軟件工程需求分析案例教學(xué)

王 勇 李程俊

（中國地質(zhì)大學(xué)計算機學(xué)院 湖北·武漢 430074）

軟件工程是指導(dǎo)計算機軟件開發(fā)和維護的工程。而需求分析是軟件生命周期中及其重要的環(huán)節(jié)。在需求分析中，首先要獲取用戶的具體需求，并進行分析和認證，然后建立項目的邏輯模型。需求分析關(guān)系著軟件工程項目的成敗。由于用戶往往專業(yè)知識不足，使得需求溝通總是存在障礙。軟件需求分析人員不僅需要抽象顯性的需求，還必須具備挖掘隱藏的需求的能力。針對高等院校軟件工程課程，特別是需求分析相關(guān)課程實踐環(huán)節(jié)薄弱的現(xiàn)狀，本文致力于探索需求分析的案例教學(xué)，從而提升軟件工程課程的實驗教學(xué)水平。

1 軟件工程教學(xué)存在的問題

一直以來，軟件工程教學(xué)中存在著一些不足之處?？傮w而言，文字性內(nèi)容及說明指導(dǎo)性的教學(xué)內(nèi)容過多而實踐卻很薄弱。具體而言表現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）課程的內(nèi)容無法賦予學(xué)生實踐參與感。軟件工程課程致力于詳細的說明各種概念、理論或方法。學(xué)生真正思考和動手的機會比較少。

（2）課程中建模工具沒有和軟件工程生命周期融會貫通。軟件工程課程涉及到UML（統(tǒng)一建模語言）圖教學(xué)。然而，UML圖和軟件工程生命周期的教學(xué)結(jié)合不緊密，沒有強調(diào)對應(yīng)關(guān)系。

（3）需求分析停留在紙面上。雖然課程強調(diào)了需求分析的重要性，但是沒有給學(xué)生真正的機會進行需求分析的練習(xí)。軟件工程本質(zhì)上是實踐課程，書本上的知識經(jīng)過實踐的演練才能成為有用的技能。實踐薄弱的現(xiàn)狀使得軟件工程教學(xué)效果非常不理想。教學(xué)過程和實際應(yīng)用嚴重脫節(jié)。

2 需求分析案例教學(xué)

需求分析是一種基于經(jīng)驗知識積累的創(chuàng)造性工作。本文有針對性地設(shè)計了一些需求分析的案例，并為每個案例給出了具體教學(xué)方法，具體如下所示。

2.1 案例教學(xué)設(shè)計

自行設(shè)計了一些案例，然后在案例的基礎(chǔ)上展開需求分析的教學(xué)。具體情況如下。

（1）國際會議投稿審稿系統(tǒng)。此案例的具體教學(xué)方法如下。教師分別從投稿者和審稿人的角度描述這個軟件系統(tǒng)的部分顯性的需求。具體而言，投稿者需要通過系統(tǒng)投稿以及查看投稿的結(jié)果等等。同時，審稿人需要查看名下的審稿稿件條目，確認對某些稿件進行審稿而拒絕進行另外一些稿件的審稿，以及給所審的稿件評級寫意見等等。教師在描述中必須強調(diào)，盲審制度決定投稿者和審稿人是不允許直接進行溝通的。認真研究完上述描述之后，學(xué)生會產(chǎn)生各種疑惑。比如，學(xué)術(shù)方向各不相同，投稿之后稿件是如何推送給合適審稿人等等。老師不能直接回答他們的疑惑，而是提供各種材料讓他們自己思考，解決。比如，提供稿件的樣式以及審稿人登記信息的樣式。當(dāng)學(xué)生看到上述兩個材料中都提供了關(guān)鍵字之后，有可能會想到，可以用關(guān)鍵字匹配的方法迅速將稿件推送給審稿人。當(dāng)然這種推送不可能百分百正確，所以審稿人有權(quán)拒絕部分審稿要求。又如，由顯性需求可見，審稿人只負責(zé)給出稿件的評級及意見，不能決定拒絕或接收稿件。所以，為了給出最終的審稿意見，顯然軟件系統(tǒng)中還有其它角色參與操作。教師此時可以告知，每篇稿件有多個審稿意見，稿件數(shù)量很多，必須綜合總體對比審稿評級，才能確定文章錄用與否。學(xué)生得到這些補充信息之后，可能會提煉出軟件的另一個參與者——編輯并為之設(shè)計需求。比如，處理審稿人拒絕審稿的信息，重新分排審稿人，根據(jù)審稿意見決定稿件錄用與否等等。

在這個案例的教學(xué)中，模擬了根據(jù)不完整的線索進行分析，獲取隱形的需求。并鍛煉了學(xué)生利用用例圖表達需求的能力。

（2）某連鎖倉儲超市應(yīng)用系統(tǒng)。完成連鎖倉儲超市的日常管理。教師首先展示網(wǎng)上隨處可見的普通超市管理軟件。然后強調(diào)連鎖倉儲超市和普通超市有很多不同。動員學(xué)生去超市和倉儲走訪觀察，促使其自行發(fā)現(xiàn)不同之處。

本案例教學(xué)主要鍛煉學(xué)生通過調(diào)查獲取需求。此外，通過這個案例，學(xué)生會感受到，名稱相似的軟件，可能內(nèi)涵完全不同，從而真正理解軟件需求分析的獨特性。

（3）煤礦安全生產(chǎn)系統(tǒng)和智慧工地系統(tǒng)。分別用以完成煤礦和工地的管理。教師首先說明兩個系統(tǒng)的主要用途都包括考勤，以及基于考勤數(shù)據(jù)發(fā)放工資。然而，工作環(huán)境的不同使得考勤的實現(xiàn)截然不同，各自都有難點。煤礦在出入口打卡即可統(tǒng)計出勤情況，然而難點在于工人在煤礦內(nèi)部是否積極勞動也需要檢查。由于工作空間本身有限等等原因，另派人手下礦檢查是不現(xiàn)實的。而工地視野開闊，工人的工作是否積極一目了然，難點在于統(tǒng)計出勤情況。這是因為工地是開放的空間，僅在出入口打卡意義不大。此外，工地上不同工種的工人的考勤方式各不相同。比如砌磚的工人應(yīng)計時考勤，制作預(yù)制板的工人應(yīng)該計件。學(xué)生必須根據(jù)教師的說明，設(shè)計合理的考勤方案，進而圍繞自己設(shè)計的方案完成需求分析。

由本案例可見，需求簡單未見得代表需求分析簡單，而且相同的需求在不同的場景下實現(xiàn)途徑大相徑庭。主要鍛煉學(xué)生在不同場景下，用自己的需求分析能力支撐需求。

2.2 學(xué)生的實踐流程

（1）獲取需求。

（2）學(xué)生提煉出軟件的全部參與者。

（3）學(xué)生為參與者設(shè)計用例。

（4）學(xué)生之間分組探討，給出最終的需求分析結(jié)果。每個學(xué)生的需求分析結(jié)果往往不同。建議以兩人小組方式進行開展探討。探討之后，組內(nèi)學(xué)生拿出一個以用例圖表達的最終方案。署名順序由學(xué)生對于最終方案的貢獻程度確定。

（5）評估打分。對每個小組給出的需求分析用例圖進行評定，根據(jù)其質(zhì)量和學(xué)生的署名順序給該組的每個學(xué)生進行評分。

2.3 實施情況

軟件工程需求分析案例教學(xué)已經(jīng)直接植入本?，F(xiàn)有的軟件工程課程中進行試點。針對參加試點的計算機科學(xué)與技術(shù)、信息安全和信息管理與信息系統(tǒng)三個專業(yè)共7個班，208位本科生的問卷調(diào)查結(jié)果如表1所示。

表1反映了可喜的收獲。當(dāng)然，也能看到明顯的不足——團隊配合的組織方式還有待進一步加強。無論如何，軟件工程需求分析案例教學(xué)的試點基本取得了成功。接下來，還有待通過進一步的教學(xué)研究來觀察和提高軟件工程需求分析案例教學(xué)的教學(xué)效果。

表1 軟件工程需求分析案例教學(xué)效果調(diào)查結(jié)果

3 結(jié)語

一個滿足用戶要求的計算機軟件，必須在合理的需求分析指導(dǎo)下才能夠完成。錯誤的、不完全的需求分析結(jié)果將嚴重影響軟件的質(zhì)量。然而，能夠勝任需求分析任務(wù)的人才一直以來數(shù)量較少，無法滿足軟件產(chǎn)業(yè)的需求。這種現(xiàn)象的一個重要原因在于，需求分析強調(diào)實踐知識的積累，而高等院校計算機相關(guān)專業(yè)提供的實踐機會則嚴重不足。本文所倡導(dǎo)的需求分析案例教學(xué)的目的在于為在校計算機相關(guān)專業(yè)的本科生提供需求分析的實踐機會。具體選擇了側(cè)重點各不相同的三個案例進行教學(xué)。學(xué)生通過這三個案例的互動教學(xué)，能積累一定的需求分析經(jīng)驗?？梢灶A(yù)見，需求分析案例教學(xué)的推廣，能為在校計算機相關(guān)專業(yè)的本科生提供足夠的需求分析的經(jīng)驗知識積累和實戰(zhàn)機會，為學(xué)生們將來從事需求分析工作打下堅實的基礎(chǔ)。接下來，教學(xué)研究小組需要進一步開展軟件工程需求分析的案例教學(xué)研究，繼續(xù)增加案例，完成相關(guān)的實驗指導(dǎo)書，更好地指導(dǎo)學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)。