軟件開發(fā)實(shí)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(shí)訓(xùn)教學(xué)中實(shí)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(shí)踐能力的培養(yǎng)。具體實(shí)施辦法為：組建開發(fā)團(tuán)隊(duì)，實(shí)行雙教師教學(xué);約定開發(fā)規(guī)范，精簡(jiǎn)開發(fā)流程;結(jié)對(duì)編程，以強(qiáng)帶弱，相互促進(jìn);持續(xù)集成、交換測(cè)試。

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

【中圖分類號(hào)】 G ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號(hào)】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(jì)劃、需求分析、軟件設(shè)計(jì)、程序編寫、軟件測(cè)試和運(yùn)行維護(hù)等六個(gè)基本階段，各階段工作必須按次序自上而下開展，每個(gè)階段要撰寫大量文檔，并對(duì)工作結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)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(duì)上世紀(jì)60年代出現(xiàn)的軟件危機(jī)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(jìn)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(xiàng)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(shí)訓(xùn)課堂中。實(shí)際上，應(yīng)用“瀑布模型”進(jìn)行教學(xué)的高校計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)時(shí)的動(dòng)手能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到企業(yè)的要求，這說明該教學(xué)方法和實(shí)訓(xùn)模式存在問題。為了提高學(xué)生實(shí)踐能力，很多高校與計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合辦學(xué)，以彌補(bǔ)學(xué)校實(shí)訓(xùn)教學(xué)能力的不足。

二、“瀑布模型”實(shí)訓(xùn)教學(xué)存在的問題

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

首先，學(xué)生把握項(xiàng)目需求的能力差，難以達(dá)到“瀑布模型”對(duì)開發(fā)者的要求。“瀑布模型”適用于需求明確的項(xiàng)目，要求開發(fā)者具有很強(qiáng)的整體把握能力和前瞻性。但是對(duì)于初學(xué)開發(fā)的學(xué)生來說，需求再明確的項(xiàng)目，他們也不能很準(zhǔn)確地把握細(xì)節(jié)，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)進(jìn)程不能按計(jì)劃正常開展，影響了實(shí)訓(xùn)效果。在實(shí)際教學(xué)中，雖然很多實(shí)訓(xùn)項(xiàng)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(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題，到了項(xiàng)目開發(fā)后期才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目失敗。

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

最后，“瀑布模型”實(shí)訓(xùn)方式過時(shí)，學(xué)生不能學(xué)以致用，實(shí)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(shí)施“瀑布模型”的企業(yè)，大家都已對(duì)“瀑布模型”進(jìn)行了改進(jìn)或者實(shí)施其他更先進(jìn)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(shí)的實(shí)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(jìn)的軟件開發(fā)模型在實(shí)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(jìn)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(bào)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(gè)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(jìn)的開發(fā)方法，它把項(xiàng)目分割分成多個(gè)子項(xiàng)目，各個(gè)子項(xiàng)目的成果都經(jīng)過測(cè)試，具備集成和可運(yùn)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(gè)過程管理框架，遵循了敏捷開發(fā)的主要價(jià)值觀：個(gè)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(duì)合同的談判;響應(yīng)變化勝過遵循計(jì)劃。

Scrum敏捷開發(fā)過程是迭代的增量開發(fā)，整個(gè)開發(fā)過程由若干個(gè)短周期的迭代組成，每一個(gè)迭代周期稱為Sprint（沖刺），每個(gè)迭代實(shí)現(xiàn)不同的特性，迭代中重大的、優(yōu)先級(jí)高或風(fēng)險(xiǎn)高的特性優(yōu)先實(shí)現(xiàn)。Scrum敏捷開發(fā)方法重視軟件的可用性，強(qiáng)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(xiǎn)問題。

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

相對(duì)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(shí)訓(xùn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，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(shí)際開發(fā)相似，學(xué)生的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目都是在重復(fù)多次的修正需求、修改設(shè)計(jì)后才交付實(shí)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(shí)間內(nèi)修改設(shè)計(jì)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(jì)后期提出需求變更，那會(huì)是一種災(zāi)難。這種影響小則使實(shí)訓(xùn)進(jìn)度不可控，重則導(dǎo)致實(shí)訓(xùn)項(xiàng)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(yùn)行的軟件，暴露項(xiàng)目的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，從而提出優(yōu)化意見。這恰好迎合了學(xué)生開發(fā)實(shí)訓(xùn)時(shí)急切渴望進(jìn)行編程實(shí)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(shí)現(xiàn)，要盡可能把需求分析透徹，設(shè)計(jì)完整，完成文檔編寫后才能進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)。這個(gè)過程對(duì)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(jì)。在敏捷開發(fā)中，很多文檔只是一個(gè)草圖，大部分文檔在集成測(cè)試階段產(chǎn)生，而且只寫有必要的文檔。所以實(shí)訓(xùn)團(tuán)隊(duì)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(shí)間專注于開發(fā)實(shí)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(xiàng)目中，每個(gè)開發(fā)成員主動(dòng)認(rèn)領(lǐng)開發(fā)任務(wù)，開發(fā)過程涉及的設(shè)計(jì)、編碼和單元測(cè)試全部是個(gè)人獨(dú)立完成，實(shí)際上一個(gè)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(cè)試員和產(chǎn)品構(gòu)建經(jīng)理等角色工作。這種實(shí)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(gè)環(huán)節(jié)。

五、Scrum敏捷開發(fā)方法在軟件開發(fā)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的實(shí)施

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

（一）組建開發(fā)團(tuán)隊(duì)，實(shí)行雙教師教學(xué)

在實(shí)訓(xùn)中，可將教師和學(xué)生按Scrum敏捷團(tuán)隊(duì)角色分組，主要有以下三類角色：一是Product Owner（產(chǎn)品負(fù)責(zé)人）。該角色可安排熟悉產(chǎn)品需求的教師承擔(dān)，負(fù)責(zé)產(chǎn)品需求的提煉、條目化和優(yōu)先級(jí)排序。二是Scrum Master（團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人）。該角色可安排熟悉Scrum開發(fā)流程的教師承擔(dān)，負(fù)責(zé)整個(gè)Scrum團(tuán)隊(duì)的協(xié)作運(yùn)行，并協(xié)作解決非技術(shù)問題。三是Team團(tuán)隊(duì)成員。Team團(tuán)隊(duì)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(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任，其他成員根據(jù)開發(fā)能力強(qiáng)弱穿插分配。每班學(xué)生可分為若干個(gè)Team團(tuán)隊(duì)，每個(gè)開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目由一個(gè)或多個(gè)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(shí)訓(xùn)開發(fā)課堂中，之所以要實(shí)行雙教師教學(xué)，一是開發(fā)團(tuán)隊(duì)角色需要，二是為了讓教師能在實(shí)訓(xùn)過程中相互討論，取長補(bǔ)短，彌補(bǔ)高校教師在實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上的不足，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的整體質(zhì)量。

（二）約定開發(fā)規(guī)范，精簡(jiǎn)開發(fā)流程

實(shí)訓(xùn)開始前，開發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)約定統(tǒng)一的開發(fā)規(guī)范和流程，以便學(xué)生掌握?qǐng)F(tuán)隊(duì)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(jiǎn)的Scrum實(shí)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(gè)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(fù)責(zé)維護(hù);Sprint Backlog是Product Backlog的一部分，通過計(jì)劃會(huì)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(jì)—實(shí)現(xiàn)—測(cè)試等工作。迭代開發(fā)過程中，Team成員每天進(jìn)行15分鐘的站立會(huì)議（Daily meeting），主要匯報(bào)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(fù)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(duì)團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)成員召開評(píng)審會(huì)議（Review Meeting），發(fā)布一個(gè)可執(zhí)行的軟件版本（Release），并讓相關(guān)人員和團(tuán)隊(duì)成員提出優(yōu)化意見。

（三）結(jié)對(duì)編程，以強(qiáng)帶弱，相互促進(jìn)

學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力是強(qiáng)弱不一的。在實(shí)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(gè)能力強(qiáng)的學(xué)生與一個(gè)能力弱的學(xué)生結(jié)對(duì)編程，充分發(fā)揮先進(jìn)學(xué)生的帶頭作用，讓后進(jìn)學(xué)生有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)別人優(yōu)秀的學(xué)習(xí)方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，互相監(jiān)督，互相促進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)目標(biāo)。

（四）持續(xù)集成，交換測(cè)試

在我們的實(shí)訓(xùn)中，并沒有設(shè)立專門的軟件測(cè)試小組，開發(fā)團(tuán)隊(duì)只是對(duì)軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的單元測(cè)試。如果整個(gè)項(xiàng)目都要等到軟件開發(fā)后期才進(jìn)行集成測(cè)試，項(xiàng)目失敗的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)很高。Scrum要求團(tuán)隊(duì)開發(fā)要盡可能頻繁地進(jìn)行集成測(cè)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(cuò)誤，通常每個(gè)成員每天至少集成一次，也可能進(jìn)行多次集成。每次集成都通過自動(dòng)化的構(gòu)建（包括編譯、發(fā)布、自動(dòng)化測(cè)試）來驗(yàn)證，減少開發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行集成測(cè)試的時(shí)間消耗。實(shí)踐基礎(chǔ)好的團(tuán)隊(duì)可嘗試實(shí)施測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)（TDD），即先編寫測(cè)試代碼，后編寫功能代碼，用測(cè)試代碼驅(qū)動(dòng)功能開發(fā)，這可以降低自動(dòng)化測(cè)試的出錯(cuò)率，提高軟件運(yùn)行質(zhì)量。如要進(jìn)行人工測(cè)試，可安排各個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行交換測(cè)試，因?yàn)樗藴y(cè)試比自己測(cè)試更容易發(fā)現(xiàn)軟件存在的錯(cuò)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(shí)踐方法和理論還在不斷地研究中。實(shí)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(duì)Scrum開發(fā)方法進(jìn)行修剪和優(yōu)化，從而更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。自2013年起，柳州師范高等專科學(xué)校在軟件開發(fā)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中實(shí)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(gè)真實(shí)項(xiàng)目，用戶對(duì)軟件的滿意度很高，實(shí)訓(xùn)教學(xué)取得了良好的效果，但相關(guān)管理制度和實(shí)訓(xùn)措施還需要進(jìn)一步探索和優(yōu)化。

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【基金項(xiàng)目】廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2013JGB301）

【作者簡(jiǎn)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(jí)工程師），碩士，研究方向：軟件工程、教育信息化。

（責(zé)編 王 一）