鄭 煒,王文鵬,胡德生,吳瀟雪,王 冰
(西北工業(yè)大學(xué) 軟件與微電子學(xué)院,陜西 西安 710072)
基于MOOC的軟件測試課程教學(xué)建設(shè)
鄭 煒,王文鵬,胡德生,吳瀟雪,王 冰
(西北工業(yè)大學(xué) 軟件與微電子學(xué)院,陜西 西安 710072)
MOOC教學(xué)模式作為一種基于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新興教學(xué)模式,正席卷著整個(gè)教育界。文章簡要分析MOOC在國內(nèi)的發(fā)展和軟件測試課程的教學(xué)情況,提出基于MOOC的軟件測試課程教學(xué)模式的觀點(diǎn),結(jié)合西北工業(yè)大學(xué)的具體實(shí)踐,闡述與MOOC相結(jié)合的軟件測試課程教學(xué)方法。
MOOC; 計(jì)算機(jī); 軟件工程; 課程教學(xué)模式
MOOC是為了增強(qiáng)知識傳播而由具有分享和協(xié)作精神的個(gè)人或者組織發(fā)布的、散布于互聯(lián)網(wǎng)上的開放課程。MOOC作為新興的教學(xué)模式,自誕生時(shí)起就在傳統(tǒng)的高等教育領(lǐng)域里引起了強(qiáng)烈的反響,現(xiàn)已對全球的高等教育產(chǎn)生了重要影響。眾多國內(nèi)外高校依此作為平臺,開展學(xué)術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的交流學(xué)習(xí)、分享合作。MOOC促進(jìn)了世界范圍內(nèi)知識內(nèi)容的分享,為不同學(xué)科的教和學(xué)創(chuàng)造了大量的機(jī)會(huì)。在MOOC快速發(fā)展的背景下,如何利用現(xiàn)有的MOOC的“名校+名師+名課”資源,克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的諸多弊端,成為了當(dāng)下MOOC建設(shè)課程項(xiàng)目的重中之重。
軟件測試作為計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與軟件工程專業(yè)學(xué)生需要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)課程之一,是教學(xué)體系中不可或缺的一環(huán)。軟件測試是一門注重理論與實(shí)踐相結(jié)合的科目,在做好理論知識學(xué)習(xí)的同時(shí),需要積極參與實(shí)踐練習(xí),才能不斷充實(shí)提高專業(yè)技能。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師在課堂上進(jìn)行授課,學(xué)生課下完成作業(yè)練習(xí),這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)在于能夠使學(xué)生在充分了解到專業(yè)知識之后,以理論為指導(dǎo)進(jìn)行實(shí)踐[1]。然而此類教學(xué)模式也存在一些不足,如學(xué)生在進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)的過程中可能會(huì)因?yàn)槿狈皶r(shí)的指導(dǎo)而出現(xiàn)一些不必要的失誤,學(xué)習(xí)效率較低,技能提升較為緩慢。同時(shí),這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在有重理論、輕實(shí)踐,重知識傳授、輕能力培養(yǎng),“學(xué)”“用”脫節(jié)等一系列的問題。新型的基于MOOC的軟件測試課程教學(xué)模式在這方面則有其自身天然的優(yōu)勢,新的教學(xué)模式注重“課堂翻轉(zhuǎn)”教學(xué)方法的運(yùn)用,翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu),即學(xué)生課前在家里通過MOOC觀看教學(xué)視頻學(xué)習(xí)相關(guān)知識,在課堂上交流、討論、反饋?zhàn)约涸趯?shí)踐過程中遇到的問題,全面提升課堂互動(dòng)的機(jī)會(huì),真正做到活學(xué)活用。
隨著MOOC影響力的廣泛傳播以及用戶日益增長的知識需求,MOOC開設(shè)課程正在呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),中國大學(xué)MOOC平臺已經(jīng)在諸多學(xué)科分支方向上開設(shè)了近1 100項(xiàng)課程,其中,工程技術(shù)類學(xué)科在已經(jīng)開設(shè)的學(xué)科中所占比例達(dá)到了29%[2]。雖然已經(jīng)有一批較為優(yōu)秀的軟件測試在線課程,但還是存在一系列的挑戰(zhàn)性問題:①現(xiàn)有的軟件測試課程從學(xué)時(shí)數(shù)、教學(xué)安排等方面都難以達(dá)到實(shí)際職業(yè)對軟件測試深度、廣度和實(shí)踐能力的要求,相關(guān)培養(yǎng)方案的制訂較少考慮企業(yè)的實(shí)際需要,針對性不強(qiáng)。②軟件測試目前存在眾多不同的測試方法和測試工具,它們各有特點(diǎn)和優(yōu)勢,并且軟件測試相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速,新的方法不斷出現(xiàn),這使得教學(xué)內(nèi)容的選擇和準(zhǔn)備變得非常困難。③當(dāng)前國內(nèi)外軟件測試教材多是對眾多方法和技術(shù)的描述,對具體技術(shù)的深人程度不足且無法適應(yīng)測試技術(shù)、工具的快速變化,對學(xué)生進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)幫助有限。④企業(yè)的軟件開發(fā)中使用了眾多的軟件工具,并且對于重要領(lǐng)域的軟件開發(fā),很多企業(yè)采用商業(yè)化工具。在教學(xué)過程中,這些昂貴的、專用的商業(yè)工具較為缺乏,并且在有限課程時(shí)間內(nèi)學(xué)生難以接觸到眾多不同類型的軟件開發(fā)工具。
基于此類問題,我們開設(shè)的基于MOOC的軟件測試課程為軟件測試技術(shù)的學(xué)習(xí)者提供前沿測試技術(shù)介紹,其內(nèi)容結(jié)構(gòu)簡明合理、層次清晰、由淺人深,注重將軟件測試?yán)碚撝R、技術(shù)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合,同時(shí)重點(diǎn)突出一個(gè)“新”字,開創(chuàng)促使互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新興技術(shù)。本課程兼顧培養(yǎng)“高級應(yīng)用型人才”和“學(xué)術(shù)研究型人才”,在“基礎(chǔ)理論+實(shí)踐應(yīng)用”基礎(chǔ)上,對測試人員職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成、主流行業(yè)測試工具以及軟件測試研究前沿技術(shù)進(jìn)行探討。一方面,為學(xué)生從業(yè)后盡快適應(yīng)工作崗位做好準(zhǔn)備;另一方面,挖掘?qū)W生潛能,為進(jìn)一步從事測試技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)。
我們開設(shè)的軟件測試課程于2015年獲得全國工程碩士研究生教育在線課程建設(shè)項(xiàng)目——學(xué)堂在線(國家級MOOC項(xiàng)目)立項(xiàng)?;诖苏n程建設(shè),我們收獲了一系列優(yōu)秀成果和專利獎(jiǎng)項(xiàng),其中專利有Web服務(wù)自動(dòng)測試平臺軟件、基于有限狀態(tài)機(jī)的軟件驗(yàn)證系統(tǒng)、基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的軟件故障定位方法等4項(xiàng),同時(shí)榮獲2012校級教學(xué)成果二等獎(jiǎng)“面向國際化的軟件工程課程的建設(shè)”1項(xiàng),以及2008年西安市科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)“虛擬實(shí)驗(yàn)與測試系統(tǒng)的信息支撐環(huán)境研究”1項(xiàng)。
2.1 課程規(guī)劃設(shè)計(jì)
軟件測試是保證軟件質(zhì)量的重要手段和方法,是軟件工程化方法的重要環(huán)節(jié),在整個(gè)軟件的生命周期中占有非常重要的地位,它對于軟件產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)率提高起著舉足輕重的作用?,F(xiàn)代軟件測試與傳統(tǒng)的軟件測試不一樣,它貫穿軟件工程的整個(gè)軟件生命周期,涉及各種軟件開發(fā)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)以及測試技術(shù),覆蓋軟件各種應(yīng)用領(lǐng)域,面臨不同的專業(yè)領(lǐng)域知識,所要求的投人與軟件開發(fā)相比規(guī)模同等甚至更高[3]。
基于軟件測試的這些特性,在進(jìn)行軟件測試授課教學(xué)過程中要盡可能地保證學(xué)生學(xué)習(xí)課程后具有較為扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ),同時(shí)也掌握一定的專業(yè)技能。那么怎樣才能使受教育者在有限時(shí)間內(nèi)最大化地實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)實(shí)踐能力的提高?采用基于MOOC的軟件測試課程教學(xué),即結(jié)合線上的MOOC教學(xué)和線下的傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行學(xué)習(xí),通過MOOC的線上課程授課在一定程度上緩解了不同學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的差異性問題,同時(shí)保證了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間的自由性。因此,如何實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)與MOOC教學(xué)模式的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)兩種教學(xué)方法的相輔相成是我們需要考慮的首要問題。
2.2 總體設(shè)計(jì)思想
運(yùn)用傳統(tǒng)的成功的軟件測試教育理念,結(jié)合MOOC課程建設(shè)理念,我們提出了基于MOOC的軟件測試課程的教學(xué)總體設(shè)計(jì)思路,旨在創(chuàng)建一個(gè)以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境,所設(shè)計(jì)的環(huán)境要能夠提高學(xué)習(xí)者的小組學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和實(shí)戰(zhàn)型學(xué)習(xí)的積極性,注重培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)工作能力,讓學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的充分結(jié)合。
2.3 教學(xué)環(huán)節(jié)安排
在MOOC軟件測試教學(xué)實(shí)施過程中,可以借鑒已有的優(yōu)秀的軟件測試教學(xué)方法模式,例如采用基于MOOC理念的翻轉(zhuǎn)課堂和自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)模式,將知識傳授和知識內(nèi)化進(jìn)行顛倒安排,將在線學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合進(jìn)行教學(xué),改變傳統(tǒng)教學(xué)中的師生角色并對課堂時(shí)間的使用進(jìn)行重新規(guī)劃,以此來對傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行革新性探索。
德國心理學(xué)家艾賓浩斯(H. Ebbinghaus)研究發(fā)現(xiàn),遺忘在學(xué)習(xí)之后立即開始,而且遺忘的進(jìn)程并不是均勻的。最初遺忘速度很快,以后逐漸緩慢。他認(rèn)為“保持和遺忘是時(shí)間的函數(shù)”,他用無意義音節(jié)(由若干音節(jié)字母組成、能夠讀出、但無內(nèi)容意義即不是詞的音節(jié))作記憶材料,用節(jié)省法計(jì)算保持和遺忘的數(shù)量[4]。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果他繪成描述遺忘進(jìn)程的曲線,即著名的艾賓浩斯記憶遺忘曲線,如圖1所示,詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。
依據(jù)該遺忘曲線所顯示的遺忘規(guī)律,我們很容易發(fā)現(xiàn)在學(xué)生停止學(xué)習(xí)后,大腦會(huì)遵循一個(gè)遺忘規(guī)律對最新獲取的知識信息產(chǎn)生遺忘。這也是MOOC里很多已開設(shè)的課程常常忽略的一點(diǎn),沒有及時(shí)地對學(xué)生學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行鞏固和練習(xí),導(dǎo)致學(xué)生難以系統(tǒng)地汲取知識,也就很難做到活學(xué)活用。針對這種問題,可以采取線上教學(xué),課堂指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),課下模擬練習(xí)的雙向O2O教學(xué)模式,讓受教育者在第一時(shí)間內(nèi)鞏固所學(xué)知識,解決知識盲點(diǎn)[5]。
圖1 艾賓浩斯人類遺忘曲線
表1 艾賓浩斯人類遺忘曲線詳細(xì)數(shù)據(jù)
3.1 總體設(shè)計(jì)思想
軟件測試課程學(xué)習(xí)環(huán)境如圖2所示,將在線學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)的課堂學(xué)習(xí)充分融合,實(shí)現(xiàn)軟件測試課程教學(xué)體系“三結(jié)合”模式:一是課內(nèi)與課外結(jié)合以實(shí)現(xiàn)多環(huán)節(jié)指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建軟件測試基礎(chǔ)知識體系;二是理論與實(shí)踐結(jié)合以實(shí)現(xiàn)多手段吸引學(xué)生努力提高專業(yè)技術(shù)能力;三是教學(xué)與育人結(jié)合以實(shí)現(xiàn)多手段引導(dǎo)學(xué)生努力提高創(chuàng)新研究能力。
3.2 教學(xué)流程
具體的教學(xué)模式流程如圖3所示。
3.3 教學(xué)體系架構(gòu)
作為軟件測試課程教學(xué)的核心,知識體系結(jié)構(gòu)決定了教學(xué)的脈絡(luò)走向是否順暢、教學(xué)的思路是否清晰。現(xiàn)已開設(shè)的基于MOOC的軟件測試課程知識體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。
圖2 軟件測試課程學(xué)習(xí)環(huán)境
圖3 教學(xué)流程圖
3.4 課程授課安排
針對MOOC已經(jīng)開設(shè)的相關(guān)課程的學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,我們對學(xué)生的聽課效率以及學(xué)習(xí)時(shí)間安排做了一個(gè)抽樣調(diào)查。對于學(xué)時(shí)的安排,我們采取網(wǎng)上調(diào)查問卷的形式進(jìn)行調(diào)研,根據(jù)學(xué)生用戶的反饋信息,我們做了相關(guān)的信息統(tǒng)計(jì),具體調(diào)查結(jié)果如圖5所示。
由圖5顯示信息可知,大部分(80%)的學(xué)生用戶都希望將學(xué)時(shí)安排調(diào)整在30~50個(gè)課時(shí)內(nèi)。由此,通過了解學(xué)生用戶的需求,結(jié)合對具體課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)階段劃分,我們將學(xué)生的授課課時(shí)定為40個(gè)課時(shí)。
圖4 MOOC軟件測試課程知識體系結(jié)構(gòu)
圖5 學(xué)時(shí)安排調(diào)查情況統(tǒng)計(jì)
3.5 課程建設(shè)成果創(chuàng)新點(diǎn)
作為一種在學(xué)術(shù)界、教育界和社會(huì)輿論中廣受關(guān)注、頗受歡迎的全新教育模式,MOOC課程教學(xué)在創(chuàng)新教育形式、提供優(yōu)質(zhì)教育服務(wù)方面具備很大的潛力。在“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的引領(lǐng)下,通過現(xiàn)代的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘分析等技術(shù),借助積累的優(yōu)質(zhì)軟件測試課程教學(xué)內(nèi)容和豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)已初步形成了一個(gè)完整的教學(xué)體系,較之以往有創(chuàng)新和進(jìn)步。具體的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
(1)彰顯“互聯(lián)網(wǎng)+”理念,構(gòu)建全新教學(xué)模式。依托現(xiàn)代的信息技術(shù),針對于當(dāng)下現(xiàn)存教育模式存在的諸多弊端,結(jié)合線上教學(xué)和線下教學(xué)方式的雙重優(yōu)勢,我們給學(xué)生個(gè)體打造了一個(gè)全方位的學(xué)習(xí)平臺。我們線上收集來自每個(gè)學(xué)生個(gè)體的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)信息,線下根據(jù)收集數(shù)據(jù)完善教育教學(xué)計(jì)劃,充分利用互聯(lián)網(wǎng)高分享性、實(shí)時(shí)性、低成本的優(yōu)勢,為學(xué)生群體構(gòu)建一個(gè)“O2O雙向教學(xué)模式”的學(xué)習(xí)平臺[6]。
(2)緊密結(jié)合學(xué)習(xí)和練習(xí)內(nèi)容,細(xì)化和鞏固知識體系。新的授課方式讓用戶覺得學(xué)習(xí)比以前更自主、更清晰、更扎實(shí),互動(dòng)性更強(qiáng)。在視頻自學(xué)的過程中,會(huì)在關(guān)鍵的知識點(diǎn)處列出相應(yīng)的問題,只有答對此問題才能繼續(xù)學(xué)習(xí),將教學(xué)中的學(xué)習(xí)和練習(xí)緊密地結(jié)合在一起。這種方法一方面能夠細(xì)化知識要點(diǎn),通過解答問題進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識點(diǎn),增強(qiáng)記憶;另一方面是督促學(xué)生認(rèn)真觀看視頻,為防止學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在有僥幸心理,不能快進(jìn)或者跳著看,這樣才能夠使學(xué)生用戶腳踏實(shí)地地學(xué)習(xí)。
(3)立足優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容,利用豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。本項(xiàng)目中通過依托多年之間積累的優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容,借助發(fā)揮MOOC課程的新型模式,為學(xué)生提供最有成效的教學(xué)服務(wù)。其中優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容主要包括多門精品課程,如軟件測試、基于模型的軟件驗(yàn)證與測試、軟件工程等精品課程。我們結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析技術(shù),及時(shí)了解學(xué)生的聽課情況以及課后的相關(guān)反饋,利用多年的豐富的教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn),為學(xué)生制定個(gè)性化的教學(xué)個(gè)人方案,避免傳統(tǒng)教學(xué)中“一視同仁”的弊端,同時(shí)摒棄了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的冗余資源,以提高教育教學(xué)的效率,最大化資源利用率[7]。
基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),我們對軟件測試課程MOOC模式實(shí)驗(yàn)班和傳統(tǒng)教學(xué)模式下的學(xué)生成績進(jìn)行了分析對比,如表2所示。
同時(shí),我們對于學(xué)生群體在不同階段的平均成績進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),不同階段平均成績提升如圖6所示。
表2 學(xué)生成績情況分布
軟件測試在線課程的用戶訪問量不斷攀升,用戶注冊數(shù)量保持增多趨勢,如圖7所示。
圖6 學(xué)生平均成績提升對比條形圖
圖7 用戶訪問量變化折線圖
通過對學(xué)生總體成績水平分布情況的統(tǒng)計(jì),基本可以認(rèn)為,基于MOOC的軟件測試教學(xué)方法已經(jīng)取得了較為良好的成效,學(xué)生的成績較之傳統(tǒng)教育模式下的更好,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:①高分學(xué)生數(shù)量所占比重更大;②低分及不及格所占比例相對較低。同時(shí),我們對于學(xué)生群體在不同階段的平均成績進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)MOOC教學(xué)模式下的學(xué)生成績在總體上服從正態(tài)分布,其平均成績提升速率較同期的傳統(tǒng)教學(xué)模式更快。
基于MOOC的軟件測試教程建設(shè)成果,充分結(jié)合了信息技術(shù)的特點(diǎn),充分利用了信息技術(shù)的共享性與可永久存儲性,提高了本成果教育資源的共享性,降低了本成果教育資源的成本。在學(xué)生用戶和授課教師的一致努力下,現(xiàn)已經(jīng)取得了較為良好的推廣應(yīng)用效果。
(1)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。研究表明,通過在線的特色講堂,漸進(jìn)性的試題測試與課后的實(shí)踐練習(xí),增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心,提高了學(xué)習(xí)積極性。本成果在在線課程中提出的分組學(xué)習(xí)最后以小組平均成績競賽的方式也極大地提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識,增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐積極性。
(2)解決了教育高成本,學(xué)習(xí)地點(diǎn)、學(xué)習(xí)時(shí)間不自由,共享性差的教學(xué)問題。相對于傳統(tǒng)教學(xué)而言,“互聯(lián)網(wǎng)+”形勢下的教育教學(xué)本身有著低成本,共享性,學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)地點(diǎn)自由性等優(yōu)點(diǎn),本成果將傳統(tǒng)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與信息技術(shù)優(yōu)勢相結(jié)合,學(xué)生個(gè)體只需要登錄相應(yīng)的客戶端,就可以輕松擁有實(shí)施更新的視頻教學(xué),隨時(shí)根據(jù)學(xué)習(xí)水平自動(dòng)化定制自己的測試試卷[8]。對于學(xué)生的實(shí)踐,本成果通過網(wǎng)絡(luò)平臺也能給出實(shí)時(shí)性的規(guī)范化指導(dǎo),同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)的線上教育,節(jié)省了教學(xué)開支,學(xué)生個(gè)體可以不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制。
(3)成果應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,目前成果所用模式使得改革力度不斷擴(kuò)大。成果提出的“線上線下教育、因材施教、實(shí)踐與理論結(jié)合教育方式”由于對傳統(tǒng)教育方式和傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)教育方式存在的問題進(jìn)行了改革,充分吸收了兩者的優(yōu)勢,使得MOOC的軟件測試教育逐步展開,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,接受知識人群從軟件工程專業(yè)學(xué)生拓展到了廣大軟件工程專業(yè)愛好者。
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(編輯:彭遠(yuǎn)紅)
1672-5913(2017)01-0031-07
G642
國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61402370)。
鄭煒,男,副教授,研究方向?yàn)檐浖y試與驗(yàn)證、云測試、大數(shù)據(jù)應(yīng)用與驗(yàn)證,wzheng@nwpu.edu.cn。