案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在“軟件需求工程”課程教學(xué)中的應(yīng)用

劉偉+梁楊+李小智

摘要：“軟件需求工程”是計(jì)算機(jī)及軟件類專業(yè)一門(mén)兼具理論性與實(shí)踐性的專業(yè)課。在“軟件需求工程”的教學(xué)中采用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，合理選取和裁剪項(xiàng)目案例，并將案例融入課堂導(dǎo)入、內(nèi)容講解、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，以便更好地將理論與實(shí)踐相結(jié)合，深入掌握需求工程相關(guān)理論與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：需求工程；案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）43-0183-03

一、引言

“軟件需求工程”是軟件工程的核心組成部分之一，也是軟件工程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)[1]。目前，很多高校在軟件工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等本科專業(yè)開(kāi)設(shè)了“軟件需求工程”課程。該課程主要學(xué)習(xí)軟件需求工程相關(guān)的理論知識(shí)與實(shí)踐技術(shù)，通過(guò)分析軟件需求階段所遇到的困難引出需求工程的概念，重點(diǎn)學(xué)習(xí)如何開(kāi)展需求獲取、需求分析和建模、需求定義和驗(yàn)證、需求確認(rèn)、需求跟蹤和需求變更管理，并學(xué)習(xí)如何撰寫(xiě)需求工程中產(chǎn)生的軟件文檔，包括《用戶需求說(shuō)明書(shū)》、《需求陳述》）和《軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)》等?！败浖枨蠊こ獭闭n程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，既要求學(xué)生掌握需求工程基本理論，還要求學(xué)生掌握相應(yīng)的工程實(shí)踐技術(shù)，以工程化的思想和手段對(duì)待軟件需求工作[2，3]。

案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種將理論與實(shí)踐相結(jié)合的互動(dòng)式教學(xué)方法，教師結(jié)合課堂教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)一系列的具體教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、主動(dòng)參與教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)際[4，5]。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，通過(guò)引入案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法開(kāi)展“軟件需求工程”課程的教學(xué)，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生能夠更好地理解和掌握所學(xué)知識(shí)并在軟件開(kāi)發(fā)中合理運(yùn)用所學(xué)技術(shù)，更好地消化需求工程的理論、技術(shù)和實(shí)踐方法，取得了良好的教學(xué)效果。

二、“軟件需求工程”教學(xué)內(nèi)容

在“軟件需求工程”課程的教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合需求工程的整體結(jié)構(gòu)及實(shí)際教學(xué)課時(shí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了合理的安排和調(diào)整。需求工程由需求開(kāi)發(fā)和需求管理兩大部分組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

以32課時(shí)的“軟件需求工程”課程為例，其中24課時(shí)為課堂教學(xué)課時(shí)，8課時(shí)為課內(nèi)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，基于需求工程的整體結(jié)構(gòu)，將核心教學(xué)內(nèi)容分為五個(gè)模塊，分別為需求工程概述、需求獲取、需求分析及需求建模、需求定義與需求驗(yàn)證、需求管理。

三、案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的運(yùn)用

針對(duì)“軟件需求工程”課程的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中廣泛運(yùn)用了案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，這些教學(xué)案例主要應(yīng)用在三個(gè)環(huán)節(jié)，分別為課堂導(dǎo)入、內(nèi)容講解和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。下面分別結(jié)合一些實(shí)例說(shuō)明如何在這些教學(xué)環(huán)節(jié)運(yùn)用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。

（一）課堂導(dǎo)入

針對(duì)一些教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，采用案例導(dǎo)入教學(xué)方法，通過(guò)案例引出相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容。例如在本課程的第一次課，通過(guò)講解一個(gè)“外籍人員管理系統(tǒng)”中存在的問(wèn)題，分析需求工作的重要性，如果一個(gè)問(wèn)題在需求分析階段就被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，那么所需的成本會(huì)很低；但是一旦問(wèn)題遺留在系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)階段才被發(fā)現(xiàn)，則需要付出非常高昂的代價(jià)。以此問(wèn)題作為“需求工程”的第一個(gè)案例，讓學(xué)生對(duì)需求工程的重要性有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。

在講解具體的教學(xué)內(nèi)容時(shí)，也可以結(jié)合具體案例引出相關(guān)內(nèi)容，例如在講解“隱性需求”時(shí)，通過(guò)一個(gè)在訪問(wèn)量劇增時(shí)候?qū)е路?wù)器宕機(jī)的“FlowerStore鮮花預(yù)訂系統(tǒng)”，引出“隱性需求”，特別是一些非功能需求的重要性。

通過(guò)案例導(dǎo)入課程教學(xué)內(nèi)容，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為后續(xù)的知識(shí)講解奠定基礎(chǔ)。

（二）內(nèi)容講解

為了讓學(xué)生深入理解和掌握需求工程的教學(xué)內(nèi)容，在本課程的內(nèi)容講解過(guò)程中使用了40多個(gè)小教學(xué)案例，結(jié)合教學(xué)案例講解相關(guān)知識(shí)，有助于學(xué)生更好地消化和掌握所學(xué)知識(shí)。

下面以需求獲取為例，針對(duì)幾種常用的需求獲取方式，在知識(shí)講解的同時(shí)引入了對(duì)應(yīng)的教學(xué)實(shí)例，通過(guò)一系列具體的抽樣文檔、系統(tǒng)原型界面、需求會(huì)議記錄文檔、需求現(xiàn)場(chǎng)視頻和照片、用例圖等講解如何在實(shí)際軟件開(kāi)發(fā)工作中靈活運(yùn)用各種需求獲取方式，以便快速、準(zhǔn)確地獲取客戶需求。所采用的需求獲取教學(xué)案例如表1所示。

在講解需求建模技術(shù)時(shí)，為了讓學(xué)生更好地掌握常用的建模技術(shù)，采用不同的模型從不同的角度描述系統(tǒng)需求，在教學(xué)過(guò)程中采用了一些較為完整的教學(xué)案例，每一個(gè)案例都源于一個(gè)真實(shí)的項(xiàng)目，將理論知識(shí)和實(shí)踐開(kāi)發(fā)緊密聯(lián)系到一起，真正做到學(xué)以致用，部分教學(xué)案例如表2所示。

以面向?qū)ο蠼Ｖ械臓顟B(tài)圖為例，在教學(xué)過(guò)程中首先通過(guò)一個(gè)航空訂票系統(tǒng)中的訂單狀態(tài)引出狀態(tài)圖，訂單包含新建訂單、已確認(rèn)訂單、已付款訂單、已取消訂單、過(guò)期訂單等多種狀態(tài)，有些狀態(tài)之間可以轉(zhuǎn)換，而且在不同的狀態(tài)下訂單的行為也存在區(qū)別，例如已付款訂單不允許刪除、但是過(guò)期訂單允許刪除等。為了更加清晰地描述訂單的多種狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，可以采用狀態(tài)圖進(jìn)行建模，通過(guò)訂單對(duì)象的狀態(tài)圖可以進(jìn)一步分析系統(tǒng)需求，了解系統(tǒng)核心對(duì)象的狀態(tài)改變以及行為的變化。再逐步講解如何閱讀和繪制狀態(tài)圖，最后再通過(guò)一個(gè)“信用卡系統(tǒng)賬戶對(duì)象狀態(tài)圖”的實(shí)例來(lái)回顧和總結(jié)所學(xué)知識(shí)。

此外，在講解《用戶需求說(shuō)明書(shū)》和《軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)》等軟件需求文檔時(shí)，結(jié)合大量真實(shí)項(xiàng)目文檔進(jìn)行講解，這些文檔均來(lái)自軟件企業(yè)的真實(shí)項(xiàng)目，例如《某公司財(cái)務(wù)系統(tǒng)用戶需求說(shuō)明書(shū)》、《某省級(jí)移動(dòng)公司24小時(shí)自助營(yíng)業(yè)廳銀行卡交費(fèi)軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)》、《某企業(yè)門(mén)戶及協(xié)同辦公平臺(tái)項(xiàng)目需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)》等，通過(guò)這些真實(shí)的項(xiàng)目文檔，讓學(xué)生更好地理解一線軟件企業(yè)如何撰寫(xiě)需求文檔，并將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于項(xiàng)目實(shí)踐。

（三）實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在“軟件需求工程”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)一個(gè)項(xiàng)目案例，通過(guò)對(duì)項(xiàng)目案例的分析，提高了學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用以及分析和解決問(wèn)題的能力。以“用例建?！睘槔趯?shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，結(jié)合幾個(gè)不同的項(xiàng)目設(shè)置了幾道練習(xí)，要求學(xué)生按照教師在課堂上的步驟繪制用例圖、撰寫(xiě)相應(yīng)的用例文檔、制作用例檢查矩陣，實(shí)驗(yàn)中采用的項(xiàng)目實(shí)例包括企業(yè)餐廳訂餐系統(tǒng)、圖書(shū)管理系統(tǒng)和網(wǎng)上信用卡管理系統(tǒng)等。以企業(yè)餐廳訂餐系統(tǒng)為例，該項(xiàng)目實(shí)例的基本描述如下：endprint

某企業(yè)為了方便員工用餐，為企業(yè)餐廳開(kāi)發(fā)了一個(gè)訂餐系統(tǒng)（COS：Cafeteria Ordering System），企業(yè)員工可通過(guò)企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)使用該系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本功能描述如下：企業(yè)的任何員工都可以查看菜單和今日特價(jià)；系統(tǒng)的顧客是注冊(cè)到系統(tǒng)的員工，可以在線訂餐（以下操作均需先登錄）、注冊(cè)工資支付、修改訂餐信息和刪除訂餐信息，在注冊(cè)工資支付時(shí)需要通過(guò)工資系統(tǒng)進(jìn)行身份驗(yàn)證；餐廳員工是特殊的顧客，可以進(jìn)行備餐（系統(tǒng)記錄備餐信息）、生成付費(fèi)請(qǐng)求和請(qǐng)求送餐，其中對(duì)于注冊(cè)使用工資支付的顧客生成付費(fèi)請(qǐng)求并發(fā)送給工資系統(tǒng)；菜單管理員是餐廳員工的一種，可以管理菜單；送餐員也是餐廳員工的一種，可以打印送餐說(shuō)明、記錄送餐信息（如送餐時(shí)間）以及記錄收費(fèi)（對(duì)于沒(méi)有注冊(cè)工資支付的顧客，由送餐員收取現(xiàn)金后記錄）。

該練習(xí)項(xiàng)目是一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的裁剪版。學(xué)生可以在完成練習(xí)的過(guò)程中邊思考邊復(fù)習(xí)，通過(guò)案例進(jìn)一步掌握所學(xué)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

“軟件需求工程”是一門(mén)兼具理論性與實(shí)踐性的軟件工程類課程，案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法則是一種將理論與實(shí)踐相結(jié)合的互動(dòng)式教學(xué)方法。在“軟件需求工程”課程的課堂導(dǎo)入、內(nèi)容講解和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)采用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，合理選取和設(shè)置教學(xué)案例，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果。

在今后的教學(xué)工作中，將進(jìn)一步整理和完善教學(xué)案例庫(kù)，同時(shí)將部分案例與其他軟件開(kāi)發(fā)類課程共享，圍繞案例開(kāi)展需求、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試等工作，讓學(xué)生更好地通過(guò)案例掌握軟件開(kāi)發(fā)所需的各項(xiàng)知識(shí)和技能，提高綜合素質(zhì)和就業(yè)能力。

參考文獻(xiàn)：

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