-1-《程序設(shè)計基礎(chǔ)（Python語言）》教案基本信息課程名稱任務(wù)34從需求分析、設(shè)計規(guī)劃到代碼實現(xiàn)與測試授課年級中專一年級授課教師XXX授課時長2學(xué)時教學(xué)分析教學(xué)目標知識目標：1．明確軟件系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能和性能要求，以及用戶的需求和期望。2．基于需求分析的結(jié)果，制定軟件系統(tǒng)的架構(gòu)和接口設(shè)計，包括數(shù)據(jù)庫設(shè)計、用戶界面設(shè)計等。3．根據(jù)設(shè)計規(guī)劃，編寫軟件系統(tǒng)的源代碼，實現(xiàn)需求分析中確定的功能和性能要求。4．對軟件系統(tǒng)進行各種測試，以確保軟件系統(tǒng)滿足需求分析和設(shè)計規(guī)劃的要求，并且沒有重大的缺陷。能力目標：1.能夠描述軟件開發(fā)各階段的核心任務(wù)及相互銜接關(guān)系。2.能夠舉例說明需求分析和設(shè)計規(guī)劃在實際開發(fā)中的具體應(yīng)用。3.能夠模仿案例使用unittest框架編寫簡單的單元測試用例，驗證函數(shù)功能正確性。4.能夠區(qū)分不同測試類型的適用場景。素質(zhì)目標：1.培養(yǎng)系統(tǒng)化、規(guī)范化的軟件開發(fā)思維。2.增強對團隊協(xié)作中文檔編寫、代碼審查等環(huán)節(jié)的重視。3.提升質(zhì)量意識，培養(yǎng)通過測試保障代碼可靠性的責任感。教學(xué)重難點教學(xué)重點：1.軟件開發(fā)完整流程的核心任務(wù)及核心內(nèi)容。2.需求分析的方法和測試的主要類型。3.Pythonunittest框架的基本使用（編寫測試類、測試用例、運行測試）。教學(xué)難點：1.各階段之間的銜接邏輯：需求分析對設(shè)計規(guī)劃的指導(dǎo)作用、設(shè)計規(guī)劃對代碼實現(xiàn)的約束關(guān)系。2.使用unittest框架編寫單元測試用例的實際操作。教法學(xué)法教法：講授法、演示法、案例分析法。學(xué)法：實踐操作法、小組討論法、對比歸納法。教學(xué)準備教師：PPT課件、教案、任務(wù)測試題。學(xué)生：預(yù)習(xí)課本“任務(wù)34”相關(guān)內(nèi)容。教學(xué)流程設(shè)計意圖情境引入：提問：“如果要開發(fā)一個學(xué)生成績管理小程序，需要先做什么？再做什么？如何確保程序好用且不出錯？”展示軟件開發(fā)失敗案例（因需求不清導(dǎo)致返工），引出系統(tǒng)化開發(fā)流程的重要性，說明本節(jié)課將學(xué)習(xí)從需求到測試的完整流程。明確目標：簡述本節(jié)課學(xué)習(xí)目標：掌握軟件開發(fā)四階段的核心任務(wù)，學(xué)會需求分析和設(shè)計規(guī)劃的基本方法，能使用unittest框架進行簡單單元測試。通過生活中的開發(fā)場景提問，結(jié)合失敗案例，激發(fā)學(xué)生對規(guī)范化流程的重視；明確目標，幫助學(xué)生聚焦學(xué)習(xí)重點。二、教師新授（20分鐘）需求分析（3分鐘）（1）需求收集通過會議、訪談和問卷調(diào)查等方式，收集客戶對軟件的基本需求，包括功能需求、性能需求和用戶體驗需求。同時，分析同類產(chǎn)品的功能和優(yōu)勢，為需求分析提供參考。此外，深入了解客戶的業(yè)務(wù)流程，找出軟件需要支持的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。（2）需求整理將收集到的需求進行整理，分為功能需求和非功能需求。根據(jù)客戶需求和項目資源，對需求進行優(yōu)先級排序，確保核心功能優(yōu)先開發(fā)。（3）需求規(guī)格說明書將整理好的需求轉(zhuǎn)化為詳細的需求規(guī)格說明書，包括功能描述、業(yè)務(wù)流程圖、界面原型和驗收標準。并且，需要與客戶進行需求評審，確保雙方對需求的理解一致。設(shè)計規(guī)劃（4分鐘）（1）架構(gòu)設(shè)計設(shè)計系統(tǒng)的整體架構(gòu)，將系統(tǒng)劃分為多個功能模塊，明確模塊之間的接口和交互方式。每個功能模塊負責特定的業(yè)務(wù)邏輯，確保系統(tǒng)的模塊化和可維護性。（2）功能設(shè)計功能設(shè)計是在架構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，詳細設(shè)計每個功能模塊的實現(xiàn)邏輯，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法和接口,確保功能的正確性和高效性。（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計是設(shè)計規(guī)劃階段中不可或缺的一環(huán)。它涉及設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，包括表結(jié)構(gòu)、字段類型、索引等，以確保數(shù)據(jù)的存儲和訪問效率。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中，需要充分考慮數(shù)據(jù)的完整性、一致性和安全性。（4）用戶界面設(shè)計用戶界面設(shè)計是根據(jù)用戶體驗需求，設(shè)計用戶界面原型的過程。它涉及頁面布局、交互設(shè)計和視覺風格等方面。良好的用戶界面設(shè)計能夠提升用戶體驗，增加用戶的滿意度。（5）設(shè)計文檔設(shè)計文檔是記錄設(shè)計規(guī)劃結(jié)果的重要工具。它能夠為后續(xù)的開發(fā)和測試提供參考，確保團隊成員對項目的理解和實現(xiàn)保持一致。設(shè)計文檔應(yīng)該清晰、準確地描述系統(tǒng)的架構(gòu)、功能、數(shù)據(jù)庫和用戶界面設(shè)計。代碼實現(xiàn)（3分鐘）（1）編碼編寫編碼編寫是代碼實現(xiàn)階段的首要任務(wù)。在這一步驟中，開發(fā)人員根據(jù)設(shè)計文檔和功能需求，開始編寫軟件的源代碼。編碼編寫不僅需要實現(xiàn)功能需求，還需要注重代碼的可讀性、可維護性和可擴展性。在編碼編寫過程中，開發(fā)人員需要遵循團隊的編碼規(guī)范，以確保代碼易于理解和維護。同時，開發(fā)人員還需要進行單元測試，確保每個模塊的功能正確性和性能達標。（2）代碼審查代碼審查是代碼實現(xiàn)階段中的關(guān)鍵步驟。它涉及對開發(fā)人員編寫的代碼進行檢查和評估，以確保代碼的質(zhì)量、安全性和性能。代碼審查通常由團隊成員或外部專家進行，他們會對代碼的結(jié)構(gòu)、邏輯、注釋等方面提出改進建議。代碼審查的目的是發(fā)現(xiàn)代碼中的潛在問題，如邏輯錯誤、性能瓶頸、安全漏洞等。通過代碼審查，可以提高代碼的質(zhì)量，減少后續(xù)開發(fā)和維護中的成本。同時，代碼審查還有助于團隊成員之間的知識共享和協(xié)作，提升團隊的整體開發(fā)水平。（3）集成與構(gòu)建集成與構(gòu)建是將多個模塊或組件的代碼集成在一起，形成一個完整的軟件系統(tǒng)。在集成過程中，需要解決模塊之間的依賴關(guān)系、接口匹配等問題，確保軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和一致性。代碼測試（5分鐘）（1）單元測試單元測試是對軟件系統(tǒng)的最小可測試單元（如函數(shù)、方法）進行測試的過程。它的主要目的是確保這些基本單元的正確性和可靠性。通過單元測試，開發(fā)人員可以及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)代碼中的缺陷，提高代碼的質(zhì)量。（2）集成測試集成測試是將各個模塊集成在一起后進行的測試。它的主要目的是檢查模塊間的交互是否正常，以及集成后的系統(tǒng)是否滿足整體功能需求。在集成測試中，測試人員會關(guān)注模塊間的接口、數(shù)據(jù)傳遞和依賴關(guān)系等方面。通過集成測試，可以確保軟件系統(tǒng)的各個部分能夠協(xié)同工作，實現(xiàn)整體功能。（3）系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試是對整個軟件系統(tǒng)進行的全面測試。它涵蓋了功能測試、性能測試、安全測試等多個方面，旨在驗證軟件系統(tǒng)是否滿足所有需求，并具備良好的性能和安全性。在系統(tǒng)測試中，測試人員會關(guān)注軟件系統(tǒng)的用戶界面、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通信等方面。（4）驗收測試驗收測試是由用戶或客戶參與的測試。它的主要目的是驗證軟件系統(tǒng)是否滿足用戶或客戶的需求和期望。在驗收測試中，用戶或客戶會根據(jù)自己的使用場景和需求，對軟件系統(tǒng)進行全面的測試和評估。通過驗收測試，可以確保軟件系統(tǒng)在實際使用中能夠滿足用戶或客戶的需求，并具備良好的用戶體驗。（5）回歸測試回歸測試是在軟件系統(tǒng)進行修改或升級后，重新執(zhí)行之前已經(jīng)通過的測試用例的過程。它的主要目的是確保修改沒有引入新的問題，并保持軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。案例實踐（5分鐘）【案例34-1】使用unittest測試程序案例描述：小@同學(xué)想使用單元測試框架unittest編寫和運行測試。假設(shè)有一個Calculator類，它包含一些基本的數(shù)學(xué)運算方法，要求編寫單元測試代碼來驗證這些函數(shù)的正確性。操作步驟：1．一個簡單的

Calculator

類，定義在

calculator.py

文件，代碼如下：classCalculator:defadd(self,a,b):returna+bdefsubtract(self,a,b):returna-bdefmultiply(self,a,b):returna*bdefdivide(self,a,b):ifb==0:raiseValueError("Cannotdividebyzero!")returna/b2．編寫測試文件test_calculator.py，使用unittest框架來測試Calculator類的功能，代碼如下：importunittestfromcalculatorimportCalculatorclassTestCalculator(unittest.TestCase):defsetUp(self):self.calc=Calculator()deftest_add(self):self.assertEqual(self.calc.add(1,2),3)self.assertEqual(self.calc.add(-1,1),0)self.assertEqual(self.calc.add(-1,-1),-2)deftest_subtract(self):self.assertEqual(self.calc.subtract(2,1),1)self.assertEqual(self.calc.subtract(-1,1),-2)self.assertEqual(self.calc.subtract(-1,-1),0)deftest_multiply(self):self.assertEqual(self.calc.multiply(3,7),21)self.assertEqual(self.calc.multiply(-1,1),-1)self.assertEqual(self.calc.multiply(-1,-1),1)deftest_divide(self):self.assertEqual(self.calc.divide(6,3),2)self.assertEqual(self.calc.divide(-1,1),-1)self.assertEqual(self.calc.divide(-1,-1),1)withself.assertRaises(ValueError):self.calc.divide(1,0)if__name__=='__main__':unittest.main()3．導(dǎo)入unittest模塊以及我們要測試的Calculator類。4．TestCalculator繼承自unittest.TestCase。5．setUp方法在每個測試方法運行之前執(zhí)行，用于初始化Calculator實例。6．每個測試方法名以test_開頭，以便unittest能夠識別并執(zhí)行它們。 test_add：測試加法運算。 test_subtract：測試減法運算。 test_multiply：測試乘法運算。 test_divide：測試除法運算，并驗證當除數(shù)為零時是否拋出ValueError異常。7．使用self.assertEqual方法來檢查返回值是否與預(yù)期值相等。8．使用self.assertRaises方法來測試是否拋出了預(yù)期的異常。9．在if__name__=='__main__'：塊中調(diào)用unittest.main()，輸出測試結(jié)果。按軟件開發(fā)流程順序講解，結(jié)合案例和演示，突出各階段核心任務(wù)及銜接關(guān)系；通過unittest實操演示突破測試環(huán)節(jié)的難點，幫助學(xué)生理解測試的實際應(yīng)用。1.基礎(chǔ)練習(xí)：要求學(xué)生按照【案例34-1】的步驟，自己編寫Calculator類和測試文件test_calculator.py，并運行測試，觀察測試結(jié)果。2.小組交流：組織學(xué)生進行小組交流，分享自己在實踐過程中遇到的問題和解決方法，促進學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)和協(xié)