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https://hdl.handle.net/10216/169099| Author(s): | Xavier da Silva Costa |
| Title: | Framework for Teaching Mutation Testing |
| Issue Date: | 2025-07-15 |
| Abstract: | As the demand for robust and scalable software continues to rise, the role of software testing becomes increasingly critical. In parallel, the rapid advancement of Artificial Intelligence is re- shaping the technology landscape, raising concerns about the future relevance of traditional IT roles. To remain competitive, it is essential for IT professionals to master foundational prac- tices such as software testing-an area that is often undervalued and perceived as demotivating within academic contexts Garousi et al. (2020). Among the various testing strategies, mutation testing has emerged as a powerful tech- nique Amalfitano et al. (2022) for evaluating the effectiveness of test suites by introducing small, systematic changes (mutations) to the program code and observing whether the test cases detect them. Despite its pedagogical potential, mutation testing remains underutilized in educational environments due to its technical complexity and lack of accessible learning tools. This work investigates current software testing methodologies with the aim of proposing an innovative educational framework designed to enhance engagement with testing concepts, par- ticularly mutation testing. The proposed framework, FRAFOL, combines this advanced testing method with modern pedagogical strategies such as gamification, intuitive user interfaces, and system usability enhancements. It establishes a centralized ecosystem simulating a classroom en- vironment, where students can register, submit test code, and view ranked leaderboards. Simulta- neously, educators can monitor submissions, assess performance, and provide individualized feed- back, thereby bridging the instructional gap between teachers and learners. Moreover, FRAFOL uniquely supports a dynamic testing environment that integrates multiple mutation testing tools, setting it apart from existing educational solutions and reinforcing easy accessibility to mu- tation testing education. From a technical standpoint, the research work explores the implementation of a Single Page Application (SPA) utilizing contemporary frontend technologies and techniques, such as bundle minification. It also evaluates the integration of Firebase as a free centralized CRM solution for user authentication and data management within the platform. Empirical results demonstrate measurable improvements in both student satisfaction and system performance. The research thus contributes a comprehensive and scalable solution for teaching software testing, with the broader objective of cultivating highly skilled IT professionals equipped to navigate a rapidly evolving technological landscape. |
| Description: | À medida que a procura por software robusto e escalável continua a aumentar, o papel de testes de software torna-se cada vez mais crítico. Em paralelo, o rápido avanço da Inteligência Artifi- cial está a redefinir o panorama tecnológico, levantando preocupações quanto à relevância futura das profissões informáticas. Para se manterem competitivos, é essencial que estes profissionais dominem práticas fundamentais como software testing - uma área frequentemente subval- orizada e percecionada como desmotivante no contexto académico Garousi et al. (2020). Entre as várias estratégias de teste, mutation testing tem-se destacado como uma técnica poderosa Amalfitano et al. (2022) para avaliar a eficácia das suítes de testes, através da intro- dução de pequenas alterações (mutações) no código do programa e da verificação da sua deteção pelos casos de teste. Apesar do seu potencial pedagógico, esta técnica permanece subutilizada em ambientes educativos devido à sua complexidade técnica e à escassez de ferramentas de aprendizagem acessíveis. Esta dissertação investiga metodologias atuais de teste de software com o objetivo de expandir a proposta de uma plataforma educativa inovadora, concebida para aumentar o envolvimento com conceitos de teste, com especial foco em mutation testing. A plataforma, denominada FRAFOL, combina a técnica avançada de mutação com estratégias pedagógicas modernas, como gamifi- cação, interfaces de utilizador intuitivas e melhorias na usabilidade do sistema. FRAFOL estab- elece um ecossistema centralizado que simula um ambiente de sala de aula, onde os estudantes podem registar-se, submeter código de teste e consultar tabelas classificativas. Em simultâneo, os docentes podem acompanhar as submissões, avaliar o desempenho e fornecer feedback indi- vidualizado, colmatando assim a lacuna instrucional entre estudantes e professores. Além disso, FRAFOL destaca-se por oferecer um ambiente de teste dinâmico que integra múltiplas fer- ramentas de mutation testing, diferenciando-se das soluções educativas existentes e promovendo um acesso facilitado a esta abordagem. Do ponto de vista técnico, esta dissertação implementa um sistema Single Page Application (SPA), utilizando tecnologias e técnicas de frontend contemporâneas, como por exemplo bundle minification. Avalia ainda a integração do Firebase como uma solução gratuita e centralizada de CRM para autenticação de utilizadores e gestão de dados na plataforma. Os resultados empíricos demonstram melhorias significativas tanto na satisfação dos estu- dantes com FRAFOL, como no desempenho do próprio sistema. Esta investigação contribui, assim, com uma solução abrangente e escalável para o ensino de software testing, com o objetivo mais amplo de formar profissionais informáticos altamente qualificados, preparados para enfrentar um cenário tecnológico em constante evolução. |
| Subject: | Outras ciências da engenharia e tecnologias Other engineering and technologies |
| Scientific areas: | Ciências da engenharia e tecnologias::Outras ciências da engenharia e tecnologias Engineering and technology::Other engineering and technologies |
| TID identifier: | 204120330 |
| URI: | https://hdl.handle.net/10216/169099 |
| Document Type: | Dissertação |
| Rights: | openAccess |
| License: | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
| Appears in Collections: | FEUP - Dissertação |
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