AI赋能软件工程综合实训实践教学案例

案例概述

🎯 教学目标

知识目标

掌握AI工具在软件工程全生命周期的应用
理解DevOps + AIOps的核心理念
学会智能体（Agent）的搭建与使用
建立AI辅助编程的正确方法论

能力目标

能够独立使用AI工具完成项目开发
具备AI输出内容的评审与优化能力
掌握CI/CD自动化流水线的搭建（可选）
培养团队协作与AI协同工作能力

📋 案例特点

零成本

所有工具均为免费服务，无需付费购买

可操作

每一步都有详细截图和操作说明

已验证

所有流程经过实际操作验证，确保可行

教师端 - AI赋能教学实施

1

课前准备：搭建教学专用智能体

使用扣子Coze平台搭建3个教学专用智能体

智能体1：软件工程实训顾问

图1：扣子Coze平台首页

📝 角色设定（Persona）：


你是一位拥有15年软件工程经验的资深实训指导老师，熟悉高校软件工程实训教学。
你擅长指导学生完成需求分析、系统设计、编码实现、测试部署全流程。
你的回答要专业、耐心，给出具体可操作的建议，避免空泛理论。

🔗 学生访问链接：

软件工程实训顾问智能体

智能体2：报告评审专家

📝 角色设定：


你是软件工程文档评审专家，严格按照GB/T 9385国家标准评审学生提交的文档。
请从以下维度评审：格式规范性、内容完整性、逻辑一致性、技术可行性。
每个文档至少提出3个具体问题，标注位置并给出改进建议。

使用场景：学生提交需求/设计文档后，上传给此智能体自动生成评审意见，减轻教师批改负担

🔗 教师访问链接：

报告评审专家智能体

智能体3：代码质量检查助手

📝 角色设定：


你是代码质量检查专家，检查学生提交的Java/Python/JavaScript代码。
检查维度：代码规范、安全漏洞、性能问题、注释完整性、单元测试覆盖率。
输出格式：问题位置 + 问题描述 + 修复建议 + 优化后代码示例。

🔗 访问链接：

代码质量检查助手智能体

2

课中实施：AI辅助教学流程

10天实训周期的AI赋能教学安排

天数	阶段	教师AI赋能动作	学生产出
第1天	可行性分析	演示AI生成可行性分析报告框架指导学生使用豆包/DeepSeek	《可行性分析报告》
第2天	项目计划	演示AI生成WBS任务分解 ProcessOn甘特图制作指导	《项目开发计划书》
第3天	需求分析	使用"AI产品经理"智能体引导需求挖掘 PlantUML用例图生成教学	《需求规格说明书》+ 评审意见
第4-5天	系统设计	AI生成UML类图/时序图教学数据库设计AI辅助技巧	《概要/详细设计说明书》
第6-7天	编码实现	Trae IDE/Cursor现场教学 AI辅助调试与Bug排查演示	可运行的系统代码
第8天	系统测试	AI生成测试用例方法教学边界值测试思维训练	《测试报告》
第9天	CI/CD部署(可选，可在本地开发环境进行演示)	Jenkins + Docker流水线搭建演示 AIOps监控智能体配置	部署完成的系统
第10天	验收答辩	AI辅助生成答辩PPT 智能体模拟答辩提问	项目验收 + 总结报告

3

课后评价：AI辅助考核评价体系

建立客观、公正的AI辅助评价机制

📊 AI工具使用评价维度

1 日志完整性：AI工具使用日志是否完整记录每次交互
2 人工修改率：AI生成内容的人工修改比例（建议≥30%）
3 理解深度：学生是否真正理解AI输出的内容
4 创新性：在AI基础上是否有团队原创贡献

⚖️ 成绩构成（AI赋能版）

平时表现：出勤、团队成员研讨参与度、批判思维 10%

阶段性检查：项目进度+规范性检查 10%

文档质量（AI评审+人工复核）：小组报告+个人报告： 30%

验收答辩：系统功能展示+答辩表现+AI工具合理使用 50%

CI/CD部署完成度（加分项） 10%

学生端 - AI辅助项目开发实战

1

阶段一：AI辅助需求分析（第3天）

以"校园实验室设备管理系统"为例

步骤1：使用"AI产品经理"智能体挖掘需求

💬 对话示例：

👤 你说：

我们要做一个校园实验室设备管理系统，用户包括学生、老师、管理员。请帮我挖掘需求，提出5个澄清问题。

🤖 AI产品经理回答：

学生借用设备是否需要老师审批？审批流程是几级？
设备是否需要分类管理？是否支持设备二维码扫码借用？
是否需要设备维护保养记录和损坏赔偿功能？
是否需要统计报表功能？按部门/设备类型/使用率统计？
是否需要与学校统一身份认证系统对接？

步骤2：AI生成PlantUML用例图代码

📝 提示词模板：


请为校园实验室设备管理系统生成用例图的PlantUML代码，
参与者包括：学生、教师、管理员。
用例包括：设备查询、设备借用、设备归还、审批申请、
设备管理、用户管理、统计报表。
要求：使用标准PlantUML语法，添加注释。

将生成的代码粘贴到 PlantUML在线编辑器即可生成图片

可使用的软件工程实训顾问

📝 访问链接：https://www.coze.cn/store/agent/7629174469491703823?bot_id=true

2

阶段二：AI辅助编码实现（第6-7天）(时间可前置一些)

使用Trae IDE进行AI辅助编程(可使用其他工具，这里只是示范)

图2：Trae IDE 操作界面

✅ Trae IDE 安装配置

1 访问官网 www.trae.ai 下载对应系统版本
2 安装完成后使用手机号注册登录（完全免费）
3 打开项目，按 Ctrl+K 呼出AI对话

💡 高效编程提示词技巧

代码生成：

"在DeviceController中生成分页查询设备列表的REST接口，使用MyBatis-Plus，返回Page对象，包含异常处理"

Bug修复：

"分析这段错误堆栈信息，找出NullPointerException的原因并给出修复方案 [粘贴错误日志]"

代码重构：

"重构这段代码，应用策略模式消除if-else，保持原有功能不变 [粘贴代码]"

⚠️ 重要提醒：AI编程三原则

理解优先：AI生成的每一行代码都要理解其逻辑，禁止复制粘贴后不管
人工审查：重点检查SQL注入、空指针、权限控制等安全漏洞
团队贡献：必须在AI基础上加入自己的思考和改进，体现原创价值

3

阶段三：CI/CD自动化部署（第9天）注意：可选项，加分项

搭建Gitee + Jenkins + Docker自动化流水线（有能力的团队，可实现CI/CD。亦可在本地开发环境部署。）

🏗️ CI/CD 流水线架构图

开发者提交代码

Gitee Webhook

Jenkins构建

Docker部署

系统上线

📌 步骤1：本地启动Jenkins（一条命令搞定）


docker run -d --name jenkins -p 8080:8080 -p 50000:50000 \
  -v jenkins-data:/var/jenkins_home \
  -v /var/run/docker.sock:/var/run/docker.sock \
  jenkins/jenkins:lts-jdk11

浏览器访问 http://localhost:8080 进入Jenkins

📌 步骤2：项目根目录创建Jenkinsfile


pipeline {
    agent any
    stages {
        stage('代码检出') { steps { git 'https://gitee.com/your-name/project.git' } }
        stage('后端构建') { steps { dir('backend') { sh 'mvn clean package' } } }
        stage('前端构建') { steps { dir('frontend') { sh 'npm install && npm run build' } } }
        stage('构建镜像') { steps { sh 'docker build -t myapp:latest .' } }
        stage('部署') { steps { sh 'docker run -d -p 8080:8080 myapp:latest' } }
    }
}

📌 步骤3：配置Gitee Webhook触发自动构建

在Gitee仓库设置 → WebHooks → 添加Jenkins提供的回调地址，选择"Push事件"触发

🎉 完成效果：

此后，团队成员每次 git push 提交代码，都会自动触发：代码拉取 → 编译构建 → 测试 → Docker镜像构建 → 自动部署上线！真正体验企业级DevOps开发流程！

Vibe Coding高效提示词工程大全

💡 提示词工程核心原则

角色明确

指定AI扮演专家角色

任务具体

清晰描述要完成的任务

格式指定

明确输出格式要求

约束清晰

说明技术栈和限制条件

1 阶段一：技术选型与架构设计

技术栈选型建议


    你是资深架构师。我要做【校园实验室设备管理系统】，团队5人，实训2周。
    请从以下维度给出技术选型建议：
    1. 后端框架（Spring Boot vs Node.js vs Python）对比
    2. 前端框架（Vue3 vs React vs 原生）对比
    3. 数据库（MySQL vs PostgreSQL vs SQLite）对比
    4. 考虑因素：学习成本、开发效率、部署难度
    5. 给出最终推荐方案及理由

    输出格式：表格对比 + 推荐结论

系统架构设计


    你是企业级架构设计师。为【Spring Boot + Vue3 + MySQL】技术栈的设备管理系统设计：
    1. 分层架构图（Controller/Service/Dao/Entity）
    2. 核心模块划分（用户模块/设备模块/借用模块/统计模块）
    3. 接口设计规范（RESTful API命名、返回值统一格式）
    4. 数据库表设计原则
    5. 给出包结构目录树

    要求：符合阿里巴巴Java开发规范，适合学生团队开发

数据库设计生成


    为校园实验室设备管理系统设计数据库表：
    1. 用户表（管理员、老师、学生）
    2. 设备表（分类、状态、位置）
    3. 借用记录表（申请、审批、归还流程）
    4. 设备维护记录表

    请输出：
    - MySQL DDL建表语句（含索引、外键、注释）
    - 字段说明（类型、长度、约束、含义）
    - ER关系说明
    - 索引优化建议

2 阶段二：编码实现（GitHub Copilot‌/Cursor/Claude Code/Trae IDE(国内且免费)等）

实体类/VO/DTO生成


基于以下数据库表结构，生成符合Spring Boot规范的Java代码：
【粘贴表结构】

生成内容：
1. Entity实体类（使用JPA/MyBatis-Plus注解）
2. DTO（新增/修改请求参数）
3. VO（返回给前端的视图对象）
4. Converter（DTO与Entity互转工具类）

要求：
- 使用Lombok @Data @Builder
- 字段添加swagger注解@ApiModelProperty
- 添加参数校验注解@NotNull @NotBlank等
- 命名规范：XXXEntity, XXXDTO, XXXVO

Controller接口生成


为【设备借用】功能生成完整的RESTful Controller：

功能点：
1. 分页查询借用记录（支持按状态、用户、设备筛选）
2. 提交借用申请
3. 审批借用申请（通过/拒绝）
4. 确认归还设备
5. 删除借用记录

技术要求：
- 使用MyBatis-Plus的IService和Page
- 统一返回Result
- 参数校验@Valid
- 日志注解@Slf4j
- 异常处理
- RESTful风格：GET POST PUT DELETE

参考已有代码风格：【粘贴类似Controller代码片段】

Service业务逻辑生成


实现设备借用的业务逻辑Service层：

业务规则：
1. 同一设备同一时间只能被一人借用
2. 借用时长不能超过30天
3. 学生借用需要老师审批，管理员可直接审批
4. 逾期未还自动标记为异常
5. 设备损坏需要记录赔偿

实现要求：
1. 接口 + 实现类分离
2. 事务注解@Transactional（注意rollbackFor）
3. 业务校验抛出自定义BusinessException
4. 关键操作记录日志
5. 使用LambdaQueryWrapper构建查询

需要考虑的边界条件：重复借用、设备不存在、权限校验、日期冲突

Vue3前端页面生成


使用Vue3 + Element Plus生成设备管理列表页面：

功能：
1. 搜索表单（设备名称、分类、状态）
2. 表格展示（分页、排序）
3. 新增/编辑弹窗表单
4. 删除确认
5. 批量操作

技术要求：
- <script setup>语法糖
- Composition API
- TypeScript类型定义
- axios请求封装
- ElTable + ElPagination
- 表单校验rules
- 响应式布局

参考API接口：GET /api/device/page, POST /api/device, PUT /api/device, DELETE /api/device/{id}

3 阶段三：自动化测试生成

JUnit单元测试生成


    为以下Service方法生成JUnit 5单元测试用例：
    【粘贴Service方法代码】

    测试要求：
    1. 使用Mockito Mock依赖的Mapper/其他Service
    2. 覆盖正常流程、异常流程、边界值
    3. given-when-then三段式
    4. assertAll批量断言
    5. 参数化测试@ParameterizedTest
    6. 测试方法命名：test方法名_场景_预期结果

    需要测试的场景：
    - 参数合法 → 成功执行
    - 参数为null → 抛出参数异常
    - 业务条件不满足 → 抛出业务异常
    - 数据库操作成功/失败

边界测试用例设计


    针对【设备借用申请接口 POST /api/borrow/apply】设计完整测试用例：

    请求参数：
    - deviceId: Long (设备ID，必填)
    - startTime: LocalDateTime (开始时间)
    - endTime: LocalDateTime (结束时间)
    - reason: String (借用原因，最长200字)

    请按以下分类设计测试用例：
    1. ✅ 正常用例（3个）
    2. ⚠️ 边界值用例（5个：日期边界、字符串长度边界）
    3. ❌ 异常用例（8个：参数缺失、非法值、业务冲突）
    4. 🔒 权限用例（2个：未登录、无权限角色）

    输出格式：表格（用例ID | 测试场景 | 输入数据 | 预期结果）

Postman接口测试脚本


    为设备管理模块的RESTful API生成Postman Collection JSON：

    接口列表：
    1. GET /api/device/page?pageNum=1&pageSize=10&name=xxx 分页查询
    2. GET /api/device/{id} 查询详情
    3. POST /api/device 新增设备
    4. PUT /api/device 修改设备
    5. DELETE /api/device/{id} 删除设备

    要求：
    - 完整Postman Collection v2.1格式
    - 包含环境变量：{{baseUrl}}
    - 预置Headers：Content-Type: application/json
    - 请求示例数据（真实可用）
    - Tests脚本：自动校验返回code=200、data不为空
    - 保存到本地后可直接导入Postman运行

4 阶段四：Debug调试与代码优化

异常堆栈分析


    分析以下Java异常堆栈，找出根本原因并给出修复方案：

    【粘贴完整错误堆栈信息】

    请按以下格式回答：
    1. 🎯 问题根因：（用一句话总结）
    2. 🔍 错误位置：（类名+方法名+行号）
    3. 💡 触发场景：（什么操作导致此错误）
    4. ✅ 修复方案：（具体的代码修改建议）
    5. 📝 预防建议：（如何避免类似问题）

    如果有多种可能的原因，请按概率排序

代码重构优化


    重构以下代码，消除if-else嵌套，提升可读性和可维护性：
    【粘贴需要重构的代码片段】

    优化目标：
    1. 应用设计模式（策略模式/工厂模式/责任链）
    2. 单一职责原则
    3. 消除重复代码
    4. 提高方法内聚性
    5. 不改变原有业务逻辑

    请输出：
    1. 重构前代码问题分析
    2. 重构思路说明
    3. 完整的重构后代码
    4. 优化效果对比（圈复杂度、行数、可读性）

代码安全审计


    安全审计以下代码，检查OWASP Top 10安全漏洞：
    【粘贴待审计代码】

    重点检查：
    1. SQL注入风险
    2. XSS跨站脚本
    3. CSRF攻击
    4. 权限绕过
    5. 敏感信息泄露
    6. 输入验证缺失

    输出格式：
    | 风险等级 | 漏洞类型 | 代码位置 | 问题描述 | 修复建议 |
    |----------|----------|----------|----------|----------|
    | 高危/中危/低危 | SQL注入 | 第45行 | 字符串拼接SQL | 使用预编译 |

5 阶段五：部署与Docker容器化

Dockerfile生成


    为Spring Boot + Vue3前后端分离项目生成Docker部署方案：

    项目结构：
    - backend/target/*.jar  (Spring Boot打包结果)
    - frontend/dist/        (Vue3打包结果)

    请生成：
    1. 后端Dockerfile（基于openjdk:11-jre-slim）
    - 设置时区Asia/Shanghai
    - 优化镜像分层（依赖先COPY）
    - JVM参数优化：-Xms512m -Xmx512m
    - 健康检查HEALTHCHECK

    2. 前端Dockerfile（基于nginx:alpine）
    - 配置nginx.conf（支持history路由）
    - gzip压缩
    - 反向代理/api到后端

    3. docker-compose.yml（一键启动前后端+MySQL）
    - 网络配置
    - 数据卷持久化
    - 环境变量配置
    - 启动依赖顺序depends_on

Jenkins Pipeline脚本


    生成声明式Jenkins Pipeline脚本，实现CI/CD自动化：

    流水线阶段：
    1. 代码检出（Git拉取）
    2. 代码质量检查（可选）
    3. 后端Maven构建（跳过测试？）
    4. 前端npm构建（npm install && npm run build）
    5. Docker镜像构建与打标签
    6. 停止旧容器，启动新容器
    7. 健康检查与部署通知

    特性要求：
    - 使用environment定义环境变量
    - post动作：成功/失败时的通知
    - 超时设置timeout
    - 重试机制retry
    - 并行构建（可选）
    - 保留构建历史

    输出：完整的Jenkinsfile代码，可直接使用

🚀 高级提示词使用技巧

✅ 高效技巧

• 使用「参考已有代码风格：[粘贴片段]」保证一致性
• 指定「输出格式：JSON/Markdown表格/代码块」
• 要求「分步解释，不要直接给答案」用于学习
• 追加「继续优化，考虑XX场景」迭代改进

❌ 避坑提醒

• 避免模糊描述："写个接口" → "写分页查询设备的REST接口"
• 不要让AI猜：明确技术栈、框架、版本
• 一次一个任务：不要同时要求生成+优化+测试
• 永远审查：AI会"幻觉"，务必验证代码正确性

免费工具清单（全部零成本）

工具名称	用途	官方地址	费用
🔮 扣子Coze	搭建AI智能体、工作流	www.coze.cn	完全免费
💻 Trae IDE	AI原生编程IDE	www.trae.ai	完全免费
🤖 豆包	通用AI对话、文档生成	www.doubao.com	完全免费
🧠 DeepSeek	深度代码理解、技术咨询	chat.deepseek.com	完全免费
📊 ProcessOn	流程图、UML图、甘特图	www.processon.com	免费版够用
📐 PlantUML	文本生成UML图	www.plantuml.com	完全免费
🐙 Gitee	代码托管、Git版本控制	gitee.com	完全免费
🏭 Jenkins	CI/CD自动化构建	www.jenkins.io	开源免费
🐳 Docker	容器化部署	www.docker.com	个人版免费

常见问题 FAQ

Q1: 实验室没有外网，学生无法使用在线AI工具怎么办？

A: 建议学生使用个人笔记本电脑，开启手机热点上网。每个小组至少保证2台设备可联网，其余设备可使用本地IDE编写代码，需要AI时轮流使用联网设备。Trae IDE和Cursor都支持离线使用基础编辑功能，AI功能按需联网即可。

Q2: 如何防止学生过度依赖AI，丧失独立思考能力？

A: 建立三道防线：1）强制要求完整记录AI使用日志，包括每次的提示词和人工修改内容；2）答辩时随机抽取代码片段要求学生解释原理；3）成绩构成中"AI合理使用"占20%权重，重点考察人工修改率和理解深度。

Q3: AI生成的代码有Bug怎么办？

A: 这正是培养学生能力的好机会！要求学生：1）学会阅读和理解AI生成的代码；2）学会调试和定位问题；3）学会向AI准确描述Bug获取修复建议；4）最终必须人工修复并理解修复原理。Bug排查能力是程序员的核心能力。

Q4: Jenkins + Docker环境复杂，学生搭不起来怎么办？

A: 采用分层要求：1）基础要求：能在本地运行项目即可；2）进阶要求：小组中至少1人成功搭建流水线，其他成员观摩学习；3）挑战要求：全组都能独立搭建。教师课前提前准备好Docker命令一键启动脚本，降低入门门槛。

Q5: 如何评估学生使用AI的贡献度？

A: 从四个维度评估：1）提示词质量 - 能否精准描述需求；2）修改幅度 - AI输出后人工修改的比例；3）创新程度 - 在AI基础上的原创改进；4）理解深度 - 答辩时对技术细节的掌握程度。禁止"零修改直接使用"。