32536

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Разработка и использование ЭС образовательного назначения ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ЭС. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ Специфика разработки программных средств. Разработка программных средств имеет ряд специфических особенностей Прежде всего следует отметить некоторое противостояние: неформальный характер требований к ПС постановки задачи и понятия ошибки в нем но формализованный основной объект разработки  программы ПС. Этот творческий характер разработки ПС сохраняется до самого ее конца.

Русский

2013-09-04

106.5 KB

30 чел.

екция №7. Разработка и использование ЭС образовательного назначения

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ЭС. СЦЕНАРИЙ ПРОГРАММЫ.

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Специфика разработки программных средств.

Разработка программных средств имеет ряд специфических особенностей

Прежде всего, следует отметить некоторое противостояние: неформальный  характер требований к ПС (постановки задачи) и понятия ошибки в нем,  но формализованный основной объект разработки программы ПС. Тем самым разработка ПС содержит определенные этапы формализации, а переход от неформального к формальному существенно неформален.

Разработка ПС носит творческий  характер (на каждом  шаге  приходится делать какой-либо выбор, принимать какое-либо решение), а не сводится к выполнению какой-либо последовательности регламентированных действий. Тем самым эта разработка ближе к процессу проектирования каких-либо  сложных  устройств, но никак не к их массовому производству. Этот творческий характер разработки ПС сохраняется до  самого  ее конца.

Следует отметить также особенность продукта разработки.  Он представляет  собой некоторую совокупность текстов (т.е.  статических объектов),  смысл же (семантика) этих текстов  выражается процессами обработки данных и действиями пользователей, запускающих эти процессы (т.е. является динамическим). Это предопределяет выбор разработчиком  ряда специфичных приемов, методов и средств.

Продукт разработки имеет и другую специфическую особенность: ПС при своем использовании (эксплуатации) не расходуется и не расходует используемых ресурсов.

Жизненный цикл программного средства.

Под жизненным циклом ПС (software life cycle) понимают весь период его разработки и эксплуатации (использования), начиная от момента возникновения замысла ПС и кончая прекращением всех  видов  его  использования.

Жизненный цикл охватывает довольно сложный процесс создания и использования ПС (software process). Этот процесс может быть организован по-разному для разных классов ПС и в зависимости от  особенностей коллектива разработчиков.

В настоящее время можно выделить 5 основных подходов к организации процесса создания и использования ПС.

  •  Водопадный подход. При таком подходе разработка ПС состоит из цепочки этапов. На каждом этапе  создаются документы, используемые на последующем этапе. В исходном документе фиксируются требования к ПС. В конце этой цепочки создаются программы, включаемые в ПС.
  •  Исследовательское программирование. Этот подход предполагает быструю (насколько это возможно) реализацию рабочих версий программ ПС, выполняющих лишь в первом приближении требуемые функции. После экспериментального применения реализованных программ производится их модификация  с целью сделать их более полезными для пользователей. Этот процесс повторяется до тех пор, пока ПС не будет достаточно приемлемо для пользователей. Такой подход применялся на ранних этапах развития программирования, когда технологии программирования не придавали большого значения (использовалась интуитивная технология). В настоящее время этот подход применяется для разработки таких ПС, для которых пользователи не могут точно сформулировать требования (например, для разработки систем искусственного интеллекта).
  •  Прототипирование. Этот подход моделирует начальную фазу  исследовательского программирования вплоть до создания рабочих версий программ, предназначенных для проведения экспериментов с целью установить требования к ПС. В дальнейшем должна последовать разработка ПС по установленным требованиям в рамках какого-либо другого подхода (например, водопадного).
  •  Формальные преобразования. Этот подход включает разработку формальных спецификаций ПС и превращение их в программы путем корректных преобразований. На этом подходе базируется компьютерная технология (CASE-технология) разработки ПС.
  •  Сборочное программирование. Этот подход предполагает, что ПС конструируется, главным образом, из компонент, которые уже существуют. Должно быть некоторое хранилище (библиотека) таких компонент, каждая из которых может многократно использоваться в разных ПС. Такие компоненты называются повторно используемыми (reusable). Процесс разработки ПС при данном подходе состоит скорее из сборки программ из компонент, чем из их программирования.

Мы будем рассматривать водопадный подход с некоторыми модификациями. Во-первых, потому, что в этом подходе приходиться иметь дело с большинством процессов программной инженерии, а, во-вторых, потому, что в рамках этого подхода создается большинство больших программных систем. Именно этот подход рассматривается в качестве индустриального подхода разработки программного обеспечения. Исследовательское программирование исходит из взгляда на программирование как на искусство. Оно применяется тогда, когда водопадный подход не применим из-за того, что не удается точно сформулировать требования к ПС. В нашем курсе мы этот подход рассматривать не будем. Прототипирование рассматривается как вспомогательный подход, используемый в рамках других подходов, в основном, для прояснения требований к ПС. Компьютерной технологии (включая обсуждение жизненного цикла ПС, созданного по этой технологии) будет посвящена отдельная лекция. Сборочное программирование мы в нашем курсе рассматривать не будем, хотя о повторно используемых программных модулях мы говорить будем, обсуждая свойства программных модулей.

В рамках водопадного подхода различают следующие стадии жизненного цикла ПС (см. рис. 1):

  1.  разработку ПС,
  2.  производство программных  изделий (ПИ)
  3.  эксплуатацию ПС.

Рис. 1. Стадии и фазы жизненного цикла ПС.

Стадия разработки (development) ПС состоит из этапа его внешнего описания, этапа конструирования ПС, этапа кодирования (программирование в узком смысле) ПС и этапа аттестации ПС. Всем этим этапам сопутствуют процессы документирования и управления (management) ПС. Этапы конструирования и кодирования часто перекрываются, иногда довольно сильно. Это означает, что кодирование некоторых частей программного средства может быть начато до завершения этапа конструирования. 

Этап внешнего описания ПС включает процессы, приводящие к созданию некоторого документа, который мы будем называть внешним описанием (requirements document) ПС. Этот документ является описанием поведения ПС с точки  зрения  внешнего по отношению к нему наблюдателя с фиксацией требований относительно его качества.  Внешнее описание ПС начинается  с анализа и определения  требований к ПС со стороны пользователей  (заказчика), а также включает процессы спецификации этих требований.

Конструирование (design) ПС охватывает процессы: разработку архитектуры ПС, разработку структур программ ПС и их детальную спецификацию.

Кодирование (coding) ПС включает процессы создания текстов программ на языках программирование, их отладку с тестированием  ПС.

На этапе аттестации (acceptance) ПС производится оценка качества ПС. Если эта оценка оказывается приемлемой для практического использования ПС, то разработка ПС считается законченной. Это обычно оформляется в виде некоторого документа, фиксирующего решение комиссии, проводящей аттестацию ПС.

Программное изделие (ПИ)  экземпляр или копия разработанного ПС. Изготовление ПИ это  процесс  генерации  и/или воспроизведения (снятия копии) программ и программных документов ПС с целью их поставки пользователю для применения по назначению.

Производство ПИ  это совокупность работ по обеспечению изготовления  требуемого  количества  ПИ  в установленные сроки.  Стадия производства ПИ в жизненном цикле ПС является, по существу, вырожденной (не существенной), так как представляет рутинную работу, которая может быть выполнена автоматически и без ошибок. Этим она принципиально отличается от стадии производства различной техники. В связи с этим в литературе эту стадию, как правило, не включают в жизненный цикл ПС.

Стадия эксплуатации ПС охватывает процессы хранения,  внедрения и сопровождения  ПС,  а также транспортировки и применения ПИ по своему назначению. Она состоит из двух параллельно проходящих фаз: фазы применения ПС и фазы сопровождения ПС.

Применение (operation) ПС это использование ПС для решения практических задач на компьютере путем выполнения ее программ.

Сопровождение (maintenance) ПС    это процесс сбора информации о качестве ПС в эксплуатации, устранения обнаруженных в нем ошибок, его доработки и модификации,  а также извещения пользователей о внесенных в него изменениях.

СЦЕНАРИЙ

Сценарий программы является рабочим документом при проектировании ППС, и основные требования к его описанию можно сформулировать следующим образом:

  •  сценарий должен быть понятным всем членам коллектива разработчиков, а также рецензентам;
  •  он должен обеспечивать достаточно точное описание каждого шага обучающей системы в каждый момент обучения;
  •  он должен предусматривать способы реагирования системы на самые неожиданные ответы учащихся (даже бессмысленные);
  •  он должен предусматривать определенные действия обучающей системы в любой ситуации и ни при каких обстоятельствах не позволять ей «выключаться»;
  •  все обучающие воздействия, как основные, так и вспомогательные, должны строиться с учетом основных психолого-псдагогических требований, предъявляемых к обучающим системам;
  •  сценарий должен предусматривать стыковку модулей программы.

Сценарий, таким образом, содержит систему предписаний, указывающих конкретные обучающие воздействия, которые выдает компьютер, или правила, в соответствии с которыми компьютер генерирует эти воздействия.

Здесь, по сути, описывается алгоритм работы компьютера: как он должен реагировать на то или иное действие (ответ) обучающего. Здесь же проектируется расположение информации на дисплее, в частности, соотношение графики, текста, способы выделения отдельных фрагментов графической и текстовой информации, временные интервалы появления информации на дисплее и т. п.

На уровне программной реализации сценарий переводится в программу для компьютера. При этом обычно используются только языки программирования (преимущественно высокого уровня, например, СИ, ПАСКАЛЬ и др.), либо авторские системы. Отметим, что последние, хотя в какой-то мере и облегчают деятельность разработчиков обучающей программы, однако настолько сужают при этом дидактические возможности, что многие специалисты вообще отказываются от их применения.

На каждом из уровней, как видим, имеются определенные предписания, но по своему содержанию они весьма различны. На концептуальном уровне они касаются самых общих фундаментальных характеристик процесса обучения, которые описывают его психологические механизмы. На технологическом уровне предписания переводятся на язык методов обучения, на уровне педагогической реализации - обучающих воздействий, а на уровне программной реализации — на алгоритмический язык в виде программы для компьютера.

PAGE  7


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

68427. Биотические и антропогенные факторы 46 KB
  Например в тканях дерева в древесине лубе коре развиваются многие грибы плодовые тела которых трутовики можно видеть на поверхности ствола; внутри листьев плодов стеблей травянистых и древесных растений живет множество насекомых и других беспозвоночных а дупла деревьев обычное место...
68428. Биотические факторы. Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов 283 KB
  Биотические факторы наземной и водной среды почв Биологически активные вещества живых организмов Антропогенные факторы Общие закономерности взаимодействия организмов и экологических факторов Понятие лимитирующего фактора.
68429. Виды и характер загрязнения окружающей среды 106.5 KB
  Источники загрязнения окружающей среды Загрязнение окружающей среды это поступление в среду любых веществ твердых жидких газообразных или видов энергии тепла шума радиоактивности в таких количествах которые оказывают вредное влияние на человека животных и растения...
68430. Экстремальные воздействия на биосферу 76 KB
  К экстремальным относят такие воздействия, которые создают неустойчивые и неблагоприятные условия существования человека и естественных экосистем и нередко приводят к их гибели. Экстремальные воздействия на природную окружающую среду могут иметь антропогенный...
68431. Виды природных ресурсов 30 KB
  Источниками энергии на нашей планете являются Солнце вода горючие полезные ископаемые тепло земной коры ветер. В середине 20 века эти природные источники энергии дополнились рукотворными расщепление атомных ядер. И хотя общее потребление энергии неуклонно возрастает участие в нём отдельных...
68432. Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье населения 35 KB
  Основную тревогу вызывает разрушительное действие загрязнения биосферы на здоровье человека. Характер такого действия может быть самым различным: это прежде всего: 1 токсическое действие многих химических веществ приводящих к острому или хроническому отравлению организма.
68433. Экологический мониторинг 37 KB
  Переход биосферы в ноосферу предусматривает управление развитием общества, с одной стороны, и биосферы - с другой, что должно в будущем не только исключить всякие отрицательные последствия - природопользования, но и исправить те, что уже имели место.
68434. Санитарно-гигиеническое нормирование 156 KB
  Нормирование качества окружающей природной среды - это деятельность по установлению нормативов предельно допустимых воздействий человека на природу. Под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных и других интересов человека...
68435. Понятие и задачи экологического мониторинга 781 KB
  Мониторингом называют систему повторных наблюдений одного или более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определёнными целями и в соответствии с заранее подготовленной программой Менн 1972.