基于Scrum開發的軟件工程人才培養

費 寧，成小惠

（南京郵電大學通達學院 計算機學院，江蘇 南京 210003）

0 引言

軟件人才的正常結構應該是寶塔型，呈倒三角，底層應該有大量的規范熟練的編程人員。然而，現在軟件隊伍的結構不合理，中間大、兩頭小，缺少高級軟件設計開發和管理人才以及熟練的編程人員。當前，教學的開發模式為瀑布模型，但業界對于軟件工程的研究不斷更新。作為從事軟件開發的畢業生，僅僅知道瀑布模型的幾個階段和特點并不能使人信服。要想使高校培養出來的學生能夠滿足企業的需要，就要不斷緊跟企業，了解技術前沿，深入理解軟件工程，這才是培養軟件工程人才的根本。

1 Scrum開發方法

軟件工程包括項目管理、分析、設計、程序的編寫、測試和質量控制。軟件開發過程從早期的瀑布模型（Waterfall Model）模型演化到新興的Scrum 開發方法（Agile），軟件設計方法也可以簡單分為重量級和輕量級的方法[1]。

重量級開發方法主要包括CMM、統一軟件開發過程（RUP）和瀑布模型等[1]。瀑布模型把軟件開發過程分成各種工序，每個工序根據軟件產品的規模、參與人員的多少進一步細分成更小的工序，見圖1。瀑布模型的用戶很多，成為軟件開發企業使用最多的開發模型[2]，但已不能滿足目前復雜多樣的軟件開發需求。其弊端有兩點：①對反饋沒有響應，對客戶需求變化無所適應[3]；②工作重復，開發者變成流水線上的機器，無法得到新的學習和鍛煉。

圖1 瀑布模型的流程圖

輕量級開發方法主要包括極限編程和Scrum開發等。Scrum 開發主要有3 點：①迭代，Scrum開發強調軟件開發應當能對未來可能出現的變化和不確定性做出全面反應，見圖2；②小版本，兼顧快速功能的展現和復雜的客戶需求[4]；③快速，這既要求個性思維活躍，又要求通過結隊編程、代碼共有、團隊替補等方式融合團隊中所有人的智慧。

Scrum 開發避免了瀑布開發方式的種種弊端，吸收了各種新型開發模式的“動態”特性，關注點從文檔轉移到開發者，管理方式也從流水線轉移到團隊的協作式組織[4]，同時注重發揮開發者的自我特長；并且更積極適應客戶需求的變化，在反饋和迭代中，根據環境和需求的變化修改設計，是一個不斷更新不斷完善的軟件開發模式。

圖2 Scrum開發的過程模型

2 Scrum開發作用于軟件工程人才創新能力的培養

不同的軟件開發方法展現出不同時代對軟件產品開發過程的遞進認識以及對不同類型項目的多樣化的理解。當今的軟件已經成為多人參與、分工明確、通力協作的大型工程，而高校對軟件工程人才的培養嚴重滯后，跟不上技術更新和思想更迭的速度，主要體現在教材老化，內容老舊；教授軟件工程的教師缺乏實踐項目的經驗；教學方式單一，更新速度慢。這些都決定了目前的培養方式不能適應企業對軟件人才的要求。在實踐教學中利用Scrum 開發模式是對高校的軟件工程人才培養的一種新嘗試。

真正的軟件人才不再是寫代碼的程序員，而是整個體系結構的分析、設計、標準制訂、協調人員。因此，在培養軟件工程人才時，應該以人為中心，而不是以開發過程為中心，強調軟件開發者能夠對變化和不確定性作出全面反應，鍛煉學生相互之間的協作能力以及作為一位項目負責人的總體設計、總體架構和分析協調能力和對人員的合理安排和配置能力。這也正是本課題的主旨。

在當前的軟件人才培養的實踐環節，讓學生了解和學習相關知識，并在實踐中驗證Scrum 開發的優缺點和適用性，以滿足未來企業的需求，旨在達到如下目標：①改革現有的軟件工程實現流程；②培養學生項目開發能力、項目綜合管理能力；③培養學生的科技創新能力；④培養學生更新技術、自我學習的能力。

3 Scrum開發教學方法的實施過程

軟件工程涉及程序設計語言、數據庫、軟件開發工具、系統平臺、標準、設計模式等多個方面。Scrum 開發在教學過程中涉及教師和學生兩個對象。整個執行過程包括教學預研、案例分析、教學實踐和理論總結。這4 個過程中，教師全程參與，見圖3。

圖3 Scrum開發教學方法的實施過程

第1 步：教學預研。教師要收集大量資料并確定軟件開發行業對Scrum 開發的定義和需求，跟蹤技術前沿，研究Scrum 開發的開發思路、原則及其優缺點，分析當前Scrum 開發的方法和技術，研究Scrum 方法的適用性和用于Scrum 開發團隊的項目管理工具，還須討論如何在日常教學和實踐環節中，將相關課程如程序設計語言、數據庫、軟件開發工具等和Scrum 開發相結合，并教授給學生。

第2 步：從企業界找到典型案例，并進行研究分化，找出適合于教學的項目課題；由此分析Scrum 方法的獨特之處，比如迭代開發、關注互動溝通、減少中介過程的無謂資源消耗，引導學生從產品、從組織結構的角度衡量Scrum 方法的適用性。

第3 步：在實踐教學環節中，指導學生實施Scrum 模型開發，具體步驟如下。

（1）分配任務：一個班級分若干組，分別按傳統瀑布模型和Scrum 模式開發不同的項目，開發方法不受限制。每組分配一個觀察員，記錄該組在整個開發周期的進展、效率和協作情況等多個因素。

（2）明確細則：Scrum 開發小組選擇一個Master，確保Scrum 的正確使用并負責整個項目順利完成。其余成員構成團隊，即負責開發軟件的跨職能小組。團隊是自我管理的[5]。

（3）制訂計劃：Scrum Master 按照優先級順序逐條說明項目需求，并根據團員情況動態分配任務，同時負責補充項目描述或調整優先級。團隊要對項目規模進行估算，這樣有利于以團隊的整體智慧和能力估算一個任務的工作量，從而避免錯誤理解或無法重用以往成果等問題[6]。

（4）定期舉行站立會議：在Scrum 站立會議上，每個團隊成員需要說明進度和遇到的問題，并限制時間。

（5）團隊協作：任務即將到期或團隊成員遇到困難時，其他成員可以參與幫忙。

第4 步：把成果轉化成理論總結，并運用于理論課的教學。軟件工程專業的課程體系中，有多個與軟件開發相關的課程。例如，軟件工程導論、軟件工程、PLT、軟件需求分析。其中，軟件工程類實驗提供軟件工程系列課程的相關實驗，包括基于C#的Windows 應用程序設計、軟件體系結構、軟件工程—Microsoft 軟件開發方法、軟件工程環境ROSE、CMMI 等級模型原理、CMMI 應用實施等，可在教學內容中增加Scrum開發。

在Scrum 實踐教學過程中，引導學生不斷提問：會選擇什么語言，什么環境；選用什么算法，什么樣的系統體系結構；在理解不同的開發模式的優劣之后，選擇在何種情況下，應該使用何種開發模式。讓學生在自我詢問、自我回答中達到培養軟件工程人才的目的。同時上升到理論的高度，將理解和認識形成理論知識，在多門相關課程中加入和滲透，這是教學主旨。實際上，軟件開發方法的選擇取決于很多因素，但未來發展趨勢多為以人為本，必定會以尊重客戶變化需求的Scrum 開發為主，周期性迭代性地修改軟件，使成果日臻完善。這要求在教材內容、教學方法、教學模式等方面滲透新的觀念、新的內容、新的方法。

4 實踐成果與實踐意義

4.1 實踐成果

采用的案例：①為一家在線B2B 公司開發一款類似谷歌的搜索服務，作為Web Service，該服務可以內嵌于網頁中；②實現一個面向大學校園的二手物品交易網站；③嵌入式平臺的中間件開發；④將企業網站遷移到Web 2.0。此類包括操作系統、算法、網頁開發等的案例在學生實踐中有很好的反饋。

在項目實訓中，我們選取了③和④案例。在這兩組研究對照組中，前一組需求復雜，但變化頻率比較少；后一組需求簡單，但用戶的需求分析改動次數頻繁，既有界面方面的，也有功能交互方面的。

在每個項目中，都分為Scrum 模型開發小組和瀑布模型開發小組；并行開發；每組人力資源均衡，人力資源的消耗以人×課時來計算；開發周期相同；一名學生每次項目承擔角色不同；軟件質量以測試出的bug 數和測試案例的比率來衡量。

比較過程依據變化的組合分別記錄，根據每組觀察員的記錄，可以很明顯地看出：①瀑布開發小組分階段進行，如果前一個階段的輸出尚未給出，那么下一個階段的學生就會無所事事，這不僅浪費資源，也會影響整個項目的進程，而Scrum 開發小組所有團員都是跨職能的，都在服務于項目，沒有學生是閑置的；②Scrum 站立會議不僅讓學生們說出自己的進度，還可以知道其他同學的進度，更可以順利地進入項目的下一個階段，瀑布開發小組的學生們在完成一個階段的任務之后，又投入該階段的大量文檔工作，下一個階段的學生又要花大量時間閱讀這些文檔，不僅造成項目的延遲，也極易造成錯誤；③瀑布模型小組的學生們非常反感客戶提出的需求臨時改變，因為這意味著大部分的工作全部作廢，要重新做起；而Scrum 開發小組的學生反饋積極，并做出及時修改。

從以上兩個典型項目可以讓學生體會到：若項目需求固定，合適瀑布型；而對于創新型項目，需求更新比較快，則合適靈活的Scrum 開發模式。通過項目課題的多樣性告訴學生實施一個軟件工程，要選取適宜的開發模型，采用合適的設計方法。另外，要提供高效率的項目流程，要實現開發過程的有效管理，只有Scrum 模型或者只有瀑布模型是無法滿足千變萬化的需求的，可以讓學生針對項目的特點將兩種模型融合，發揮各自長處。

4.2 實踐意義

從項目實訓等環節入手，在軟件生命周期中的各環節滲透Scrum 開發，應努力提供技術支撐和實訓案例，力求使構建的軟件模型開發教學平臺，最大化地接近企業的真實開發環境，目的就是希望培養的軟件工程人才具備以下能力，以滿足市場和時代的要求。

（1）扎實的專業理論基礎。專業理論知識是進行軟件開發的前提和承載?；赟crum 開發的軟件工程人才培養過程不僅強化了專業理論基礎，完善了理論體系，也在實踐中驗證了專業知識。有了此基礎，也能體現出專業上的自信。

（2）熟練的工程實踐能力。這是軟件工程著力培養的應用型人才的一個重要特征，也是Scrum 開發培養的專業人才不同于其他人才的地方，具體表現在對實際問題的發現、提出和解決的能力上。

（3）善于接受反饋和快速適應能力。Scrum開發過程是一個不斷循環往復、不斷反饋、不斷更新的過程。在Scrum 開發中，軟件需求、開發小組以及標準和目標等開發環境都不斷變化，這都要求開發人員能虛心接受反饋，并具備快速適應、快速應變的能力。

（4）培養溝通和表達的能力。溝通既包括同組同學之間的溝通，也包括與軟件產品需求者（教師扮演）之間的溝通。而表達能力通過簡單的圖表描述抽象復雜的代碼和算法得到培養，也鍛煉了學生口頭表達和語言組織能力，讓學生理解自己的開發思想，也更容易得到改進意見。

（5）團隊協作能力。一個軟件過程的開發是龐大的，不僅要求優秀的個人技術，也更強調團隊協作能力。因此，團隊協作能力是軟件工程人才不可或缺的品質。Scrum 開發指出最好的架構、需求和設計都源自自我組織的優秀團隊，團隊要總結如何更有效率，然后相應地調整自己的行為。這里強調團隊協作能力和自我約束、自我管理能力，正是在日常教學中要潛移默化地培養學生這種素質。

5 結語

當前日趨擴展的軟件工程Scrum 開發模式開創了軟件全生命周期的協作化生產的組織、管理及運行新模式，將其介紹給學生，并讓學生在實踐中領會其意義，本身就是一個很大的創新。要想使學生滿足市場的需要，要想使學生成為多層次、復合型、具有國際競爭力的高素質人才，必須要引進先進技術，更新教學內容，多嘗試，多求證。雖然這不能改變全部，但至少能不斷前進。