基于Scrum敏捷開(kāi)發(fā)模型的軟件工程實(shí)踐課程探索

徐建軍等

[摘 要]軟件工程的工程教育屬性決定了其對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)要求非常高。針對(duì)傳統(tǒng)瀑布模型在軟件工程實(shí)踐課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，探索使用Scrum敏捷軟件開(kāi)發(fā)模型指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的方法，并根據(jù)實(shí)際情況在選題、分組、Scrum實(shí)踐和考核等方面進(jìn)行改革，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、軟件開(kāi)發(fā)能力和軟件工程素質(zhì)等。

[關(guān)鍵詞]軟件工程實(shí)踐 敏捷開(kāi)發(fā)方法 Scrum

[中圖分類號(hào)] TP311.5-4；G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）04-0115-03

軟件工程的工程教育屬性決定了其對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)要求非常高。學(xué)生只有真正地去開(kāi)發(fā)一個(gè)具有一定規(guī)模的軟件項(xiàng)目，才能夠掌握并加深對(duì)軟件工程基本理論知識(shí)的理解；才能通過(guò)具體工程實(shí)踐熟練使用相應(yīng)的工具完成需求分析、設(shè)計(jì)建模、協(xié)作開(kāi)發(fā)、測(cè)試和評(píng)估各個(gè)環(huán)節(jié)，掌握主流的軟件開(kāi)發(fā)方法和軟件項(xiàng)目管理方法，全面提高軟件工程素質(zhì)和能力，為將來(lái)從事軟件項(xiàng)目的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

軟件工程實(shí)踐課程為軟件工程專業(yè)學(xué)生提供了必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)。目前一般指導(dǎo)學(xué)生按瀑布模型進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使學(xué)生能夠體驗(yàn)到完整的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。但學(xué)生通常沒(méi)有項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，難以一步到位，過(guò)多的文檔極大地增加了學(xué)生的工作量，組內(nèi)分工不均，往往過(guò)多依賴少數(shù)優(yōu)秀學(xué)生工作。在教學(xué)過(guò)程中不同程度地存在重結(jié)果輕過(guò)程、重技術(shù)輕管理、重個(gè)人能力輕團(tuán)隊(duì)作用的現(xiàn)象。[1]

軟件工程實(shí)踐課程需要一種能夠提高開(kāi)發(fā)效率，適合小團(tuán)隊(duì)并能夠充分調(diào)動(dòng)團(tuán)隊(duì)成員積極性的實(shí)踐方法。敏捷軟件開(kāi)發(fā)方法是一種以人為本、輕文檔重產(chǎn)品的軟件開(kāi)發(fā)方法，與“非敏捷”方法相比，敏捷軟件開(kāi)發(fā)方法強(qiáng)調(diào)適度的過(guò)程管理、高效的溝通、快速的適應(yīng)變化能力和緊湊自組織的團(tuán)隊(duì)等。Scrum作為敏捷開(kāi)發(fā)方法的一種實(shí)踐框架，提出了敏捷開(kāi)發(fā)過(guò)程的預(yù)定義角色和最佳實(shí)踐方案。筆者近幾年在軟件工程實(shí)踐教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用Scrum模型進(jìn)行項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，本文介紹這方面的探索經(jīng)驗(yàn)。

一、Scrum敏捷開(kāi)發(fā)方法

Scrum于1993年由Jeff Sutherland和Ken Schwaber創(chuàng)立，是一種迭代式增量敏捷軟件開(kāi)發(fā)框架，為敏捷開(kāi)發(fā)實(shí)踐提供了具體的行動(dòng)綱領(lǐng)[2]，目前Scrum已在Google、華為等大型軟件公司得到廣泛應(yīng)用。如圖1所示，Scrum模型需要將整個(gè)項(xiàng)目周期劃分為多個(gè)Sprint（沖刺），Spritn為一個(gè)迭代過(guò)程，每個(gè)Sprint從整個(gè)項(xiàng)目的待開(kāi)發(fā)產(chǎn)品Backlog（清單）中選出多個(gè)構(gòu)成Sprint Backlog，迭代完成后則發(fā)布一個(gè)可交付的軟件版本。

項(xiàng)目參與人員在Scrum模型中被劃分為3種角色：產(chǎn)品負(fù)責(zé)人、Scrum Master和開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。產(chǎn)品負(fù)責(zé)人是客戶利益的代表，主要負(fù)責(zé)確定產(chǎn)品功能、合理安排功能實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)以及評(píng)估開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作成果等；Scrum Master作為項(xiàng)目經(jīng)理同產(chǎn)品負(fù)責(zé)人緊密工作，確保開(kāi)發(fā)過(guò)程按計(jì)劃進(jìn)行、排除遇到的困難、保證開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作效率和成員間的合作不受外界影響；開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)包括設(shè)計(jì)人員、開(kāi)發(fā)人員、測(cè)試人員等，具體負(fù)責(zé)按承諾及時(shí)完成開(kāi)發(fā)任務(wù)，有高度的自我組織能力。

在Scrum模型中，還包括3個(gè)制品和4種會(huì)議。[3]3個(gè)制品為：①產(chǎn)品Backlog，以用戶故事形式表示的產(chǎn)品需求列表，由產(chǎn)品負(fù)責(zé)人維護(hù)具體條目，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)估算工作量；②Sprint Backlog，定義了一個(gè)Sprint的開(kāi)發(fā)目標(biāo)，在Sprint過(guò)程中不允許發(fā)生變更；③燃盡圖，公開(kāi)展示的圖表用于記錄任務(wù)完成情況，直觀反映了Sprint的執(zhí)行過(guò)程。4種會(huì)議為：①Sprint計(jì)劃會(huì)議，產(chǎn)品負(fù)責(zé)人向開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)介紹和分析產(chǎn)品Backlog，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)挑選出本次Sprint承諾要完成的條目；②每日站立會(huì)議，團(tuán)隊(duì)所有成員參加的短會(huì)，所有人站立開(kāi)會(huì)，交流項(xiàng)目進(jìn)展情況；③Sprint評(píng)審會(huì)議，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)向產(chǎn)品負(fù)責(zé)人和其他相關(guān)人員演示產(chǎn)品功能；④Sprint回顧會(huì)議，所有人員都要反思這個(gè)Sprint，為了進(jìn)行持續(xù)的過(guò)程改進(jìn)。

二、軟件工程實(shí)踐教學(xué)

由于Scrum模型適用于規(guī)模較小的團(tuán)隊(duì)，并具有可檢查、適應(yīng)性強(qiáng)、透明性好和學(xué)習(xí)成本低等優(yōu)點(diǎn)，適合在軟件工程實(shí)踐課程中指導(dǎo)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。[4] [5]然而，學(xué)校環(huán)境與軟件公司環(huán)境有所不同，學(xué)生在能力和經(jīng)驗(yàn)方面與公司員工的也存在差距，課程的主要任務(wù)還是培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生。因此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況對(duì)Scrum模型進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（一）分組和選題

首先根據(jù)自愿原則把學(xué)生分為多個(gè)項(xiàng)目組，每組5-7人，劃分小組時(shí)需考慮溝通效率和學(xué)生開(kāi)發(fā)能力等因素。Scrum模型要求團(tuán)隊(duì)成員之間密切溝通，而且項(xiàng)目開(kāi)發(fā)更多是在課外時(shí)間進(jìn)行，所以要求學(xué)生根據(jù)所在宿舍、選課等情況分組，確保小組內(nèi)部交流順暢。同時(shí)每組應(yīng)至少安排1-2名軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)較豐富的學(xué)生，以保證項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的順利進(jìn)行。分組后需按Scrum框架給組內(nèi)學(xué)生分派角色，剛開(kāi)始每個(gè)組內(nèi)軟件開(kāi)發(fā)能力最強(qiáng)的學(xué)生往往被選為Scrum Master，此處需要糾正的是，Scrum Master更注重管理和協(xié)調(diào)能力。

實(shí)踐題目一般由教師提供，也鼓勵(lì)項(xiàng)目組向教師推薦，但要征得教師的認(rèn)可。實(shí)踐選題的難度不宜太大，最好是開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)熟悉并感興趣的領(lǐng)域，課程的目標(biāo)是體驗(yàn)軟件開(kāi)發(fā)的過(guò)程，并注重軟件的完成質(zhì)量，要求作品質(zhì)量能達(dá)到與市場(chǎng)上的產(chǎn)品媲美的程度。已有的選題包括：二手交易、網(wǎng)上書(shū)店、社交平臺(tái)、新聞聚合、手機(jī)游戲等。

（二）Scrum實(shí)踐

我校軟件工程實(shí)踐課程安排兩個(gè)月左右的時(shí)間，被劃分成3個(gè)Sprint，每個(gè)Sprint約3周。這里介紹其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的實(shí)施情況。

（1）制訂Sprint計(jì)劃

項(xiàng)目組通過(guò)Sprint計(jì)劃會(huì)議制訂工作計(jì)劃，確定本次Sprint的目標(biāo)。產(chǎn)品負(fù)責(zé)人首先需要與客戶代表（即教師）充分溝通后，創(chuàng)建整個(gè)產(chǎn)品的Backlog，然后在計(jì)劃會(huì)議上向開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)詳細(xì)介紹每個(gè)條目，并說(shuō)明完成的優(yōu)先級(jí)。開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)從產(chǎn)品Backlog挑選出本次Sprint承諾要完成的條目構(gòu)成Sprint Backlog，并估算完成各個(gè)條目所需的工作量，將其分解成具體的開(kāi)發(fā)任務(wù)，然后通過(guò)自愿領(lǐng)取的方式分派給開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的某個(gè)成員。由于課堂時(shí)間有限，選擇一個(gè)準(zhǔn)備充分的項(xiàng)目組在課上進(jìn)行展示，其余組在課后完成，并向教師提交會(huì)議成果。

（2）每日站立會(huì)議

每日站立會(huì)議由項(xiàng)目組的Scrum Master組織，教師旁聽(tīng)，僅在必要時(shí)給出意見(jiàn)。按Scrum框架要求，會(huì)上每個(gè)人必須解釋和回答3個(gè)問(wèn)題：昨天完成了什么？今天計(jì)劃做什么？還需要哪些幫助？會(huì)議限定時(shí)間少于15分鐘，Scrum Master會(huì)后根據(jù)進(jìn)展情況相應(yīng)更新燃盡圖。由于每周僅一次課，要求項(xiàng)目組每周至少進(jìn)行3次站立會(huì)議。

（3）結(jié)對(duì)編程

在校學(xué)生沒(méi)有太多的軟件開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，編程能力參差不齊，所以筆者在教學(xué)過(guò)程還引入極限編程中的結(jié)對(duì)編程方法。讓兩名學(xué)生構(gòu)成一個(gè)開(kāi)發(fā)小組，他們之間能夠有效交流、相互學(xué)習(xí)和傳遞經(jīng)驗(yàn)，提高整個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作效率。

（4）Sprint評(píng)審及回顧

在一個(gè)Sprint完成后，由開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)中的測(cè)試人員向產(chǎn)品負(fù)責(zé)人和客戶代表（即教師）演示階段成果，產(chǎn)品負(fù)責(zé)人和教師給出改進(jìn)意見(jiàn)。Scrum Master匯報(bào)本次Sprint的完成情況，并展示燃盡圖，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。在Sprint回顧會(huì)議上，項(xiàng)目組通過(guò)投票的方式選出本次Sprint做得好的3個(gè)環(huán)節(jié)和下次Sprint迫切需要改進(jìn)的3個(gè)問(wèn)題。

（5）文檔撰寫(xiě)

敏捷開(kāi)發(fā)方法強(qiáng)調(diào)可用的軟件重于完備的文檔，但并不意味著不寫(xiě)文檔。軟件工程實(shí)踐課程要求學(xué)生編寫(xiě)適量的文檔，這也是培養(yǎng)軟件工程能力的一方面。文檔撰寫(xiě)按照Scrum的角色進(jìn)行分配，Scrum Master負(fù)責(zé)軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃和實(shí)施過(guò)程文檔，產(chǎn)品負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)可行性論證報(bào)告和需求分析文檔，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)軟件設(shè)計(jì)文檔、軟件測(cè)試文檔和安裝手冊(cè)等。

（三）考核方式

為使課程考核盡可能客觀、公正，在課程驗(yàn)收階段，每個(gè)項(xiàng)目組都要進(jìn)行公開(kāi)演示，其余項(xiàng)目組和教師一起對(duì)該組進(jìn)行量化打分，評(píng)價(jià)內(nèi)容包括難度、質(zhì)量、創(chuàng)新和界面四個(gè)方面。教員結(jié)合演示情況和文檔對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，小組互評(píng)占80%，教員評(píng)價(jià)占20%。其次，Scrum Master要給出組內(nèi)每個(gè)成員的具體業(yè)績(jī)系數(shù)，然后在項(xiàng)目組總成績(jī)的基礎(chǔ)上再確定每個(gè)成員的最終成績(jī)。

三、教學(xué)效果

我們已經(jīng)在2個(gè)學(xué)期的軟件工程實(shí)踐課程中使用了Scrum模型，在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高軟件開(kāi)發(fā)質(zhì)量等方面取得了較好的效果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力和主動(dòng)性。在實(shí)踐過(guò)程中，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)是通過(guò)自愿領(lǐng)取的方式分派開(kāi)發(fā)任務(wù)，每日例會(huì)和燃盡圖將小組成員的開(kāi)發(fā)進(jìn)度公開(kāi)展示出來(lái)。后進(jìn)學(xué)生體會(huì)到項(xiàng)目壓力，努力上進(jìn)，使項(xiàng)目組內(nèi)部形成一種良性競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，從而使學(xué)生更積極主動(dòng)地參與項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。

（2）提高了學(xué)生的軟件工程素質(zhì)。將項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程拆分為多個(gè)Sprint，最終形成一個(gè)軟件產(chǎn)品，這符合軟件開(kāi)發(fā)的基本規(guī)律，而且這種“計(jì)劃、實(shí)施、評(píng)價(jià)、改進(jìn)”的迭代開(kāi)發(fā)體驗(yàn)對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不多的軟件工程專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)幫助非常大。一般而言，第一個(gè)Sprint效果不會(huì)太好，到第三個(gè)Sprint基本上每個(gè)項(xiàng)目組都有很大改進(jìn)。

（3）學(xué)生的軟件開(kāi)發(fā)能力得到明顯增強(qiáng)。在敏捷開(kāi)發(fā)框架下，學(xué)生只編寫(xiě)一些重要文檔，能夠?qū)⒕χ攸c(diǎn)放在編碼和調(diào)試上。通過(guò)結(jié)對(duì)編程，基礎(chǔ)差的學(xué)生可以向好的學(xué)生學(xué)習(xí)（實(shí)踐證明相互學(xué)習(xí)的效果很好），也提供更好的設(shè)計(jì)質(zhì)量和代碼質(zhì)量，改善了工作紀(jì)律性，。

（4）評(píng)價(jià)更加客觀公正。由于Scrum透明性好的特點(diǎn)，每位學(xué)生的工作完成情況在實(shí)踐過(guò)程中一目了然，所以對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)相對(duì)是比較容易的。項(xiàng)目組之間互評(píng)的機(jī)制也保證了評(píng)價(jià)的公正性。

但目前也還存在一些不足，主要體現(xiàn)在：計(jì)劃制訂不盡合理，項(xiàng)目組成員之間的交流還不夠積極，課后工作落實(shí)不到位，文檔作用體現(xiàn)不明顯，部分學(xué)生因?yàn)榛A(chǔ)差、自覺(jué)性差等原因參與度不高。這些都是我們下一步重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

四、結(jié)語(yǔ)

Scrum敏捷開(kāi)發(fā)模型具有可檢查、適應(yīng)性強(qiáng)和學(xué)習(xí)成本低等優(yōu)點(diǎn)，適用于小規(guī)模的軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。在軟件工程實(shí)踐課程教學(xué)中，我們嘗試用改進(jìn)的Scrum模型指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，能夠有效激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，使其參與開(kāi)發(fā)互動(dòng)，從而了解軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程，提高軟件開(kāi)發(fā)能力和軟件工程素質(zhì)，項(xiàng)目完成質(zhì)量和教學(xué)效果有明顯改進(jìn)。

[ 注 釋 ]

[1] 曾紅衛(wèi)，劉悅，劉煒.軟件工程實(shí)踐教學(xué)方法探索[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2011（A1）：15-18.

[2] Scrum（software development）[J / OL].http：//en.wikipedia.org / wiki / Scrum_（software_development）， lasted visited ，2014

-10-20.

[3] Henrik Kniberg著.李劍譯.硝煙中的Scrum和XP——我們?nèi)绾螌?shí)施Scrum[M].北京：清華大學(xué)出版社.http：//infoq.com / cn / minibooks / scrum-xp-from-the-trenches，lasted visited 2014-10-20.

[4] 林曉宇.基于Scrum敏捷方法的軟件工程實(shí)踐教學(xué)探索[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011（19）：4762-4765.

[5] 徐海濤，吳昊.基于Scrum和極限編程結(jié)合的軟件項(xiàng)目實(shí)踐課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].福建電腦，2013（4）：44-46.

[責(zé)任編輯：覃侶冰]