The representation of requirements plays a critical role in the accuracy of requirements inspection. While visual representations, such as UML diagrams, are widely used alongside text-based requirements, their effectiveness in supporting inspection is still debated. Cognitive abilities, such as working memory and mental rotation skills, may also influence inspection accuracy. This study aims to evaluate whether the use of UML sequence diagrams alongside text-based requirements improves the accuracy of requirements inspection compared to text-based requirements alone and to explore whether cognitive abilities are associated with differences in performance across the two treatments (text vs text with UML support). We conducted a crossover experiment with 38 participants to assess the accuracy of requirements inspection under the two treatments in terms of issues found and justifications provided. Linear mixed-effects and generalized linear models were used to analyse the effects of treatment, period, sequence, and cognitive abilities. The results indicate a significant three-way interaction between representation type, working memory capacity, and mental rotation ability. This finding suggests that the effectiveness of UML support is not uniform across individuals: participants with high scores in both cognitive abilities experienced reduced performance when using UML for violation detection. Conversely, the same cognitive profile was associated with improved justification accuracy under UML-aided inspection, indicating that higher cognitive abilities may support deeper reasoning processes when dealing with multi-modal information, i.e., diagrams and text.


翻译:需求表示形式对需求审查的准确性起着关键作用。尽管视觉表示形式(如UML图)与基于文本的需求规范被广泛结合使用,但其在支持审查方面的有效性仍存在争议。认知能力(如工作记忆和心理旋转技能)也可能影响审查的准确性。本研究旨在评估:相较于单独使用基于文本的需求规范,结合使用UML序列图与文本需求是否能提高需求审查的准确性;并探讨认知能力是否与两种处理条件(纯文本 vs. 文本结合UML支持)下的性能差异相关。我们开展了一项交叉实验,涉及38名参与者,以评估两种处理条件下需求审查在发现问题数量和提供合理理由方面的准确性。研究采用线性混合效应模型和广义线性模型来分析处理条件、实验阶段、顺序效应及认知能力的影响。结果表明,表示形式类型、工作记忆容量与心理旋转能力之间存在显著的三重交互效应。这一发现表明,UML支持的效果并非对所有个体一致:在两项认知能力上均得高分的参与者,使用UML进行违规检测时表现反而下降。相反,相同的认知特征与UML辅助审查下更高的理由准确性相关,这表明在处理多模态信息(即图表与文本)时,较高的认知能力可能支持更深层次的推理过程。

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统一建模语言(UML,Unified Modeling Language)是由国际软件行业组织 OMG(对象管理集团 omg.org)自 1997 年起研发的用于 IT 各领域建模的一套标准、通用、图形化的面向对象(OO)建模语言,对应的国际标准为 ISO/IEC 19505。UML 具有简单、直观、形象、表达力强等特点,因此不仅常用于复杂软件系统架构的建模和面向对象分析与设计(OOAD),也可用于复杂业务流程及系统需求的建模。UML 当前的最新版本为 v2.5(2015.3)。 UML 起源于 3 位著名的软件工程方法学家 Grady Booch、James Rumbaugh、Ivar Jacobson 融合、统一了他们各自原来的建模语言和方法。
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