Los conceptos básicos de la tecnología de software informático es uno de los cursos básicos de la especialización en ingeniería de simulación y automatización. Este curso es un curso integrado, que incluye principalmente programación orientada a objetos en C, algoritmos y estructuras de datos, sistemas operativos, ingeniería de software, etc. El contenido y el conocimiento son complejos y difíciles de dominar. El siguiente es un breve artículo de discusión sobre los conceptos básicos de la tecnología de software informático que recomiendo a todos. ¡Espero que les guste! Un breve artículo de discusión sobre los conceptos básicos de la tecnología de software informático
"Construcción de casos de cursos básicos". en Tecnología de Software Informático"
Resumen: La enseñanza de casos puede mejorar eficazmente la capacidad de los estudiantes para analizar y resolver problemas, y es uno de los métodos de enseñanza comúnmente utilizados en la educación moderna. El artículo analiza las características del caso en la enseñanza de casos, utiliza un subsistema de un proyecto de ingeniería real como fondo, diseña un caso de sistema de monitoreo de simulación en tiempo real e introduce la construcción específica del caso. Señala que el caso es útil para mejorar. El interés de los estudiantes por aprender, analizar y resolver problemas tiene efectos claros.
Palabras clave: Fundamentos de tecnología de software; enseñanza de casos; construcción de casos; sistema de monitoreo en tiempo real
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Los conceptos básicos de la tecnología de software informático es uno de los cursos básicos de la especialización en ingeniería de simulación y automatización. Es un curso básico profesional con una sólida aplicación. Este curso es un curso integrado, que incluye principalmente programación orientada a objetos en C, algoritmos y estructuras de datos, sistemas operativos, ingeniería de software, etc. El conocimiento es complejo y difícil de dominar. Los estudiantes a menudo se sienten confundidos después de estudiar este curso: ¿De qué sirve el conocimiento que han aprendido y cómo aplicarlo? Aunque algunos estudiantes pueden obtener puntuaciones altas en el examen, no saben cómo resolver problemas prácticos. . Cómo permitir que los estudiantes comprendan el propósito del conocimiento que han aprendido, integrarlo y aplicarlo de manera flexible es un tema en el que se debe centrar este curso. En la actualidad, el estatus y el papel de la enseñanza de casos en la impartición de cursos jurídicos y de gestión ha alcanzado un consenso en la comunidad educativa. En junio de 2006, el Comité Directivo de Enseñanza de Informática y Tecnología del Ministerio de Educación emitió las “Opiniones sobre el fortalecimiento adicional de la enseñanza básica de informática en colegios y universidades y requisitos básicos para la enseñanza de cursos básicos de informática (prueba)”, que señalaban claramente que en términos de Métodos y medios de enseñanza La necesidad de utilizar la enseñanza de casos Por lo tanto, es factible y necesario introducir la enseñanza de casos como método de enseñanza en la enseñanza de los cursos de ingeniería.
2. Comprensión de los casos
El método de enseñanza de casos consiste en llevar a los estudiantes a situaciones de enseñanza específicas bajo la guía de los profesores y de acuerdo con los propósitos y requisitos de la enseñanza, utilizando los casos como material básico. Un método de enseñanza que profundiza la comprensión de los principios y conceptos básicos de los estudiantes y luego cultiva y mejora la capacidad de los estudiantes para utilizar el conocimiento teórico para analizar y resolver problemas.
Los casos son la base de la enseñanza de casos. Sin casos, la enseñanza de casos es imposible. Los casos son esencialmente diferentes de los ejemplos en la enseñanza general. Los casos en los que la enseñanza integra múltiples puntos de conocimiento en un todo para resolver problemas prácticos involucran una amplia gama de conocimientos, son coherentes y sistemáticos y cubren conocimientos completos. están incrustados en los casos. Los ejemplos en la enseñanza general a menudo coinciden con un determinado capítulo o un determinado punto de conocimiento, reflejan las teorías y métodos aprendidos desde un determinado ángulo, un determinado aspecto o un determinado nivel, desempeñan un papel de verificación y explicación y, a menudo, tienen el propósito de enseñar. En cuanto a las huellas de los ejemplos inventados, cada pregunta de ejemplo es relativamente independiente entre sí, el conocimiento cubierto es único y el conocimiento y los principios se presentan a los estudiantes de forma aislada. En términos generales, los casos en las carreras de ingeniería deben tener las siguientes características básicas.
1) Autenticidad.
La autenticidad objetiva es la característica básica del caso. Los casos de enseñanza deben basarse en la realidad, extraídos de la práctica de la ingeniería o de temas de investigación científica, pero deben ser superiores a la realidad. Para resaltar el tema, se pueden realizar ciertas supresiones en la realidad.
2) Integral.
El caso debe ser un portador de conocimientos integrales, no solo debe irradiar suficientes puntos de conocimiento basados en los conocimientos que los estudiantes ya dominan, sino también ampliar los conocimientos hasta cierto punto basándose en la correspondencia con el contenido de la enseñanza.
3) Integridad.
El caso es portador del proceso completo, involucrando todo el proceso de comprensión de los antecedentes, consulta de datos, análisis de información, descubrimiento de problemas, exploración de métodos, acción y resolución de problemas.
4) Inspirador.
La enseñanza de casos se centra en el cultivo de habilidades. Lo que esperamos obtener no son las respuestas estándar a los casos, sino los métodos de pensamiento y las habilidades para resolver problemas. En este caso, la forma de resolver el problema es abierta, dejando espacio para la imaginación de los estudiantes y espacio para el juego.
5) Practicidad.
Los estudiantes pueden reproducir, mejorar y mejorar el caso, o pueden implementarlo de acuerdo con su propio pensamiento, mejorar la capacidad de aplicar la teoría a la práctica y realizar la transformación de la teoría a la práctica.
3. Construcción de casos
La premisa de la enseñanza de casos es que los casos de alta calidad no solo deben cubrir suficiente conocimiento, sino también controlar la escala adecuada. Si la escala es demasiado pequeña, no podrá incorporar suficientes conocimientos, ni brindará suficiente espacio para la discusión y el pensamiento, si la escala es demasiado grande, será difícil que sea aceptado por los estudiantes en un corto período de tiempo; , y no se logrará el efecto de enseñanza esperado. El autor tomó como antecedente del caso un subsistema del sistema de simulación satelital en tiempo real de un proyecto de ingeniería real. Con la premisa de resaltar el tema, el autor hizo los detalles y eliminaciones apropiados para formar un caso de "sistema de monitoreo de simulación en tiempo real". .
3.1 Introducción a los antecedentes del caso
El sistema de simulación satelital en tiempo real puede simular y verificar las diversas etapas de planificación, diseño, integración, prueba y operación del satélite, y es un importante Los medios para mejorar el nivel de diseño general de los satélites y sus conexiones de relación de red se muestran en la Figura 1. En este sistema, los nodos con restricciones estrictas en tiempo real, como el cálculo del modelo de simulación y las interfaces de dispositivos físicos, están interconectados a través de una memoria reflectante para formar un bucle interno en tiempo real. El bucle externo está interconectado a través de redes ordinarias para integrar restricciones débiles en tiempo real como. como interacción persona-computadora, visualización y procesamiento de datos, los nodos están interconectados, y tanto el anillo interior como el exterior se pueden expandir según sea necesario, y el anillo interior no se ve afectado por el anillo exterior, lo que garantiza un rendimiento estricto en tiempo real. La computadora de reenvío completa la extracción de datos de la memoria y los reenvía al bucle externo, mientras que la computadora de gestión de simulación gestiona los sistemas del bucle interno y externo. El monitoreo de simulación satelital es una parte importante del proceso de simulación satelital en tiempo real. Visualiza actividades de simulación abstractas y retroalimenta datos de señales a los usuarios de varias maneras de manera oportuna para facilitar el análisis, la comprensión y la toma de decisiones del usuario. El sistema de monitoreo de simulación satelital en tiempo real puede simular, controlar, monitorear y medir el estado de trabajo del equipo en el satélite para registrar continuamente el proceso de trabajo, probar datos y dibujar curvas en tiempo real. En la Figura 1, la computadora de interacción persona-computadora, la computadora de visualización de curvas, la visualización tridimensional y otras computadoras de circuito externo realizan simultáneamente la función de monitoreo de simulación. Extraemos las funciones de la computadora de interacción persona-computadora y la computadora de visualización de curvas, y requerimos que el sistema tenga un cierto grado de versatilidad y sea capaz de adaptarse a diferentes tareas de monitoreo y diferentes tipos de datos, formando un caso de "tiempo real". sistema de seguimiento de simulación".
3.2 Caso del sistema de monitoreo de simulación en tiempo real
El principio de funcionamiento del sistema de monitoreo de simulación en tiempo real es: la computadora de reenvío completa la extracción de datos de la memoria y los reenvía al exterior. bucle El sistema de monitoreo de simulación en tiempo real en el bucle externo primero se realiza la inicialización y luego se genera automáticamente la interfaz principal del sistema. El sistema admite dos modos de funcionamiento: modo de monitoreo y modo de reproducción. En el modo de monitoreo, el sistema debe procesar tanto la información de la interfaz principal como los datos de la red. El procesamiento de la información de la interfaz principal incluye responder a los mensajes de interacción del usuario, actualizar la interfaz de monitoreo en tiempo real y dibujar curvas en tiempo real, conectar el paquete de procesamiento de datos de la red al puerto de la red de escucha, recibir, analizar y guardar el paquete de datos; y escribe los datos válidos en la estructura de datos compartidos. Dibuje una curva para el sistema de suministro. En el modo de reproducción, no es necesario monitorear la red. Puede leer directamente los archivos de datos originales guardados en el modo de monitoreo y luego procesarlos en consecuencia.
Para lograr el propósito anterior y hacer que el sistema tenga un cierto grado de versatilidad, hemos diseñado el siguiente plan:
(1) Bajo la guía de ideas de ingeniería de software, realizar análisis de demanda, diseño general, diseño detallado, implementación de codificación y pruebas integrales.
A través de este caso, los estudiantes pueden tener una comprensión perceptiva de todo el proceso de desarrollo de software bajo la guía de ideas de ingeniería de software.
(2) Utilizar tecnología de subprocesos múltiples para realizar el procesamiento de información de la interfaz principal y el procesamiento de datos de la red; en el modo de monitoreo, use solo un hilo para implementar el modo de reproducción.
(3) Diseñe un programa de prueba de envío de paquetes de datos para simular la función de la computadora de reenvío.
Con este fin, combinamos los puntos de conocimiento básico de este curso para dividir los principales módulos funcionales del sistema en dos partes: gestión de interfaz y procesamiento de datos. La parte de gestión de interfaz es la principal responsable de procesar los principales. información de la interfaz, y la parte de procesamiento de datos es la principal responsable del procesamiento de datos.
3.2.1 Gestión de la interfaz
Durante el funcionamiento del sistema, siempre es necesario gestionar la interfaz principal del sistema. Desde la generación de la interfaz principal en las primeras etapas de operación, hasta la visualización del proceso de monitoreo durante la operación, hasta el final del sistema, se requieren ajustes en tiempo real a la interfaz principal. Para mejorar la versatilidad, el sistema utiliza un enfoque basado en archivos de configuración para cambiar dinámicamente las tareas de monitoreo del sistema a través de archivos de configuración proporcionados por los usuarios. Es decir, el sistema puede cambiar las tareas cada vez que se ejecuta y el contenido que se muestra. la interfaz principal es incierta.
1) Leer el archivo de configuración y obtener información de inicialización.
Antes de que el sistema se ejecute, es necesario inicializarlo, lo que requiere que el sistema lea los archivos de configuración, incluidos los archivos de configuración para todas las señales, señales de visualización en tiempo real, tipos de paquetes de datos, etc. Los usuarios deben proporcionar el archivo de configuración en el formato correcto acordado; de lo contrario, es posible que el sistema no pueda identificar correctamente la información relevante. Desde una perspectiva de ingeniería de software, el diseño y la determinación de los archivos de configuración deben completarse durante la etapa de diseño general. El tipo de archivo de configuración, el método de organización y la verificación de la exactitud de los datos son contenidos que los estudiantes pueden desarrollar y ampliar libremente.
2) Generar automáticamente una interfaz de monitoreo en tiempo real.
La incertidumbre de los objetos de monitoreo hace que la interfaz de monitoreo del sistema no se pueda arreglar. Sin embargo, la generación de la interfaz no se puede dejar completamente en manos del usuario. Esto requiere el diseño de un algoritmo de generación de interfaz adecuado. diferentes tareas de monitoreo, para que el sistema asuma el trabajo de generación de la interfaz. Además, el usuario desconoce el tamaño y otra información de la interfaz del sistema, por lo que el usuario no puede configurar la posición de visualización de la señal monitoreada en la interfaz principal del sistema, lo que requiere que el sistema complete la tarea de disposición de la interfaz. sí mismo. Por lo tanto, se requiere diseñar un algoritmo de generación adaptativa de interfaz de monitoreo con gran versatilidad. Esta parte implica la adquisición de conocimientos básicos como el diseño de algoritmos y la configuración de sistemas informáticos, es una parte en la que los estudiantes pueden jugar y sobresalir libremente.
3) Actualice la interfaz de monitoreo periódicamente.
Para realizar la función de monitoreo en tiempo real, el sistema necesita actualizar periódicamente la interfaz de monitoreo para mostrar los datos en tiempo real de la señal monitoreada actualmente. Para satisfacer las diferentes necesidades de los usuarios, el sistema proporciona tres frecuencias de actualización de 0,5 s, 1 s y 2 s. El sistema puede actualizar la interfaz principal según la frecuencia de actualización seleccionada por el usuario. Esta parte implica principalmente el uso de temporizadores.
4) Procesar mensajes de interacción del usuario.
El sistema necesita procesar mensajes de interacción del usuario, principalmente mensajes del mouse, incluido el cambio de modo de operación, inicio y finalización de simulación, carga de archivos de paquetes de datos históricos, etc. Esta parte involucra el mecanismo de respuesta de mensajes en el entorno de programación seleccionado.
3.2.2 Procesamiento de datos
Durante el funcionamiento del sistema, este necesita recibir, analizar y almacenar paquetes de datos, y también proporcionar datos originales para dibujar curvas, por lo que es necesario para diseñar una estructura de datos dedicada.
1) Recibir paquetes de datos de red.
En el modo de monitoreo, el sistema no solo procesa información de la interfaz principal, sino que también recibe paquetes de datos a través de la red. Para evitar la pérdida de paquetes, el sistema debe monitorear continuamente la red. Si el hilo principal pasa mucho tiempo monitoreando la red, inevitablemente no podrá responder a tiempo a las interacciones del usuario. Por lo tanto, la recepción de paquetes debe colocarse en un hilo separado.
Esto involucra conceptos relacionados de gestión de procesos del sistema operativo, que es una aplicación típica de la tecnología de programación multiproceso. También involucra tecnología de comunicación de red, que requiere comprensión de los protocolos de comunicación de red y otros conocimientos relacionados;
2) Analizar el paquete de datos.
Después de recibir el paquete de datos, es necesario analizar los datos en el paquete de datos, obtener los datos en el paquete de datos y actualizar los datos más recientes a las variables correspondientes del sistema para su visualización en tiempo real. . El análisis de paquetes implica técnicas de programación de comunicaciones de red.
3) Guarde el paquete de datos original.
El sistema requiere una función de reproducción, por lo que los paquetes de datos recibidos deben escribirse en un archivo para su almacenamiento permanente. Hay dos formas de guardar paquetes de datos: guardarlos en segmentos después del análisis y guardarlos en binario como un todo. El primer método requiere mucho tiempo y una mayor carga de trabajo. El segundo método es sencillo y requiere poco trabajo. Evidentemente el segundo método es más adecuado para este sistema. Dado que el sistema debe adaptarse a dos tipos de paquetes de datos, al guardar datos, la función del mismo nombre se sobrecarga utilizando el tipo de parámetro formal como distinción para realizar el almacenamiento de dos tipos de archivos de paquetes de datos. Esta parte de la función implica la tecnología de sobrecarga y la tecnología de operación de archivos en la programación orientada a objetos C.
4) Leer el archivo de datos y obtener el paquete de datos.
En el modo de reproducción, el sistema ya no monitorea la red y no recibe paquetes de datos. Necesita obtener paquetes de datos leyendo el archivo del paquete de datos original guardado anteriormente. El archivo del paquete de datos original guarda el paquete de datos en formato binario. El sistema necesita analizar el paquete de datos después de cada lectura. Este es el mismo proceso que recibir el paquete de datos. La diferencia es que el proceso de reproducción ya no requiere que el paquete de datos. ser analizado para guardar. Esto implica operaciones de archivos en programación orientada a objetos en C. Al mismo tiempo, a través de la comparación de la programación multiproceso en modo monitor y la programación de un solo subproceso en modo reproducción, los estudiantes pueden sentir y comprender realmente la tecnología de programación multiproceso y su aplicación. escenarios espera.
5)*** Compartir datos.
El sistema tiene un módulo de dibujo de curvas anidado, por lo que es necesario que haya una memoria de datos compartida entre el procesamiento de datos y el dibujo de curvas. Después de recibir el paquete de datos y analizarlo, la información útil se escribe inmediatamente en la memoria compartida. La operación de escritura es procesada por el subproceso receptor de paquetes y la operación de lectura la completa el módulo de dibujo de curvas en el subproceso principal. Por lo tanto, los dos subprocesos deben sincronizarse. Esto implica el diseño de estructuras de datos y la sincronización y exclusión mutua del sistema operativo.
6) Búsqueda rápida.
El sistema admite el monitoreo de simulación con grandes cantidades de datos y tiene una gran demanda de búsqueda rápida de datos. Por lo tanto, es necesario diseñar una estructura de datos de tabla hash que admita la búsqueda rápida, incluida la determinación de funciones hash. y conflictos. La solución, etc., implica la tecnología de tabla hash de la estructura de datos.
4. Conclusión
El caso del "sistema de monitoreo de simulación en tiempo real" cubre ingeniería de software, programación orientada a objetos, algoritmos y estructuras de datos, sistemas operativos y comunicaciones de red y otros. tecnologías de software informático Los puntos de conocimiento de los cursos básicos y sus cursos principales y posteriores son un sistema de aplicación práctica estrechamente relacionado con las especialidades estudiadas por los estudiantes, que pueden despertar fácilmente el interés de los estudiantes y ser fácilmente comprendidos y aceptados por los estudiantes. Estos casos son coherentes con los objetivos de enseñanza y fáciles de controlar y comprender para los profesores.
A juzgar por los comentarios de los estudiantes, los estudiantes generalmente creen que el método de enseñanza del caso es novedoso y que el sistema de monitoreo de simulación en tiempo real está estrechamente integrado con la base profesional y puede guiar a los estudiantes a pensar activamente y mejorar la capacidad de los estudiantes; interés en aprender, analizar problemas y habilidades para resolver problemas. Este caso ha logrado efectos didácticos evidentes en el proceso de enseñanza.
Para llevar a cabo mejor la enseñanza de casos, debemos centrarnos en crear casos de alta calidad, seleccionar antecedentes de casos apropiados y formular planes de construcción de casos razonables. La práctica ha demostrado que sólo mediante la acumulación a largo plazo, el pensamiento cuidadoso, la selección cuidadosa y múltiples prácticas de enseñanza podemos obtener casos de enseñanza de alta calidad; sólo mediante esfuerzos de equipo a largo plazo podemos construir una biblioteca de casos de enseñanza de alta calidad;
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