科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā).ppt

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,科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā),科學(xué)與技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別科學(xué)研究技術(shù)工程方法,一、科學(xué)與技術(shù)的一般概念,學(xué)科知識領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)科學(xué)和技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別科學(xué)和技術(shù)一體化,三大知識領(lǐng)域,人文科學(xué)、社會科學(xué)、自然科學(xué)從研究對象看從研究方法看從研究手段角度看從研究目的角度看從學(xué)科屬性角度看,自然科學(xué)具有不依賴于主體而存在和發(fā)展的客觀性和普遍性，科學(xué)研究活動(dòng)中主客體界限分明，具有很強(qiáng)的實(shí)證性。人文社會科學(xué)的研究對象具有主觀自為性和個(gè)別性，其中充滿充滿復(fù)雜的隨機(jī)因素的作用，不具備重復(fù)性。研究對象本身是由有意志、有目的和有學(xué)習(xí)能力的人構(gòu)成的、涉及變量眾多、關(guān)系復(fù)雜，貫穿著人的主觀因素和自覺目的，認(rèn)識活動(dòng)中的主客體界限模糊。,自然科學(xué)是以實(shí)證、說明為主導(dǎo)的理性方法，而人文社會學(xué)科更多地使用內(nèi)省、想象、體驗(yàn)、直覺等非理性方法。,自然科學(xué)通常使用實(shí)驗(yàn)手段，普遍使用數(shù)學(xué)方法，而人文社會學(xué)科除了經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會學(xué)等個(gè)別社會科學(xué)門類，采用數(shù)學(xué)方法作為輔助手段，很難以量化和納入數(shù)學(xué)模型的方法。,自然科學(xué)主要是在認(rèn)識論框架下展開，目的在于揭示自然界的本質(zhì)與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，追求認(rèn)識的真理性，試圖規(guī)范和指導(dǎo)改造自然的實(shí)踐活動(dòng)，造福人類。人文社會科學(xué)主要是在價(jià)值論的框架下展開，目的在于通過對人類文化與社會本質(zhì)、發(fā)展規(guī)律的研究，豐富人類精神世界，提升生活質(zhì)量，指導(dǎo)改造社會的實(shí)踐活動(dòng)。,自然科學(xué)具有客觀性和真理性，忽視價(jià)值判斷，可以為任何階級、民族和國家服務(wù)。人文社會科學(xué)是真理性、價(jià)值性與藝術(shù)性的統(tǒng)一，多屬社會意識形態(tài)，往往程度不一地打上階級和民族的烙印，難以毫無差別地為一切階級、民族和國家服務(wù)。,自然科學(xué)體現(xiàn)的是一種以探索、求實(shí)、批判、創(chuàng)新為核心的科學(xué)精神，人文社會科學(xué)體現(xiàn)的是以追求真善美等崇高的價(jià)值理想為核心，以人的自由和發(fā)展為終極目的的人文精神。,科學(xué)是什么,一種建制一種方法一種積累知識的傳統(tǒng)一種維持或發(fā)展生產(chǎn)的主要因素一種重要的觀念來源貝爾納，著名英國科學(xué)家、科學(xué)學(xué)創(chuàng)始人之一,現(xiàn)代社會不可或缺的一種社會職業(yè),一套思維和操作規(guī)則,公認(rèn)的客觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致生產(chǎn)的發(fā)展和社會的進(jìn)步,構(gòu)成人們信仰、對宇宙和人類的態(tài)度的最強(qiáng)大勢力,,科學(xué)是一種高層次的人類活動(dòng),在人類的發(fā)展過程中，人類不愿聽命于大自然的恩賜，從自然的人轉(zhuǎn)變?yōu)樽詾榈娜?，把自己的意志加諸于自然界，用自己的雙手改變自然界的本來面目，由于自然界有本身固有的規(guī)律性，要改造自然首先要認(rèn)識自然，把握自然的規(guī)律，于是人類懷著一腔好奇心，仰視俯察，窮究萬物之理，逐漸演化為科學(xué)活動(dòng)。,技術(shù)是什么,,技術(shù)是知識或是一種知識形態(tài)，是關(guān)于一種怎樣做的知識，是實(shí)踐性的知識體系，是設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整、運(yùn)作和監(jiān)控各種人工事物與人工過程的知識、方法與技能的體系。現(xiàn)代技術(shù)是對科學(xué)的應(yīng)用。技術(shù)是人類的行動(dòng)或活動(dòng)，是設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整、運(yùn)作和監(jiān)控各種人工事物與人工過程或活動(dòng)本身，是按照設(shè)計(jì)創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)，也是一種發(fā)明過程。技術(shù)工具論：技術(shù)是和目的的工具技術(shù)本體論：技術(shù)即存在，是一種解蔽方式。技術(shù)是人審視人的生存狀況的一個(gè)基點(diǎn)，是普遍存在的一個(gè)名稱。,科學(xué)和技術(shù)的區(qū)別,從科學(xué)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)看，科學(xué)主要執(zhí)行著認(rèn)識世界的職能，技術(shù)則肩負(fù)著改造世界的職能?？茖W(xué)追求萬物之理，關(guān)注事物是怎樣的（howthingsare）；技術(shù)則要考慮事情應(yīng)當(dāng)怎樣做(howthingsoughttobe)。自然科學(xué)的最終目的是認(rèn)識支配物質(zhì)世界的規(guī)律結(jié)構(gòu)，技術(shù)則更強(qiáng)調(diào)實(shí)踐，總是要具體實(shí)現(xiàn)完全特定功能的物質(zhì)制品。（F.拉普）科學(xué)注重客觀正確；技術(shù)強(qiáng)調(diào)有效性、有用性。,現(xiàn)代科學(xué)的主要發(fā)展趨勢,一方面，物質(zhì)科學(xué)繼續(xù)揭示自然界更深遠(yuǎn)、更廣闊的層次和各種極限狀態(tài)下的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律；另一方面，系統(tǒng)科學(xué)和生命科學(xué)正逐步闡明與人類有更密切關(guān)系的各類復(fù)雜系統(tǒng)的行為規(guī)律，重要性超過前者。當(dāng)代科學(xué)在高度分化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了高度的綜合，綜合表現(xiàn)在多層次、多維度的學(xué)科交叉與滲透，橫斷學(xué)科和綜合性的學(xué)科群不斷涌現(xiàn)。,現(xiàn)代技術(shù)的主要發(fā)展趨勢,以基礎(chǔ)自然科學(xué)新成果為先導(dǎo)的高新技術(shù)成為現(xiàn)代技術(shù)體系的帶頭技術(shù)。信息技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)是微電子技術(shù)。各門類技術(shù)相互滲透、相互促進(jìn)，并在某些技術(shù)領(lǐng)域圍繞一個(gè)大問題的解決和大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，形成龐大的綜合性技術(shù)群，如光通信技術(shù)、空間技術(shù)。綜合各門類應(yīng)用技術(shù)的復(fù)雜大系統(tǒng)的研制開發(fā)，成為技術(shù)發(fā)展的主要途徑之一。航天技術(shù)的研制成功，涉及數(shù)千個(gè)技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目。管理技術(shù)、決策技術(shù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行宏觀調(diào)控技術(shù)、大眾傳媒技術(shù)、廣告技術(shù)等都超越了經(jīng)驗(yàn)方法加隨機(jī)應(yīng)變的前技術(shù)化階段，初步實(shí)現(xiàn)了理論指導(dǎo)下的優(yōu)化和程式化的操作，實(shí)現(xiàn)了初步的技術(shù)化。大多數(shù)技術(shù)創(chuàng)新出現(xiàn)于新產(chǎn)品的研制過程。,當(dāng)代科學(xué)與技術(shù),科學(xué)的技術(shù)化技術(shù)的科學(xué)化科學(xué)技術(shù)連續(xù)體形成，一體化。,早期的技術(shù)活動(dòng)起決定因素的是人，工匠或藝人遵循處理過程的某些經(jīng)驗(yàn)規(guī)則或訣竅，工匠的知識和技能通過人這個(gè)媒介口授流傳，以師徒關(guān)系實(shí)現(xiàn)。在現(xiàn)代的技術(shù)中，靠純經(jīng)驗(yàn)的方法是不可能的，必須在采用一條經(jīng)驗(yàn)有效之前弄清為什么有效，對技術(shù)規(guī)則的有效性做出科學(xué)地說明，找出科學(xué)依據(jù)，因此說現(xiàn)代技術(shù)是物化的科學(xué)知識。,當(dāng)代科技新特點(diǎn),科技發(fā)展的規(guī)模越來越大科研經(jīng)費(fèi)投入以指數(shù)增長科技知識的更新速度越來越快科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的周期越來短現(xiàn)代科技具有巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益科學(xué)與產(chǎn)業(yè)的關(guān)系日益緊密,二、科學(xué)精神和科學(xué)方法,科學(xué)知識、科學(xué)思想、科學(xué)方法和科學(xué)精神之間的關(guān)系科學(xué)精神的內(nèi)涵科學(xué)方法如何從事科學(xué)研究,科學(xué)思想、科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)精神,科學(xué)思想對于科學(xué)知識提供了一種具有認(rèn)識論意義的總體性的理論框架?？茖W(xué)思想對于科學(xué)方法提供了具有方法論意義的理論大思路?？茖W(xué)精神是科學(xué)的靈魂，是科學(xué)活動(dòng)的理性原則，是判斷科學(xué)與非科學(xué)的準(zhǔn)繩，是科學(xué)知識的客觀性、科學(xué)思想的合理性以及科學(xué)方法的有效性的根本保障。,弘揚(yáng)科學(xué)精神,科學(xué)精神是人類在長期科學(xué)活動(dòng)中逐漸形成和發(fā)展的一種主觀精神狀態(tài)，最早的科學(xué)精神表現(xiàn)為一種理想化的認(rèn)知態(tài)度，此后發(fā)展為理想化的社會關(guān)系規(guī)范。由于科學(xué)的建制化使得科學(xué)與社會的互動(dòng)日益凸現(xiàn)，科學(xué)精神由此進(jìn)入文化價(jià)值判斷領(lǐng)域，成為科技時(shí)代一種重要的人類價(jià)值觀。在認(rèn)知層面，科學(xué)精神的核心內(nèi)涵是理性精神，即相信自然界存在一種內(nèi)在的法則，人們可以通過科學(xué)方法努力尋找反映自然法則的自然規(guī)律。相信真理存在，堅(jiān)持追求真理的態(tài)度。在社會建制層面，科學(xué)精神是科學(xué)共同體的理想化社會關(guān)系準(zhǔn)則。普遍性、公有性、無私性和有條理的懷疑主義等作為慣例的規(guī)則構(gòu)成了科學(xué)的精神氣質(zhì)。在文化價(jià)值層面，科學(xué)精神體現(xiàn)了作為先進(jìn)文化的科學(xué)與社會的互動(dòng)。,科學(xué)精神的內(nèi)涵,理性精神實(shí)證精神分析精神開放精神民主精神批判精神,科學(xué)方法,各門科學(xué)所特有的認(rèn)識和方法物理學(xué)中對太陽的化學(xué)元素的研究使用光譜分析法；化學(xué)中的反應(yīng)速度研究使用催化方法。整個(gè)自然科學(xué)的認(rèn)識方法實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)學(xué)方法、系統(tǒng)方法等自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)普遍使用的方法著重在世界觀、認(rèn)識論和方法論上,科學(xué)研究,科學(xué)研究始于問題真正富有創(chuàng)造性地研究活動(dòng)從提出問題開始科學(xué)問題是在特有的知識背景下提出的關(guān)于科學(xué)認(rèn)識和科學(xué)實(shí)踐中需要解決而又尚未解決的問題，它包括一定的求解目標(biāo)和應(yīng)答域，但尚無確定的答案?？茖W(xué)問題從形式上分為三種類型是什么：對研究對象識別或判定為什么：回答現(xiàn)象的原因或行為的目的怎么樣：描述所研究的對象或?qū)ο笙到y(tǒng)的狀態(tài)或過程,科學(xué)問題的提出和解決,提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要（愛因斯坦《物理學(xué)的進(jìn)化》）科學(xué)問題解決科學(xué)問題的途徑,經(jīng)驗(yàn)問題概念問題,未解決的問題已經(jīng)解決的問題反常問題,,,內(nèi)部概念外部概念,,通過進(jìn)一步獲取事實(shí)回答問題通過引入新的假說解答問題通過引入新的概念解決問題,,科學(xué)觀察與科學(xué)實(shí)驗(yàn),在科學(xué)認(rèn)識中，最基本的方法是觀察和實(shí)驗(yàn)?？茖W(xué)認(rèn)識首先建立在生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，在現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)成為科學(xué)認(rèn)識活動(dòng)的直接的、重要的基礎(chǔ)。科學(xué)觀察是在一定的思想或理論的指導(dǎo)下，有目的的、主動(dòng)地觀察?？茖W(xué)觀察最基本的原則是“觀察的客觀性”，應(yīng)努力避免觀察的片面性、主觀性。實(shí)驗(yàn)是近代科學(xué)最偉大的傳統(tǒng)，離開實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)，科學(xué)之樹就喪失了壯大成長的肥沃土壤。當(dāng)然，也要強(qiáng)調(diào)理論思維，反對狹隘的經(jīng)驗(yàn)主義，但重視理論思維有個(gè)必要的前提，就是首先重視科學(xué)的觀察和實(shí)驗(yàn)。作為科學(xué)家個(gè)人可以在研究工作中偏重理論或?qū)嶒?yàn)，但如果不樹立把自己的全部科學(xué)研究建立在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)之上的思想，那是不可能有所發(fā)現(xiàn)的。,科學(xué)實(shí)驗(yàn),科學(xué)實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)一定的研究目的，利用科學(xué)儀器設(shè)備，人為地控制或模擬自然現(xiàn)象，使自然過程或生產(chǎn)過程以純粹、典型的形式表現(xiàn)出來，以便在有利的條件下進(jìn)行觀察、研究的一種方法。科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是簡化、純化以至強(qiáng)化自然過程，以便在人工條件下研究對象所具有的規(guī)律性?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)中，人們常常建立對象系統(tǒng)的簡化模型來研究真實(shí)的對象系統(tǒng)，從而獲得有關(guān)對象系統(tǒng)的知識。對科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求是具有可重復(fù)性。定性認(rèn)識使測量所得到的數(shù)據(jù)獲得意義，而測量的定量結(jié)果使對客體的認(rèn)識臻于準(zhǔn)確、富有說服力。,科學(xué)抽象,理論建構(gòu)需要科學(xué)抽象和辯證思維科學(xué)抽象的過程首先對觀測和實(shí)驗(yàn)中所獲取的科學(xué)事實(shí)進(jìn)行或然性推論以做出科學(xué)的概括，然后以科學(xué)概括為媒介，深入到事物的本質(zhì)中得到普遍的規(guī)律，最終完成從經(jīng)驗(yàn)層次的認(rèn)識到理論層次認(rèn)識的飛躍?？茖W(xué)抽象的意義1）通過對現(xiàn)象的分析和鑒別，排除假相，撇開事物外部的非本質(zhì)聯(lián)系，使知識本質(zhì)化2）通過區(qū)分基礎(chǔ)的東西和派生的東西，由表及里，把決定事物性質(zhì)的隱蔽的基礎(chǔ)揭示出來，使知識層次化。3）科學(xué)抽象撇開次要過程、干擾因素和無關(guān)的內(nèi)容，把事物的自然狀態(tài)顯現(xiàn)出來，使知識真實(shí)化。,科學(xué)思維,科學(xué)抽象有賴于正確的思維方法科學(xué)思維的基本原則是：在邏輯上要求嚴(yán)密的邏輯性，達(dá)到歸納和演繹的統(tǒng)一；在方法上把握分析與綜合兩種思維方法，善于把他們辯證地結(jié)合起來；在體系上使思想進(jìn)程反映歷史進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)邏輯和歷史的一致在科學(xué)抽象過程中，必須形成科學(xué)概念，提出科學(xué)假說，找到一些作為理論出發(fā)點(diǎn)的基本概念和基本假說，從他們出發(fā)，合乎邏輯地做出判斷和推理，建立理論體系。,三、技術(shù)開發(fā)和工程技術(shù)方法,技術(shù)預(yù)測方法技術(shù)方案構(gòu)思方法工程技術(shù)設(shè)計(jì)軟件工程,工程技術(shù)精神,科學(xué)研究中，直覺、靈感和創(chuàng)新思維是重要的。因?yàn)榧夹g(shù)是要具體實(shí)現(xiàn)完全特定功能的物質(zhì)制品，所以必須著眼于行動(dòng)。務(wù)實(shí)精神。人類通過理性的實(shí)踐活動(dòng)總結(jié)出行之有效、受制于自然規(guī)律的技術(shù)規(guī)則，即為了導(dǎo)致預(yù)想結(jié)果的實(shí)現(xiàn)而應(yīng)當(dāng)如何去做的行動(dòng)方式。技術(shù)規(guī)則是規(guī)范性的，也就是說，只有遵守技術(shù)規(guī)則，按照一定順序采取一系列行動(dòng)，才能保證達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。,技術(shù)預(yù)測,根據(jù)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律，對技術(shù)在未來發(fā)展的狀態(tài)、趨勢、成果及其影響的預(yù)見和推測世界性的技術(shù)預(yù)測、國家性的技術(shù)預(yù)測、地區(qū)性的技術(shù)預(yù)測以及行業(yè)性和單位性的技術(shù)預(yù)測技術(shù)的基礎(chǔ)理論發(fā)展預(yù)測、技術(shù)原理突破性預(yù)測和技術(shù)產(chǎn)品更新預(yù)測定性技術(shù)預(yù)測和定量技術(shù)預(yù)測技術(shù)需求預(yù)測、技術(shù)設(shè)計(jì)預(yù)測、技術(shù)試驗(yàn)預(yù)測、技術(shù)應(yīng)用預(yù)測,技術(shù)預(yù)測方法,由于技術(shù)發(fā)展的復(fù)雜性、特殊性，以及預(yù)測者所掌握信息的不充分性等原因，預(yù)測的經(jīng)驗(yàn)色彩濃厚，準(zhǔn)確性較差，其科學(xué)性有待提高類比性預(yù)測方法歸納性預(yù)測方法演繹性預(yù)測方法,根據(jù)一個(gè)技術(shù)形態(tài)的發(fā)展，類比推演出另一個(gè)技術(shù)形態(tài)的發(fā)展趨勢，從類推出得出結(jié)論。,從關(guān)于同一技術(shù)發(fā)展的若干個(gè)別預(yù)測中，概括出比較全面的未來發(fā)展趨勢，通過歸納推理進(jìn)行預(yù)測。德爾菲預(yù)測方法,根據(jù)技術(shù)預(yù)測對象的歷史和現(xiàn)狀資料，建構(gòu)一個(gè)恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，或繪制出它的發(fā)展趨勢曲線，從中推演出該技術(shù)的未來發(fā)展特征。趨勢外推法和計(jì)算機(jī)模擬法,技術(shù)方案,技術(shù)方案是關(guān)于實(shí)現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)的途徑、方式和程序的總體構(gòu)想，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、層次重疊的整體系統(tǒng)。在技術(shù)開發(fā)過程中，技術(shù)方案把技術(shù)目標(biāo)與技術(shù)原理結(jié)合起來，使技術(shù)目標(biāo)明朗化、技術(shù)原理具體化、并為技術(shù)研制和實(shí)驗(yàn)提供具體指導(dǎo)，它不僅考慮了目標(biāo)在原理上的可實(shí)現(xiàn)性，而且也考慮了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體條件、途徑、環(huán)節(jié)、程序和后果。技術(shù)方案系統(tǒng)包括技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)——功能實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案目標(biāo)和功能的技術(shù)原理技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)技術(shù)原理的動(dòng)作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案工作的物質(zhì)承擔(dān)者的機(jī)構(gòu)或構(gòu)件,技術(shù)方案構(gòu)思方法,技術(shù)方案的構(gòu)思是一個(gè)技術(shù)再創(chuàng)造的過程，具有突出的探索性和創(chuàng)造性。1）塑造理想技術(shù)對象，為設(shè)計(jì)提供新思路，使用缺點(diǎn)例舉法或希望點(diǎn)列舉法2）變換思維方向技術(shù)方案設(shè)計(jì)具有一定的規(guī)范性，而設(shè)計(jì)思路的醞釀卻應(yīng)靈活多樣，從對立、變換、聯(lián)想中獲得啟發(fā)，逆向思維、類推思考、聯(lián)想思考等價(jià)變換思考可以找出消除技術(shù)對象的缺點(diǎn)，達(dá)到某些希望點(diǎn)的途徑。3）團(tuán)隊(duì)合作、互相激勵(lì)有智力激勵(lì)法（美國創(chuàng)造工程學(xué)家奧本）和群辯法（美國心理學(xué)家戈登）,工程技術(shù)設(shè)計(jì)的重要性,技術(shù)方案構(gòu)思只是實(shí)現(xiàn)技術(shù)目標(biāo)的途徑、方式和程序的總體構(gòu)想，難于直接付諸實(shí)施，還必須進(jìn)行細(xì)致且復(fù)雜的工程技術(shù)設(shè)計(jì)。工程技術(shù)設(shè)計(jì)在技術(shù)研究和開發(fā)中起著重要的作用，他決定了生產(chǎn)什么樣的產(chǎn)品（性能、壽命、效益）和如何進(jìn)行生產(chǎn)（包括生產(chǎn)的工藝流程、施工過程、制造方法等），技術(shù)統(tǒng)計(jì)資料表明，產(chǎn)品生產(chǎn)成本的75%~80%是由技術(shù)設(shè)計(jì)決定的，錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)一旦付諸實(shí)施，將會釀成災(zāi)難性的后果,現(xiàn)代工程技術(shù)設(shè)計(jì)的特點(diǎn),在漫長的社會實(shí)踐活動(dòng)中，工程技術(shù)設(shè)計(jì)方法從主要依靠直覺和經(jīng)驗(yàn)形成了一套嚴(yán)密的設(shè)計(jì)規(guī)范體系。工程技術(shù)設(shè)計(jì)是技術(shù)性與藝術(shù)性的統(tǒng)一?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的主要特征是動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。,工程設(shè)計(jì)方法,工程設(shè)計(jì)應(yīng)用設(shè)計(jì)理論和方法，把人們頭腦中的技術(shù)方案構(gòu)思規(guī)范化、定量化，并用標(biāo)準(zhǔn)的形式表示出來。工程設(shè)計(jì)在技術(shù)工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀念運(yùn)作，創(chuàng)造性地建構(gòu)虛擬技術(shù)系統(tǒng)，并對其運(yùn)行進(jìn)行模擬、預(yù)測、修正和評估。設(shè)計(jì)者要圍繞目的的實(shí)現(xiàn)，調(diào)動(dòng)以往所積累起來的經(jīng)驗(yàn)、知識、技術(shù)、藝術(shù)等多種資源，探求實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)原理，在思維中把多種技術(shù)單元綜合、組織到一個(gè)目的性活動(dòng)序列之中，最終形成一個(gè)可以實(shí)際建構(gòu)和運(yùn)行的實(shí)施方案。工程技術(shù)設(shè)計(jì)分為初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)三個(gè)階段，包括總體設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和工作圖設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。,軟件工程,軟件工程三要素：方法、過程和工具軟件過程和軟件生命周期軟件工程學(xué)軟件開發(fā)模型軟件過程軟件工程管理,軟件計(jì)劃軟件需求軟件設(shè)計(jì)軟件編碼軟件測試軟件維護(hù),軟件危機(jī),早期的軟件開發(fā)所面臨的問題域比較簡單，從認(rèn)識清楚要解決的問題，到用程序表達(dá)出來，都不是太難的事。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的拓廣，問題域的復(fù)雜度急劇膨脹，軟件生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，軟件產(chǎn)品功能需求不斷提高，原有的軟件開發(fā)方法造成了軟件生產(chǎn)效率下降，進(jìn)度無法預(yù)測，產(chǎn)品質(zhì)量降低，成本增長失去控制，60年代初，出現(xiàn)了軟件危機(jī)。針對軟件危機(jī)，在1968年的NATO會議上，提出了“軟件工程”的概念。,軟件工程的定義,軟件工程是研究軟件開發(fā)和軟件管理的一門工程科學(xué)。把系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可度量的方法應(yīng)用于軟件開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的過程，也就是把工程化應(yīng)用于軟件中?！狪EEE，1993軟件工程是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件的定義、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法、工具文檔、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的工序。國標(biāo)（GB）,軟件已經(jīng)成為20世紀(jì)勞動(dòng)力最密集的產(chǎn)品，同時(shí)也是最容易出錯(cuò)的產(chǎn)品，……軟件界在開發(fā)進(jìn)度預(yù)告的成本計(jì)算的精確性以及質(zhì)量控制上可謂是聲名狼藉。絕大多數(shù)大型系統(tǒng)都延期完工、超出預(yù)算，很多項(xiàng)目在沒有完成之前就被取消了。軟件評估、基準(zhǔn)測試與最佳實(shí)踐[美]CapersJones著韓柯譯,據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上大約31%的項(xiàng)目在完成之前被取消，52%的項(xiàng)目的成本是他們原來預(yù)算的189%。,傳統(tǒng)軟件工程面向?qū)ο筌浖こ堂嫦蜻^程面向構(gòu)件軟件工程已進(jìn)入到目前的第四代，正帶著許多成就步入中年。今天，它已經(jīng)被公認(rèn)為一個(gè)重要學(xué)科，值得認(rèn)真地研究、細(xì)心地學(xué)習(xí)和熱烈地爭論。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)界，“軟件工程師”已經(jīng)替代“程序員”成為更受歡迎的工作頭銜,軟件危機(jī)的出現(xiàn)，促進(jìn)了軟件工程學(xué)的形成與發(fā)展。,軟件工程學(xué),如果把編程技術(shù)比作工匠的蓋房技術(shù)，那么軟件工程學(xué)就可比作一整套的現(xiàn)代建筑學(xué)體系，一群會蓋平房的能工巧匠并不能建造摩天大廈。同樣，一些只懂得編程技術(shù)的開發(fā)人員也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能勝任大型軟件系統(tǒng)的開發(fā)任務(wù)，這需要一整套軟件工程理論與技術(shù)體系。從認(rèn)識事物方面，軟件工程學(xué)有一整套分析、認(rèn)識問題域的方法、原則和策略，它使得軟件開發(fā)人員對問題域的理解比不遵循軟件工程方法更為全面、深刻和有效。從描述事物方面，軟件工程學(xué)有一套表示體系和文檔規(guī)范，它比僅用自然語言來表達(dá)更為準(zhǔn)確，更接近于后期的開發(fā)。,軟件工程的基本原理,B.W.Boehm于1983年提出：（1）用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理軟件開發(fā)。階段劃分成：計(jì)劃、分析、設(shè)計(jì)、編程、測試和運(yùn)行維護(hù)；（2）堅(jiān)持進(jìn)行階段評審。上一階段評審不通過，就不能進(jìn)入下一階段開發(fā)；（3）實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品版本控制；（4）采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)；（5）結(jié)果應(yīng)能清楚地審查。因此，對文檔要有嚴(yán)格要求；（6）開發(fā)小組的成員要少而精；（7）要不斷地改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，要與時(shí)俱進(jìn)；（8）二八定律。對于軟件項(xiàng)目進(jìn)度和工作量的估計(jì)：一般人主觀上認(rèn)為已經(jīng)完成了80%，但實(shí)際上只完成了20%；80%的問題存在于20%的程序之中；20%的模塊，實(shí)現(xiàn)了80%的功能；20%的人，解決了軟件中80%的問題；企業(yè)信息系統(tǒng)中80%的問題，可以用20%的資金來解決。,軟件工程三要素,方法過程工具,從不同的方法學(xué)出發(fā)來認(rèn)識事物都可以得到一些言之成理的結(jié)論，但卻存在著難易、繁簡、深淺、和優(yōu)劣之分。例如中國道家的陰陽五行學(xué)說曾被用來解釋物質(zhì)的構(gòu)成和轉(zhuǎn)化，不如現(xiàn)代化學(xué)的解釋更為透徹、更為明了。又如日心說誕生之前歐洲的天文學(xué)家以地球?yàn)橹行挠?jì)算行星的運(yùn)行軌道，于是大圈套小圈，公式十分復(fù)雜，而日心說認(rèn)為，行星的運(yùn)行軌道是圍繞太陽的一個(gè)橢圓，使計(jì)算運(yùn)行軌道的問題變得簡單了。面向?qū)ο蠓椒ㄔ谲浖_發(fā)階段可以提高開發(fā)效率20%，還可以大大改善以往75%以上的系統(tǒng)成本花費(fèi)在維護(hù)階段的問題。,任務(wù)思維注重任務(wù)、設(shè)備、人員和組織結(jié)構(gòu)等過程思維注重總體目標(biāo)、各部分之間的協(xié)調(diào)和一致性。規(guī)范化的過程是達(dá)到目標(biāo)的最佳途徑成熟的過程角色與職責(zé)規(guī)定明確相互關(guān)系無重疊有明確的目標(biāo)和測量方法都遵循一個(gè)規(guī)劃好的文件化過程可分享取得的經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)目得到有效的控制和管理項(xiàng)目進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量均可預(yù)見軟件過程：獲得高質(zhì)量軟件所需要完成的一系列任務(wù)的框架，他規(guī)定了完成各項(xiàng)任務(wù)的工作步驟，主要包括計(jì)劃、分析、設(shè)計(jì)、編程、測試和運(yùn)行維護(hù)。,工欲善其事，必先利其器。吾當(dāng)終日而思矣，不如須臾之所學(xué)也，……假輿馬者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而絕江河，君子生非異也，善假于物也。（荀況）計(jì)算機(jī)輔助軟件工程軟件開發(fā)環(huán)境,軟件工程的基本目標(biāo),付出較低的開發(fā)成本達(dá)到要求的軟件功能取得較好的軟件性能開發(fā)的軟件易于移植需要較低的維護(hù)費(fèi)用能按時(shí)完成開發(fā)工作能及時(shí)交付客戶使用,軟件生存期模型,軟件生存期模型是跨越整個(gè)生存期的系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)作和維護(hù)所實(shí)施的全部過程、活動(dòng)和任務(wù)的結(jié)構(gòu)框架。也稱軟件過程模型。瀑布模型（線性順序模型）快速原型模型增量模型迭代模型,噴泉模型螺旋模型統(tǒng)一過程使用統(tǒng)一建模語言UML,瀑布模型,教育軟件的開發(fā)瀑布模型,計(jì)劃可行性分析任務(wù)分析,,,,,,教學(xué)軟件的開發(fā)流程,項(xiàng)目定義和策劃需求分析軟件結(jié)構(gòu)和教學(xué)設(shè)計(jì)腳本編寫素材準(zhǔn)備和制作軟件編輯測試維護(hù)和使用評價(jià)形成產(chǎn)品,,可行性分析，明確開發(fā)的目的、經(jīng)費(fèi)、設(shè)備、人員、時(shí)間限制、應(yīng)用環(huán)境（課堂教學(xué)、課外輔助教學(xué)等）,了解用戶需求，包括：使用對象的年齡、認(rèn)知水平（小、中、大學(xué)；教育類型（普通、職業(yè)、老年、特殊教育）,系統(tǒng)和軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)、模塊的劃分總體風(fēng)格設(shè)計(jì)模塊和屏之間的關(guān)系教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)分析制定教學(xué)策略，考慮到教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生特點(diǎn)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)能力,素材準(zhǔn)備、界面設(shè)計(jì)、媒體編輯,腳本編寫,制訂腳本寫作規(guī)范，溝通和交流，編寫A腳本(Script)也稱故事板(StoryBoard)、文字腳本描述學(xué)生將要在計(jì)算機(jī)上看到的細(xì)節(jié)。它既是設(shè)計(jì)階段的總結(jié)，又是開發(fā)和實(shí)施階段的依據(jù)。B腳本也稱制作腳本學(xué)習(xí)者將要在計(jì)算機(jī)的屏幕看到的細(xì)節(jié),腳本格式,,現(xiàn)實(shí)中的開發(fā)過程,迭代模型,迭代式生命周期分為4個(gè)階段：初始階段。確定系統(tǒng)的業(yè)務(wù)用況（UseCase）和定義項(xiàng)目的范圍。精化階段。分析問題域、細(xì)化產(chǎn)品定義，定義系統(tǒng)的構(gòu)架并建立基線，為構(gòu)建階段的設(shè)計(jì)和實(shí)施工作提供一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。構(gòu)建階段。反復(fù)地開發(fā)，以完善產(chǎn)品，達(dá)到用戶的要求。這包括了用況的描述、完成設(shè)計(jì)、完成實(shí)現(xiàn)和對軟件進(jìn)行測試等工作。移交階段。將產(chǎn)品交付給用戶，包括安裝、培訓(xùn)、交付、維護(hù)等工作。,迭代生命周期的九個(gè)核心流程,業(yè)務(wù)建模。目標(biāo)組織的結(jié)構(gòu)及機(jī)制，支持目標(biāo)組織所需的系統(tǒng)需求。需求獲取。系統(tǒng)開發(fā)人員清楚地了解用戶的需要，定義系統(tǒng)邊界。分析設(shè)計(jì)。將需求轉(zhuǎn)換為未來系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，開發(fā)強(qiáng)壯的系統(tǒng)構(gòu)架。實(shí)施。構(gòu)件、單元來測試、集成到可執(zhí)行系統(tǒng)中。測試。部署。將構(gòu)件部署到網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上，使最終用戶可以使用軟件產(chǎn)品。配置與變更管理。始終保持工作產(chǎn)品的完整性和一致性。項(xiàng)目管理。為項(xiàng)目計(jì)劃、人員配備、執(zhí)行和監(jiān)測提供實(shí)用的準(zhǔn)則；為管理風(fēng)險(xiǎn)提供框架。環(huán)境。為軟件開發(fā)組織提供軟件開發(fā)環(huán)境（流程和工具），支持開發(fā)團(tuán)隊(duì)。,原型模型,,軟件工程管理,目的按預(yù)定的時(shí)間和費(fèi)用，成功地生產(chǎn)軟件任務(wù)有效地組織人員，按照適當(dāng)?shù)募夹g(shù)、方法，利用合適的工具來完成預(yù)定的軟件項(xiàng)目軟件工程管理學(xué)包括軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)和軟件管理學(xué)軟件工程管理學(xué)內(nèi)容費(fèi)用管理：開發(fā)成本、運(yùn)行費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)效益人員組織：良好組織、周密管理工程計(jì)劃管理：軟件開發(fā)早期確定軟件配置管理：保持文檔和軟件的精確性,軟件過程管理,,ISO9001的內(nèi)容,ISO9001將IT企業(yè)的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證活動(dòng)，概括為二十多個(gè)質(zhì)量要素，規(guī)定每個(gè)要素的目的和范圍，以及每個(gè)要素在何時(shí)、在何地、由何人、按照什么標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或規(guī)程去做，做完后按質(zhì)量記錄的模板書寫質(zhì)量記錄。這二十多個(gè)質(zhì)量要素是：管理職責(zé)、質(zhì)量體系、合同評審、設(shè)計(jì)控制程序、文件資料控制、采購客戶提供產(chǎn)品控制、產(chǎn)品標(biāo)識和追溯、過程控制、檢驗(yàn)和試驗(yàn)檢測設(shè)備控制、檢驗(yàn)和試驗(yàn)狀態(tài)、不合格品控制、糾正和預(yù)防措施搬運(yùn)儲存包裝防護(hù)和交付、質(zhì)量記錄控制、內(nèi)部質(zhì)量審核、培訓(xùn)、服務(wù)、統(tǒng)計(jì)技術(shù)等。,CMM軟件能力成熟度模型,以“過程”為核心抓軟件組織的管理，即軟件“組織”的過程改進(jìn)。過程既包括開發(fā)部門的軟件開發(fā)過程，又包括管理部門的軟件管理過程。以“項(xiàng)目”為手段抓團(tuán)隊(duì)開發(fā)過程的“活動(dòng)”，即落實(shí)過程改進(jìn)的措施。以“活動(dòng)”記錄為基礎(chǔ)抓軟件過程的“度量”，即“度量”軟件組織改進(jìn)的情況。,SW-CMM體系結(jié)構(gòu),,,5個(gè)級別,18個(gè)關(guān)鍵域,52個(gè)目標(biāo),5個(gè)共同特性,316個(gè)關(guān)鍵實(shí)踐,,,,,,,,約定,能力,活動(dòng),測量,驗(yàn)證,每個(gè)關(guān)鍵過程域的個(gè)數(shù)不能減少，但具體內(nèi)容可以剪裁。,實(shí)施CMM的效果,