發(fā)團隊,并與企業(yè)進行合作,引進適合學生團隊的中小型真實項目,創(chuàng)建一個商業(yè)化的真實項目環(huán)境,構(gòu)建合理的項目管理方案,采用合適的項目開發(fā)模式,進而推動項目進程,最終順利交付高質(zhì)量的產(chǎn)品。
3? ?培養(yǎng)模式內(nèi)容(Training mode content)
該培養(yǎng)模式通過以下方面保證項目順利完成,同時又能真正培養(yǎng)學生的軟件開發(fā)能力。組建開發(fā)團隊是項目實施開發(fā)的基礎(chǔ),其好壞對項目成敗有著至關(guān)重要的影響。軟件開發(fā)模型能清晰、直觀地表達軟件開發(fā)全過程,明確規(guī)定了要完成的主要活動和任務(wù),是項目完成的關(guān)鍵。根據(jù)不同的開發(fā)團隊的特點選擇適合該團隊的開發(fā)模式。項目管理方案是項目高質(zhì)量按時交付的保障,幫助管理者指導(dǎo)項目的執(zhí)行和控制。逆向CDIO模式能夠保證項目在開發(fā)過程中漸進式地鍛煉學生的開發(fā)能力和設(shè)計思維。
3.1? ?組建開發(fā)團隊
軟件開發(fā)團隊是項目實施的基礎(chǔ),團隊建設(shè)對項目管理有不可小覷的影響,所以選擇合適的成員組建開發(fā)團隊極為重要。該培養(yǎng)模式下的開發(fā)團隊由指導(dǎo)老師和學生團隊組成。要求具有較高的軟件理論水平和較高的實踐開發(fā)能力的指導(dǎo)老師,一方面確保學生能學習更多的理論知識,另一方面能夠保證項目的開發(fā)進度并順利交付成果。
根據(jù)成員角色和學生能力、特長來選擇組建學生團隊。選擇成員上要考慮開發(fā)上的幾種角色[3],基本上包括:(1)管理,包括項目經(jīng)理和產(chǎn)品經(jīng)理;(2)業(yè)務(wù),需求分析師、系統(tǒng)設(shè)計師、測試人員;(3)技術(shù),界面設(shè)計師(美工)、前端開發(fā)、后端開發(fā)。其次就是根據(jù)每個學生的能力來進行選擇,一般選擇能力互補的學生組成團隊,能起到相互幫助、相互進步的效果。比如:選取大四能力強的學生擔任項目負責人,大三同學主要參與業(yè)務(wù)組的開發(fā),根據(jù)不同技術(shù)能力可選擇不同的業(yè)務(wù)方向,可選擇大二部分同學參與測試組進行測試學習,以此來組建一個高效的開發(fā)團隊。根據(jù)業(yè)務(wù)與產(chǎn)品開發(fā)需要,合理預(yù)測一個團隊規(guī)模,基于工作量的預(yù)測來配備團隊大小,學生團隊合理人數(shù)在6—10人。
在整個教學過程中,以學生為中心,由教師扮演組織者、指導(dǎo)者的角色,分配合理的項目任務(wù),充分發(fā)揮學生的主動性、積極性和創(chuàng)新精神,使學生將當前所學知識有效應(yīng)用到實際項目中去。
3.2? ?快速原型開發(fā)
在軟件開發(fā)的過程中一定要明確開發(fā)的目的,根據(jù)不同的項目和團隊組織來選用不同的開發(fā)模式。由于學生團隊不了解行業(yè)發(fā)展和軟件背景,用戶需要直白明確地闡述項目需求,避免團隊和用戶間出現(xiàn)需求上的分歧,可利用原型模式保證一致的需求理解。
為保證需求分析階段獲得完整、一致、準確和合理的需求規(guī)格,學生基地采用快速原型模式[4],在獲得基本需求規(guī)范后,通過快速構(gòu)建原型來確定系統(tǒng)的雛形。構(gòu)建好的原型向用戶進行演示并獲取用戶的修改意見,不斷了解并滿足用戶的基本需求,補充和完善需求描述,消除不一致的系統(tǒng)需求。通過修改迭代逐步確認,得到清晰明確的需求定義和用戶界面要求,完成最終的原型設(shè)計。采用快速原型開發(fā)模式可以準確表達需求,能夠及時地響應(yīng)用戶的需求變化,降低開發(fā)成本和風險,并縮短開發(fā)周期,從而盡最大可能避免學生團隊因能力和經(jīng)驗不足導(dǎo)致商業(yè)項目開發(fā)失敗的問題。
3.3? ?項目管理方案
由于學生能力的不足和經(jīng)驗的匱乏很有可能導(dǎo)致項目的失敗或者延期,通過以下項目管理方案,來彌補學生的不足,確保項目的正常進行和交付。
(1)需求管理
一般情況下,學生實踐基地通過校企合作,項目驅(qū)動的方式組織學生團隊進行實踐開發(fā)。但是學生開發(fā)團隊往往缺乏項目的業(yè)務(wù)背景和行業(yè)經(jīng)驗,很有可能不了解用戶的需求,導(dǎo)致需求分析不到位,從而在項目后期開發(fā)中出現(xiàn)大量問題。
因此在需求分析階段,教師和企業(yè)方人員要相互溝通需求,進行系統(tǒng)分析和設(shè)計。團隊核心成員也可加入其中,從而起到更好的領(lǐng)頭作用。需求分析之后向開發(fā)團隊進行需求講述。最好通過情景描述,切身表達真實的使用場景,詳細完整的表述出來。
(2)團隊管理
由于學生有課程沖突不能按時參與項目開發(fā),學生之間缺乏溝通進而影響團隊決策等問題。團隊管理上需要明確角色、權(quán)利、職責、能力。確定項目團隊成員,保證團隊成員能夠勝任分配的角色和完成項目的各項工作及任務(wù)。團隊管理上要做到分工明確、因人施用,發(fā)揮每個成員的能力,合理的協(xié)調(diào)團隊內(nèi)部各項工作。明確項目職責,確定項目負責人、系統(tǒng)開發(fā)師、系統(tǒng)設(shè)計師、系統(tǒng)測試師等角色,明確每種角色的任務(wù)和安排。
(3)開發(fā)管理
學生團隊缺乏正式項目的訓練,沒有良好的開發(fā)素質(zhì),沒有合理的開發(fā)和測試計劃。所以團隊需要確定開發(fā)規(guī)范、開發(fā)周期、開發(fā)技術(shù)和工具,按照統(tǒng)一的開發(fā)規(guī)范進行開發(fā),包括統(tǒng)一界面風格、命名規(guī)范、設(shè)計規(guī)范、分層規(guī)范、測試規(guī)范等,保證項目的穩(wěn)定性,促進團隊合作,有助于代碼審查,減少后期維護的困難。確定開發(fā)周期,保證項目進度。
(4)文檔管理
由于學生對需求、方法、工具和技術(shù)理解不到位往往導(dǎo)致開發(fā)進度緩慢或者情緒低落。所以在項目開發(fā)的過程中,必須重視文檔的管理,這也是學生實踐基地比較欠缺的。建立需求、技術(shù)、設(shè)計文檔,對后期的維護、升級都有很大的幫助。并且要注意文檔的版本控制,保障系統(tǒng)開發(fā)的一致性。還能通過文檔建立實踐基地的一套知識體系,確定開發(fā)過程的每項工作,會對后期開發(fā)和新成員培訓有非常大的幫助。
3.4? ?逆向CDIO模式
學生實踐基地的建設(shè),需要思考如何采用正確的培養(yǎng)模式才能鍛煉學生在實踐過程中獲取工程化思維和實踐性能力,采用CDIO模式培養(yǎng)學生工程實踐能力、綜合能力是很好的出發(fā)點。CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate),以產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計到實現(xiàn)完整周期為載體,提高學生的工程實踐能力和綜合職業(yè)素養(yǎng),解決工程教育中理論與實踐脫節(jié)的問題[5]。但考慮到學生基礎(chǔ)較低,為保證基地建設(shè),學生基地采用“逆向CDIO”的漸進式培養(yǎng)方式[6],結(jié)合學生自身特點,在學生進入實踐基地不久能力尚缺時,通過加入項目軟件測試初步了解項目開發(fā)。再等學生能力初步培養(yǎng),有了一定的技術(shù)和綜合能力支撐后,開始進入項目組,擔任核心人員進行項目開發(fā)實踐。當學生積累了一定項目經(jīng)驗,并對系統(tǒng)開發(fā)有一定了解后,教師需要引導(dǎo)學生進行產(chǎn)品的構(gòu)思和設(shè)計。在需求分析和設(shè)計階段可讓學生進行思考,提出自己的想法。當有了一定的經(jīng)驗支撐和系統(tǒng)看法之后,學生提出來的想法也會相應(yīng)成熟、貼近實際。
所以,逆向CDIO培養(yǎng)方式與項目開發(fā)過程相反,根據(jù)學生缺乏思考、但勤于實踐的特點,可以通過“見聞廣博”的方式,讓學生從一無所知蛻變成有想法和構(gòu)思的軟件人才。通過先實踐接觸,再深入分析理解,以此培養(yǎng)學生的構(gòu)思、設(shè)計理念。
4? 商業(yè)項目實踐教學體系的構(gòu)建(Construction of practical teaching system for commercial projects)
商業(yè)項目實踐教學體系以人才培養(yǎng)為目標,構(gòu)建成以“商業(yè)項目”為理論定義,“階梯培養(yǎng)、學為主教為輔”為理論架構(gòu),“應(yīng)用型實踐”為實踐說明,將項目實踐與學生培養(yǎng)緊密結(jié)合,進而全面提高學生的綜合能力。學生實踐基地通過引入商業(yè)真實項目,以項目為驅(qū)動,促使學生自主學習;通過學生自身特點,結(jié)合軟件開發(fā)流程,建立一套適合學習實踐的漸進式培養(yǎng)模式;通過將理論和實踐相結(jié)合,以項目實踐為基礎(chǔ),加強學生軟件開發(fā)理解和綜合實踐能力。以培養(yǎng)出和企業(yè)要求相符、綜合應(yīng)用實踐能力強的高素質(zhì)人才。
4.1? ?商業(yè)項目
學生實踐基地與企業(yè)合作,引入適合學生開發(fā)的真實商業(yè)項目。選擇中小型項目并且系統(tǒng)安全性和技術(shù)難度不高的項目,以學生發(fā)展和企業(yè)人才需求為導(dǎo)向,創(chuàng)建一個工程化、商業(yè)化的真實項目環(huán)境[6]。這樣能夠有效地提升學生們的軟件設(shè)計、開發(fā)水平,讓學生能夠更早熟悉企業(yè)開發(fā)流程,能夠更好地縮小學生與企業(yè)所需人才之間的差距。為增強企業(yè)的參與度,加強實踐基地建設(shè),構(gòu)建合作企業(yè)培訓教師隊伍,委派技術(shù)人員定期為學生進行指導(dǎo)培訓。加強校企合作的溝通,讓企業(yè)作為項目合作的引領(lǐng)者,實踐基地作為項目合作的實施者。通過企業(yè)實踐技術(shù)指導(dǎo)和教師的理論指導(dǎo),不僅能夠構(gòu)建校企合作的良好生態(tài),達到校企雙方互利共贏的局面,在企業(yè)和指導(dǎo)教師的“雙培訓”下[7],還能讓學生更好的將理論聯(lián)系實際,并運用到真實項目中。
4.2? ?階梯培養(yǎng)
如圖2所示,項目實踐在學生階梯式培養(yǎng)中的應(yīng)用將根據(jù)學生每個時段不同能力的劃分,采用“大一選拔、大二強化、大三實踐、大四幫帶”的階梯培養(yǎng)[8]。以年級和專業(yè)劃分階段,對學生團隊進行階段培養(yǎng):(1)在大一的時候?qū)Ρ驹簩W生進行面試選拔,選擇能力強有責任心的學生引進學生實踐基地。(2)在大二的時候可根據(jù)專業(yè)選擇學生不同的開發(fā)方向,如美工設(shè)計、前后端開發(fā)、系統(tǒng)測試,并在此期間對學生進行基礎(chǔ)的專業(yè)知識和技能培訓,主要由高年級的同學對低年級同學進行知識的傳授,既能鞏固高年級同學的知識儲備和溝通能力,同時高年級以自身經(jīng)驗對低年級同學能進行更貼近實際的教學。(3)在大三期間劃分項目小組,所有成員進入項目組,將理論知識投入真實的項目實踐中;在項目開發(fā)前,可選擇能力強、有領(lǐng)導(dǎo)力的一兩名同學擔任學生團隊的項目負責人;在真實的項目開發(fā)中,學生不斷積累能力和技術(shù),提升自身水平。(4)在大四的時候,學生已經(jīng)積累了基本的開發(fā)技能,可選擇一部分學生參與項目組擔任負責人帶領(lǐng)低年級同學開發(fā),并一部分組成授課小組對低年級學生進行知識講解。
4.3? ?教為輔、學為主
該模式是主要由學生為主、教師為輔的培養(yǎng)模式,教師作為指導(dǎo)者,主要參與需求分析階段,幫助團隊梳理需求并指導(dǎo)原型的設(shè)計,其次參與每個階段的評審,幫助學生解決拿不準的問題。其他時間教師只需和企業(yè)項目聯(lián)系人采取溝通,商量下一階段需要完成的任務(wù),保障項目各個階段的順利完成。
學生作為主體,需要不同程度地參與項目開發(fā)的每個階段:(1)需求和設(shè)計階段參與是以“聽”為主的策略,可提出自己的想法,主要學習教師在需求和設(shè)計階段是如何分析并實踐的,學習其中的想法和思路,拓展自己的理論知識庫。(2)在編碼和測試階段參與是以“做”為主的策略,根據(jù)最終的原型和美工設(shè)計的統(tǒng)一樣式,全身心投入編碼階段。在這一階段教師應(yīng)根據(jù)團隊的開發(fā)規(guī)范,定期進行代碼審查。
(3)在測試階段,組成不同的測試小組,進行黑盒和白盒測試,并根據(jù)測試結(jié)果,完成測試報告;可發(fā)動本團隊和其他團隊學生志愿參與測試階段,由測試組長帶頭,根據(jù)業(yè)務(wù)流程統(tǒng)一進行功能測試和壓力測試,每個志愿者將問題擬寫成文檔交由項目測試團隊,最終形成正式的測試報告;項目團隊再根據(jù)測試文檔,進行完善修改。(4)在最后的上線、運維、管理階段,教師和學生項目負責人與企業(yè)進行對接,確保最終階段的順利完成。
4.4? ?應(yīng)用型實踐
該模式下培養(yǎng)大量應(yīng)用型本科人才,面向未來軟件發(fā)展方向,以學科為依托,應(yīng)用型教育為基礎(chǔ),社會人才需求為導(dǎo)向,培養(yǎng)應(yīng)用實踐型人才。應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)核心是面向應(yīng)用實踐的教育,在教育目標上,要求學生具備應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力;在教育內(nèi)容上,要求人才培養(yǎng)與市場需求實現(xiàn)高度同步;在教育方法上,要求教學實踐中理論教學和實踐教學相統(tǒng)一[9]。以實踐教育為核心,強調(diào)動手能力和解決問題的能力,通過先實踐,奠定技術(shù)基礎(chǔ),再支撐理論構(gòu)思。實踐項目教學模式,要求學生積極參與。其中最為重要的一點是如何讓學生自覺主動參與,在大一的時候就進行相應(yīng)的實踐基地文化宣傳,讓學生萌生渴望加入的想法。當學生參與實踐中,教師應(yīng)鼓舞學生,充分調(diào)動學生的積極性。學生通過實踐項目開發(fā)過程,不斷積累項目開發(fā)經(jīng)驗,提升軟件開發(fā)和設(shè)計水平。在開發(fā)過程中,學生通過成員間的溝通和協(xié)作、文檔的組織和編寫、時間安排等提升綜合素質(zhì)和職業(yè)能力。商業(yè)項目的開發(fā),能讓學生了解企業(yè)開發(fā)現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展趨勢,讓學生達成企業(yè)應(yīng)用人才的要求。學生在開發(fā)過程中掌握更多的知識和工具,將理論與實踐聯(lián)合,解決開發(fā)中的實際問題,不斷提升創(chuàng)新和實踐動手能力。
5? ?實施效果(Implementation effect)
實踐基地克服了建設(shè)過程中的大量困難,其中最大的困難還是學生自身:(1)學生初入實踐基地時,沒有明確目標,這時老師應(yīng)該為學生樹立以提高自身水平發(fā)展為目標,再經(jīng)高年級學生指導(dǎo)新生掌握基本的知識要點,明確每個階段學生需要達到什么目標;(2)學生開始實踐項目情緒波動大、開發(fā)較困難,正如萬事開頭難,這時就需要高年級學生和老師一起為這些學生講解項目實施的整體流程,梳理一個清晰的開發(fā)步驟;(3)學生課程和項目的時間沖突,學生不光要完成基本課程,同時還需要參與項目的開發(fā)實踐。所以選擇大三同學擔任項目實踐開發(fā)的主體,因為此時專業(yè)課學習正好能和項目開發(fā)較好結(jié)合,并且已有一定的理論基礎(chǔ),如果指導(dǎo)教師能合理安排項目開發(fā)任務(wù),督促學生課余時間按時完成,就能較好地確保項目開發(fā)進度。
以學生為主體開發(fā)商業(yè)軟件項目的軟件工程培養(yǎng)模式的實施,獲得了顯著的效果:(1)從實踐基地本身來看,搭建了實踐學習平臺,形成了一套科學的創(chuàng)新實踐教學體系,并以獨特的教育培養(yǎng)模式,為學生教學培養(yǎng)提供了較好的案例,更為社會輸送了更多軟件技術(shù)性人才。(2)從項目實踐來看,項目在教師和學生的共同努力下高質(zhì)量完成,并且能按時交付,客戶普遍反響良好,并且成功實施了各種真實項目。
(3)從學生培養(yǎng)來看,學生的綜合實踐能力、團隊協(xié)作和溝通表達能力也明顯提升,與企業(yè)所需人才之間的差距逐漸縮小,提高自身就業(yè)競爭力,其畢業(yè)生就業(yè)效果顯著。(4)從校企雙方來看,促進校企雙方進一步合作,校方明顯提高了就業(yè)率和考研成效,企業(yè)方獲得了教育資源和人才資源,校企雙方互利共贏。近年來,團隊每年有數(shù)十人進入阿里、騰訊、百度、小米等互聯(lián)網(wǎng)科技公司,學術(shù)競賽中團隊每年獲獎數(shù)十項,考研成功率也遠高于非團隊成員。
6? ?結(jié)論(Conclusion)
信息技術(shù)飛速發(fā)展的當下,急需大量軟件高素質(zhì)人才,而大學生軟件開發(fā)能力與企業(yè)要求差距甚大。本文針對學生實踐基地存在的問題,提出了以學生團隊為主體,開發(fā)商業(yè)軟件項目的軟件工程人才培養(yǎng)模式。通過組建一個能力互補、善于溝通、分工明確的學生團隊,選擇雙師導(dǎo)師團隊合理安排項目,推動項目進程。構(gòu)建商業(yè)化的工作環(huán)境,讓學生熟悉商業(yè)開發(fā)過程,能有效提高開發(fā)效率。采用適合學生團隊的快速原型開發(fā)模式,并建立一套合理的項目管理方法,順利完成項目開發(fā),避免學生開發(fā)經(jīng)驗和開發(fā)能力不足的問題。該模式以學生為主體,增加學生的項目參與度,通過商業(yè)項目和逆向CDIO模式,培養(yǎng)學生的實踐開發(fā)能力,培養(yǎng)構(gòu)思和設(shè)計理念,培養(yǎng)具有良好軟件開發(fā)水平和創(chuàng)新實踐應(yīng)用型人才。重慶理工大學軟件工程專業(yè)人才培養(yǎng)的實踐證明,這一模式具有較強的推廣應(yīng)用價值。
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作者簡介:
邵? 康(1998-),男,本科生.研究領(lǐng)域:軟件開發(fā),計算機應(yīng)用技術(shù).
徐傳運(1979-),男,博士,副教授.研究領(lǐng)域:軟件工程,智能計算.本文通訊作者.
李? 剛(1968-),男,博士,教授.研究領(lǐng)域:軟件工程,人工智能.
袁含香(1995-),女,碩士生.研究領(lǐng)域:軟件工程,智能計算.