軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計中敏捷軟件技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：提出了在軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計中采用敏捷技術(shù)進(jìn)行過程控制的方法，從實際效果中可以看出，這種方法較好地解決了軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計中遇到的各種問題，能夠有效提高軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，使學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中得到充分的鍛煉和提高。

關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計；敏捷軟件開發(fā)；極限編程；軟件質(zhì)量

0 引言

畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)中非常重要的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生所學(xué)知識的檢驗和總結(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題能力的重要手段，也是學(xué)生進(jìn)入工作崗位前的最后一次實戰(zhàn)演習(xí)；并且，它是本科教學(xué)水平評估指標(biāo)體系的重要指標(biāo)之一，是考核學(xué)校本科教學(xué)水平和質(zhì)量的重要內(nèi)容。

軟件開發(fā)是計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中一個重要組成部分。學(xué)生開發(fā)的軟件質(zhì)量直接反映出畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，而指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和監(jiān)控對學(xué)生開發(fā)軟件的質(zhì)量高低有很大影響。本文首先介紹了軟件類畢業(yè)設(shè)計的特點、遇到的問題及其原因分析，然后將敏捷軟件開發(fā)技術(shù)應(yīng)用于指導(dǎo)和監(jiān)控軟件類畢業(yè)設(shè)計，最后通過具體的實踐對其進(jìn)行總結(jié)。

1 目前狀況及問題

1．1 軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計的特點

本科計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計中，軟件開發(fā)占很大比重。而軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計與其他專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計以及商業(yè)化軟件開發(fā)又有很大不同，主要體現(xiàn)在：

(1)設(shè)計的最終目的是要生成可運行的、實現(xiàn)一定功能的、錯誤率較低的實際軟件產(chǎn)品，而不僅僅是提交一份文檔報告。

(2)設(shè)計小組成員分工合作，要將各人的成果整合，形成完整的軟件；小組每個成員不是完全孤立的，每個人的工作都與其他人息息相關(guān)。

(3)項目小組一般只包括一個人或幾個人，人數(shù)較少，遠(yuǎn)少于一般商業(yè)化軟件開發(fā)項目小組的人數(shù)。

(4)小組成員沒有足夠的團(tuán)隊意識，沒有足夠的軟件工程經(jīng)驗，一般沒有作為一個團(tuán)隊的成員共同開發(fā)過軟件產(chǎn)品。

(5)項目開發(fā)過程不完全，編碼的結(jié)束即意味著項目的結(jié)束。項目不要求有完整的工程化的分析和設(shè)計文檔。

(6)有些軟件開發(fā)沒有與商業(yè)項目掛鉤，也就沒有真實客戶的需求對其進(jìn)行功能和性能上的監(jiān)控。

1．2 遇到的問題及原因分析

根據(jù)上面的特點可以看出，普通畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)方式或是工程化的控制手段，并不能適應(yīng)軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計，最終會導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量低下，學(xué)生得不到真正鍛煉。比較突出的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)項目組成員各人任務(wù)不明確，能力參差不齊，并且有時沒有充分地交流設(shè)計思想，最后導(dǎo)致軟件各個功能模塊無法有效整合。

(2)項目需求因為各種原因不斷改變，軟件不斷修改，最終完成的軟件產(chǎn)品達(dá)不到設(shè)計要求。

(3)編碼開始后，軟件的錯誤和缺陷不斷涌現(xiàn)、不斷累積，最終無法控制。

這些問題的產(chǎn)生，固然與設(shè)計選題、學(xué)生能力、實驗環(huán)境以及教師的指導(dǎo)力度分不開，最重要的還是與教師的指導(dǎo)和監(jiān)控方式有關(guān)。應(yīng)當(dāng)采用恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和監(jiān)控方式，最大化地促進(jìn)學(xué)生能力的提高，最有效地根據(jù)各個學(xué)生的特點，推動學(xué)生逐步達(dá)到畢業(yè)設(shè)計軟件質(zhì)量和功能的要求。

2 敏捷軟件開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用

采用適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和監(jiān)控方式，實際就是要求教師對學(xué)生軟件開發(fā)應(yīng)用適當(dāng)?shù)能浖^程模型，也就是軟件開發(fā)的工程化控制手段。

2．1 敏捷軟件開發(fā)簡介

傳統(tǒng)的軟件工程方法中的架構(gòu)設(shè)計與程序開發(fā)在時間上是先后分離的，這種分離常常導(dǎo)致一些脫離實際的設(shè)計和脫離設(shè)計構(gòu)想的編程，導(dǎo)致最終軟件開發(fā)的不理想甚至是失敗。鑒于以上問題，敏捷軟件開發(fā)技術(shù)應(yīng)運而生。

敏捷軟件開發(fā)以交付而不是以構(gòu)造為核心，它強(qiáng)調(diào)的是交付對客戶有價值的軟件，而不是用戶需求中所描述的軟件。簡言之，就是把一個大項目分為多個相互聯(lián)系，但也可獨立運行的小項目，并分別完成，在此過程中軟件一直處于可使用狀態(tài)。敏捷軟件開發(fā)方法提倡采用先進(jìn)的技術(shù)和高水平的小型團(tuán)隊，并輔以人性化的管理，充分發(fā)揮軟件開發(fā)者的才華，建立暢通的交流機(jī)制，使軟件開發(fā)團(tuán)隊水平和軟件質(zhì)量共同提高。

敏捷式開發(fā)采用適應(yīng)性方法，而傳統(tǒng)的軟件工程學(xué)采用的是預(yù)測性方法。敏捷式開發(fā)是以人為主的，而傳統(tǒng)的工程學(xué)是以過程為主的。二者的主要區(qū)別存在于它們對軟件開發(fā)過程的描述中，也就是說，敏捷開發(fā)實現(xiàn)當(dāng)前最需要的功能，然后根據(jù)變化來修正和改進(jìn)；而傳統(tǒng)軟件工程學(xué)一開始就將軟件的各種架構(gòu)預(yù)測好，然后采用固定的過程來實現(xiàn)這種架構(gòu)。軟件開發(fā)中的變化是不可避免的(通常傳統(tǒng)軟件開發(fā)的失敗主要原因就是不能很好適應(yīng)這種不可預(yù)知的變化)，因此就要找到一種新的方法能夠更有效地適應(yīng)變化，這其實也就是敏捷式開發(fā)方法所要達(dá)到的效果。

可以看出，上述的敏捷軟件開發(fā)的許多特點正是與軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計的許多特點不謀而合，例如，小型的開發(fā)小組，適應(yīng)性(適應(yīng)不可預(yù)測變化)的開發(fā)機(jī)制，短期的交付(畢業(yè)設(shè)計一般都在半年甚至更短時間內(nèi)完成軟件的交付)，充分發(fā)揮小組成員的特點，建立暢通的交流機(jī)制等等。因此，將敏捷開發(fā)思想引入畢業(yè)設(shè)計中的軟件開發(fā)，不失為解決后者諸多問題的很好嘗試。

2．2 敏捷軟件開發(fā)應(yīng)用 敏捷軟件開發(fā)技術(shù)包含若干的價值觀、原則和實踐方法。將其用于畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)和監(jiān)控，主要應(yīng)包含如下原則的應(yīng)用：

2．2．1 增量式開發(fā)

傳統(tǒng)軟件類畢業(yè)設(shè)計采用傳統(tǒng)軟件工程學(xué)指導(dǎo)方法，先進(jìn)行需求分析，然后根據(jù)需求進(jìn)行功能模塊劃分，接著開始編程。如果最初階段不能很好地完成分析和設(shè)計任務(wù)，后面的軟件開發(fā)將出現(xiàn)嚴(yán)重問題。

而在敏捷軟件中，采用的是增量式開發(fā)，對于難度較大的軟件設(shè)計，不是一步吃透功能，而是逐步添加功能，在改進(jìn)的過程中促進(jìn)學(xué)生能力的提高。在筆者指導(dǎo)的一項畢業(yè)設(shè)計中，要求學(xué)生用Java編制網(wǎng)絡(luò)實時通訊軟件。采用增量式開發(fā)方法，先要求學(xué)生實現(xiàn)基本功能，即發(fā)送字符串到另外一臺計算機(jī)，使用Windows的超級終端作為接收機(jī)進(jìn)行測試；接下來要求學(xué)生實現(xiàn)程序互相發(fā)送和接收字符信息；然后，實現(xiàn)聊天室的多人聊天的線程控制；進(jìn)一步可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫存儲登錄用戶信息，并進(jìn)行驗證；最后，實現(xiàn)其他功能，例如網(wǎng)絡(luò)硬盤，文件傳輸?shù)鹊?。在開發(fā)過程中，增量式設(shè)計能夠讓學(xué)生逐步進(jìn)入高層次的內(nèi)容，而不是一開始就進(jìn)行高難度的開發(fā)。并且，通過逐步修改代碼，可以提高學(xué)生閱讀代碼和優(yōu)化代碼的能力，學(xué)生的編程水平得到很好的提高。

2．2．2 可持續(xù)的開發(fā)速度

敏捷開發(fā)技術(shù)不要求團(tuán)隊一開始就盡全力完成任務(wù)，而是盡量保持一種穩(wěn)定的、可持續(xù)的開發(fā)速度；團(tuán)隊的成員必須始終保持旺盛的精力和警覺的思想。

在很多畢業(yè)設(shè)計中，一開始學(xué)生就以極高的熱情和全力以赴的狀態(tài)去工作，然而隨著進(jìn)度的延緩，錯誤不斷增多，以及越來越復(fù)雜的需求變化，學(xué)生的熱情迅速減退，最終影響設(shè)計成果。因此，指導(dǎo)老師必須充分調(diào)動學(xué)生的積極性，又不能讓學(xué)生的精力過早地消耗，要保持一個穩(wěn)定的進(jìn)度。

2．2．3 簡單

敏捷軟件開發(fā)方法采用最簡單的方式實現(xiàn)當(dāng)前最需要的功能。在畢業(yè)設(shè)計中，針對某一個功能，采用盡量簡單的方式去實現(xiàn)，不需要考慮為了將來的功能而進(jìn)行“提前的準(zhǔn)備”。因為這種“提前的準(zhǔn)備”往往會讓學(xué)生考慮問題過多，反而忽略了當(dāng)前最重要的內(nèi)容。

然而，簡單并不代表著功能的縮減，當(dāng)某些功能的實現(xiàn)成為必須的時候，敏捷軟件開發(fā)方法采用在代碼上改進(jìn)的方式來完成，并且以此為機(jī)遇，充分進(jìn)行反省，讓學(xué)生在改進(jìn)中得到進(jìn)一步提高。

2．2．4 結(jié)對編程

結(jié)對編程是敏捷開發(fā)和極限編程(XP)的重要實踐，它是指兩個程序員結(jié)對使用同一臺計算機(jī)完成編碼——其中一位控制鍵盤并輸入代碼，另一位觀察輸入的代碼并尋找著代碼中的錯誤和可以改進(jìn)的地方。這種方式能極大地促進(jìn)知識在團(tuán)隊中的傳播，并有效降低代碼的錯誤率。

在畢業(yè)設(shè)計中，根據(jù)學(xué)生的特點，采用結(jié)對編程方式，可以讓學(xué)生充分交流，互補所短，互用所長，互相學(xué)習(xí)。例如，在網(wǎng)頁制作類的軟件開發(fā)中，ASP腳本編程人員和界面設(shè)計人員結(jié)對，能夠充分利用二者的特點，將腳本程序和網(wǎng)頁界面元素有機(jī)地結(jié)合起來，形成功能完善，界面美觀的動態(tài)網(wǎng)頁。

2．2．5 適應(yīng)改變

敏捷開發(fā)的一個重要特點就是它能夠很好地適應(yīng)改變，并且歡迎改變。這里的改變主要是指功能需求方面的改變。而敏捷開發(fā)對改變的適應(yīng)，主要是通過增量開發(fā)，持續(xù)交付以及不斷地改進(jìn)與反省來實現(xiàn)的。

在畢業(yè)設(shè)計中，設(shè)計題目一經(jīng)給出，主要方向不能變。然而選擇題目的學(xué)生是變化的，個體能力有時候有很大差別，并且在開發(fā)中會碰到很多不能預(yù)知的技術(shù)問題。采用敏捷開發(fā)中的過程控制手段，可以有效地讓畢業(yè)設(shè)計小組更好地應(yīng)對各種變化，不會因為突發(fā)因素導(dǎo)致軟件開發(fā)的失敗。

2．2．6 個體激勵和交流

畢業(yè)設(shè)計的重要目的是促進(jìn)學(xué)生各方面能力的提高，采用的手段可以有很多。在敏捷設(shè)計中，強(qiáng)調(diào)個人能力在團(tuán)隊中的充分展示。把這種思想應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)中，可以采取定期召開小型交流會議的方式，讓每一個組員充分發(fā)揮自己的能力，以“頭腦風(fēng)暴”的形式對系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和改進(jìn)方式進(jìn)行暢所欲言的交談。通過這種形式的交流，能夠充分調(diào)動整個小組成員的積極性，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)過程中的各種問題，增強(qiáng)整個小組的凝聚力，有效提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力。

2．2．7 反省

好的團(tuán)隊并不只是埋頭工作，他們會思考如何工作和為什么工作。在畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)在適當(dāng)?shù)臅r機(jī)提醒學(xué)生對開發(fā)工作中各項內(nèi)容進(jìn)行反省，讓學(xué)生能夠有機(jī)會去辨別可能或已經(jīng)發(fā)生的錯誤。反省不僅僅是簡單的思考過程，反省的后面應(yīng)該緊跟著行動，學(xué)習(xí)是反省的行為，要能夠?qū)㈠e誤造成的危害盡早地阻止，并從中學(xué)習(xí)，以免同樣錯誤的再次發(fā)生。

2．2．8 其他原則

敏捷軟件開發(fā)技術(shù)還包含其他一些原則，在設(shè)計中包含了面向?qū)ο笤O(shè)計的一些基本原則，例如單一職責(zé)原則(SRP)、開放一封閉原則(OCP)等等。要將這些設(shè)計原則應(yīng)用到具體的軟件開發(fā)中，需要學(xué)生熟悉面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的相關(guān)概念和技術(shù)。

將敏捷軟件開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)過程中，需要指導(dǎo)教師本身對它有較為深刻的理解，并且勇于進(jìn)行大膽的嘗試一畢竟敏捷開發(fā)的很多實踐是與傳統(tǒng)軟件工程學(xué)方法相悖的。指導(dǎo)教師可以先在某一門程序設(shè)計課的課程設(shè)計中采用這種思想，然后進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，再將其應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)工作。

3 結(jié)束語

將敏捷軟件開發(fā)技術(shù)應(yīng)用于指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，能夠充分適應(yīng)軟件類畢業(yè)設(shè)計的特點。在實際采用這種方法對我校的兩組畢業(yè)設(shè)計小組進(jìn)行指導(dǎo)的過程中，可以看出，這兩組同學(xué)在對語言工具和相關(guān)知識不是很熟悉的情況下，采用漸進(jìn)的方式，逐步實現(xiàn)設(shè)計要求的功能，并且不斷對代碼進(jìn)行改進(jìn)，軟件完成的質(zhì)量比其他小組明顯要高。畢業(yè)答辯中，小組成員能夠很清晰地闡述其軟件開發(fā)進(jìn)程以及相關(guān)知識的學(xué)習(xí)過程。并且，小組成員通過畢業(yè)設(shè)計加深了交流，團(tuán)隊協(xié)作能力有了大幅度的提高，小組成員個人的精神面貌也有了較大的改變。