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1、基于CDIO理念的软件测试课程教学研究 摘要：针对传统软件测试教学的局限性，结合新建地方本科院校的办学定位及产业界对测试工程师的能力要求，将CDIO的工程教育理念引入到软件测试教学中，对教学体系、教学内容、教学环节的设计进行了研究。实践结果表明，新的教学模式较大地提高了学生的工程应用能力。 基金项目：江苏省卓越工程师（软件类）教育培养计划试点专业（苏教高函201217号）；江苏省现代技术教育研究项目（2011R21123） 0引言 随着软件工程方法在软件行业中的广泛应用，软件测试类岗位已经成为计算机相关专业大学生就业的重要途径之一。许多高校开设了软件测试课程，重点培养学生的软件测试能力。然而，
2、多数软件测试课程按照传统的软件测试知识体系组织教学，偏重理论讲授，加以部分实践环节辅助理论教学，这种培养模式虽然能够传授较为丰富的理论知识，但是忽略了社会对软件测试人才的要求，造成学生的工程应用能力不强，使行业中的软件测试人才需求存在巨大的缺口1。 CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate）是由麻省理工学院等4所高校创立的一种新型工程人才培养模式，是国际工程教育改革的重要成果，也是经过实践验证的先进教育模式，自2005年引入中国以来，在教育部高教司理工处的指导下，汕头大学等国内几十所高校实施了基于 CDIO模式的教学改革，取得了很好的效果2。本文借鉴CDIO
3、的教育理念，针对软件测试课程教学在工程能力培养方面的不足，对课程教学体系进行研究，确立了知识获取与能力培养并重的培养目标，并在此基础上探索教学内容、教学环节的设计。 1CDIO培养模式 CDIO大纲定义了工程师的知识与能力的培养标准，包含专业技术知识、个人职业能力、人际交流能力和工程应用能力4个方面。其中专业技术知识为知识培养标准，相当于教学内容中的知识体系；其它3个方面为能力培养标准，定义了教学过程中应达到的能力培养目标。知识培养标准与能力培养标准相互联系，具体内容依人才需求和学校的办学定位而定，这3部分的关系如图1所示。 图1基于CDIO的人才培养理念 2教学体系设计 三江学院是位于江苏省
4、南京市的一所新建地方本科院校，其人才培养目标是为区域经济建设提供高素质的应用型技术人才。因此，在设计软件测试课程的知识培养标准与能力培养标准时，首先对长三角地区的软件测试岗位的招聘要求进行调研，并将岗位能力要求进行归纳分类，如表1所示。 表1软件测试岗位能力分类 软件测试课程的能力培养目标（第1类能力） 相关专业课程的能力培养目标（第2类能力） 非具体课程的素质要求（第3类能力）测试理论知识能力 测试用例的设计能力 编写测试文档的能力 执行测试的能力 缺陷管理的能力 测试工具的使用能力 测试经验 数据库操作能力 操作系统使用能力 开发技术能力 其它计算机知识能力 上手系统业务的能力 外语应用能
5、力 工作态度 逻辑思维能力 沟通和团队合作能力 表1中，将软件测试岗位能力分为3类，分别对应软件测试课程的能力培养目标、相关专业课程的能力培养目标、非具体课程的素质要求。其中，“第1类能力”是软件测试课程培养目标需要完全覆盖的能力集合，“第2类能力”和“第3类能力”是需要在软件测试课程中应用，并且进一步培养和升华的能力集合。 在软件测试课程教学中，需要重点培养“第1类能力”，同时兼顾“第2类能力”和“第3类能力”的培养，并据此设计课程的知识体系结构。依照CDIO大纲定义的工程师知识与能力的培养标准，设计软件测试课程的教学体系，如图2所示。 图2软件测试课程教学体系 图2中，根据CDIO大纲将软
6、件测试岗位能力分解成“个人职业能力”、“人际交流能力”和“工程应用能力”，这3部分的能力集合为教学环节实施后，应该达到的能力培养目标。“专业技术知识”是依据能力培养目标而设计的知识体系结构，即教学过程中实施的教学内容。 为了实现课程培养目标，需要明确每项教学内容的目标，即描述教学内容对各个能力培养目标的支撑程度，用课程培养目标实现矩阵来表示。课程培养目标实现矩阵以布卢姆教育目标分类法为基础，将各项能力培养目标落实到具体的教学内容中，表述了每项教学内容对各个能力培养程度的期望。 布卢姆教育目标分类法将人的认知过程分为记忆（Remember）、理解（Understand）、应用（Apply）、分析
7、（Analyze）、评价（Evaluate）、创造（Create）6个维度3。基于各个维度的内涵，将各项教学内容实施后，学生应具有的能力程度分别用R（记忆）、U（理解）、AP（应用）、AN（分析）、E（评价）、C（创造）表示，构造软件测试课程培养目标实现矩阵如表2所示。从表2可以看出，所设计的课程知识体系覆盖了各项能力培养目标，每项教学内容都对应明确的能力培养目标和能力培养程度。 表2软件测试课程培养目标实现矩阵 测试 课程 1.个人职业能力1.1数据库操作能力 1.2操作系统使用能力 1.3开发技术能力 1.4其他计算机知识能力 1.5上手系统业务的能力 1.6逻辑思维能力 1.7工作态度
8、2.人际 交流能力2.1沟通和团队合作能力 2.2外语应用能力 3.工程应用能力3.1测试理论知识能力 3.2测试用例的设计能力 3.3编写测试文档的能力 3.4执行测试的能力 3.5缺陷管理的能力 3.6测试工具的使用能力 3.7测试经验 测试原理与概念U U R R U R测试技术与方法 AP AP AP R AP AP APR U AN AP APAP U测试阶段 AP AP APAP AP AP AP R UAN AP AN AP U测试管理UU AP AP R UAPAP U测试工具 AP AP APAP AP APR U ANAP AN AP AP测试文档AP AP AP AP A
9、P R APEAP测试项目实战 AP AP AP AP AN C E E AP AP AN C AN AN AP AN3教学环节设计 3.1课堂教学设计 依据设计的教学体系，把软件测试课程的教学过程分为两个环节：课堂教学、项目实训。课堂教学环节采用理论授课与课内实验相结合的形式，其教学内容覆盖图2中“专业技术知识”除“测试项目实战”之外的知识点。“课堂教学”总课时数为64学时，其中理论教学32学时，实验教学32学时，实验教学与理论教学相辅相成。以一个小型Web系统为测试对象，设计了5个相互关联的系列实验，培养学生达到表2中列举的各项能力指标。实验环节设置如表3所示。 表3课堂实验环节内容安排
10、序号 实验主题 参考学时 实验主要内容 能力培养目标1 白盒测试 6 对小型Web系统中的单元级代码进行测试，设计白盒测试用例，并使用单元测试工具执行测试。 1.1、1.2、1.3、1.6、1.7、3.1、3.2、3.4、3.6、3.72 黑盒测试 8 对实验1中的测试对象进行功能测试，分析测试需求，设计黑盒测试用例，并形成文档。 1.1、1.2、1.4、1.5、1.6、1.7、3.1、3.2、3.3、3.4、3.6、3.73 测试工具 8 采用相应测试工具对实验1中的测试对象实施性能测试、自动化测试，设计相关的场景，并形成文档。 1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、2.1
11、、3.1、3.2、3.3、3.4、3.6、3.74 缺陷管理 6 执行实验1、2、3中设计的测试用例，使用缺陷管理系统管理发现的缺陷。 1.5、1.6、1.7、2.1、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.75 测试文档 4 根据实验1、2、3、4的执行结果，撰写系统测试报告。 1.4、1.5、1.6、1.7、2.1、2.2、3.1、3.3、3.73.2项目实训设计 “项目实训”环节设置在“课堂教学”环节之后，要求学生完成一个完整的测试项目实战过程，对在“课堂教学”环节中达成的知识和能力进行升华。本环节安排在专用的实训机房进行，课时数为64学时 + 2个实验教学周，允许和鼓励学生
12、在课余时间使用专用机房，为学生上机提供充分的时间保障。 依据课程培养目标要求，项目实训环节旨在培养学生拥有软件测试C-D-I-O全过程的应用能力，据此设计本环节的工作流程，如图3所示。 图3项目实训环节工作流程 （1）构思(C)。在构思阶段，主要完成测试的准备工作，使学生明确项目要求，并进行初步的概念设计，具体的实施方法如下：选取实际生产中的项目作为测试对象，并构造企业生产的工作环境；组织学生创建5人左右的测试小组，选举测试组长，明确各个角色的职责范围；各个小组讨论制定基本的工作方法，设计工作计划表、日报、周报等工作文档模板；在理解测试对象的概况及测试项目目标的基础上，编写小组测试计划。 （2
13、）设计(D)。在设计阶段，主要完成测试的详细设计工作。测试小组依据测试对象的相关开发文档及测试计划，分析被测系统各个模块的详细测试需求，设计相应的测试用例与测试场景，进行组内评审，并生成测试工具所要执行的测试脚本。 (3）实施(I)。在实施阶段，主要完成测试的执行工作。测试小组按照测试用例的优先级，分别以手工方式和自动化方式执行测试，记录发现的缺陷，并使用缺陷跟踪系统对缺陷处理过程进行管理。缺陷处理过程中，缺陷评审、缺陷修复等行为通过相关团队的操作来完成，使学生能够模拟回归测试，以完成一个完整的缺陷管理流程。 （4）运行(O)。在运行阶段，主要完成测试的总结工作。测试小组对测试执行结果进行分析
14、，对被测系统的质量进行评估，编写测试报告。整个测试过程完成后，各个小组对实训环节中团队及个人的工作情况进行评价，分析不足之处，提出改进建议，完成项目总结报告。项目实训作为一个独立环节进行考核，由指导教师从工作过程规范、工作成果质量、工作汇报情况、团队协作程度等方面进行评分。 3.3项目实训方法 项目实训环节采用项目驱动和主动学习为主要教学方法。一方面，积极探索与企业进行合作，共同设计知识覆盖面广、难度适中、能够达到能力培养目标的项目；引进具有培训经验的工程师进入课堂指导实践；按照企业流程进行项目任务的分解，使学生更加逼真地完成将来在工作岗位上要完成的工作任务。 另一方面，改变传统模式中教师是授
15、课者、学生是听课者的角色定位。学生是主角，拥有充分的表现空间；教师为引导者，负责任务分解、设置问题，引导学生从企业员工的视角进行分析、思考，并给予及时、恰当的评价。此外，实训过程中要注重充分挖掘学生的主动性、创造性。由学生通过讨论制定各种文档模板，打破以前统一发放模板、统一制定标准的方式对学生思维的束缚。 4改革成效 基于CDIO理念的软件测试教学改革，提高了人才培养质量，较好的满足了市场对软件测试人才的需求。笔者院校与江苏省软件测试服务中心合作，在2012届学生中按照新的课程培养模式教学。参与学习的62名学生全部通过了软件企业的考核，进入江苏润和软件、焦点科技、国电南自研究院、南京新模式软件等单位实习，考核通过率明显高于非试点教学班的学生。 5结语 CDIO工程教育模式的出现，促进了高校的教学改革，为培养适应产业需求的人才提供了全新的思路。将CDIO的理念应用到软件测试教学工作中，从课程知识体系与人才能力需求出发，构建了明确的培养目标与培养标准、完整的教学体系结构。今后要根据CDIO的发展，不断优化课程设计。