林喜文?李佳佳?高鳳毅?張淑桐

摘要：針對(duì)軟件工程課程教學(xué)中出現(xiàn)的重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)狀，從課賽融合的角度，以單元測(cè)試知識(shí)點(diǎn)為例，將全國(guó)職業(yè)院校技能大賽軟件測(cè)試賽項(xiàng)考察的核心技能引入教學(xué)中。但是，軟件工程課程的目的不在于深入學(xué)習(xí)編程技術(shù)，而是側(cè)重于如何將工程的思想引入軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)中。因此，教學(xué)案例要盡量降低對(duì)編程語(yǔ)言和編程技術(shù)的依賴(lài)。根據(jù)以上特點(diǎn)，案例設(shè)計(jì)采用Python編程語(yǔ)言，借助海龜編輯器和PyCharm集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，力求增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力并達(dá)到教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞：軟件工程；單元測(cè)試；課賽融合；Python

一、前言

軟件工程課程的教學(xué)實(shí)踐一直致力于培養(yǎng)學(xué)生的軟件開(kāi)發(fā)技能和工程思維能力。在現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)中，高質(zhì)量的代碼和可靠的軟件系統(tǒng)是至關(guān)重要的，而單元測(cè)試作為軟件測(cè)試的基礎(chǔ)，起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)單元測(cè)試，開(kāi)發(fā)人員可以確保代碼的正確性、可靠性和健壯性，從而提高軟件的質(zhì)量并減少后期維護(hù)成本。為了改進(jìn)軟件工程課程的教學(xué)實(shí)踐，采用了基于課賽融合的教學(xué)方法，將單元測(cè)試作為一個(gè)重要的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和實(shí)踐。通過(guò)將理論知識(shí)與實(shí)際項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，學(xué)生可以親身參與到軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，并在實(shí)踐中學(xué)習(xí)單元測(cè)試的重要性和實(shí)際應(yīng)用。

二、軟件工程教學(xué)現(xiàn)狀

軟件工程是計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)的一門(mén)必修課程。該課程綜合性很高，立足于軟件開(kāi)發(fā)全生命周期（見(jiàn)圖1），將學(xué)過(guò)的各個(gè)課程有機(jī)融合在一起，因此在教學(xué)中容易給學(xué)生留下“知識(shí)面廣、知識(shí)點(diǎn)淺”的印象。這種重點(diǎn)不明確、過(guò)度強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的教學(xué)模式會(huì)極大損害學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[1]。針對(duì)以上現(xiàn)狀，有關(guān)軟件工程的課程改革研究層出不窮，但無(wú)一例外都倡導(dǎo)理論與實(shí)踐結(jié)合、案例式教學(xué)的思想。不同于任何一門(mén)編程類(lèi)課程，軟件工程課程的側(cè)重點(diǎn)在于如何將工程的思想引入軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)中。知識(shí)、技術(shù)、工具是手段，最終目的是在有限的資源下按計(jì)劃完成特定目標(biāo)。因此，在開(kāi)展軟件工程課程的實(shí)踐教學(xué)時(shí)，過(guò)度深入某個(gè)特定的技術(shù)點(diǎn)并不利于達(dá)到課程目標(biāo)。在選擇軟件工程教學(xué)案例時(shí)，既需要滿足本課程側(cè)重點(diǎn)，也需要遵循特定的學(xué)習(xí)方法[2]。

三、基于課賽融合的單元測(cè)試案例設(shè)計(jì)

在軟件生命周期中，軟件測(cè)試是保證軟件質(zhì)量的重要手段，其中，單元測(cè)試負(fù)責(zé)對(duì)最小的功能模塊進(jìn)行驗(yàn)證[3]。研究表明，單元測(cè)試能發(fā)現(xiàn)約80%的軟件缺陷，因此，單元測(cè)試在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的重要性不言而喻。本文中，單元測(cè)試教學(xué)案例參考2022年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽“軟件測(cè)試”賽項(xiàng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)賽”）任務(wù)二題目1，但是進(jìn)行了以下適應(yīng)性調(diào)整：一方面，“國(guó)賽”中要求使用Java語(yǔ)言的JUnit框架，為適應(yīng)軟件工程課程的特點(diǎn)，不刻意追求編程技術(shù)難度，在實(shí)際教學(xué)要求中調(diào)整為使用Python語(yǔ)言的Unittest框架；另一方面，“國(guó)賽”中項(xiàng)目二題目1只要求滿足語(yǔ)句覆蓋，但是在單元測(cè)試的教學(xué)范圍中還包括判定覆蓋、條件覆蓋、判定條件覆蓋、條件組合覆蓋以及路徑覆蓋，因此在教學(xué)要求中追加后幾種覆蓋方式[4]。

四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（一）編寫(xiě)程序

為完成本案例，首先使用PyCharm創(chuàng)建項(xiàng)目unitTest，此時(shí)項(xiàng)目下會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建__init__.py文件。此外，func.py文件中用來(lái)保存實(shí)現(xiàn)圖2中所示流程圖功能的函數(shù)getRes（x， y）；__init__.py文件中用來(lái)編寫(xiě)針對(duì)func.py單元的測(cè)試代碼；getResult.py文件用來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的輸入、輸出的功能。還需要在該項(xiàng)目下創(chuàng)建文件func.py和getResult.py，項(xiàng)目整體文件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

由于軟件工程課程的目的不在于深入學(xué)習(xí)編程技術(shù)，為消除學(xué)生對(duì)Python編程語(yǔ)言的依賴(lài)，因此在定義func.py文件中的函數(shù)getRes（x， y）時(shí)，引入海龜編輯器來(lái)完成[5]。海龜編輯器是面向國(guó)內(nèi)Python學(xué)習(xí)者的一款編程學(xué)習(xí)工具。其界面友好，可以讓用戶以搭積木的方式來(lái)學(xué)習(xí)Python，能有效提高學(xué)習(xí)興趣，降低編程的枯燥感。此外，由于其積木模式和代碼模式可以任意轉(zhuǎn)換，也保證了Python代碼編程的專(zhuān)業(yè)度。

海龜編輯器界面用不同的顏色區(qū)分積木類(lèi)型，為實(shí)現(xiàn)getRes（x， y）的函數(shù)定義，依次用到了函數(shù)、控制、運(yùn)算、變量中的不同積木。其主框架是使用了一塊大的“如果—否則”積木，并在其中嵌入兩塊小的“如果—否則”積木。要注意的是，需要在變量中創(chuàng)建變量a，用來(lái)保存函數(shù)返回值[6]。通過(guò)積木的拖動(dòng)以及匹配不同積木之間凹凸接頭，可以很容易得到getRes（x， y）的積木模式，如圖4所示。將積木模式切換為代碼模式，就可以得到getRes（x， y）的Python代碼，這部分代碼可以直接復(fù)制到func.py文件中。

__init__.py文件使用Unittest單元測(cè)試框架對(duì)func.py文件中定義的getRes（x， y）函數(shù)進(jìn)行測(cè)試，代碼分為三個(gè)部分，具體如下：

1.導(dǎo)入U(xiǎn)nittest框架與func.py文件中的MyClass類(lèi)。

import unittest

import func

2.定義mytest單元測(cè)試類(lèi)，其中包括setUp、tearDown以及針對(duì)每個(gè)測(cè)試用例的測(cè)試類(lèi)，以此對(duì)func單元進(jìn)行測(cè)試。

class mytest（unittest.TestCase）：

def setUp（self）：

pass

def tearDown（self）：

pass

#測(cè)試用例1_1，x和y的輸入為85和65，a的預(yù)期值為2

def test1_1（self）：

self.assertEqual（func.getRes（85，65），2，'test1_1 success'）

'''其他測(cè)試用例的輸入及預(yù)期值均可參考test1_1在下方定義測(cè)試類(lèi)'''

3.建立main（）函數(shù)，構(gòu)造測(cè)試集并執(zhí)行測(cè)試。

if __name__=='__main__'：

unittest.main（）

getResult.py文件中也需要首先導(dǎo)入func.py文件中的MyClass類(lèi)，再使用input和print函數(shù)實(shí)現(xiàn)x值和y值的輸入以及a值的輸出。

import func

x = int（input（'請(qǐng)輸入x：'））

y = int（input（'請(qǐng)輸入y：'））

print（'a='， func.getRes（x， y））

（二）選擇測(cè)試用例

單元測(cè)試包括語(yǔ)句覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判定條件覆蓋、條件組合覆蓋以及路徑覆蓋等六種類(lèi)型。其含義分別為：

1.語(yǔ)句覆蓋：使程序中每個(gè)語(yǔ)句至少執(zhí)行一次；

2.判定覆蓋：使每個(gè)判定的真假分支都至少執(zhí)行一次；

3.條件覆蓋：使每個(gè)判定的每個(gè)條件的可能取值至少執(zhí)行一次；

4.判定條件覆蓋：能同時(shí)滿足判定、條件兩種覆蓋標(biāo)準(zhǔn)的取值；

5.條件組合覆蓋：使程序中所有判定的條件組合至少執(zhí)行一次；

6.路徑覆蓋：使程序中每條路徑至少執(zhí)行一次。

在充分解釋以上覆蓋原理后，學(xué)生將為本案例選擇測(cè)試用例，測(cè)試用例的選擇及其結(jié)果將按照表1的格式進(jìn)行填寫(xiě)。

（三）執(zhí)行程序

首先，執(zhí)行g(shù)etResult.py文件，確保程序可以從鍵盤(pán)得到x值和y值的輸入，并得到輸出的a值，控制臺(tái)的輸入、輸出界面見(jiàn)圖5。

接下來(lái)執(zhí)行__init__.py文件對(duì)func單元進(jìn)行測(cè)試。例如，為滿足語(yǔ)句覆蓋選擇了3個(gè)測(cè)試用例，在PyCharm執(zhí)行后得到圖6所示界面，測(cè)試結(jié)果均為綠色對(duì)號(hào)，說(shuō)明3個(gè)測(cè)試用例均通過(guò)。為滿足條件覆蓋選擇了3個(gè)測(cè)試用例，執(zhí)行后得到圖7所示界面，測(cè)試結(jié)果中出現(xiàn)黃色的叉號(hào)，說(shuō)明有測(cè)試用例沒(méi)有通過(guò)。這時(shí)候需要檢查被測(cè)單元的代碼或者測(cè)試用例的選擇以及預(yù)期結(jié)果是否正確[7]。

五、結(jié)語(yǔ)

為提高軟件工程課程授課效果，本文以單元測(cè)試知識(shí)點(diǎn)為例設(shè)計(jì)了一個(gè)教學(xué)案例。其中融入了全國(guó)職業(yè)院校技能大賽軟件測(cè)試賽題，以達(dá)到在教學(xué)中將理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。由于軟件工程側(cè)重點(diǎn)在于將工程的思想引入軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)中，并不是一味追求編程技術(shù)的難度，而是為了在有限的資源下，借助知識(shí)、技術(shù)、工具，按計(jì)劃完成特定目標(biāo)。本案例的設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中掌握單元測(cè)試知識(shí)，熟悉Python編程技術(shù)，了解海龜編輯器和PyCharm工具。

參考文獻(xiàn)

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[7]趙春霞，曹莉，趙營(yíng)穎.基于“項(xiàng)目導(dǎo)向+任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的課程教學(xué)模式研究——以軟件工程課程為例[J].科技視界.2021，365（35）：46-47.