案例驅動教學法在“軟件需求工程”課程教學中的應用

劉偉+梁楊+李小智

摘要：“軟件需求工程”是計算機及軟件類專業一門兼具理論性與實踐性的專業課。在“軟件需求工程”的教學中采用案例驅動教學法，合理選取和裁剪項目案例，并將案例融入課堂導入、內容講解、實驗教學等教學環節，有助于提高學生的學習興趣和積極性，以便更好地將理論與實踐相結合，深入掌握需求工程相關理論與技術。

關鍵詞：需求工程；案例驅動教學法；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）43-0183-03

一、引言

“軟件需求工程”是軟件工程的核心組成部分之一，也是軟件工程中至關重要的環節[1]。目前，很多高校在軟件工程、計算機科學與技術等本科專業開設了“軟件需求工程”課程。該課程主要學習軟件需求工程相關的理論知識與實踐技術，通過分析軟件需求階段所遇到的困難引出需求工程的概念，重點學習如何開展需求獲取、需求分析和建模、需求定義和驗證、需求確認、需求跟蹤和需求變更管理，并學習如何撰寫需求工程中產生的軟件文檔，包括《用戶需求說明書》、《需求陳述》）和《軟件需求規格說明書》等。“軟件需求工程”課程的理論性和實踐性都很強，既要求學生掌握需求工程基本理論，還要求學生掌握相應的工程實踐技術，以工程化的思想和手段對待軟件需求工作[2，3]。

案例驅動教學法是一種將理論與實踐相結合的互動式教學方法，教師結合課堂教學目標和教學內容，通過一系列的具體教學案例，引導學生積極思考、主動參與教學，理論聯系實際[4，5]。在多年的教學實踐中，通過引入案例驅動教學法開展“軟件需求工程”課程的教學，有助于調動學生的學習興趣和學習積極性，讓學生能夠更好地理解和掌握所學知識并在軟件開發中合理運用所學技術，更好地消化需求工程的理論、技術和實踐方法，取得了良好的教學效果。

二、“軟件需求工程”教學內容

在“軟件需求工程”課程的教學過程中，結合需求工程的整體結構及實際教學課時，對教學內容進行了合理的安排和調整。需求工程由需求開發和需求管理兩大部分組成，其整體結構如圖1所示。

以32課時的“軟件需求工程”課程為例，其中24課時為課堂教學課時，8課時為課內實驗課時，基于需求工程的整體結構，將核心教學內容分為五個模塊，分別為需求工程概述、需求獲取、需求分析及需求建模、需求定義與需求驗證、需求管理。

三、案例驅動教學法的運用

針對“軟件需求工程”課程的教學內容，在教學過程中廣泛運用了案例驅動教學法，這些教學案例主要應用在三個環節，分別為課堂導入、內容講解和實驗教學。下面分別結合一些實例說明如何在這些教學環節運用案例驅動教學法。

（一）課堂導入

針對一些教學內容的特點，采用案例導入教學方法，通過案例引出相應的教學內容。例如在本課程的第一次課，通過講解一個“外籍人員管理系統”中存在的問題，分析需求工作的重要性，如果一個問題在需求分析階段就被及時發現并解決，那么所需的成本會很低；但是一旦問題遺留在系統運行維護階段才被發現，則需要付出非常高昂的代價。以此問題作為“需求工程”的第一個案例，讓學生對需求工程的重要性有一個感性的認識。

在講解具體的教學內容時，也可以結合具體案例引出相關內容，例如在講解“隱性需求”時，通過一個在訪問量劇增時候導致服務器宕機的“FlowerStore鮮花預訂系統”，引出“隱性需求”，特別是一些非功能需求的重要性。

通過案例導入課程教學內容，能夠提高學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，為后續的知識講解奠定基礎。

（二）內容講解

為了讓學生深入理解和掌握需求工程的教學內容，在本課程的內容講解過程中使用了40多個小教學案例，結合教學案例講解相關知識，有助于學生更好地消化和掌握所學知識。

下面以需求獲取為例，針對幾種常用的需求獲取方式，在知識講解的同時引入了對應的教學實例，通過一系列具體的抽樣文檔、系統原型界面、需求會議記錄文檔、需求現場視頻和照片、用例圖等講解如何在實際軟件開發工作中靈活運用各種需求獲取方式，以便快速、準確地獲取客戶需求。所采用的需求獲取教學案例如表1所示。

在講解需求建模技術時，為了讓學生更好地掌握常用的建模技術，采用不同的模型從不同的角度描述系統需求，在教學過程中采用了一些較為完整的教學案例，每一個案例都源于一個真實的項目，將理論知識和實踐開發緊密聯系到一起，真正做到學以致用，部分教學案例如表2所示。

以面向對象建模中的狀態圖為例，在教學過程中首先通過一個航空訂票系統中的訂單狀態引出狀態圖，訂單包含新建訂單、已確認訂單、已付款訂單、已取消訂單、過期訂單等多種狀態，有些狀態之間可以轉換，而且在不同的狀態下訂單的行為也存在區別，例如已付款訂單不允許刪除、但是過期訂單允許刪除等。為了更加清晰地描述訂單的多種狀態以及狀態之間的轉換，可以采用狀態圖進行建模，通過訂單對象的狀態圖可以進一步分析系統需求，了解系統核心對象的狀態改變以及行為的變化。再逐步講解如何閱讀和繪制狀態圖，最后再通過一個“信用卡系統賬戶對象狀態圖”的實例來回顧和總結所學知識。

此外，在講解《用戶需求說明書》和《軟件需求規格說明書》等軟件需求文檔時，結合大量真實項目文檔進行講解，這些文檔均來自軟件企業的真實項目，例如《某公司財務系統用戶需求說明書》、《某省級移動公司24小時自助營業廳銀行卡交費軟件需求規格說明書》、《某企業門戶及協同辦公平臺項目需求規格說明書》等，通過這些真實的項目文檔，讓學生更好地理解一線軟件企業如何撰寫需求文檔，并將所學知識運用于項目實踐。

（三）實驗教學

在“軟件需求工程”的實驗教學環節，每一個實驗對應一個項目案例，通過對項目案例的分析，提高了學生的知識運用以及分析和解決問題的能力。以“用例建模”為例，在實驗環節，結合幾個不同的項目設置了幾道練習，要求學生按照教師在課堂上的步驟繪制用例圖、撰寫相應的用例文檔、制作用例檢查矩陣，實驗中采用的項目實例包括企業餐廳訂餐系統、圖書管理系統和網上信用卡管理系統等。以企業餐廳訂餐系統為例，該項目實例的基本描述如下：endprint

某企業為了方便員工用餐，為企業餐廳開發了一個訂餐系統（COS：Cafeteria Ordering System），企業員工可通過企業內聯網使用該系統。該系統的基本功能描述如下：企業的任何員工都可以查看菜單和今日特價；系統的顧客是注冊到系統的員工，可以在線訂餐（以下操作均需先登錄）、注冊工資支付、修改訂餐信息和刪除訂餐信息，在注冊工資支付時需要通過工資系統進行身份驗證；餐廳員工是特殊的顧客，可以進行備餐（系統記錄備餐信息）、生成付費請求和請求送餐，其中對于注冊使用工資支付的顧客生成付費請求并發送給工資系統；菜單管理員是餐廳員工的一種，可以管理菜單；送餐員也是餐廳員工的一種，可以打印送餐說明、記錄送餐信息（如送餐時間）以及記錄收費（對于沒有注冊工資支付的顧客，由送餐員收取現金后記錄）。

該練習項目是一個真實系統的裁剪版。學生可以在完成練習的過程中邊思考邊復習，通過案例進一步掌握所學知識，激發學生的學習興趣，提高獨立分析問題和解決問題的能力。

四、結束語

“軟件需求工程”是一門兼具理論性與實踐性的軟件工程類課程，案例驅動教學法則是一種將理論與實踐相結合的互動式教學方法。在“軟件需求工程”課程的課堂導入、內容講解和實驗教學等教學環節采用案例驅動教學法，合理選取和設置教學案例，有助于調動學生的學習積極性，發揮學習主動性和創造性，進而提高教學質量，改善教學效果。

在今后的教學工作中，將進一步整理和完善教學案例庫，同時將部分案例與其他軟件開發類課程共享，圍繞案例開展需求、設計、開發和測試等工作，讓學生更好地通過案例掌握軟件開發所需的各項知識和技能，提高綜合素質和就業能力。

參考文獻：

[1]駱斌，丁二玉.需求工程——軟件建模與分析[M].第2版.北京：高等教育出版社，2015.

[2]董威，舒紹嫻，徐小平.軟件需求工程課程建設思考與實踐[J].計算機工程與科學，2014，36（A2）：34-37.

[3]劉寒冰.基于案例的《軟件需求工程》課程教學模式研究[J].軟件導刊，2014，（2）：183-184.

[4]楊劍.案例驅動教學模式研究與實踐[J].科技信息，2010，（16）：504，507.

[5]張峰.計算機專業課教學中案例驅動教學模式的實踐[J].榆林學院學報，2010，20（2）：74-76.endprint