結(jié)合CMMI 的FDD 方法在“創(chuàng)新實(shí)踐”課程教學(xué)改革中的應(yīng)用

徐海濤，陳 婧

（杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 浙江 杭州 310018）

實(shí)踐教學(xué)在計(jì)算機(jī)類專業(yè)教育中起著不可替代的重要作用，也是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的切入點(diǎn)和突破口，高校應(yīng)將實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)體系建設(shè)的核心任務(wù)之一，并采取各種辦法促進(jìn)學(xué)生提高動(dòng)手能力。為此，杭州電子科技大學(xué)在制訂計(jì)算機(jī)類專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要性，專門設(shè)立了“創(chuàng)新實(shí)踐”課程。根據(jù)學(xué)生的興趣方向，分組配備導(dǎo)師進(jìn)行針對性實(shí)訓(xùn)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將會(huì)對創(chuàng)新或者創(chuàng)業(yè)了解得更為深入，并且學(xué)生在相關(guān)實(shí)踐過程中能提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)及解決實(shí)現(xiàn)過程中具體問題的能力，為將來深造或工作帶來實(shí)質(zhì)性幫助。

近年來，國內(nèi)外很多高校都在進(jìn)行計(jì)算機(jī)類專業(yè)教育的改革創(chuàng)新，將一些新的教學(xué)方法引入實(shí)踐教學(xué)中。從2020 年開始，本課程組積極探索在創(chuàng)新實(shí)踐課程中引入CMMI 和FDD 結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)模式改革，并已取得階段性成果。

1 CMMI 及FDD 簡介

CMMI（Capability Maturity Model Integration，能力成熟度模型集成）是一種用于評估和改進(jìn)軟件工程、系統(tǒng)工程和產(chǎn)品開發(fā)過程的方法。CMMI 最初由美國國防部（DoD）開發(fā)，旨在幫助其承包商改進(jìn)其軟件工程和系統(tǒng)工程過程，提高其開發(fā)的軟件和系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性。CMMI現(xiàn)在已經(jīng)成為一種全球性的模型，被廣泛應(yīng)用于各種類型的組織，包括工業(yè)、政府和學(xué)術(shù)界。CMMI 模型包括五個(gè)不同的成熟度等級，每個(gè)等級代表了組織的過程成熟度，從初始級別（Level 1）到優(yōu)化級別（Level 5）。每個(gè)等級都定義了一組特定的過程目標(biāo)和實(shí)踐，以幫助組織改進(jìn)其軟件和系統(tǒng)開發(fā)過程的效率和質(zhì)量。CMMI 為改進(jìn)一個(gè)組織的各種過程提供了一個(gè)單一的集成化框架，新的集成模型框架消除了各個(gè)模型的不一致性，減少了模型間的重復(fù)，增加透明度和理解，建立了一個(gè)自動(dòng)的、可擴(kuò)展的框架，因而能夠從總體上改進(jìn)組織的質(zhì)量和效率。通過實(shí)施CMMI模型，可以幫助提高產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和成本效益、提高客戶滿意度、提高員工參與和團(tuán)隊(duì)合作、改善管理決策和控制風(fēng)險(xiǎn)等。CMMI 主要關(guān)注點(diǎn)在于成本效益、明確重點(diǎn)、過程集中和靈活性四個(gè)方面。

特征驅(qū)動(dòng)開發(fā)（Feature Driven Development，F(xiàn)DD）由Jeff de Luca、Eric Lefebvre、Peter Coad 共同開發(fā)，是一種敏捷軟件開發(fā)方法，其著重點(diǎn)在于快速、可重復(fù)地交付高質(zhì)量的軟件功能。FDD 的主要特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：

①以功能為中心：FDD強(qiáng)調(diào)將軟件開發(fā)過程劃分為可重復(fù)的、功能完整的特征集，以便于跟蹤和管理軟件功能。

②迭代開發(fā)：FDD 鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)以迭代方式進(jìn)行開發(fā)，每次迭代都可以交付完整的特征集，并在下一次迭代中進(jìn)一步完善和優(yōu)化功能。

③強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作：FDD強(qiáng)調(diào)開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員之間的緊密合作，以便確保所有人都了解項(xiàng)目的目標(biāo)和計(jì)劃。

⑤強(qiáng)調(diào)測量和監(jiān)控：FDD提倡對項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行測量和監(jiān)控，以便及時(shí)調(diào)整開發(fā)過程，確保項(xiàng)目成功。

2 結(jié)合CMMI 的FDD 方法的教學(xué)實(shí)施

2.1 基本實(shí)施過程

在“創(chuàng)新實(shí)踐”課程實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，總體實(shí)施過程使用基于FDD 的軟件開發(fā)過程，該方法將實(shí)踐過程分為五個(gè)階段，分別是：

①開發(fā)總體設(shè)計(jì)階段：在這個(gè)階段中，團(tuán)隊(duì)成員通過與客戶的交流，理解并定義項(xiàng)目的總體目標(biāo)、范圍和需求。然后，團(tuán)隊(duì)將這些需求轉(zhuǎn)化為一個(gè)總體的功能模型，形成一個(gè)概覽，作為后續(xù)開發(fā)的基礎(chǔ)。

②制訂特征列表階段（Build a Features List）：在這個(gè)階段中，團(tuán)隊(duì)將總體功能模型細(xì)化為一組具體的、可執(zhí)行的特征列表。這些特征是項(xiàng)目開發(fā)的基本單位，每個(gè)特征都是客戶或用戶希望在軟件中實(shí)現(xiàn)的一個(gè)功能或者一組相關(guān)功能。

③計(jì)劃階段（Plan by Feature）：在這個(gè)階段中，團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)特征列表，制訂實(shí)現(xiàn)這些特征所需的計(jì)劃和進(jìn)度。在制訂計(jì)劃時(shí)，特征會(huì)被分解成更小的、可實(shí)現(xiàn)的子任務(wù)，然后根據(jù)子任務(wù)的優(yōu)先級和依賴關(guān)系，制訂一個(gè)可行的開發(fā)計(jì)劃。

④設(shè)計(jì)特征階段（Design by Feature）：在這個(gè)階段中，團(tuán)隊(duì)成員對每個(gè)特征進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并將其轉(zhuǎn)化為代碼實(shí)現(xiàn)的方案。設(shè)計(jì)階段可以迭代多次，直到設(shè)計(jì)方案滿足客戶需求、符合項(xiàng)目目標(biāo)并且對后續(xù)開發(fā)有利。

首先，米勒法官和約翰·桑頓就是文明的象征。他們并沒有壓榨虐待巴克，相反，生活在法官家中，讓巴克天生有了一種自豪感。如果說，巴克與米勒法官只是一種合作關(guān)系，那么與桑頓生活在一起，則讓巴克充滿愛意。顯然，作者把桑頓塑造成了一個(gè)理想的主人。巴克對桑頓的愛，讓它對桑頓的命令言聽計(jì)從。桑頓也成了連接巴克與人類社會(huì)的唯一紐帶。桑頓遇害，巴克為主人復(fù)仇之后便毅然決然回應(yīng)了自己內(nèi)心的呼喚，回歸了荒野。桑頓在此便是人類中心主義的一個(gè)反例。一個(gè)個(gè)主人的更替，只是在尋求理想中的文明“他者”。

⑤構(gòu)建特征階段（Build by Feature）：在這個(gè)階段中，團(tuán)隊(duì)成員根據(jù)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行特征的實(shí)現(xiàn)和測試。一旦實(shí)現(xiàn)了特征，就會(huì)進(jìn)行集成測試和系統(tǒng)測試，以確保特征符合客戶要求、系統(tǒng)穩(wěn)定且沒有錯(cuò)誤。在構(gòu)建階段中，團(tuán)隊(duì)可以通過不斷迭代，優(yōu)化特征的實(shí)現(xiàn)，以適應(yīng)客戶需求的變化。

2.2 實(shí)施過程的改進(jìn)

在實(shí)際的實(shí)施過程中，本課程組對FDD 方法進(jìn)行了融合CMMI 改進(jìn)。主要改進(jìn)如下：

2.2.1 角色分配

在CMMI 中，參與一個(gè)軟件項(xiàng)目的角色比較多，一般有項(xiàng)目經(jīng)理、軟件總設(shè)計(jì)師、軟件設(shè)計(jì)師、軟件測試人員、軟件質(zhì)量保證人員、軟件配置管理人員等。而FDD 的角色一般較少，主要有三種：業(yè)務(wù)專家、首席架構(gòu)師和主程序員。本方法中，為了滿足對CMMI 三級所有過程域的支持，采用的角色有：項(xiàng)目經(jīng)理、業(yè)務(wù)專家、首席架構(gòu)師、主程序員、軟件質(zhì)量保證人員、軟件配置管理員等。

在“創(chuàng)新實(shí)踐”課程開始之前，首先讓學(xué)生自由組隊(duì)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)的人數(shù)限制在6―8 人之間，項(xiàng)目經(jīng)理由一個(gè)具備一定管理能力的學(xué)生擔(dān)任。業(yè)務(wù)專家由教師擔(dān)任，如一個(gè)班級人數(shù)比較多，也可以邀請助教、研究生等參與，業(yè)務(wù)專家作為客戶代表對產(chǎn)品提出需求。首席架構(gòu)師、主程序員、軟件質(zhì)量保證人員、軟件配置管理員等角色分別由一名同學(xué)擔(dān)任。

2.2.2 PPQA 過程域

在傳統(tǒng)的FDD 方法中，并沒有專門的軟件質(zhì)量保證人員。本混合方法增加了軟件質(zhì)量保證人員來實(shí)現(xiàn)CMMI中PPQA 過程域。

軟件質(zhì)量保證人員通過參與項(xiàng)目的階段性評審和審計(jì)、對項(xiàng)目日?；顒?dòng)與規(guī)程的符合性進(jìn)行檢查、對配置管理工作進(jìn)行檢查和審計(jì)、跟蹤問題的解決情況等內(nèi)容來保證軟件的質(zhì)量。此過程中，形成的文檔主要有：《過程評價(jià)表》《活動(dòng)問題報(bào)告》《代碼檢查報(bào)告》和《產(chǎn)品問題報(bào)告》等。

2.2.3 CMMI 標(biāo)準(zhǔn)過程域

FDD支持或部分支持一些CMMI三級過程域，如CM、MA、IPM、PI、R D、RskM 等。為了完全支持這些CMMI過程域，需要確定風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)、風(fēng)險(xiǎn)管理策略和制訂風(fēng)險(xiǎn)緩解計(jì)劃等，并在項(xiàng)目實(shí)施過程中不斷跟蹤風(fēng)險(xiǎn)，適時(shí)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)緩解計(jì)劃。

2.2.4 適度的軟件文檔

CMMI 重視文檔在軟件開發(fā)中的作用，而FDD 作為敏捷開發(fā)方法卻強(qiáng)調(diào)輕文檔。我們認(rèn)為一定的文檔有利于項(xiàng)目的維護(hù)工作，也有利于新成員快速熟悉項(xiàng)目。因此，本混合方法強(qiáng)調(diào)適度的軟件文檔。采用的軟件文檔主要包括：產(chǎn)品需求文檔、項(xiàng)目管理文檔、軟件開發(fā)文檔、軟件測試文檔、用戶指南等。

2.2.5 強(qiáng)調(diào)需求管理

FDD 的一個(gè)重要特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)對需求的管理。CMMI也非常注重需求管理，包括需求分析、需求跟蹤和需求變更管理等。通過結(jié)合CMMI 和FDD 的需求管理方法，可以更好地滿足客戶需求，提高軟件質(zhì)量。

2.2.6 加強(qiáng)測試和驗(yàn)證

CMMI 提供了一組測試和驗(yàn)證的最佳實(shí)踐，包括測試計(jì)劃、測試執(zhí)行和測試結(jié)果分析等。將這些最佳實(shí)踐與FDD的測試方法相結(jié)合，可以確保軟件交付的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2.2.7 強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作和溝通

FDD 強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作和溝通，而CMMI 也強(qiáng)調(diào)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作和知識共享。通過結(jié)合這兩個(gè)方法，可以確保團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)作和溝通，并促進(jìn)知識共享，從而提高開發(fā)效率和質(zhì)量。

2.2.8 重視過程改進(jìn)

CMMI 強(qiáng)調(diào)持續(xù)的過程改進(jìn)，包括識別和糾正過程中的問題，并實(shí)施改進(jìn)措施。通過將這些方法與FDD 相結(jié)合，可以不斷優(yōu)化開發(fā)過程，提高軟件質(zhì)量和效率。

3 教學(xué)效果

本課程組改進(jìn)的結(jié)合Scrum 和FDD 的軟件開發(fā)實(shí)訓(xùn)方法已在作者所在的學(xué)校計(jì)算機(jī)及軟件工程專業(yè)實(shí)施3 個(gè)學(xué)期，取得了不錯(cuò)的效果。課程成績優(yōu)良率、學(xué)生滿意度等均得到了提高。另外，因?yàn)橛?jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目相當(dāng)一部分也是軟件開發(fā)類題目，所以經(jīng)過實(shí)施本方法的“創(chuàng)新實(shí)踐”課程訓(xùn)練之后，學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)成績也得到了提高。教學(xué)效果的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1 所示。使用本教學(xué)方案后，課程成績優(yōu)良率比之前平均提升7%，學(xué)生滿意度平均提升4.3%，畢業(yè)設(shè)計(jì)優(yōu)良率平均提升6%（見表1）。

表1 教學(xué)效果對比數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動(dòng)手能力的重要平臺。本文針對結(jié)合CMMI和FDD思想的教學(xué)法在“創(chuàng)新實(shí)踐”課程中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，提出了一種較為實(shí)用的實(shí)踐教學(xué)方法，在實(shí)際教學(xué)中也取得了較好的效果。