分組軟件測試教學(xué)法探討

摘要：本文提出了一種新的教學(xué)手段——分組軟件測試教學(xué)法，并針對當(dāng)前高等教育中的計算機(jī)語言教學(xué)的弊端，分析了分組軟件測試教學(xué)法的教學(xué)效果及意義。

關(guān)鍵詞：分組軟件測試；軟件測試；編程興趣；測試用例

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1分組軟件測試教學(xué)法

1.1軟件測試方法

軟件測試是伴隨著軟件的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，它是一種歷史悠久的，用來評價軟件的正確性、健壯性、功效和易用性的方法。當(dāng)學(xué)生在編寫完一個程序，并通過編譯過程(語法檢查)，最想知道的是這個程序是否符合當(dāng)初題目所提出的要求，是否完成了所規(guī)定的功能，這就需要對程序進(jìn)行測試。從軟件工程的角度來講，這個過程就是要對軟件進(jìn)行單元測試的過程。白盒測試和黑盒測試是目前兩種最主要的測試技術(shù)。盒子是指被測試的軟件(或程序)，白盒指的是源代碼或內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)是可見的，反之就被稱為黑盒。就低年級學(xué)生的實際知識面水平來看，我們主要通過黑盒測試來引導(dǎo)學(xué)生測試程序的正確性。

黑盒測試又稱功能測試或數(shù)據(jù)驅(qū)動測試，它的測試過程如圖1。

程序運行后，通過終端輸入測試數(shù)據(jù)，得到輸出結(jié)果(也稱測試結(jié)果)。根據(jù)測試結(jié)果和預(yù)期結(jié)果的比較，可以對程序是否正確作出判斷，對存在哪些缺陷作出分析和評價，進(jìn)而思考采取何種相應(yīng)措施。黑盒測試的過程簡單，思路清晰，易于學(xué)生接受。

1.2實例闡述

軟件測試是個很有趣的過程，可是在測試過程及其相關(guān)環(huán)節(jié)中會遇到很多問題。這些問題的解答有利于對學(xué)生的正確引導(dǎo)，培養(yǎng)他們的興趣。譬如，我們知道軟件測試的目的是為了發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，而不是證明程序沒有錯誤。對于這一點，很多學(xué)生無法理解。為了理解這個問題，首先要使學(xué)生正確認(rèn)識軟件錯誤。就目前學(xué)生的知識，可以提出以下三個問題：

(1) 軟件能否徹底被測試？回答是否定的?？梢砸浴耙辉畏匠蘟x2+bx+c=0求根”的程序為例(例１)，該程序需要輸入a、b、c這3個實數(shù)，每輸入一組數(shù)據(jù)，都會有不同結(jié)果(無實根、有兩個相等的實根、有兩個不等的實根)，顯然，測試用例可以有無限多組(視不同的計算機(jī)硬件)。應(yīng)該指出的是，軟件不能被徹底的測試并不否認(rèn)軟件測試的作用。

(2) 發(fā)現(xiàn)的錯誤越多，是否說明殘留的錯誤越少？回答是否定的。因為修改過的程序可能引起更多的其他錯誤。引導(dǎo)學(xué)生理解“回歸測試”的概念，教會學(xué)生耐心并細(xì)致地保留測試數(shù)據(jù)及結(jié)果，根據(jù)修改的程序適當(dāng)改變測試用例集等問題。

(3) 程序中的有些錯誤是否能在較早的時候避免？回答是肯定的。如在“判斷三條邊a、b、c可以構(gòu)成何種三角形”的程序中(例2)，如果在編寫源代碼前畫出程序流程圖，弄清楚不同形狀三角形之間的邏輯關(guān)系(見圖2)，那么這將給測試減少了很多不必要的麻煩。

通過圍繞測試及相關(guān)問題的解答，使學(xué)生明白了軟件錯誤的概念，進(jìn)行軟件測試的目的、步驟和基本方法。并配合具體例題進(jìn)行說明和比較，在“提問－回答－解答－討論－驗證”的過程中，不僅活躍了課堂氣氛，更重要的是拓寬了學(xué)生的知識面，打破原有的編程過程中“靜”的一面，而是在“動”的過程中激發(fā)學(xué)生對程序更深層次的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的編程興趣，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，從而提高了他們分析問題和解決問題的能力。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，教會學(xué)生遇到問題不要心急，而是在編寫源代碼前，分析問題，弄清事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，抓住問題的本質(zhì)特點，提高他們將具體問題進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象的能力，將問題的解決用流程圖的方式體現(xiàn)出來。這部分工作時間會用得多一些，對于初學(xué)者來說也容易忽視的，應(yīng)該鼓勵學(xué)生多作嘗試。

第二，引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計測試用例時學(xué)會區(qū)分測試用例之間的等價關(guān)系，適當(dāng)減少測試用例，提高測試的效率。例如，在例１中，分別找到一元二次方程在無實根、有兩個相等的實根、有兩個不等的實根三種情況下的三組測試用例即可。而在例２中，只要找出普通三角形、直角三角形、等腰三角形、等腰直角三角形、等邊三角形這幾組測試用例即可。這樣使得測試輸入的數(shù)據(jù)大大減少，并且覆蓋了幾乎所有的測試數(shù)據(jù)。

第三，引導(dǎo)學(xué)生在測試時，適當(dāng)增加對邊界條件的測試用例。例如，在例１中，在ａ=0時就構(gòu)不成一元二次方程，而是一元一次方程。在ａ=0的情況下，又有b=0或者b!=0的不同情況，等等；在例2中，要考慮輸入的三角形的三個邊的邊長a、b、c是否能構(gòu)成三角形，如果出現(xiàn)負(fù)數(shù)或零，程序該如何處理等問題。這些雖然不是程序的主要功能，但不可忽視，因為在實際應(yīng)用中可能出現(xiàn)。如果程序中對這些邊界條件都進(jìn)行了處理，顯然程序是健壯的。

第四，當(dāng)發(fā)現(xiàn)測試結(jié)果與預(yù)期結(jié)果存在差異時，引導(dǎo)學(xué)生能正確判斷可能出現(xiàn)的問題。要會使用適當(dāng)?shù)恼{(diào)試工具，找出錯誤所在。這一步也極為關(guān)鍵。以VC++6.0為例，有設(shè)置斷點(Breakpoint)、跟蹤(Trace)和觀察(View)等步驟，學(xué)生只要掌握了這些步驟，幾乎可以找到程序開發(fā)中可能產(chǎn)生的所有錯誤。

1.3分組測試

由于在測試過程中，不斷使用“回歸測試”，使得測試和調(diào)試的時間大大增加，很s多學(xué)生可能出現(xiàn)不耐煩的心理，甚至喪失信心，這時可采用學(xué)生之間分組交換測試的方法，即第一組的學(xué)生的程序，由第二組學(xué)生來測試，第二組學(xué)生的程序由第一組學(xué)生來，互相記錄下各自的測試數(shù)據(jù)及結(jié)果，判斷是否與預(yù)期結(jié)果一致，分析可能出現(xiàn)的問題及解決方案。這樣既可以增強(qiáng)合作與競爭意識，又可以使他們換位思考，拓寬思路，活躍課堂氣氛從而提高學(xué)生的實際編程能力。

2教學(xué)效果和意義

實踐表明，采用分組軟件測試教學(xué)法來培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的編程興趣，切實提高學(xué)生編程能力，存在以下幾個優(yōu)勢。

(1) 彌補(bǔ)了學(xué)生之間的差距

眾所周知，學(xué)生應(yīng)是教學(xué)的主體，但是大學(xué)生入學(xué)的計算機(jī)水平差距呈現(xiàn)加大的趨勢。城市的學(xué)生、初等教育比較發(fā)達(dá)的地區(qū)的學(xué)生，較早地接受了計算機(jī)，也具備學(xué)習(xí)計算機(jī)的物質(zhì)條件，因此計算機(jī)基本知識多于邊遠(yuǎn)、基礎(chǔ)教育不發(fā)達(dá)地區(qū)的學(xué)生。而且隨著時間的推移，這種差距還在擴(kuò)大。

面對計算機(jī)學(xué)科這門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，需要具有動手能力和自我發(fā)現(xiàn)問題、獲取知識、解決問題的能力，采用分組軟件測試教學(xué)法，將學(xué)生按基礎(chǔ)水平高低搭配分組。學(xué)生之間就可以進(jìn)行互相討論，互相學(xué)習(xí)，自我完善，有效地彌補(bǔ)了學(xué)生之間的差距，增強(qiáng)了學(xué)生彼此之間的感情，培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

(2) 教學(xué)模式轉(zhuǎn)為以學(xué)生為中心

采用分組軟件測試教學(xué)法，有效地將傳統(tǒng)的“以教師為中心”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，使學(xué)生在獲取知識的過程中變被動為主動。體現(xiàn)在自己思考問題、自己去試著解決問題，通過不同方式嘗試失敗的痛苦與成功的喜悅，積極與教師之間進(jìn)行信息傳達(dá)與交互。在教學(xué)過程中，教師在正常的理論授課的同時，更注重學(xué)生的個性，因材施教，對后面教學(xué)起到了積極推動和指導(dǎo)作用。

(3) 改善教學(xué)計劃安排

作為通識基礎(chǔ)課，有一個普遍的現(xiàn)象，就是教學(xué)內(nèi)容多，課時相對少。以我?！案呒壵Z言程序設(shè)計”為例，講授的內(nèi)容有14章之多，涉及到Ｃ語言的基本語法，結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想，數(shù)組、指針、文件等高級應(yīng)用和一些經(jīng)典算法等，知識點多，而理論課只有40課時。要在這么短的時間內(nèi)讓學(xué)生掌握這門課，確實很難。

采用了分組軟件測試教學(xué)法，我們不要求教師在講授課程時面面俱到，而是要讓學(xué)生領(lǐng)會精神，從增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情出發(fā)，從培養(yǎng)學(xué)生的編程興趣出發(fā)，領(lǐng)會程序設(shè)計的主要思想，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，變單向傳授為正向互動。對學(xué)生在測試過程中遇到的共同問題，教師集中解答，有效提高了課堂使用率。

(4) 完善成績評價體系

目前計算機(jī)教育的評價與測量存在評價方式單一的問題。以考試為導(dǎo)向的評價體系而不是以能力為導(dǎo)向的評價體系依然占主導(dǎo)地位， 分?jǐn)?shù)成為衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主要標(biāo)志， 因此學(xué)生自主學(xué)習(xí)主動學(xué)習(xí)受到限制。

采用分組軟件測試教學(xué)法，讓學(xué)生分組，展開分組討論，進(jìn)行分組協(xié)作學(xué)習(xí)，分組之間程序互查，校錯，而教師只對共同的疑點、難點給予相應(yīng)的指導(dǎo)，對完成時間、功能實現(xiàn)、軟件性能等方面給予評價，作為最終成績的重要組成部分，這樣不僅對消除了當(dāng)前成績評價體系帶來的弊端，也活躍了教學(xué)氣氛，大大提高了學(xué)生的積極性。

(5) 培養(yǎng)了師生之間的感情

大學(xué)生大多遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，缺少親情，同時對中學(xué)老師的悉心照顧念念不忘，所以在走進(jìn)大學(xué)校門后，特別需要教師的關(guān)心和重視。但是由于大學(xué)學(xué)習(xí)的特點就是鼓勵自學(xué)，發(fā)現(xiàn)自我價值，所以很多低年級的學(xué)生不能適應(yīng)。

這要求我們教師在對低年級新生教學(xué)過程中，在注重知識的傳授的同時， 更要注重學(xué)生情感的培養(yǎng)。采用分組軟件測試教學(xué)法，使得教師能夠有效地注重學(xué)生的個性化發(fā)展，注重挖掘?qū)W生的潛力，有效傳達(dá)課堂知識，從而培養(yǎng)和增進(jìn)了師生間的感情。其結(jié)果必然是學(xué)生興趣的提高和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提升。

(6) 培養(yǎng)了學(xué)生面對挫折勇往直前的品質(zhì)

大學(xué)的教育更應(yīng)該是人生的教育，面對大學(xué)生尤其是低年級的學(xué)生，挫折教育尤為重要。怎樣正確對待挫折，會影響他們的一生。

采用分組軟件測試教學(xué)法，使學(xué)生在和諧的氛圍中，遇到困難后不是逃避而是正視，不是置之不理，而是積極解決。這種精神正是當(dāng)代大學(xué)生的應(yīng)該具備的素質(zhì)，是我們通向成功的必由之路。

3結(jié)束語

綜上所述，分組軟件測試教學(xué)法，這種從培養(yǎng)學(xué)生編程興趣出發(fā)，以軟件測試基本理論為依據(jù)，學(xué)生分組形式為輔助，以提高學(xué)生的實際編程能力為目的的教學(xué)手段，徹底改變了原有教學(xué)模式帶來的弊端。它更尊重學(xué)生的自我發(fā)展與完善，更能體現(xiàn)個性化教學(xué)。我們在實施過程中也深深體會到，分組軟件測試教學(xué)法，作為計算機(jī)“高級語言程序設(shè)計”等通識基礎(chǔ)課的有效教學(xué)手段，不僅為學(xué)生提供了新的學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)方法，更為師生互動提供了有利平臺，大大改善了實際教學(xué)效果。

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