Cs700 research methodology fall2016 محاضرة 4

‫‪CS700: Research Methodology‬‬

‫‪Fall2016‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫البحث الحاسوبي‬ ‫يغلب الطابع التطبيقي على بحوث علوم الحاسوب‪ .‬حيث يتعلق في معظم االحيان بتصميم‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫االنظمة الحاسوبية (البرمجيات) التي تأخذ طابعا خاصا و مميزا في مراحل تصميمها‪ .‬و مع انه من‬ ‫املمكن تطبيق الطرق البحثية السابقة في مجال الحاسوب‪ ،‬إال ان االنظمة الحاسوبية تتطلب‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫منهجا مغايرا تماما ملا هو متعارف عليه في املجاالت العلمية االخرى‪ .‬لذا‪ ،‬انبثق الى الوجود ما ُسمى‬ ‫بعلم هندسة البرمجيات ‪ SE‬في ‪ 8691‬الذي يهتم بجميع جوانب انتاج البرمجيات‪ .‬و يركز هذا العلم‬ ‫على انتاج البرمجيات عالية الجودة و بتكلفة اقل‪.‬‬ ‫‪ ‬مناهج البحث الحاسوبي (البرمجية)‬ ‫من املناهج الشائعة املتبعة في البحوث الحاسوبية التطبيقية املنهج الذي أعده ‪ Leedy‬و ‪Ormrod‬‬ ‫حيث تمثل هذا املنهج في ثالث مراحل‪ :‬الدراسات األدبية (الدراسات السابقة) ( ‪Literature‬‬ ‫‪ ،)study‬وتطوير النموذج املفاهيمي (‪ ،)Conceptual prototype development‬وتقييم البحث‬ ‫(‪ .)research evaluation‬وتتعلق املرحلة األولى بالدراسات املكتبية السابقة بهدف تحديد املتغيرات‬ ‫املهمة التي لها عالقة بعنوان البحث ومجاالته (االنظمة الشبيهة)‪ .‬أما املرحلة الثانية فتتعلق‬ ‫بتصميم النموذج املفاهيمي وتطويره والتقنيات املستخدمة في التطوير (املنظومة أو التطبيق‬ ‫البرمجي ‪ .)prototyping‬وتتعلق املرحلة األخيرة بتقييم البحث واختباره‪.‬‬ ‫‪Prototyping ‬‬ ‫ُيطلق على النسخة االولية (التجريبية) للبرمجية ب‪ .prototyping‬و هي التصميم املبدئي للبرمجية‬ ‫من اجل اثبات مفهوم او نظرية ما‪ .‬و ما يميزها عن املنتج البرمجي انها غير قابلة للتسويق باعتبارها‬ ‫غير تامة االنجاز و قد ال تتوفر فيها عوامل الجودة‪.‬‬ ‫و من اهم املراحل املتبعة في تصميم البرمجية ما ُيعرف ب)‪ Software Process(SP‬و هي سلسلة‬ ‫ُ‬ ‫النشاطات املتبعة النتاج منتج برمجي (تسمى بدورة حياة املنظومة)‪ .‬و من اهمها ما يلي‪:‬‬ ‫‪ .8‬تحديد مواصفات البرمجية‪software specification definition‬‬ ‫‪ .2‬تطوير البرمجية )‪software development (design & implementation‬‬ ‫‪ .3‬اختبار البرمجية )‪software validation (testing‬‬ ‫‪ .4‬تطور البرمجية )‪software evolution (modification & improvement‬‬ ‫و قد تختلف هذه النشاطات حسب نوع البرمجية‪ ،‬فهناك من ُيضيف عليها نشاطات أخرى أو‬ ‫يرتبها بطريقة تفصيلية مختلفة وفق نموذج محدد‪ .‬و من اشهر هذه النماذج نموذج الشالل‬

‫‪52‬‬

‫‪CS700: Research Methodology‬‬

‫‪Fall2016‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫(‪ )Waterfall Model‬الذي ُيستخدم في حالة وضوح املتطلبات و بساطة النظام البرمجي املقترح‪ .‬و‬ ‫يتضمن هذا النموذج املراحل املبينة في الشكل التالي‪:‬‬

‫نموذج الشالل (‪) Waterfall Model‬‬ ‫املصدر )‪(Sommerville 2007‬‬ ‫و تتمثل مراحل نموذج الشالل في النقاط التالية‪:‬‬

‫ً‬ ‫‪ ‬تعريف املتطلبات ‪ :Requirements Definition‬و تسمى هذه املرحلة أيضا بمرحلة تحليل‬ ‫املتطلبات ‪ ،requirement analysis‬حيث يتم في هذه املرحلة تحليل البيانات و املعلومات بعد‬ ‫تجميعها لتحديد املتطلبات الوظيفية و الغير وظيفية للنظام املقترح‪.‬‬ ‫‪ ‬تصميم النظام و البرمجية ‪ :System and Software Design‬يتم في هذه املرحلة تصميم بنية‬ ‫النظام و تحديد اساسيات و وحدات البرمجية املتمثلة في البرامج الفرعية و هيكلية البيانات و‬ ‫العالقات بينها‪.‬‬ ‫‪ ‬التنفيذ واختبار الوحدة ‪ : Implementation and Unit Testing‬تتعلق هذه املرحلة بتحويل‬ ‫تصميم البرمجية الى مجموعة من البرامج أو وحدات برنامج (تطبيق برمجي)‪ .‬باالضافة لذلك‪،‬‬ ‫فإن اختبار الوحدة ينطوي على التحقق من ان كل وحدة تقابل و تطابق مواصفاتها‪.‬‬ ‫‪ ‬التكامل و اختبار النظام ‪ :Integration and System Testing‬تتضمن هذه املرحلة اختبار‬ ‫وحدات البرنامج أو البرامج (التطبيق) و مكاملتها و اختبارها مرة اخرى كنظام متكامل للتأكد‬ ‫من أن متطلبات البرمجية قد تحققت‪.‬‬

‫‪52‬‬

‫‪CS700: Research Methodology‬‬

‫‪Fall2016‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫‪ ‬التشغيل و الصيانة ‪ :Operation and Maintenance‬في هذه املرحلة‪ ،‬يتم تنصيب النظام و‬ ‫ً‬ ‫تشغيله‪ .‬باالضافة الى صيانته و تصحيح االخطا التي لم يتم اكتشافها مسبقا‪.‬‬

‫تنسيق البحث البرمجي‬ ‫هذه الفقرة هي االخيرة في الفصل االول من البحث البرمجي‪ ،‬حيث يتم فيها مناقشة النقاط‬ ‫األساسية فيما يخص مشكلة البحث و دوافعه‪ ،‬إلى جانب أهداف و أهمية البحث‪ ،‬على ان يتم في‬ ‫بقية الفصول ما يلي‪.‬‬ ‫‪ ‬الفصل الثاني يشمل الدراسات السابقة التي لها عالقة بموضوع البحث (االنظمة الشبيهة)‪.‬‬ ‫ً‬ ‫وكذلك يتضمن ايضا مرحلة تجميع البيانات و املعلومات لتحليلها‪.‬‬ ‫ً‬ ‫‪ ‬الفصل الثالث يمثل مرحلة تحليل البيانات التي تم تجميعها وفقا للنظام البرمجي املقترح‪.‬‬ ‫‪ ‬الفصل الرابع يشمل مرحلة التصميم للنظام البرمجي املقترح من حيث تصميم وحدات‬ ‫البرمجية و بيان العالقات بينها‪.‬‬ ‫‪ ‬الفصل الخامس يتعلق بالتنفيذ و االختبار للبرمجية (النظام املقترح) للتحقق من صحته و‬ ‫سالمته من االخطا و العيوب‪.‬‬ ‫ً‬ ‫‪ ‬الفصل السادس يتضمن الخالصة والنتائج التي توصل إليها البحث‪ .‬كما يشمل أيضا‬ ‫الصعوبات واملشاكل التي اعترضت سير البحث‪.‬‬ ‫**سؤال‪ :‬ما الفرق بين ‪ .product & prototyping‬وضح ذلك من خالل ‪software engineering‬‬ ‫‪.process‬‬

‫‪52‬‬

‫‪CS700: Research Methodology‬‬

‫‪Fall2016‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫ً‬ ‫‪ ‬تصنيف البحث العلمي وفقا لطبيعة البحث ‪Nature‬‬ ‫نوع املساهمة التي يضيفها البحث الى املعرفة تعتمد على طبيعة البحث نفسه‪ .‬و يمكن‬ ‫ً‬ ‫تصنيف البحث وفقا لطبيعته كما يلي‪:‬‬ ‫‪ .8‬تطوير نظري بحث ‪Pure Theoretical Development‬‬ ‫‪ .2‬التقييم العملي لتطوير نظري بحث ‪Practical Evaluation for Pure Theoretical‬‬ ‫‪Development‬‬ ‫‪ .3‬بحث تطبيقي ‪Applied Research or Practical Application‬‬ ‫ً‬ ‫‪ ‬تصنيف البحث العلمي وفقا للعلوم ‪Sciences‬‬ ‫ً‬ ‫ُيصنف البحث العلمي وفقا للعلوم كما يلي‪:‬‬ ‫‪ .8‬العلوم الطبيعية ‪natural sciences‬‬ ‫ً‬ ‫وهي فرع من العلوم يتعلق بالوصف و التنبؤ (االحتمال) و فهم الظواهر الطبيعية استنتاجا الى‬ ‫االدلة التجربية و املالحظة‪ ،‬بمعنى آخر‪ ،‬ان هذا العلم يتعامل مع الكائنات العضوية و الغير‬ ‫عضوية مثل الفيزيا و الكيميا و االحيا ‪.‬‬ ‫‪ .2‬علوم الرياضيات و املنطق ‪formal math & logic‬‬ ‫هذه العلوم تساعد و تساند العلوم الطبيعية من خالل توفير معلومات حول ال‪.structure‬‬ ‫مثل الرياضيات و االحصا ‪.‬‬ ‫‪ .3‬العلوم االنسانية ) االجتماعية) )‪Humanities (social sciences‬‬ ‫و هي فرع من العلوم يتعلق باملجتمع و العالقات بين االفراد داخل املجتمع مثل علم النفس و‬ ‫التفسير‪.‬‬ ‫‪ .4‬العلوم االبداعية ‪Creational Sciences‬‬ ‫و هي العلوم الهندسية ‪ engineering‬و التقنية ‪ technology‬التي تدعم العلوم االخرى‬ ‫‪ scientific support‬مثل علوم الهندسة و الحاسوب‪.‬‬ ‫ً‬ ‫‪ ‬تصنيف البحث العلمي وفقا للقياس‬ ‫ً‬ ‫يمكن تصنيف البحث العلمي وفقا لطريقة القياس املتبعة ملتغيرات البحث كما يلي‪:‬‬ ‫‪ .8‬البحث الكمي ‪Quantitative Research‬‬ ‫ً‬ ‫و يتعلق بقياس االشيا بمقياس عددي (رقمي) و غالبا ما ُيستخدم في العلوم الطبيعية‬ ‫ً‬ ‫ُ‬ ‫ُ‬ ‫حيث تفسر وقائع البحث و تحلل عدديا‪.‬‬

‫‪52‬‬

Dr. Mabroka A. M.

Fall2016

CS700: Research Methodology

Qualitative Research ‫ البحث الكيفي‬.2 ً ‫غالبا ما ُيستخدم في العلوم االنسانية حيث يتعلق هذا النوع بقياس االشيا عن طريق‬ ً Information ‫ و يمكن ان ُيستخدم في علوم املعلومات‬.‫فهم االشيا و تفسيرها كيفيا‬ .case study ‫ و دراسة الحالة‬survey ‫ و في البحث املسحي‬Sciences :‫ الفرق بين‬ research methodology ‫ منهجية البحث‬o .‫هي الطريقة املمنهجة لحل مشكلة البحث‬ Research Methodology is a way to systematically solve the research problem. research methods ‫ طرق البحث‬o .‫تدل على السلوك و االدوات املستخدمة في اختيار و انشا تقنيات البحث‬ Research Methods refer to the behavior and instruments used in selecting & constructing research techniques. techniques ‫ التقنيات‬o .‫هي الطريقة املتبعة في تنفيذ االداة‬ ‫ البحث املكتبي‬:‫**مثال‬ Methodology Library research

Methods

Techniques



Analysis of historical records.

1.

2.

3.

Recording notes.

Content analysis.

Taps & films: listening & analysis.



Analysis of documents.

1.

2.

References & abstract guides.

Content analysis.

.‫؟ وضح ذلك بمثال‬methodology & method & technique ‫ ما الفرق بين‬:‫**سؤال‬ .‫؟ وضح ذلك بمثال‬prototyping ‫ املتبعة في البحث الحاسوبي‬methods & techniques ‫**ما هي‬

52

‫‪CS700: Research Methodology‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫‪Fall2016‬‬

‫‪ ‬تطوير عملية البحث العلمي ‪scientific research processes development‬‬ ‫يمكن للباحث ان يتبع مجموعة من املراحل املتتالية حتى يصل بنجاح الى بحث جيد و ناجح‪،‬‬ ‫كما يلي‪:‬‬ ‫‪Start‬‬ ‫‪literature review‬‬ ‫‪research problems‬‬

‫‪Start‬‬

‫‪Research motivation‬‬ ‫‪Research objectives‬‬ ‫‪ Research methodology‬يمكن استخدام اكثر من ‪methodology‬‬ ‫‪ Research design‬تحديد الطرق و التقنيات‬ ‫‪ Research activity‬ترتيب عمليات البحث‬ ‫‪Research results‬‬ ‫‪Research conclusion‬‬ ‫ً‬ ‫اوال‪ :‬الدراسات السابقة‬

‫ً‬ ‫‪ ‬تعريفها‪ :‬هي كل دراسة موجودة مسبقا تتعلق بموضوع البحث‪.‬‬ ‫‪ ‬مصادرها‪books, journals paper, conference paper, websites, documents, products :‬‬ ‫‪ ‬أهميتها‪ :‬تعتبر الدراسات السابقة اهم خطوة في البحث كله‪ ،‬فهي املصدر الحقيقي و املوثوق‬ ‫للحصول على معلومات واقعية و موثقة عن املعرفة الحالية التي توافق مجال البحث و التي‬ ‫من خاللها يمكن تحديد مجال و مشكلة البحث بدقة‪ .‬كما يمكن من خاللها تقسيم مجال‬ ‫البحث الى مجاالت فرعية أكثر دقة و فعالية في تحديد مسار البحث و الباحث‪.‬‬ ‫‪ ‬تحديدها‪ :‬في الغالب‪ ،‬من خالل عنوان الدراسة و املستخلص‪ ،‬ثم محتوى الدراسة (هدف‬ ‫الدراسة‪ ،‬املشكلة التي تعالجها الدراسة البحثية‪ ،‬الطريقة املتبعة و املنهجية‪ ،‬النتائج التي‬ ‫توصلت إليها الدراسة‪ ،‬جوانب القصور في الدراسة‪ ،‬آفاق تطوير الدراسة‪ ،‬مراجع الدراسة)‬ ‫‪ ‬من خالل الدراسات السابقة‪ ،‬يتم تحديد االطار النظري ‪( theoretical framework‬النظريات‬ ‫و التطبيقات السابقة في مجال الدراسة)‪.‬‬ ‫و يمكن تمثيلها بمخطط يوضح العالقة بين النظريات السابقة املتعددة و البحث الحالي‪.‬‬

‫‪03‬‬

‫‪CS700: Research Methodology‬‬

‫‪Fall2016‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫ً‬ ‫‪ ‬من خالل الدراسات السابقة يتم أيضا تحديد االطار املفاهيمي ‪conceptual framework‬‬ ‫حيث يتم فيه تحديد اصول الدراسة و مفاهيمها و العالقة بينها‪.‬‬ ‫‪ ‬املفاهيم و املتغيرات‬ ‫‪ o‬املفهوم ‪ concept‬مسئلة شخصية (كل شخص يمكن ان يفهم ش ي ما بطريقة مختلفة‬ ‫عن االخر‪.‬‬ ‫‪ o‬املتغيرة ‪ variable‬هي تفسير ملفهوم ما‪ .‬و هناك ارتباط منطقي بين املفهوم واملتغيرة ‪.‬‬ ‫ً‬ ‫لكي يكون البحث اكثر واقعية و هادفا البد من تحديد املتغيرات املطلوبة للبحث‪.‬‬ ‫جدول يبين العالقة بين املفهوم و املتغيرة‬ ‫‪concept‬‬ ‫‪indicator‬‬ ‫‪variable‬‬ ‫‪Rich‬‬ ‫‪income‬‬ ‫‪Income > 10.000‬‬ ‫‪company‬‬ ‫‪No of employee‬‬ ‫‪No of employee > 1000‬‬ ‫‪High quality software Good interface‬‬ ‫‪Quality factors: ease of use‬‬ ‫‪Security, reliability…..‬‬ ‫‪**Indicator means the set of criteria reflective of the concept which can be‬‬ ‫‪converted into variable.‬‬ ‫‪ ‬انواع املتغيرات‬ ‫‪ o‬املتغير التابع ‪dependent variable‬‬ ‫‪ o‬املتغير املستقل ‪independent variable‬‬ ‫‪ o‬املتغير االضافي ‪additional variable‬‬ ‫‪ o‬املتغير النشط ‪ active variable‬و ياتي دائما مستقل‬ ‫‪ o‬متغير الخاصية ‪ attribute variable‬يتعلق بخصائص ش ي ما و هو ال يتبدل و ال يتغير و‬ ‫يمكن ان يكون مستقل او تابع‪ .‬و هو عكس النشط‪.‬‬ ‫‪ ‬تحليل الدراسات السابقة‬ ‫بعد تحديد الدراسات السابقة و تجميع املعلومات التي تتعلق بموضوع البحث‪ ،‬تبدا عملية‬ ‫التحليل التي تتباين من بحث الخر‪ .‬و ليست هناك طريقة ثابتة و محددة للتحليل حيث تعتمد‬

‫‪03‬‬

‫‪CS700: Research Methodology‬‬

‫‪Fall2016‬‬

‫‪Dr. Mabroka A. M.‬‬

‫طريقة التحليل في معظم االحيان على الباحث و نوع البحث و كذلك املشرف على البحث‪ .‬و‬ ‫من اهم النقاط الواجب اتباعها في تحليل الدراسات السابقة ما يلي‪:‬‬ ‫‪ .8‬تحديد عنوان الدراسة و تاريخ النشر‬ ‫‪ .2‬تحديد اهداف الدراسة‬ ‫‪ .3‬تحديد الطريقة او املنهجية املتبعة في الدراسة‬ ‫‪ .4‬تحديد جوانب القصور في الدراسة‬ ‫و يتم الربط بين محتوى تحليل كل دراسة و املرجع املاخوذ منه الدراسة كم في املثال التالي‪:‬‬ ‫ُ‬ ‫‪...‬تعرف بنية البرمجية على انها ‪(.....................‬يتم ذكر املرجع او جميع املراجع التي عرفت البرمجية‬ ‫بطريقة مشابهة عن طريق كتابة اسم املؤلف‪ ،‬سنة النشر)‪ .‬و تتعدد النماذج التي تصف بنية‬ ‫البرمجية ُ‬ ‫كل حسب نوع البرمجية‪ .‬و مع ذلك‪ ،‬فإن لكل نموذج سمة معينة تميزه عن االخر و تفسر‬ ‫ً‬ ‫مكوناته‪ .‬و رغم ذلك‪ ،‬فإن معظم هذه النماذج تتفق في صيغة موحدة لتصنع بذلك نموذجا‬ ‫قياسيا يمكن االستنتاد عليه عند تصميم بنية أي برمجية (مراجع)‪.......‬‬ ‫‪..........................................‬‬ ‫النموذج القياس ي‪..........................:‬‬ ‫دراسة حالة‪ :‬نظام التشغيل ‪windows‬‬ ‫تعريفه‪:‬‬ ‫نسخ نظام التشغيل ‪windows‬‬ ‫املبادي االساسية لبنية برمجية نظام تشغيل ‪windows‬‬ ‫تباين البنية البرمجية عبر النسخ‬ ‫هل تخضع جميعها لنفس البنية؟‬ ‫اين موطن االختالف؟ و ملاذا؟ و ما جدواه؟‬ ‫هل جميع نظم التشغيل تخضع لنفس النسق؟‬ ‫في حالة بنا نظام تشغيل جديد (عربي) هل يجب اتباع نفس البنية و الهيكلية؟‬ ‫‪....................‬و هكذا‪...........‬‬

‫‪05‬‬