軟件工程需求分析案例教學

王 勇 李程俊

（中國地質大學計算機學院 湖北·武漢 430074）

軟件工程是指導計算機軟件開發和維護的工程。而需求分析是軟件生命周期中及其重要的環節。在需求分析中，首先要獲取用戶的具體需求，并進行分析和認證，然后建立項目的邏輯模型。需求分析關系著軟件工程項目的成敗。由于用戶往往專業知識不足，使得需求溝通總是存在障礙。軟件需求分析人員不僅需要抽象顯性的需求，還必須具備挖掘隱藏的需求的能力。針對高等院校軟件工程課程，特別是需求分析相關課程實踐環節薄弱的現狀，本文致力于探索需求分析的案例教學，從而提升軟件工程課程的實驗教學水平。

1 軟件工程教學存在的問題

一直以來，軟件工程教學中存在著一些不足之處?？傮w而言，文字性內容及說明指導性的教學內容過多而實踐卻很薄弱。具體而言表現在以下幾個方面。

（1）課程的內容無法賦予學生實踐參與感。軟件工程課程致力于詳細的說明各種概念、理論或方法。學生真正思考和動手的機會比較少。

（2）課程中建模工具沒有和軟件工程生命周期融會貫通。軟件工程課程涉及到UML（統一建模語言）圖教學。然而，UML圖和軟件工程生命周期的教學結合不緊密，沒有強調對應關系。

（3）需求分析停留在紙面上。雖然課程強調了需求分析的重要性，但是沒有給學生真正的機會進行需求分析的練習。軟件工程本質上是實踐課程，書本上的知識經過實踐的演練才能成為有用的技能。實踐薄弱的現狀使得軟件工程教學效果非常不理想。教學過程和實際應用嚴重脫節。

2 需求分析案例教學

需求分析是一種基于經驗知識積累的創造性工作。本文有針對性地設計了一些需求分析的案例，并為每個案例給出了具體教學方法，具體如下所示。

2.1 案例教學設計

自行設計了一些案例，然后在案例的基礎上展開需求分析的教學。具體情況如下。

（1）國際會議投稿審稿系統。此案例的具體教學方法如下。教師分別從投稿者和審稿人的角度描述這個軟件系統的部分顯性的需求。具體而言，投稿者需要通過系統投稿以及查看投稿的結果等等。同時，審稿人需要查看名下的審稿稿件條目，確認對某些稿件進行審稿而拒絕進行另外一些稿件的審稿，以及給所審的稿件評級寫意見等等。教師在描述中必須強調，盲審制度決定投稿者和審稿人是不允許直接進行溝通的。認真研究完上述描述之后，學生會產生各種疑惑。比如，學術方向各不相同，投稿之后稿件是如何推送給合適審稿人等等。老師不能直接回答他們的疑惑，而是提供各種材料讓他們自己思考，解決。比如，提供稿件的樣式以及審稿人登記信息的樣式。當學生看到上述兩個材料中都提供了關鍵字之后，有可能會想到，可以用關鍵字匹配的方法迅速將稿件推送給審稿人。當然這種推送不可能百分百正確，所以審稿人有權拒絕部分審稿要求。又如，由顯性需求可見，審稿人只負責給出稿件的評級及意見，不能決定拒絕或接收稿件。所以，為了給出最終的審稿意見，顯然軟件系統中還有其它角色參與操作。教師此時可以告知，每篇稿件有多個審稿意見，稿件數量很多，必須綜合總體對比審稿評級，才能確定文章錄用與否。學生得到這些補充信息之后，可能會提煉出軟件的另一個參與者——編輯并為之設計需求。比如，處理審稿人拒絕審稿的信息，重新分排審稿人，根據審稿意見決定稿件錄用與否等等。

在這個案例的教學中，模擬了根據不完整的線索進行分析，獲取隱形的需求。并鍛煉了學生利用用例圖表達需求的能力。

（2）某連鎖倉儲超市應用系統。完成連鎖倉儲超市的日常管理。教師首先展示網上隨處可見的普通超市管理軟件。然后強調連鎖倉儲超市和普通超市有很多不同。動員學生去超市和倉儲走訪觀察，促使其自行發現不同之處。

本案例教學主要鍛煉學生通過調查獲取需求。此外，通過這個案例，學生會感受到，名稱相似的軟件，可能內涵完全不同，從而真正理解軟件需求分析的獨特性。

（3）煤礦安全生產系統和智慧工地系統。分別用以完成煤礦和工地的管理。教師首先說明兩個系統的主要用途都包括考勤，以及基于考勤數據發放工資。然而，工作環境的不同使得考勤的實現截然不同，各自都有難點。煤礦在出入口打卡即可統計出勤情況，然而難點在于工人在煤礦內部是否積極勞動也需要檢查。由于工作空間本身有限等等原因，另派人手下礦檢查是不現實的。而工地視野開闊，工人的工作是否積極一目了然，難點在于統計出勤情況。這是因為工地是開放的空間，僅在出入口打卡意義不大。此外，工地上不同工種的工人的考勤方式各不相同。比如砌磚的工人應計時考勤，制作預制板的工人應該計件。學生必須根據教師的說明，設計合理的考勤方案，進而圍繞自己設計的方案完成需求分析。

由本案例可見，需求簡單未見得代表需求分析簡單，而且相同的需求在不同的場景下實現途徑大相徑庭。主要鍛煉學生在不同場景下，用自己的需求分析能力支撐需求。

2.2 學生的實踐流程

（1）獲取需求。

（2）學生提煉出軟件的全部參與者。

（3）學生為參與者設計用例。

（4）學生之間分組探討，給出最終的需求分析結果。每個學生的需求分析結果往往不同。建議以兩人小組方式進行開展探討。探討之后，組內學生拿出一個以用例圖表達的最終方案。署名順序由學生對于最終方案的貢獻程度確定。

（5）評估打分。對每個小組給出的需求分析用例圖進行評定，根據其質量和學生的署名順序給該組的每個學生進行評分。

2.3 實施情況

軟件工程需求分析案例教學已經直接植入本校現有的軟件工程課程中進行試點。針對參加試點的計算機科學與技術、信息安全和信息管理與信息系統三個專業共7個班，208位本科生的問卷調查結果如表1所示。

表1反映了可喜的收獲。當然，也能看到明顯的不足——團隊配合的組織方式還有待進一步加強。無論如何，軟件工程需求分析案例教學的試點基本取得了成功。接下來，還有待通過進一步的教學研究來觀察和提高軟件工程需求分析案例教學的教學效果。

表1 軟件工程需求分析案例教學效果調查結果

3 結語

一個滿足用戶要求的計算機軟件，必須在合理的需求分析指導下才能夠完成。錯誤的、不完全的需求分析結果將嚴重影響軟件的質量。然而，能夠勝任需求分析任務的人才一直以來數量較少，無法滿足軟件產業的需求。這種現象的一個重要原因在于，需求分析強調實踐知識的積累，而高等院校計算機相關專業提供的實踐機會則嚴重不足。本文所倡導的需求分析案例教學的目的在于為在校計算機相關專業的本科生提供需求分析的實踐機會。具體選擇了側重點各不相同的三個案例進行教學。學生通過這三個案例的互動教學，能積累一定的需求分析經驗?？梢灶A見，需求分析案例教學的推廣，能為在校計算機相關專業的本科生提供足夠的需求分析的經驗知識積累和實戰機會，為學生們將來從事需求分析工作打下堅實的基礎。接下來，教學研究小組需要進一步開展軟件工程需求分析的案例教學研究，繼續增加案例，完成相關的實驗指導書，更好地指導學生的實踐學習。