軟件測(cè)試教學(xué)研究與實(shí)踐

潘麗麗 王天鍔 秦姣華

軟件測(cè)試教學(xué)研究與實(shí)踐*

摘 ?要： 針對(duì)軟件測(cè)試課程覆蓋的軟件知識(shí)領(lǐng)域廣泛，專業(yè)性和實(shí)踐性非常強(qiáng)的特點(diǎn)，分析當(dāng)前軟件測(cè)試課程教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)聯(lián)系不夠緊密且可操作性比較低的問題，提出以培養(yǎng)具有軟件測(cè)試能力人才為目標(biāo)，理論為實(shí)踐服務(wù)的教學(xué)方法。圍繞軟件測(cè)試教學(xué)大綱，以軟件測(cè)試課程的理論教學(xué)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在實(shí)踐教學(xué)過程中取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞： 軟件測(cè)試; 課程教學(xué); 實(shí)踐教學(xué); 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2015）07-57-04

Research and practice of software testing teaching

Pan Lili1， Wang Tian'e2， Qin Jiaohua1

（1. Computer and Information Engineering College， Central South University of Forestry and Technology， Changsha， Hunan 410004， China;

2. The Commission Institute， Hunan Electric Power Transmission and Substation Construction Company）

Abstract： Software testing is an elective professional course for software engineering， information security and other computer-related majors. The course covers extensive professional knowledge， and requires strong professionalism and practicality. Based on these characteristics and requirements of syllabuses， this paper explores theoretical and experimental teaching mode for the course to train student to obtain the software testing capabilities. It is proved by the teaching practice that the teaching mode achieved a good result.

Key words： software testing; undergraduate teaching; practice teaching; practice system

0 引言

軟件測(cè)試是軟件工程領(lǐng)域的一個(gè)專業(yè)方向，同時(shí)也是軟件開發(fā)過程的必要活動(dòng)之一，是發(fā)現(xiàn)軟件錯(cuò)誤的重要手段，是軟件工程專業(yè)、信息安全專業(yè)等計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的選修課程。從理論教學(xué)的角度而言，軟件測(cè)試具有知識(shí)點(diǎn)豐富，測(cè)試方法眾多，專業(yè)術(shù)語多的特點(diǎn);從實(shí)踐教學(xué)的角度而言，軟件測(cè)試具有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容龐雜，測(cè)試工作量巨大，測(cè)試文檔繁多等特點(diǎn)。因此，在軟件測(cè)試課程教學(xué)過程中，必須注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，采取有效的教學(xué)方法，精選教學(xué)內(nèi)容，才能達(dá)到軟件測(cè)試教學(xué)大綱的要求，真正幫助學(xué)生理解軟件測(cè)試概念和測(cè)試方法，掌握常用的測(cè)試工具。

1 軟件測(cè)試課程在教學(xué)過程中面臨的困難

軟件測(cè)試課程是一門理論性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的課程，設(shè)置該課程的目的是幫助學(xué)生理解軟件測(cè)試的概念，掌握軟件測(cè)試的基本方法，學(xué)習(xí)使用一些流行的軟件測(cè)試工具。在講授這門課程時(shí)，不僅要求老師要有較高的軟件測(cè)試?yán)碚撍?，同時(shí)也要有較高的軟件測(cè)試實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并要求學(xué)生具備一定的編程能力和其他專業(yè)課程知識(shí)基礎(chǔ)，如：離散數(shù)學(xué)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫(kù)等。但由于軟件測(cè)試課程較其他專業(yè)課程而言起步較晚，被重視程度一般，且專業(yè)軟件測(cè)試課程書籍較少，特別是軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)書籍較為缺乏，因此，軟件測(cè)試課程在實(shí)際的教學(xué)過程中存在諸多難點(diǎn)[1]。

1.1 師資力量弱

軟件測(cè)試作為一項(xiàng)專業(yè)技能，它的起點(diǎn)要求比較低。作為軟件工程的專業(yè)研究領(lǐng)域，它一直不被研究者所青睞。很多高校缺少專門從事軟件測(cè)試領(lǐng)域研究，并且有軟件測(cè)試實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師。在這種教學(xué)師資較為缺乏的情況下，軟件測(cè)試課程的教學(xué)無論是理論教學(xué)的深度，還是實(shí)踐教學(xué)的操作性都較難滿足教學(xué)的要求，最終的教學(xué)效果不好，學(xué)生無法理解軟件測(cè)試的概念，對(duì)軟件測(cè)試方法掌握程度不夠，對(duì)基本的軟件測(cè)試工具也接觸較少。

1.2 重視程度不夠

軟件測(cè)試作為一個(gè)職業(yè)，在國(guó)外的軟件公司都有專門的軟件測(cè)試團(tuán)隊(duì)，例如微軟，IBM，軟件測(cè)試人員與軟件開發(fā)人員的比例大概是2：1，而國(guó)內(nèi)，由于軟件行業(yè)還正處于向規(guī)范化的方向發(fā)展，許多軟件公司，并沒有專門的軟件測(cè)試人員，很多測(cè)試工作往往由軟件開發(fā)人員承擔(dān)。這在一定程度上使得社會(huì)對(duì)軟件測(cè)試的職業(yè)化方向不是非常認(rèn)可，降低了師生對(duì)該門課程的重視程度。

1.3 知識(shí)點(diǎn)多，覆蓋面廣

軟件測(cè)試是一門專業(yè)知識(shí)覆蓋面較為廣泛的課程，它涉及數(shù)學(xué)、編程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、軟件工程等眾多知識(shí)領(lǐng)域，而不僅僅局限于軟件測(cè)試課程本身的內(nèi)容。正是由于軟件測(cè)試課程中廣泛的知識(shí)體系，對(duì)任課老師和學(xué)生都提出了更高的要求。

就軟件測(cè)試方法而言，有多種不同的分類[2]。如基于程序是否運(yùn)行的分類（靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試），動(dòng)態(tài)測(cè)試根據(jù)測(cè)試用例涉及是否依據(jù)程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)又分為黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試。根據(jù)軟件不同特性和方面的測(cè)試可以將軟件測(cè)試分類為：負(fù)載測(cè)試、壓力測(cè)試、性能測(cè)試、安全測(cè)試、可用性測(cè)試等[3]。這么多測(cè)試方法都有各自的概念、功能特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)、使用步驟和測(cè)試工具等。在有限的課時(shí)內(nèi)講授這么多知識(shí)點(diǎn)，是較為困難的。

1.4 測(cè)試工具價(jià)格高，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建困難

軟件測(cè)試工具多，范圍廣，不容易掌握[4]。流行的軟件測(cè)試工具價(jià)格高，軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)較為困難。軟件行業(yè)常用的軟件測(cè)試工具有：TestDirector，LoadRunner，WebRunner等等，這些測(cè)試工具對(duì)于軟件測(cè)試工程的學(xué)習(xí)而言都是大有益處的，如果想要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將每一個(gè)測(cè)試工具都使用到，是比較困難的。在教學(xué)的過程中老師可以重點(diǎn)突出，選擇1-2個(gè)測(cè)試工具進(jìn)行操作講解。

2 教學(xué)模式探討和分析

針對(duì)目前軟件測(cè)試課程在實(shí)際教學(xué)過程中存在的難點(diǎn)，結(jié)合已有的軟件測(cè)試科研經(jīng)歷[5-8]和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軟件測(cè)試教學(xué)模式進(jìn)行深入探討，并在教學(xué)實(shí)踐中取得了較為滿意的效果，本文將具體從師資隊(duì)伍建設(shè)、課程安排、課程內(nèi)容、教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)五個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.1 師資隊(duì)伍專業(yè)化

軟件測(cè)試是一門專業(yè)性較強(qiáng)的課程，因此對(duì)該門課程的任課老師的崗位能力提出了新的要求：具有軟件測(cè)試科研經(jīng)歷，具備良好的語言編程能力，具有企業(yè)軟件測(cè)試實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在開設(shè)這門課程之前，要先確保任課老師有較高的軟件測(cè)試?yán)碚撍胶蛯?shí)踐能力。

2.2 合理規(guī)劃課程安排

現(xiàn)在流行的軟件開發(fā)模型如V模型，W模型，軟件測(cè)試作為其中的一個(gè)活動(dòng)貫穿整個(gè)軟件開發(fā)過程始終，但作為一個(gè)選修專業(yè)課程，它在什么時(shí)間開設(shè)是需要規(guī)劃的。軟件測(cè)試課程涉及的知識(shí)領(lǐng)域較廣，因此該門課程適宜在一些專業(yè)必修課學(xué)習(xí)結(jié)束之后開設(shè)。軟件測(cè)試中涉及到面向?qū)ο蟮木幊趟枷?、?shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)安全等方面的知識(shí)，覆蓋的課程有C++/JAVA編程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)需要對(duì)軟件開發(fā)的規(guī)范化過程有所了解，相關(guān)的課程有：軟件項(xiàng)目管理、軟件工程、UML設(shè)計(jì)等。

2.3 課程內(nèi)容模塊化

軟件測(cè)試課程內(nèi)容豐富，知識(shí)點(diǎn)很多，因此有必要根據(jù)專業(yè)要求，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致的選擇。聶長(zhǎng)海教授在文[2]中對(duì)軟件測(cè)試的知識(shí)體系進(jìn)行了詳細(xì)的描述，其中采用了三維一體圖對(duì)軟件測(cè)試的概念進(jìn)行了生動(dòng)的闡述，即軟件測(cè)試概念包括三個(gè)層面的含義：軟件測(cè)試的目標(biāo)、軟件測(cè)試的活動(dòng)和軟件測(cè)試的原則。軟件測(cè)試的分類是相當(dāng)?shù)呢S富，結(jié)合軟件測(cè)試人才專業(yè)化要求，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行模塊化劃分，授課過程層層深入，具體分為三大模塊：軟件測(cè)試基礎(chǔ)理論模塊，面向?qū)ο筌浖y(cè)試模塊和軟件測(cè)試管理模塊。

軟件測(cè)試基礎(chǔ)理論模塊包括：軟件測(cè)試概念、白盒測(cè)試、黑盒測(cè)試、單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試、回歸測(cè)試、性能測(cè)試、兼容性測(cè)試、可用性測(cè)試、安全性測(cè)試和自動(dòng)化測(cè)試。

面向?qū)ο筌浖y(cè)試模塊包括：面向?qū)ο筌浖y(cè)試基礎(chǔ)、測(cè)試分析與設(shè)計(jì)、類測(cè)試、基于狀態(tài)的軟件測(cè)試技術(shù)、面向?qū)ο蠼换y(cè)試、面向?qū)ο笙到y(tǒng)測(cè)試，基于Web應(yīng)用的軟件測(cè)試技術(shù)。

軟件測(cè)試管理模塊包括： 測(cè)試文檔、測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試管理、測(cè)試小組的管理。

2.4 案例教學(xué)為主，測(cè)試工具為輔

案例教學(xué)法是一種經(jīng)典的教學(xué)模式，是現(xiàn)代教育教學(xué)的一種重要手段。案例教學(xué)法強(qiáng)調(diào)教師根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容的需要，運(yùn)用典型案例，創(chuàng)設(shè)情景，讓學(xué)生進(jìn)入角色，積極思考、主動(dòng)探索。

軟件測(cè)試課程的案例選取非常關(guān)鍵。選取案例要考慮到教學(xué)時(shí)間、教學(xué)效果以及學(xué)生的接受程度，選取原則是：形式簡(jiǎn)單、容易理解，覆蓋盡可能多的知識(shí)點(diǎn)。例如在白盒測(cè)試中選擇三角形問題，黑盒測(cè)試中選擇工資扣稅問題，單元測(cè)試中選擇四則運(yùn)算和棧運(yùn)算，基于狀態(tài)的測(cè)試中選擇電梯問題等等。這些都是學(xué)生熟悉，容易理解的問題，且涉及的知識(shí)點(diǎn)也較為豐富，能有效地幫助學(xué)生理解軟件測(cè)試?yán)碚摗?/p>

雖然案例教學(xué)有效地提高了教學(xué)效果，但是對(duì)豐富的軟件測(cè)試知識(shí)點(diǎn)而言是不夠的，還需在課堂教學(xué)過程中借助專業(yè)的軟件測(cè)試工具或測(cè)試插件，如：JUnit，CUnit，QuickTest，LoadRunner等，采取小組方式進(jìn)行學(xué)習(xí)、討論和解決問題。

2.5 搭建友好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，精選測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

軟件測(cè)試課程教學(xué)效果是否達(dá)到了教學(xué)大綱的要求，滿足了人才培養(yǎng)的目標(biāo)，其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)?；诮虒W(xué)大綱要求，結(jié)合當(dāng)前實(shí)用的軟件測(cè)試工具，搭建軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要圍繞六個(gè)測(cè)試模塊展開。

2.5.1 白盒測(cè)試

給出源程序代碼和流圖，依據(jù)測(cè)試覆蓋標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建測(cè)試用例，執(zhí)行測(cè)試，返回測(cè)試結(jié)果。覆蓋標(biāo)準(zhǔn)主要是：語句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、條件判定組合覆蓋、數(shù)據(jù)流覆蓋、路徑覆蓋。

2.5.2 黑盒測(cè)試

給出用例需求說明，依據(jù)等價(jià)類劃分、邊界值分析、因果分析法、隨機(jī)數(shù)據(jù)選擇法構(gòu)建測(cè)試用例，執(zhí)行測(cè)試，返回測(cè)試結(jié)果。

2.5.3 單元測(cè)試

單元測(cè)試（Unit Testing），是指對(duì)軟件中的最小可測(cè)試單元進(jìn)行檢查和驗(yàn)證。一般來說，對(duì)不同的編程語言其最小測(cè)試單元的含義有所不同，如C語言中單元指一個(gè)函數(shù)，Java單元指一個(gè)類，圖形化軟件中單元可以指一個(gè)窗口或一個(gè)菜單等。因此，單元就是人為規(guī)定的最小的被測(cè)功能模塊。單元測(cè)試是在軟件開發(fā)過程中要進(jìn)行的最低級(jí)別的測(cè)試活動(dòng)，軟件的獨(dú)立單元將在與程序的其他部分相隔離的情況下進(jìn)行測(cè)試。

2.5.4 性能測(cè)試

給定一個(gè)Web應(yīng)用程序，通過模擬實(shí)際用戶的操作行為和實(shí)施實(shí)時(shí)性能監(jiān)測(cè)，幫助用戶發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行腳本錄制/定制過程、參數(shù)化設(shè)置、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，查看測(cè)試日志，分析測(cè)試結(jié)果。

2.5.5 自動(dòng)化測(cè)試

使用測(cè)試工具，給定一個(gè)面向?qū)ο蟮能浖?，?duì)其進(jìn)行腳本記錄/定制過程、選擇測(cè)試數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試、構(gòu)建可重用的測(cè)試框架、創(chuàng)建功能測(cè)試項(xiàng)目等完成自動(dòng)化測(cè)試。

2.5.6 測(cè)試管理

通過一個(gè)整體的應(yīng)用系統(tǒng)中集成了測(cè)試管理的各個(gè)部分，包括需求管理，測(cè)試計(jì)劃，測(cè)試執(zhí)行以及錯(cuò)誤跟蹤等功能，極大地加速了測(cè)試過程。程序的需求驅(qū)動(dòng)整個(gè)測(cè)試過程，通過提供一個(gè)比較直觀的機(jī)制將需求和測(cè)試用例、測(cè)試結(jié)果和報(bào)告的錯(cuò)誤聯(lián)系起來，從而確保能達(dá)到最高的測(cè)試覆蓋率。

3 軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)是專為軟件測(cè)試技術(shù)本科教學(xué)以及研究生教學(xué)服務(wù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩大部分，其中課程設(shè)計(jì)包含：白盒測(cè)試、黑盒測(cè)試、單元測(cè)試、性能測(cè)試、功能測(cè)試以及測(cè)試管理六個(gè)方面。課程設(shè)計(jì)則是以實(shí)際的軟件項(xiàng)目為依托，讓學(xué)生用已有理論知識(shí)、測(cè)試方法、測(cè)試工具對(duì)軟件項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試。

圖1 ?軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)界面

圖2 ?軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)案例指導(dǎo)書界面1

圖1展示了整個(gè)軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容，包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩部分，讓學(xué)生由淺入深、由局部到整體對(duì)軟件測(cè)試技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握。圖2和圖3顯示了一個(gè)具體的軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的部分內(nèi)容。學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，可以通過實(shí)驗(yàn)參考答案比對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)是否正確，如圖4所示。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，環(huán)環(huán)相扣，由淺入深，局部到整體，確保學(xué)生在軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)中能夠?qū)W習(xí)并加深對(duì)軟件測(cè)試的理解和應(yīng)用。

圖3 ?軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)案例指導(dǎo)書界面2

圖4 ?軟件測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)案例指導(dǎo)書參考答案界面

4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

經(jīng)過多年的軟件測(cè)試課程教學(xué)，并經(jīng)歷了教學(xué)方法的逐步改進(jìn)，在軟件測(cè)試課程的教學(xué)上取得了較好的成績(jī)。教學(xué)效果主要體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和實(shí)際操作能力，具體從三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.1 學(xué)生掌握軟件測(cè)試知識(shí)更加系統(tǒng)和具體

對(duì)于初學(xué)軟件測(cè)試的學(xué)生而言，一般都是想當(dāng)然的認(rèn)為程序編譯正常，運(yùn)行程序的基本功能就默認(rèn)為程序通過了測(cè)試。而進(jìn)入到軟件測(cè)試課程的學(xué)習(xí)才體會(huì)到軟件測(cè)試領(lǐng)域的知識(shí)如此之豐富，方法如此之多，特別是軟件測(cè)試中涉及到各種分類就很容易讓初學(xué)者混淆。面對(duì)這種情況，作為教師需要在課堂上舉一反三，通過具體的知識(shí)講解和實(shí)例演示將軟件測(cè)試知識(shí)滲透至教學(xué)的整個(gè)過程。

4.2 學(xué)生運(yùn)用測(cè)試方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例

在軟件測(cè)試教學(xué)初期，學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)試用例是比較率性而為的，特別是測(cè)試數(shù)據(jù)的選擇和測(cè)試路徑的選擇等，對(duì)于軟件測(cè)試用例集的完整性缺乏清晰的概念和理解。通過系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)后，對(duì)于一個(gè)完整的軟件或部分軟件模塊、組件等，學(xué)生能夠應(yīng)用白盒測(cè)試方法/黑盒測(cè)試方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例，能夠明白一個(gè)完整覆蓋的測(cè)試用例集對(duì)于軟件測(cè)試的重要性，懂得測(cè)試方法并不是獨(dú)立的，而是互為補(bǔ)充，互相依賴的。

4.3 學(xué)生運(yùn)用測(cè)試工具進(jìn)行軟件測(cè)試

本課程教學(xué)中主要選擇了LoadRunner、Quicktest Test Director作為軟件測(cè)試工具。學(xué)生應(yīng)用測(cè)試工具，對(duì)一個(gè)具體軟件進(jìn)行性能、功能等方面的測(cè)試，以及測(cè)試管理，體會(huì)軟件測(cè)試工具為軟件測(cè)試帶來的自動(dòng)化、優(yōu)越性及方便性等諸多優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)軟件測(cè)試課程的特點(diǎn)和教學(xué)中存在的問題，結(jié)合自身研究經(jīng)歷和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出一種實(shí)踐性和操作性都可行的教學(xué)方法。該方法主要從師資力量、教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容模塊化、案例教學(xué)法以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建等五個(gè)方面著手，提出師資隊(duì)伍培養(yǎng)與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，在課程逐漸深入和擴(kuò)展的基礎(chǔ)上開展軟件測(cè)試教學(xué)，將教學(xué)內(nèi)容模塊化，借助軟件測(cè)試工具和測(cè)試插件，主導(dǎo)案例教學(xué)，根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容，搭建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)展開實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在實(shí)際教學(xué)過程中運(yùn)用該方法，取得了較好的教學(xué)效果，有效地培養(yǎng)了學(xué)生軟件測(cè)試能力。下一步將進(jìn)一步加強(qiáng)與企業(yè)的合作，把產(chǎn)學(xué)研人才培養(yǎng)模式推向深入。

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