“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的軟件測試課程教學(xué)體系構(gòu)建

鞠小林+陳翔+文萬志+張艷梅

摘 要：針對軟件測試課程在教學(xué)知識體系、教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)組織方面存在的問題，分析問題產(chǎn)生的歷史原因，探討融合理論、方法、實踐3個維度構(gòu)建教學(xué)知識體系的思路，闡述在線構(gòu)建測試工具習(xí)得案例庫的要素及綜合實訓(xùn)平臺設(shè)計方法，最后提出“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教學(xué)反饋和持續(xù)改進(jìn)策略。

關(guān)鍵詞：軟件測試技術(shù)；教學(xué)體系；教學(xué)改革

文章編號：1672-5913（2017）05-0112-05

中圖分類號：G642

0 引 言

隨著計算機(jī)軟件在各行各業(yè)應(yīng)用的不斷普及與深入，軟件開發(fā)行業(yè)已成為推動社會信息化轉(zhuǎn)型的支柱產(chǎn)業(yè)。軟件質(zhì)量逐漸成為行業(yè)競爭的核心力量之一，保障軟件質(zhì)量的重要手段是軟件測試，因此我國急需大量高素質(zhì)的從事軟件測試的專業(yè)人才。

目前，國內(nèi)高校已將軟件測試作為計算機(jī)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，面向廣大研究生、本科生及專科生等不同層次的學(xué)生開設(shè)與軟件測試相關(guān)的課程（如軟件測試基礎(chǔ)、軟件測試方法與實踐、實用軟件測試技術(shù)等）。區(qū)別于軟件工程課程，軟件測試課程在高校的開設(shè)大多起步較晚，早期一般是作為軟件工程課程的一部分內(nèi)容合并講解[1]。無論在課程理論教學(xué)內(nèi)容安排還是學(xué)生實訓(xùn)環(huán)節(jié)組織上均存在著系統(tǒng)性、針對性、實用性方面的不足，課程講授的知識點來自對原有軟件工程知識體系的延伸，常常與軟件企業(yè)的實際測試需求脫節(jié)。

教育的本質(zhì)是傳授知識、培養(yǎng)能力的過程?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展給傳統(tǒng)的教育帶來了變革的新機(jī)遇。2014年11月，李克強(qiáng)總理在出席首屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會時指出，互聯(lián)網(wǎng)是大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的新工具[2]。在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，高校是發(fā)揮其創(chuàng)新優(yōu)勢的絕佳場所，利用信息通信技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)平臺，使互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)教育深度融合，創(chuàng)造新的教育形態(tài)。

1 教學(xué)過程中存在的問題及改革思路

1.1 對存在問題的分析

通過調(diào)研國內(nèi)多所高校軟件測試課程的教學(xué)情況，結(jié)合南通大學(xué)近3年來的教學(xué)改革經(jīng)歷，我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的軟件測試課程教學(xué)普遍存在以下3點問題。

（1）講授的知識點分散、繁雜，缺乏系統(tǒng)性。在課程講授過程中，有必要構(gòu)建統(tǒng)一的知識框架。國內(nèi)高校開設(shè)軟件測試課程起步較晚，所講授內(nèi)容一般源于對軟件工程課程中軟件驗證環(huán)節(jié)知識點的細(xì)化和擴(kuò)充。這種方法盡管介紹了很多知識點，但由于這些知識點之間的聯(lián)系普遍較松散，學(xué)生對這些知識的認(rèn)識只是停留在“是什么”的層面。在軟件測試課程的教學(xué)過程中，教師和學(xué)生缺乏一個簡單明了的指導(dǎo)框架，只能分散地講解各部分知識點。這種教學(xué)方式不利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握軟件測試的核心要點，也不利于學(xué)生將所學(xué)的軟件測試知識建構(gòu)為一個有機(jī)體系。

（2）教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)實際需求脫節(jié)。多數(shù)高校的教師經(jīng)過本科、研究生、博士階段的學(xué)習(xí)，畢業(yè)后直接到高校工作。這一現(xiàn)實的直接反映是，教師普遍缺乏在企業(yè)工作的背景，他們在授課時經(jīng)常有意無意地側(cè)重于理論講授而弱化學(xué)生的實踐訓(xùn)練[3]。在軟件測試課程的教學(xué)上集中表現(xiàn)為兩點：一是側(cè)重講授軟件測試的基礎(chǔ)理論、經(jīng)典的軟件測試技術(shù)及工具；二是在學(xué)生實訓(xùn)環(huán)節(jié)，側(cè)重安排學(xué)生基于已有的代碼案例開展測試訓(xùn)練，但這些案例被年復(fù)一年地使用，多數(shù)案例已與現(xiàn)階段的企業(yè)實際軟件項目大不相同，而且教學(xué)用的測試工具與企業(yè)正在使用的工具也存在很大的差別。

（3）課程教學(xué)組織模式需要改革。課程教學(xué)組織通常采用“課堂教學(xué)+機(jī)房實驗+課后作業(yè)”線性模式。這種模式下的教學(xué)互動表現(xiàn)為課堂教學(xué)互動、實驗教學(xué)互動、點評學(xué)生作業(yè)互動3個環(huán)節(jié)，但3個環(huán)節(jié)之間沒有或很少有互動。眾所周知，理工科課程的學(xué)習(xí)過程是一個持續(xù)、迭代訓(xùn)練的過程，需要師生全方位地開展教學(xué)互動、深入交流，以達(dá)到持續(xù)學(xué)習(xí)、螺旋式提升知識和能力的目標(biāo)?，F(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為實現(xiàn)上述目標(biāo)提供了便利，有必要將這些技術(shù)廣泛應(yīng)用于教學(xué)組織過程。

1.2 教學(xué)改革思路

在教學(xué)過程中強(qiáng)調(diào)學(xué)生“做中學(xué)”的基本原則，融合“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)背景，組合運用課堂教學(xué)、專題討論、上機(jī)實驗、老師點評、助教推進(jìn)、課后持續(xù)改進(jìn)、項目小組競賽以及個人和團(tuán)隊得分排位賽等多種教學(xué)方法。學(xué)生通過教師、助教、團(tuán)隊成員持續(xù)推動，迭代改進(jìn)這種團(tuán)隊和個人的項目實踐，能夠深刻領(lǐng)會軟件測試的方法、技術(shù)，同時提升個人技能和團(tuán)隊協(xié)作能力。

首先，篩選眾多軟件測試的相關(guān)知識，提煉軟件測試課程的核心知識域，構(gòu)建測試技術(shù)教學(xué)知識體系；其次，針對知識體系中對應(yīng)的知識點，選擇在企業(yè)中廣泛使用的測試工具，并盡可能地從企業(yè)獲取實際項目來構(gòu)建測試教學(xué)的案例庫；再次，構(gòu)建課程綜合實訓(xùn)平臺，供學(xué)生鞏固所學(xué)的測試方法和技術(shù)，并通過系統(tǒng)性訓(xùn)練掌握軟件測試基本原理；最后，在促進(jìn)教學(xué)效果方面，不斷優(yōu)化教學(xué)評價體系，探索教與學(xué)的持續(xù)改進(jìn)方法。

此外，鼓勵學(xué)生參與與軟件開發(fā)測試相關(guān)的各種競賽活動，搭建創(chuàng)新型大學(xué)計算機(jī)教學(xué)實踐平臺[4]。如參加全國大學(xué)生軟件測試大賽，比賽內(nèi)容有開發(fā)者測試大賽、移動應(yīng)用測試大賽和嵌入式測試大賽。借助比賽建立軟件產(chǎn)業(yè)和高等教育的資源對接，探索產(chǎn)教研融合的軟件測試專業(yè)培養(yǎng)體系，進(jìn)一步推進(jìn)高校軟件測試課程的專業(yè)建設(shè)。

2 課程教學(xué)知識域構(gòu)建

2014年發(fā)布的《軟件工程知識體系指南（SWEBOK V3.0）》搜集了33個國家近150位軟件工程領(lǐng)域?qū)＜业囊庖?，將軟件工程研究?nèi)容劃分為15個知識域[5]，其中與軟件測試緊密相關(guān)的知識域是軟件測試和軟件質(zhì)量保證。它們從不同角度涵蓋了與軟件測試研究相關(guān)的海量知識，由于時間有限不可能完全納入軟件測試課程的教學(xué)。我們的教學(xué)改革以這兩個知識域的內(nèi)容為基礎(chǔ)，考慮面向本科生的卓越工程師培養(yǎng)要求，篩選其中一部分內(nèi)容構(gòu)建教學(xué)知識域。

目前可以分為兩步：第一步是建構(gòu)軟件測試的理論知識體系，目的是提煉軟件測試?yán)碚摻虒W(xué)知識域，注重各知識域之間的關(guān)聯(lián)，力求知識域的系統(tǒng)性；第二步是測試工具習(xí)得案例庫的構(gòu)建，目的是基于已有的軟件工具，開展一系列簡單的項目實踐，讓學(xué)生掌握課堂講授的理論知識點。endprint

2.1 軟件測試教學(xué)知識體系

同濟(jì)大學(xué)朱少民教授發(fā)布的“軟件測試”思維導(dǎo)圖，意圖描繪軟件測試技術(shù)的全景圖，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界引起了廣泛的討論[6]。 這張“軟件測試”思維導(dǎo)圖包含9個模塊，分別是測試定義、測試層次和類型、測試的流派、測試方法、測試方式、自動化測試、測試技術(shù)、測試過程、測試管理。雖然對模塊內(nèi)容的劃分依據(jù)還存在一些爭議，但是該思維導(dǎo)圖覆蓋了軟件測試的理論、方法、技術(shù)和實踐等諸多方面，9大模塊之間也用連線表達(dá)模塊間千絲萬縷的聯(lián)系。我們借鑒該思維導(dǎo)圖覆蓋的知識要點，結(jié)合卓越工程師培養(yǎng)的教學(xué)需要，融合理論、方法、實踐3個維度，構(gòu)建軟件測試課程教學(xué)的知識體系，如圖1所示。

圖1展示了軟件測試課程教學(xué)涉及的知識模塊以及各模塊之間的關(guān)聯(lián)。如前所述，我們篩選了SWEBOK V3.0中對應(yīng)的知識點作為各模塊的教學(xué)內(nèi)容。此外，結(jié)合普通本科院校（如南通大學(xué)）學(xué)生的實際情況，對各知識模塊的學(xué)習(xí)要求適當(dāng)調(diào)整，各模塊對應(yīng)的知識域見表1。

在課堂理論教學(xué)中講述上述內(nèi)容時，側(cè)重闡述這些知識點的產(chǎn)生背景、基本原理、目標(biāo)及相互聯(lián)系等，在教學(xué)實踐環(huán)節(jié)精心組織實踐項目，強(qiáng)化所學(xué)知識要點。

2.2 測試工具習(xí)得案例設(shè)計

軟件測試的目的是發(fā)現(xiàn)缺陷，人工測試與利用工具自動測試有各自的適用場景。一般而言，自動測試可以大幅度降低軟件測試代價。目前有大量的測試工具可供教學(xué)使用。我們對照圖1中的知識體系及表1中的知識點，選擇一些有代表性的測試工具構(gòu)造相應(yīng)的案例組織學(xué)生實訓(xùn)學(xué)習(xí)，通過工具的學(xué)習(xí)掌握相應(yīng)的知識點?，F(xiàn)有的軟件測試工具使用情況如下。

（1）在學(xué)習(xí)組合測試時，我們設(shè)計了軟件安裝過程的兼容性測試，設(shè)計了一組需要檢測兼容性的環(huán)境要素（如網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、CPU等），用微軟的開源軟件PICT求解不同組合。

（2）單元測試環(huán)節(jié)分兩組開展教學(xué)。一組是從開源網(wǎng)站（Github、SIR等）下載一組Java源程序及與程序?qū)?yīng)的Bug版本，練習(xí)使用Junit工具或利用集成在Eclipse上的開源插件EclEmma開展單元測試；第二組是從開源網(wǎng)站下載一組C++源程序及與程序?qū)?yīng)的Bug版本，利用微軟Visual Studio單元測試框架開展單元測試。在測試用例方面，可以直接使用SIR提供的測試用例，也可以應(yīng)用所學(xué)的用例設(shè)計方法來構(gòu)造測試用例。

（3）在性能測試教學(xué)環(huán)節(jié)，選擇兩組工具（JMeter工具、Visual Studio的性能分析工具），案例選擇的是南通大學(xué)Email服務(wù)性能測試。

（4）代碼覆蓋測試?yán)玫氖羌稍贓clipse上的開源插件EclEmma。實訓(xùn)案例與單元測試相同。

（5）移動應(yīng)用測試應(yīng)用慕測（mooctest.net）提供的移動應(yīng)用測試工具（Kikbug），案例采用了來自工業(yè)企業(yè)的真實案例。

上述案例庫構(gòu)建策略的一個顯著好處是：可以從開源網(wǎng)站下載或與企業(yè)合作的方式獲得工業(yè)企業(yè)最新的軟件開發(fā)項目，這使得學(xué)生不僅能掌握軟件測試基礎(chǔ)知識，而且能接觸到工業(yè)企業(yè)最新的軟件開發(fā)實踐，增加學(xué)生身臨其境的感覺，從而更直觀地認(rèn)識到在現(xiàn)階段軟件測試中需要解決的問題。

3 課程教學(xué)實訓(xùn)平臺構(gòu)建

盡管有豐富的測試工具可用于軟件測試課程教學(xué)，但配置這些工具通常比較復(fù)雜，需要耗費師生及員工大量時間和精力。其表現(xiàn)在：①運行環(huán)境差異。不同測試工具對運行操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)配置、運行庫等要求往往不同。②支持的編程語言差異。不同的測試工具可能支持不同的編程語言，有的支持Java語言，有的支持C++語言。③支持項目差異。不同的測試工具往往支持不同特征的項目測試，有些僅支持對傳統(tǒng)軟件項目的測試，有的支持對C/S 或B/S 架構(gòu)的項目測試，還有的工具用于測試移動應(yīng)用。

因此，很有必要構(gòu)建一個用于軟件測試課程教學(xué)的綜合實訓(xùn)平臺，將軟件工具配置的工作對 師生透明化。如此，教師的工作重心可以集中于構(gòu)建學(xué)生實訓(xùn)的題庫，學(xué)生則集中精力考慮測試策略、測試用例設(shè)計，通過系統(tǒng)內(nèi)嵌的測試工具驗證測試策略和測試用例，進(jìn)而掌握相應(yīng)的理論知識點和提升實際動手能力。我們基于慕測科技提供的系統(tǒng)架構(gòu)，構(gòu)建軟件測試課程教學(xué)實訓(xùn)平臺[7]，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2這種架構(gòu)的好處是顯而易見的。從開源網(wǎng)站、學(xué)術(shù)界及軟件企業(yè)獲取項目實踐素材，經(jīng)過篩選轉(zhuǎn)換之后構(gòu)建測試題庫，這種方式保證了教學(xué)內(nèi)容緊貼實際需求，并且在測試項目的構(gòu)建上有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。學(xué)生通過網(wǎng)站提供的統(tǒng)一用戶訪問接口實現(xiàn)測試環(huán)境的構(gòu)建，測試環(huán)境可以跟蹤學(xué)生的軟件使用、開發(fā)行為。系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化評分、自動化提示、編程行為跟蹤等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。此外，系統(tǒng)還提供了微信和博客接口，可以實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的課堂測試、課堂調(diào)研及課后作業(yè)，該功能已被廣泛用于教學(xué)互動環(huán)節(jié)。

4 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教學(xué)反饋與持續(xù)改進(jìn)

4.1 教學(xué)評價體系構(gòu)建

傳統(tǒng)的教學(xué)反饋形式有課堂教學(xué)互動（提問及點評）、課后答疑、期中調(diào)研、期末測驗等。其中，課堂教學(xué)互動效果好但特別耗時，使得課堂教學(xué)內(nèi)容不夠濃縮，并且這種收益是一次性的（下一輪教學(xué)仍需重復(fù)同樣的動作）。教學(xué)中及時反饋十分重要，但課后答疑、期中調(diào)研、期末測驗等形式很難保證實時性，從而降低了這類反饋的效果。

我們基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化教學(xué)評價體系，具體做法如下：①在課堂上以講授理論知識為主，穿插討論、翻轉(zhuǎn)課堂等形式。此外，可以基于綜合實訓(xùn)平臺開展微信小測、微信投票等形式的教學(xué)活動。②基于教學(xué)實訓(xùn)平臺組織實驗教學(xué)。學(xué)生在提交實驗結(jié)果后可以從自動評分模塊得到本次實驗得分。這在一定程度上降低了教師的工作量，學(xué)生還可以根據(jù)結(jié)果迭代改進(jìn)。此外，在平臺FAQ模塊列出學(xué)生學(xué)習(xí)過程中可能會遇到的常見問題，教師和助教負(fù)責(zé)更新自己課程的FAQ。③實驗報告、課后作業(yè)以博客的形式提交，教師和助教直接在博客中進(jìn)行點評。采用內(nèi)容訂閱和推送服務(wù)（RSS、Email），方便教師在學(xué)生完成博客后收到RSS和Email通知。學(xué)生的博客被點評后也會收到RSS和Email通知，這在一定程度上提高了師生交互的效率。endprint

4.2 持續(xù)改進(jìn)

雖然我們基于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)初步構(gòu)建了較為高效的教學(xué)評價機(jī)制，但是整個系統(tǒng)的整合度還不是很高，教學(xué)反饋過程目前依賴于利用一些已有的工具，這些工具需要進(jìn)一步與教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)整合。目前，我們已完成微信與教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)的整合，下一步需要整合QQ這種在學(xué)生中廣泛使用的即時通信工具。我們的目標(biāo)是實現(xiàn)微信、QQ、Email、RSS等互聯(lián)網(wǎng)工具或服務(wù)與整個教學(xué)實訓(xùn)系統(tǒng)的融合，不斷優(yōu)化它們之間的接口，以提高師生交流的效率，從而方便學(xué)生和教師的使用。

5 結(jié) 語

軟件測試課程是計算機(jī)專業(yè)的核心課程，我們在構(gòu)建教學(xué)知識體系上注重系統(tǒng)性；在實驗教學(xué)組織上注重實踐性，加強(qiáng)實驗平臺建設(shè)，選擇緊跟企業(yè)需求的實踐素材；在教學(xué)反饋機(jī)制建設(shè)上注重互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的應(yīng)用和整合。我們下一步工作是優(yōu)化課程理論教學(xué)體系，對課程教學(xué)實訓(xùn)平臺進(jìn)行升級，增加新的測試功能，進(jìn)一步縮短教學(xué)反饋傳播途徑。通過持續(xù)改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和過程，提高對軟件測試人才培養(yǎng)的效率。

參考文獻(xiàn)：

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[7] 慕測科技[EB/OL]. [2016-11-11]. http：//mooctest.net .

（見習(xí)編輯：張 勛）endprint