基于極限編程的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式

近年來，大多數(shù)高校計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生的專業(yè)素質(zhì)跟不上時代發(fā)展的步伐，在工作中綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力達(dá)不到要求。本文從傳統(tǒng)方式下計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計存在的問題出發(fā)，提出了基于極限編程的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式，并對該模式進(jìn)行了教學(xué)實踐研究。

極限編程 畢業(yè)設(shè)計 教學(xué)實踐

一、前言

近年來，盡管大學(xué)本科畢業(yè)生的數(shù)量在大幅度增長，但質(zhì)量卻并不令人滿意。很多畢業(yè)生在工作中只能做一些基礎(chǔ)性和輔助性的工作，無法成為單位的主要科技力量。大學(xué)畢業(yè)生質(zhì)量滑坡的原因雖然是多方面的，但從本科教育的角度來看，就是我們培養(yǎng)的學(xué)生走向社會后，綜合解決實際問題的能力達(dá)不到要求。

計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)中的最后一個環(huán)節(jié)，對于訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)動所學(xué)的理論知識與實踐技能分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和初步科研能力的起著至關(guān)重要的作用。

二、傳統(tǒng)方式下計算機(jī)畢業(yè)設(shè)計存在的主要問題

從某種角度上來說，本科畢業(yè)設(shè)計是一扇窗口，其成果是對計算機(jī)專業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量的全面綜合檢驗，同時也是用人單位選拔人才的重要依據(jù)之一。近年來，由于擴(kuò)招以后師生比例過低以及教育觀念的改變，目前很多高校本科畢業(yè)設(shè)計存在著不少問題，畢業(yè)設(shè)計的作用正在逐漸減弱，畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量呈逐年下滑的趨勢，已引起了教育專家的廣泛關(guān)注。由于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度最快，相比之下，計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計的問題就更為突出。

1.流于形式，不能有效提高學(xué)生的綜合實踐能力，達(dá)不到預(yù)期效果

多年來的實踐表明，每屆學(xué)生在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的時總是虎頭蛇尾，過程平淡甚至經(jīng)常出現(xiàn)消極狀態(tài)。

通過考查我們了解到計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計是既期待，又擔(dān)心。期待是因為希望過畢業(yè)設(shè)計提高和鍛煉自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，真正體驗一次做項目經(jīng)理或數(shù)字藍(lán)領(lǐng)的感覺，擔(dān)心的是怕答辯過不了關(guān)。然而，當(dāng)畢業(yè)設(shè)計真正進(jìn)入實質(zhì)性階段后，各種問題就開始慢慢出現(xiàn)，而且越來越多，工作進(jìn)度緩慢，偶爾還會出現(xiàn)一兩個星期都沒有任何進(jìn)展的情況。于是，學(xué)生們的情緒便立刻降到了低谷。然后便慢慢轉(zhuǎn)入一種消極被動的狀態(tài)。當(dāng)答辯時間越來越近時，學(xué)生們便開始慌亂起來，便著手思考如果過關(guān)的問題，普遍的做法是草草弄個系統(tǒng)應(yīng)付交差，答辯能勉強(qiáng)通過即可。因此，很我學(xué)生雖然參加了畢業(yè)設(shè)計，但動手實踐能力并沒有實質(zhì)性的提高。

2.理念陳舊，閉門造車

目前，大多數(shù)高校計算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生的專業(yè)知識和技能跟不上時代的要求，與社會對計算機(jī)軟件開發(fā)人員專業(yè)素質(zhì)的要求脫節(jié)的現(xiàn)象十分嚴(yán)重。近幾來，許多高校在畢業(yè)設(shè)計宏觀管理方面上取得不少的成果，但在畢業(yè)設(shè)計教學(xué)模式與前沿技術(shù)和先進(jìn)理念相結(jié)合方面所做的研究還十分有限。

近年來，軟件工程領(lǐng)域產(chǎn)生了許多新的方法和技術(shù)，包括：敏捷軟件開發(fā)（Agile Software Development）、極限編程（eXtreme Programming，XP）、測試驅(qū)動的開發(fā)（Test-Driven Development，TDD）、面向Agent的軟件開發(fā)（Agent-Oriented Development）、面向方面的編程（Aspect-Oriented Programming，AOP）、模型驅(qū)動體系結(jié)構(gòu)（Model-Driven Architecture，MDA）等。與傳統(tǒng)的軟件工程方法相比較，這些方法和技術(shù)為軟件工程實踐提供了新的思路，已在許多軟件工程實踐中取得了積極的效果。

然而，多年以來，傳統(tǒng)的軟件開發(fā)理念和技術(shù)一直是高校計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計的主流。很多先進(jìn)的理念和技術(shù)學(xué)生們都沒有接觸過，畢業(yè)后根本無法適應(yīng)新工作的需要。

3.能力強(qiáng)的學(xué)生不易體現(xiàn)優(yōu)勢，能力弱的學(xué)生難以完成任務(wù)

隨著信息時代的到來和計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用已滲透到各行各業(yè)，軟件開發(fā)平臺、軟件工程方法和應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)模隨著時代的發(fā)展不斷升級。傳統(tǒng)的以“單打獨(dú)斗”為主的畢業(yè)設(shè)計模式對于強(qiáng)、弱兩極學(xué)生的影響尤其明顯。

對于動手能力強(qiáng)的學(xué)生來說，雖然能夠順利完成任務(wù)，但由于沒有形成團(tuán)隊，僅靠一個人的力量難以開發(fā)出符合社會要求、能夠投入實際應(yīng)用、具有一定規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，再強(qiáng)的能力得不到充分的體現(xiàn)。而對于能力弱的學(xué)生來說，要獨(dú)立承擔(dān)一個畢業(yè)設(shè)計選題又確實非常困難，必須依靠他人的幫助才能勉強(qiáng)交差，由于這種幫助純屬義務(wù)，幫助者與被幫助者之間既沒有共同的責(zé)任，也沒有明確的目標(biāo)，無法形成正式的合作關(guān)系。當(dāng)施助者因為各種原因無法繼續(xù)幫助受助者按部就班地完成任務(wù)時，部分同學(xué)為了過關(guān)就開始鋌而走險——弄虛作假。

4.選題的時代性不強(qiáng)，實用價值不高，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力

很多老師多年來的選題都一直是那幾個，跟不上時代的脈搏，不能充分體現(xiàn)實用價值。一些老師明確表示：“學(xué)生做能得出這些選題就不錯了，不敢搞什么新花樣”。

計算機(jī)專業(yè)本科學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計屬于研究與設(shè)計方面的工作，就像我們的老師做課題，應(yīng)該具有時代特征和一定的實用價值，這樣才能體現(xiàn)研究的必要性和研究價值。不僅如此，學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計的選題還要與面向能力的復(fù)合型、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合。所以，如何結(jié)合社會對軟件人員專業(yè)素質(zhì)的要求，設(shè)計出更多更好的有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的選題，從整體上提高畢業(yè)設(shè)計選題的質(zhì)量，也將成為畢業(yè)設(shè)計教學(xué)實踐改革的重點(diǎn)之一。

5.答辯與評價機(jī)制不完善

傳統(tǒng)方式下的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計答辯及成績考核有兩個較為突出的弊端。一個是答辯主要由學(xué)生的講解和老師的提問兩個環(huán)節(jié)組成，這種考核評價方式不僅過于簡單，而且容易造成答辯走過場，不能全面考核學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識分析解決問題和管理、協(xié)調(diào)工作等方面的能力。另一個是考核只局限于個人成績，而在現(xiàn)實工作中，單人單干軟件開發(fā)的模式無論從工作量還是從技術(shù)能力的角度來說都不能適應(yīng)社會的需求，團(tuán)隊開發(fā)模式才是必然的結(jié)果。因此，學(xué)生畢業(yè)設(shè)計成績的考核應(yīng)該除了個人成績以外，還應(yīng)該包括集體成績。

三、基于極限編程的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式

1.敏捷開發(fā)與極限編程

敏捷軟件開發(fā)方法并不是一個具體的過程，而是一個涵蓋性術(shù)語，“敏捷”這個詞是指軟件開發(fā)的一種理念。敏捷開發(fā)方法主要有極限編程（eXtreme Programming，簡稱“XP”）、特征驅(qū)動的開發(fā)（Feature Driven Development，簡稱“FDD”）、動態(tài)系統(tǒng)開發(fā)方法（Dynamic Systems Development Methodology，簡稱“DSDM”）、自適應(yīng)軟件開發(fā)（Adaptive Software Development，簡稱“ASD”）以及SCRUM方法等，其中，最具代表性的敏捷方法當(dāng)屬極限編程。

極限編程（Extreme Programming，簡稱“XP”）是由KentBeck于1996年提出的，是一種以編碼為核心任務(wù)并且經(jīng)歷過實踐考驗的輕量級軟件開發(fā)方法，是敏捷軟件開發(fā)方法中最著名的一個。它的基礎(chǔ)和價值觀是溝通、簡單、反饋、勇氣和尊重。

XP是一種近螺旋式的開發(fā)方法，它將復(fù)雜的開發(fā)過程分解為一個個相對比較簡單的小周期；通過積極的交流、反饋以及其它一系列的方法，開發(fā)人員和客戶可以非常清楚開發(fā)進(jìn)度、變化、待解決的問題和潛在的困難等，并根據(jù)實際情況及時地調(diào)整開發(fā)過程。極限（eXtreme）是指，對比傳統(tǒng)的項目開發(fā)方式，XP強(qiáng)調(diào)把它列出的每個方法和思想做到極限、做到最好。

2.在畢業(yè)設(shè)計中引入極限編程的意義

計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計的主要目的是對學(xué)生四年所學(xué)知識的一次綜合檢驗。由于傳統(tǒng)模式中存在上述若干問題，經(jīng)過深入研究，我們在畢業(yè)設(shè)計模式中引入了極限編程的敏捷軟件開發(fā)方法，稱為“基于極限編程的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式”（以下簡稱為“XP模式”）。

首先，XP模式強(qiáng)調(diào)完整團(tuán)隊的合作，并要所有項目參與者（開發(fā)人員、客戶、測試人員等）一起工作在一個開放的場所中，業(yè)務(wù)人員和開發(fā)人員應(yīng)該在整個項目過程中始終朝夕在一起工作，以便進(jìn)行面對面的交流和溝通。對于在校大學(xué)生來說，宿舍就是一個現(xiàn)成的可朝夕在一起工作的開發(fā)場所，對于實踐XP模式來說環(huán)境條件完全具備。。

其次，能夠最大限度的發(fā)揮優(yōu)秀學(xué)生的優(yōu)勢，讓能力較弱的同學(xué)取得最大的進(jìn)步。極限編程在任務(wù)階段，任何一位程序員都將尋找一位同伴、在同一臺電腦上共同完成編程任務(wù)，稱為結(jié)對編程。在結(jié)對編程的過程中，能力強(qiáng)的學(xué)生的既能充分發(fā)揮他的能力為集體做出突出貢獻(xiàn)，為了使能力弱的同學(xué)也能為團(tuán)隊出力，能力強(qiáng)的學(xué)生有責(zé)任幫助能力弱的學(xué)生以使其盡快能投入到畢業(yè)設(shè)計的工作中來。

第三，作為一種輕量級軟件開發(fā)方法，極限編程有于提高工作效率，樹立成就感。鼓勵從最簡單的解決方式入手再通過不斷重構(gòu)達(dá)到更好的結(jié)果，這就是極限編程所倡導(dǎo)的“簡單”的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)過程強(qiáng)調(diào)設(shè)計先行，任何系統(tǒng)的開發(fā)在代碼編寫之前首先要設(shè)計出一個完美的模型。另外，傳統(tǒng)模式中測試是在全部編碼都已完成之后才進(jìn)行，一般的經(jīng)驗是，如果編碼使用了20%的時間，測試至少要用掉40%以上的時間。而XP提倡在開始寫程序之前先寫單元測試，每一次修改了程序之后，都要運(yùn)行測試代碼來檢查程序是否有問題，這種方法可提高學(xué)生的工作效率，還可避免過多的重復(fù)勞動，學(xué)生能較快地獲得成就感。

3.基于極限編程的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式

我們將基于極限編程的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式分為以下五個環(huán)節(jié)：

環(huán)節(jié)一：對學(xué)生專業(yè)素質(zhì)與心理特征進(jìn)行調(diào)查。

對學(xué)生專業(yè)素質(zhì)與心理特征進(jìn)行調(diào)查是XP模式環(huán)節(jié)中的第一步。主要工作是考查學(xué)生已有的專業(yè)基礎(chǔ)理論水平、實踐技能以及心理特征。掌握學(xué)生進(jìn)行基于極限編程的畢業(yè)設(shè)計的優(yōu)勢和存在的問題，研究合理運(yùn)用優(yōu)勢、解決現(xiàn)有問題的方案。調(diào)查畢業(yè)班學(xué)生目前所具備的知識水平、實踐技能、心理特征、協(xié)作能力等情況，根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析學(xué)生進(jìn)行基于極限編程的畢業(yè)設(shè)計可能存在的問題和不利因素，針對問題及時進(jìn)行解決。

環(huán)節(jié)二：基于極限編程的畢業(yè)設(shè)計科學(xué)選題策略。

由于做畢業(yè)設(shè)計項目的學(xué)生絕大多數(shù)都沒有項目實戰(zhàn)開發(fā)經(jīng)驗，面對學(xué)科提供的一堆選題往往都比較茫然，不知道該如何入手。為此，可從以下三個方面去啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生：

開設(shè)一門小課時的專業(yè)選修課，給學(xué)生講解敏捷軟件開發(fā)理念、極限編程相關(guān)知識和結(jié)合我院實際的XP模式實施辦法，使學(xué)生充分了解分組合作的意義，幫助學(xué)生克服心理上的畏難情緒，樹立信心，相信團(tuán)隊的力量，并初步設(shè)計自己在XP方法中所扮演的角色，定位自己的在本次畢業(yè)設(shè)計中的目標(biāo)。

舉行一次選題講座，讓每一位指導(dǎo)教師針對自己所設(shè)計的選題從意義、規(guī)模、關(guān)鍵技術(shù)、計劃人數(shù)和人員結(jié)構(gòu)等角度進(jìn)行一個概述性的介紹，使學(xué)生對所有選題都有一個初步的了解。

舉辦一次畢業(yè)設(shè)計雙向選擇交流會，讓學(xué)生在明確畢業(yè)設(shè)計方法、初步了解選題的前提下與指導(dǎo)老師有一個充分交流、了解的機(jī)會。學(xué)生通過等量選擇指導(dǎo)老師后，指導(dǎo)教師利用交流會提供的機(jī)會讓和學(xué)生面談，更加具體地了解學(xué)生的情況和想法。

環(huán)節(jié)三：畢業(yè)設(shè)計項目開發(fā)小組分組方案。

分組是XP模式中一個非常重要的環(huán)節(jié)。科學(xué)合理的分組不僅能夠使工作順利開展，還能提高畢業(yè)設(shè)計的效率和質(zhì)量。分組過程可以依次分為以下幾個步驟進(jìn)行：

第一步，同題同組。選擇了同一個題目的學(xué)生自成一組，這種情況下可能出現(xiàn)兩種情況，第一種是選擇同一題目的人數(shù)剛好合適組成一組，第二種是選擇同一題目的人數(shù)過多或過少，出現(xiàn)這種情況就需進(jìn)入第二步進(jìn)行調(diào)整。

第二步，選題同一題目的人數(shù)過多時可考慮將部分學(xué)生調(diào)整到同類選題但人數(shù)較少的小組中去，選題同一題目的人數(shù)過少時當(dāng)然得考慮另外接收新成員的問題了。

在XP模式中，每個對項目做貢獻(xiàn)的人都應(yīng)該是項目開發(fā)小組中的一員。良好的團(tuán)隊結(jié)構(gòu)可以減少人員因素對項目的影響。

環(huán)節(jié)四：基于極限編程的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方法。

由于絕大多數(shù)學(xué)生是沒有實際開發(fā)經(jīng)驗的，所以，無論是傳統(tǒng)模式還是XP模式，指導(dǎo)教師在整個畢業(yè)設(shè)計過程中的指導(dǎo)工作是非常重要的。

XP模式下，指導(dǎo)教師對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)過程和指導(dǎo)步驟為：進(jìn)度控制——技術(shù)性指導(dǎo)（貫穿全程）——階段性工作小結(jié)——工作總結(jié)。

進(jìn)度控制：負(fù)責(zé)控制畢業(yè)設(shè)計的總體進(jìn)度，及時了解項目開發(fā)的情況。

技術(shù)性指導(dǎo)：指導(dǎo)學(xué)生使用增量式開發(fā)，密切關(guān)注結(jié)對編程的狀態(tài)，給予學(xué)生技術(shù)性指導(dǎo)。對于難度較大的軟件，可以先做出基本功能，然后再逐步增加和完善功能。

階段性工作小結(jié)：按計劃對階段性成果進(jìn)行考查，進(jìn)行階段性工作小結(jié)，并作好會議記錄。

環(huán)節(jié)五：基于極限編程的畢業(yè)設(shè)計成績考核辦法。

XP模式既強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊的協(xié)作力量，又重視每一位成員的為項目所作的貢獻(xiàn)?；跇O限編程的畢業(yè)設(shè)計成績的考核也要充分體現(xiàn)這兩點(diǎn)。具體做法是：

第一步：集體考核。制定小組成績考核標(biāo)準(zhǔn)，主要包括系統(tǒng)質(zhì)量、工作效率、協(xié)作情況等各項成績的評定。

第二步：角色（個人）成績的考核。主要包括：實習(xí)態(tài)度、綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識與技能的能力、完成角色分工任務(wù)的情況、角色工作任務(wù)以外的協(xié)作能力與貢獻(xiàn)等。

第三步：畢業(yè)設(shè)計綜合成績評的最終認(rèn)定。將質(zhì)性評價與量化評價相結(jié)合，最終得出每一位同學(xué)在本次畢業(yè)設(shè)計中的最終成績。

基于極限編程的計算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式將使合作的學(xué)生能更有效地交流，相互學(xué)習(xí)和傳遞經(jīng)驗；能有效提高設(shè)計的質(zhì)量和代碼的質(zhì)量；訓(xùn)練學(xué)生更強(qiáng)的問題解決能力；有利于學(xué)生在工作中獲取更多的成就感與滿足感。

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基金項目：貴州省教育廳教學(xué)研究和教學(xué)改革項目（[2011]第10號）。