軟件開發(fā)實訓(xùn)教學(xué)中Scrum敏捷開發(fā)方法的應(yīng)用研究

【摘 要】在軟件開發(fā)實訓(xùn)教學(xué)中實施Scrum敏捷開發(fā)方法，比使用傳統(tǒng)的“瀑布模型”更有利于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。具體實施辦法為：組建開發(fā)團隊，實行雙教師教學(xué);約定開發(fā)規(guī)范，精簡開發(fā)流程;結(jié)對編程，以強帶弱，相互促進;持續(xù)集成、交換測試。

【關(guān)鍵詞】Scrum 敏捷開發(fā)方法 ?軟件開發(fā) ?實訓(xùn)教學(xué) ?應(yīng)用

【中圖分類號】 G ?【文獻標(biāo)識碼】 A

【文章編號】0450-9889（2014）12C-0059-03

一、問題的提出

1970年溫斯頓·羅伊斯在軟件開發(fā)中提出了著名的“瀑布模型”。該模型將軟件生命周期劃分為制訂計劃、需求分析、軟件設(shè)計、程序編寫、軟件測試和運行維護等六個基本階段，各階段工作必須按次序自上而下開展，每個階段要撰寫大量文檔，并對工作結(jié)果進行嚴(yán)格驗證，只有上一階段工作結(jié)束，才能開啟下一階段工作。這種開發(fā)模式應(yīng)對上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的軟件危機問題，是一種很好的解決方案，成為了軟件開發(fā)模型的經(jīng)典。

當(dāng)前，隨著軟件開發(fā)技術(shù)的進步，人們發(fā)現(xiàn)“瀑布模型”靈活性差，不適用于需求不明確的軟件項目，很多軟件企業(yè)已不再使用“瀑布模型”，但它作為軟件開發(fā)模型的經(jīng)典仍廣泛應(yīng)用在高校軟件開發(fā)實訓(xùn)課堂中。實際上，應(yīng)用“瀑布模型”進行教學(xué)的高校計算機軟件開發(fā)相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)時的動手能力遠遠達不到企業(yè)的要求，這說明該教學(xué)方法和實訓(xùn)模式存在問題。為了提高學(xué)生實踐能力，很多高校與計算機軟件開發(fā)培訓(xùn)機構(gòu)或企業(yè)進行聯(lián)合辦學(xué)，以彌補學(xué)校實訓(xùn)教學(xué)能力的不足。

二、“瀑布模型”實訓(xùn)教學(xué)存在的問題

應(yīng)用“瀑布模型”進行的實訓(xùn)教學(xué)中主要存在如下問題：

首先，學(xué)生把握項目需求的能力差，難以達到“瀑布模型”對開發(fā)者的要求?！捌俨寄Ｐ汀边m用于需求明確的項目，要求開發(fā)者具有很強的整體把握能力和前瞻性。但是對于初學(xué)開發(fā)的學(xué)生來說，需求再明確的項目，他們也不能很準(zhǔn)確地把握細節(jié)，導(dǎo)致實訓(xùn)進程不能按計劃正常開展，影響了實訓(xùn)效果。在實際教學(xué)中，雖然很多實訓(xùn)項目在以往的教材中有類似的解決方案，但是區(qū)別還是存在的，學(xué)生看不到軟件在實際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題，到了項目開發(fā)后期才發(fā)現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致實訓(xùn)項目失敗。

其次，在“瀑布模型”開發(fā)的每一個階段，都要求撰寫細致準(zhǔn)確的文檔，這大大占用了學(xué)生的實訓(xùn)時間。據(jù)統(tǒng)計，如果嚴(yán)格按瀑布模型的要求來撰寫文檔，消耗的時間至少是整個實訓(xùn)時間的1/5。本來實訓(xùn)課堂留給學(xué)生實訓(xùn)的時間就不多，對一些效率低的學(xué)生來說，文檔還沒寫完實訓(xùn)期就結(jié)束了，整個實訓(xùn)過程變成了紙上談兵的演練。

最后，“瀑布模型”實訓(xùn)方式過時，學(xué)生不能學(xué)以致用，實訓(xùn)技能與企業(yè)要求脫節(jié)。當(dāng)今的軟件開發(fā)中，已經(jīng)很難看見完全實施“瀑布模型”的企業(yè)，大家都已對“瀑布模型”進行了改進或者實施其他更先進的開發(fā)方法。教育部曾多次指出，高校教育應(yīng)服務(wù)地方和行業(yè)，密切與行業(yè)、企業(yè)合作，為企業(yè)提供人才培養(yǎng)和技術(shù)服務(wù)支撐。這要求我們必須改革過時的實訓(xùn)模式，使教學(xué)與行業(yè)結(jié)合，與企業(yè)接軌。

三、Scrum敏捷開發(fā)方法概述

近年來，很多先進的軟件開發(fā)模型在實際應(yīng)用中得到了推廣，這里要特別提出的是敏捷開發(fā)。著名IT組織VersionOne在2013年進行的敏捷現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果顯示，在全世界收集的3501份調(diào)查報告中，使用敏捷開發(fā)方法的占88%，其中使用Scrum敏捷開發(fā)方法或Scrum變種開發(fā)方法的占73%。這個調(diào)查數(shù)據(jù)充分說明了敏捷開發(fā)方法在行業(yè)中的主導(dǎo)地位。

敏捷開發(fā)（Agile development）是一種以人為核心、迭代、循序漸進的開發(fā)方法，它把項目分割分成多個子項目，各個子項目的成果都經(jīng)過測試，具備集成和可運行的特征。敏捷開發(fā)方法包括Scrum、Crystal和極限編程（XP）等，是一組開發(fā)方法的總稱。它也是軟件開發(fā)的一個過程管理框架，遵循了敏捷開發(fā)的主要價值觀：個人與交互重于開發(fā)過程與工具;可用的軟件重于面面俱到的文檔;與客戶的合作重于對合同的談判;響應(yīng)變化勝過遵循計劃。

Scrum敏捷開發(fā)過程是迭代的增量開發(fā)，整個開發(fā)過程由若干個短周期的迭代組成，每一個迭代周期稱為Sprint（沖刺），每個迭代實現(xiàn)不同的特性，迭代中重大的、優(yōu)先級高或風(fēng)險高的特性優(yōu)先實現(xiàn)。Scrum敏捷開發(fā)方法重視軟件的可用性，強調(diào)與客戶的溝通，開發(fā)過程能夠快速響應(yīng)用戶需求變更，盡早處理風(fēng)險問題。

四、Scrum敏捷開發(fā)方法在軟件開發(fā)實訓(xùn)教學(xué)中的優(yōu)勢

相對于“瀑布模型”，Scrum敏捷開發(fā)方法具有更多適合軟件開發(fā)實訓(xùn)教學(xué)的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在如下方面：

第一，能夠快速響應(yīng)需求變更。與實際開發(fā)相似，學(xué)生的實訓(xùn)項目都是在重復(fù)多次的修正需求、修改設(shè)計后才交付實現(xiàn)的。Scrum敏捷開發(fā)方法中的Sprint都很小，即使需求變更很大，也可以在短時間內(nèi)修改設(shè)計完成開發(fā)。而“瀑布模型”希望需求是穩(wěn)定的，但不變只是愿望，變化才是永恒。如果在軟件設(shè)計后期提出需求變更，那會是一種災(zāi)難。這種影響小則使實訓(xùn)進度不可控，重則導(dǎo)致實訓(xùn)項目失敗。

第二，Scrum敏捷開發(fā)方法要求盡早編碼，盡快開發(fā)出系統(tǒng)原型，盡早使客戶見到可運行的軟件，暴露項目的技術(shù)風(fēng)險，從而提出優(yōu)化意見。這恰好迎合了學(xué)生開發(fā)實訓(xùn)時急切渴望進行編程實現(xiàn)的心理，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。而“瀑布模型”要求推遲實現(xiàn)，要盡可能把需求分析透徹，設(shè)計完整，完成文檔編寫后才能進行編碼實現(xiàn)。這個過程對急切渴望編程的學(xué)生無疑是一種打擊。

第三，Scrum敏捷開發(fā)方法不要求文檔面面俱到，更注重于軟件可用性設(shè)計。在敏捷開發(fā)中，很多文檔只是一個草圖，大部分文檔在集成測試階段產(chǎn)生，而且只寫有必要的文檔。所以實訓(xùn)團隊不需要安排專人撰寫完備的開發(fā)文檔，從而使學(xué)生有時間專注于開發(fā)實訓(xùn)工作。

第四，Scrum敏捷開發(fā)方法能更全面地培養(yǎng)學(xué)生的軟件開發(fā)技能。在Scrum項目中，每個開發(fā)成員主動認領(lǐng)開發(fā)任務(wù)，開發(fā)過程涉及的設(shè)計、編碼和單元測試全部是個人獨立完成，實際上一個人承擔(dān)了傳統(tǒng)開發(fā)模式中系統(tǒng)架構(gòu)師、程序員、測試員和產(chǎn)品構(gòu)建經(jīng)理等角色工作。這種實訓(xùn)方式有助于提升學(xué)生軟件開發(fā)的單兵作戰(zhàn)能力，從而快速適應(yīng)企業(yè)軟件開發(fā)工作的各個環(huán)節(jié)。

五、Scrum敏捷開發(fā)方法在軟件開發(fā)實訓(xùn)教學(xué)中的實施

綜上所述，在軟件開發(fā)實訓(xùn)教學(xué)中使用Scrum敏捷開發(fā)方法，可以更好地促進教學(xué)，提高學(xué)生實踐能力，實現(xiàn)教學(xué)與行業(yè)結(jié)合，與企業(yè)接軌。具體實施方法如下：

（一）組建開發(fā)團隊，實行雙教師教學(xué)

在實訓(xùn)中，可將教師和學(xué)生按Scrum敏捷團隊角色分組，主要有以下三類角色：一是Product Owner（產(chǎn)品負責(zé)人）。該角色可安排熟悉產(chǎn)品需求的教師承擔(dān)，負責(zé)產(chǎn)品需求的提煉、條目化和優(yōu)先級排序。二是Scrum Master（團隊負責(zé)人）。該角色可安排熟悉Scrum開發(fā)流程的教師承擔(dān)，負責(zé)整個Scrum團隊的協(xié)作運行，并協(xié)作解決非技術(shù)問題。三是Team團隊成員。Team團隊由Team小組長和3～5名小組成員組成。小組長由開發(fā)能力較強的學(xué)生擔(dān)任，其他成員根據(jù)開發(fā)能力強弱穿插分配。每班學(xué)生可分為若干個Team團隊，每個開發(fā)實訓(xùn)項目由一個或多個開發(fā)小組的學(xué)生在老師指導(dǎo)下完成開發(fā)任務(wù)。

在實訓(xùn)開發(fā)課堂中，之所以要實行雙教師教學(xué)，一是開發(fā)團隊角色需要，二是為了讓教師能在實訓(xùn)過程中相互討論，取長補短，彌補高校教師在實踐經(jīng)驗上的不足，提高實訓(xùn)教學(xué)的整體質(zhì)量。

（二）約定開發(fā)規(guī)范，精簡開發(fā)流程

實訓(xùn)開始前，開發(fā)團隊?wèi)?yīng)約定統(tǒng)一的開發(fā)規(guī)范和流程，以便學(xué)生掌握團隊開發(fā)方法，并養(yǎng)成良好的編碼習(xí)慣。圖1為經(jīng)過精簡的Scrum實訓(xùn)開發(fā)過程模型。

圖1 ?Scrum開發(fā)過程模型

圖1是Scrum開發(fā)的一個迭代周期。其中，Product Backlog為軟件產(chǎn)品總的需求條目，這些需求多以用戶故事（User story）的形式展現(xiàn)，Product Owned負責(zé)維護;Sprint Backlog是Product Backlog的一部分，通過計劃會議（Planning Meeting）討論選定，是需要在當(dāng)前迭代（Sprint）中完成的需求條目;圓環(huán)為迭代開發(fā)（Sprint）的過程，一般周期為2～4周，迭代過程包含分析—設(shè)計—實現(xiàn)—測試等工作。迭代開發(fā)過程中，Team成員每天進行15分鐘的站立會議（Daily meeting），主要匯報昨天做了什么、今天要做什么和遇到了什么問題。Scrum master每天負責(zé)繪制任務(wù)燃盡圖（Burn Down Chart），以曲線展現(xiàn)當(dāng)前Sprint任務(wù)的剩余量，這對團隊開發(fā)有很大的鼓舞作用。每一次迭代開發(fā)完成后，教師要組織Team團隊成員召開評審會議（Review Meeting），發(fā)布一個可執(zhí)行的軟件版本（Release），并讓相關(guān)人員和團隊成員提出優(yōu)化意見。

（三）結(jié)對編程，以強帶弱，相互促進

學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實踐能力是強弱不一的。在實訓(xùn)過程中，教師的指導(dǎo)作用固然重要，但師生間的溝通往往沒有學(xué)生間的溝通那么自如。因此，可以安排一個能力強的學(xué)生與一個能力弱的學(xué)生結(jié)對編程，充分發(fā)揮先進學(xué)生的帶頭作用，讓后進學(xué)生有機會學(xué)習(xí)別人優(yōu)秀的學(xué)習(xí)方法和實踐經(jīng)驗，互相監(jiān)督，互相促進，最終實現(xiàn)實訓(xùn)目標(biāo)。

（四）持續(xù)集成，交換測試

在我們的實訓(xùn)中，并沒有設(shè)立專門的軟件測試小組，開發(fā)團隊只是對軟件進行了簡單的單元測試。如果整個項目都要等到軟件開發(fā)后期才進行集成測試，項目失敗的風(fēng)險就會很高。Scrum要求團隊開發(fā)要盡可能頻繁地進行集成測試，也就是持續(xù)集成。持續(xù)集成可以盡可能快地發(fā)現(xiàn)集成錯誤，通常每個成員每天至少集成一次，也可能進行多次集成。每次集成都通過自動化的構(gòu)建（包括編譯、發(fā)布、自動化測試）來驗證，減少開發(fā)團隊進行集成測試的時間消耗。實踐基礎(chǔ)好的團隊可嘗試實施測試驅(qū)動開發(fā)（TDD），即先編寫測試代碼，后編寫功能代碼，用測試代碼驅(qū)動功能開發(fā)，這可以降低自動化測試的出錯率，提高軟件運行質(zhì)量。如要進行人工測試，可安排各個開發(fā)團隊進行交換測試，因為他人測試比自己測試更容易發(fā)現(xiàn)軟件存在的錯誤。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （下轉(zhuǎn)第87頁）（上接第60頁）

總之，Scrum敏捷開發(fā)方法是一種新興的軟件開發(fā)方法，很多實踐方法和理論還在不斷地研究中。實訓(xùn)教學(xué)終究是以傳授技能為主，不需要拘泥于Scrum開發(fā)的全部形式，教師可對Scrum開發(fā)方法進行修剪和優(yōu)化，從而更好地實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。自2013年起，柳州師范高等?？茖W(xué)校在軟件開發(fā)實訓(xùn)教學(xué)中實施Scrum敏捷開發(fā)方法，現(xiàn)已成功開發(fā)了教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、科研工作管理系統(tǒng)兩個真實項目，用戶對軟件的滿意度很高，實訓(xùn)教學(xué)取得了良好的效果，但相關(guān)管理制度和實訓(xùn)措施還需要進一步探索和優(yōu)化。

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【基金項目】廣西高等教育教學(xué)改革工程項目（2013JGB301）

【作者簡介】蒙煥念（1981- ?），男，廣西賓陽人，柳州師范高等專科學(xué)校教務(wù)處系統(tǒng)分析師（高級工程師），碩士，研究方向：軟件工程、教育信息化。

（責(zé)編 王 一）