林喜文?李佳佳?高鳳毅?張淑桐

摘要：針對軟件工程課程教學(xué)中出現(xiàn)的重理論、輕實踐的現(xiàn)狀，從課賽融合的角度，以單元測試知識點為例，將全國職業(yè)院校技能大賽軟件測試賽項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發(fā)和維護中。因此，教學(xué)案例要盡量降低對編程語言和編程技術(shù)的依賴。根據(jù)以上特點，案例設(shè)計采用Python編程語言，借助海龜編輯器和PyCharm集成開發(fā)環(huán)境，力求增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動力并達到教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞：軟件工程；單元測試；課賽融合；Python

一、前言

軟件工程課程的教學(xué)實踐一直致力于培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)技能和工程思維能力。在現(xiàn)代軟件開發(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，而單元測試作為軟件測試的基礎(chǔ)，起著至關(guān)重要的作用。通過單元測試，開發(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)量并減少后期維護成本。為了改進軟件工程課程的教學(xué)實踐，采用了基于課賽融合的教學(xué)方法，將單元測試作為一個重要的教學(xué)內(nèi)容進行深入學(xué)習(xí)和實踐。通過將理論知識與實際項目結(jié)合起來，學(xué)生可以親身參與到軟件開發(fā)過程中，并在實踐中學(xué)習(xí)單元測試的重要性和實際應(yīng)用。

二、軟件工程教學(xué)現(xiàn)狀

軟件工程是計算機類專業(yè)高年級的一門必修課程。該課程綜合性很高，立足于軟件開發(fā)全生命周期（見圖1），將學(xué)過的各個課程有機融合在一起，因此在教學(xué)中容易給學(xué)生留下“知識面廣、知識點淺”的印象。這種重點不明確、過度強調(diào)理論知識的教學(xué)模式會極大損害學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性[1]。針對以上現(xiàn)狀，有關(guān)軟件工程的課程改革研究層出不窮，但無一例外都倡導(dǎo)理論與實踐結(jié)合、案例式教學(xué)的思想。不同于任何一門編程類課程，軟件工程課程的側(cè)重點在于如何將工程的思想引入軟件的開發(fā)和維護中。知識、技術(shù)、工具是手段，最終目的是在有限的資源下按計劃完成特定目標(biāo)。因此，在開展軟件工程課程的實踐教學(xué)時，過度深入某個特定的技術(shù)點并不利于達到課程目標(biāo)。在選擇軟件工程教學(xué)案例時，既需要滿足本課程側(cè)重點，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試案例設(shè)計

在軟件生命周期中，軟件測試是保證軟件質(zhì)量的重要手段，其中，單元測試負責(zé)對最小的功能模塊進行驗證[3]。研究表明，單元測試能發(fā)現(xiàn)約80%的軟件缺陷，因此，單元測試在軟件開發(fā)過程中的重要性不言而喻。本文中，單元測試教學(xué)案例參考2022年全國職業(yè)院校技能大賽“軟件測試”賽項（以下簡稱“國賽”）任務(wù)二題目1，但是進行了以下適應(yīng)性調(diào)整：一方面，“國賽”中要求使用Java語言的JUnit框架，為適應(yīng)軟件工程課程的特點，不刻意追求編程技術(shù)難度，在實際教學(xué)要求中調(diào)整為使用Python語言的Unittest框架；另一方面，“國賽”中項目二題目1只要求滿足語句覆蓋，但是在單元測試的教學(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、實驗過程

（一）編寫程序

為完成本案例，首先使用PyCharm創(chuàng)建項目unitTest，此時項目下會自動創(chuàng)建__init__.py文件。此外，func.py文件中用來保存實現(xiàn)圖2中所示流程圖功能的函數(shù)getRes（x， y）；__init__.py文件中用來編寫針對func.py單元的測試代碼；getResult.py文件用來實現(xiàn)完整的輸入、輸出的功能。還需要在該項目下創(chuàng)建文件func.py和getResult.py，項目整體文件結(jié)構(gòu)見圖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Python編程語言的依賴，因此在定義func.py文件中的函數(shù)getRes（x， y）時，引入海龜編輯器來完成[5]。海龜編輯器是面向國內(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代碼編程的專業(yè)度。

海龜編輯器界面用不同的顏色區(qū)分積木類型，為實現(xiàn)getRes（x， y）的函數(shù)定義，依次用到了函數(shù)、控制、運算、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，用來保存函數(shù)返回值[6]。通過積木的拖動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單元測試框架對func.py文件中定義的getRes（x， y）函數(shù)進行測試，代碼分為三個部分，具體如下：

1.導(dǎo)入Unittest框架與func.py文件中的MyClass類。

import unittest

import func

2.定義mytest單元測試類，其中包括setUp、tearDown以及針對每個測試用例的測試類，以此對func單元進行測試。

class mytest（unittest.TestCase）：

def setUp（self）：

pass

def tearDown（self）：

pass

#測試用例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'）

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

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

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，再使用input和print函數(shù)實現(xiàn)x值和y值的輸入以及a值的輸出。

import func

x = int（input（'請輸入x：'））

y = int（input（'請輸入y：'））

print（'a='， func.getRes（x， y））

（二）選擇測試用例

單元測試包括語句覆蓋、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型。其含義分別為：

1.語句覆蓋：使程序中每個語句至少執(zhí)行一次；

2.判定覆蓋：使每個判定的真假分支都至少執(zhí)行一次；

3.條件覆蓋：使每個判定的每個條件的可能取值至少執(zhí)行一次；

4.判定條件覆蓋：能同時滿足判定、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試用例，測試用例的選擇及其結(jié)果將按照表1的格式進行填寫。

（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得到x值和y值的輸入，并得到輸出的a值，控制臺的輸入、輸出界面見圖5。

接下來執(zhí)行__init__.py文件對func單元進行測試。例如，為滿足語句覆蓋選擇了3個測試用例，在PyCharm執(zhí)行后得到圖6所示界面，測試結(jié)果均為綠色對號，說明3個測試用例均通過。為滿足條件覆蓋選擇了3個測試用例，執(zhí)行后得到圖7所示界面，測試結(jié)果中出現(xiàn)黃色的叉號，說明有測試用例沒有通過。這時候需要檢查被測單元的代碼或者測試用例的選擇以及預(yù)期結(jié)果是否正確[7]。

五、結(jié)語

為提高軟件工程課程授課效果，本文以單元測試知識點為例設(shè)計了一個教學(xué)案例。其中融入了全國職業(yè)院校技能大賽軟件測試賽題，以達到在教學(xué)中將理論與實踐相結(jié)合的目的。由于軟件工程側(cè)重點在于將工程的思想引入軟件的開發(fā)和維護中，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、技術(shù)、工具，按計劃完成特定目標(biāo)。本案例的設(shè)計可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中掌握單元測試知識，熟悉Python編程技術(shù)，了解海龜編輯器和PyCharm工具。

參考文獻

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[3]郭永平，馬巧梅，龍飛，等.沉浸式軟件工程專業(yè)實訓(xùn)課程設(shè)計與實踐[J].計算機教育.2022，331（7）：175-179.

[4]管青.沙盤模擬式項目驅(qū)動的軟件工程教學(xué)模式[J].計算機教育.2021，322（10）：143-146.

[5]蔣虹，祁小明.Python起步教學(xué)的有效策略探討[J].中國現(xiàn)代教育裝備.2023，402（0）：43-45+49.

[6]張?zhí)K，楊元峰，陸公正.軟件測試中單元測試案例教學(xué)實踐[J].電腦知識與技術(shù).2020，16（13）：132-135.

[7]趙春霞，曹莉，趙營穎.基于“項目導(dǎo)向+任務(wù)驅(qū)動”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.