文章編號：1672-5913(2008)20-0084-03

摘 要：為了解決個體軟件過程(PSP)教學(xué)中多數(shù)學(xué)生開發(fā)軟件時不遵循流程、記錄數(shù)據(jù)明顯滯后、缺乏數(shù)據(jù)分析習(xí)慣等問題，我院設(shè)計了基于Web的PSP輔助教學(xué)系統(tǒng)。通過該教學(xué)系統(tǒng)的運用，規(guī)范了學(xué)生開發(fā)軟件的過程，使其盡早掌握軟件開發(fā)過程中諸如時間管理、質(zhì)量保證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：個體軟件過程；計算機輔助教學(xué)；軟件過程管理；評分準則；軟件工程教育

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

1 PSP輔助教學(xué)系統(tǒng)簡介

個體軟件過程(Personal Software Process，簡稱PSP)是一門面向個體的、以數(shù)據(jù)為中心的課程[1]，教學(xué)目的是不僅使學(xué)生理解PSP的基本理念，掌握如何記錄自己的數(shù)據(jù)，更重要的是通過對這些數(shù)據(jù)正確地分析管理，提升學(xué)生個人軟件開發(fā)的基本素養(yǎng)并為將來的團隊協(xié)作做好準備[2]。因此正確、全面地記錄數(shù)據(jù)是這門課程對學(xué)生最基本、最重要的要求。

在往年的教學(xué)中，記錄數(shù)據(jù)的方式是通過給學(xué)生發(fā)放統(tǒng)一格式的PSP手冊[3]，讓學(xué)生將自己的數(shù)據(jù)填寫到記事本上來實現(xiàn)的。由于需要記錄的數(shù)據(jù)量大且要對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，給學(xué)生帶來了不小的工作量，占用了學(xué)生一部分有效學(xué)習(xí)時間。除此之外，當(dāng)教師根據(jù)學(xué)生上交的記事本進行成績評定時，也常常由于工作量太大而無法進行有效的操作。

為了解決上述教學(xué)中的困難，我院實現(xiàn)了一個基于Web的“PSP輔助教學(xué)系統(tǒng)”[4]。學(xué)生在完成教師指定的6個模塊大小程序的過程中，只需將所記錄的數(shù)據(jù)錄入到網(wǎng)站，便可自動獲得數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析結(jié)果，這樣就可以減少學(xué)生相當(dāng)?shù)墓ぷ髁?。為了使系統(tǒng)更加實用，在接收學(xué)生的數(shù)據(jù)輸入時，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行一些必要的規(guī)范。通過預(yù)定義的流程規(guī)范學(xué)生的工作習(xí)慣，并將數(shù)據(jù)及時、準確地錄入至系統(tǒng)中。按照這個正確的工作流程記錄數(shù)據(jù)，同時也加深了學(xué)生對PSP理論的理解，因此本系統(tǒng)具有明顯的輔助教學(xué)功能。

具體的工作流程以及為了實現(xiàn)這個工作流程所采取的手段將在本文的第一部分中介紹。此外，本系統(tǒng)還可以自動根據(jù)數(shù)據(jù)錄入的情況給學(xué)生評定成績，詳細的評分規(guī)則將在本文的第二部分中介紹。

2 工作流程與控制

如前所述，本系統(tǒng)的主要目的是輔助PSP課程的教學(xué)，減小教師和學(xué)生的工作量，增強教學(xué)效果。在記錄數(shù)據(jù)的過程中需要一個事先定義好的填寫流程，合理的填寫流程不僅有利于學(xué)生的數(shù)據(jù)錄入，更重要的是可以防止虛假數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。通過控制數(shù)據(jù)錄入的流程，可以引導(dǎo)學(xué)生正確地記錄數(shù)據(jù)。

下面我們將定義各部分數(shù)據(jù)(項目計劃總結(jié)表及其他)填寫的預(yù)定流程以及在網(wǎng)站中需要采用哪些手段來實現(xiàn)這個流程。

2.1 項目計劃匯總(Project Plan Summary)

(1) 工作流程 對于項目總結(jié)報告的填寫，從實際情況考慮，計劃數(shù)據(jù)的填寫與實際數(shù)據(jù)的填寫應(yīng)該在不同的時間段進行。前者是在編程開始之前，后者是在編程開始之后，也就是說二者時間差起碼應(yīng)該大于編程所花的時間。因此，實際操作的預(yù)期流程應(yīng)該是：做計劃à編程à記錄實際數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1 項目計劃匯總的工作流程

(2) 控制方法 在系統(tǒng)具體實現(xiàn)時，計劃數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)的填寫應(yīng)該在兩個填寫頁面中分別輸入，并且在用戶填寫并確認保存之后不再允許用戶進行修改，這主要是為了防止用戶隨意編造數(shù)據(jù)。在很大程度上防止假數(shù)據(jù)產(chǎn)生的同時，也會導(dǎo)致另外一個問題的產(chǎn)生，即用戶由于誤操作而輸錯數(shù)據(jù)以后也不能修改，這就會使用戶多少產(chǎn)生一些報怨。但為了盡量防止假數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，用戶隨意修改數(shù)據(jù)是絕對不能允許的。如果用戶需要更改誤操作產(chǎn)生的錯誤數(shù)據(jù)則通過報告管理員的方式來解決。

除了數(shù)據(jù)不允許修改以外，還要分別記錄計劃數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)填寫的具體時間，如果在后續(xù)的評分中發(fā)現(xiàn)兩次輸入的時間之差小于實際數(shù)據(jù)中的各項工作所花費時間的總和，則可以斷定此項目總結(jié)的數(shù)據(jù)沒有按照預(yù)定的流程填寫，或者存在編造數(shù)據(jù)的可能。

2.2 其他記錄數(shù)據(jù)

這里所指的其他數(shù)據(jù)包括工程記事本(Engineering Notebook)、時間記錄日志(Time Recording Log)和缺陷記錄日志(Defect Recording Log)。由于這三部分的工作流程較為相似，下面給出綜合介紹。

(1) 工作流程 工程記事本和時間記錄日志都應(yīng)按照時間順序填寫。在理想情況下，學(xué)生應(yīng)該每天都填寫當(dāng)天的數(shù)據(jù)，不允許補寫以往的數(shù)據(jù)，這樣才能盡可能保證數(shù)據(jù)的真實性。但是考慮到實際情況中條件的限制，學(xué)生不能每天都上網(wǎng)記錄數(shù)據(jù)，不能做到每天都將當(dāng)天的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，因此系統(tǒng)只能適當(dāng)?shù)姆艑挆l件。學(xué)生每天先將當(dāng)天的數(shù)據(jù)記錄在(紙質(zhì)的)PSP手冊上，然后在上網(wǎng)時將記錄的數(shù)據(jù)成批的輸入系統(tǒng)。

缺陷記錄日志除了要按照時間順序填寫外，還要按照程序的順序記錄。也就是說，學(xué)生應(yīng)該按照程序的編號記錄，在記錄一個程序的所有缺陷時，按照缺陷發(fā)生的時間進行記錄。原則上要求學(xué)生發(fā)現(xiàn)一個缺陷就記錄一個缺陷，但同樣受上網(wǎng)條件的限制，學(xué)生不能如此實時的登錄網(wǎng)站，因此也只能是學(xué)生將缺陷先記錄在PSP手冊上，然后再批量錄入到系統(tǒng)中。

(2) 控制方法 根據(jù)前面對于工作流程的說明，系統(tǒng)不能苛求學(xué)生將所有的數(shù)據(jù)在當(dāng)天就記錄到系統(tǒng)中，因此學(xué)生登錄系統(tǒng)后，可以一次批量錄入多天(條)的數(shù)據(jù)。但是為不致學(xué)生太過隨意的記錄數(shù)據(jù)，系統(tǒng)仍然在最低限度上保證學(xué)生所記錄數(shù)據(jù)的時序性，所采取的方法是：不允許學(xué)生錄入的數(shù)據(jù)早于他(她)已記錄的最后一條數(shù)據(jù)的時間。例如某學(xué)生已錄入了6月3日的數(shù)據(jù)，就不能再補錄6月2日或以前的數(shù)據(jù)，補錄行為被視為編造數(shù)據(jù)。

3 評分規(guī)則

3.1 評分的基本框架

評分細則的根本原則是：要求同學(xué)們?nèi)鐚嵉挠涗涀约旱乃袛?shù)據(jù)，即所記錄的數(shù)據(jù)的真實性是第一位的。

滿分定義為：所有錄入的數(shù)據(jù)均正確、合理，且數(shù)據(jù)的總量達到一定要求。具體來說，評分細則從四個部分、三個層次對同學(xué)所記錄的數(shù)據(jù)進行評價。

四個部分包括：

工程記事本(Engineering Notebook)，

時間記錄日志(Time Recording Log)，

缺陷記錄日志(Defect Recording Log)，

項目計劃總結(jié)(Project Plan Summary)。

下述的三個層次中，前兩個層次決定基本分數(shù)，第三層次為加分項。具體指：

(1) 數(shù)據(jù)的正確性、合理性 錄入數(shù)據(jù)的正確合理是對數(shù)據(jù)的首要要求；

(2) 數(shù)據(jù)的總量 PSP要求記錄的數(shù)據(jù)需要達到一定數(shù)量，因此對于學(xué)生錄入的數(shù)據(jù)總量也需要一個指標來進行評價；

(3) 數(shù)據(jù)的一致性 四個部分的數(shù)據(jù)之間有一定的聯(lián)系，一致性檢查就是查看學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)是否保持了這些聯(lián)系。

3.2 評分的基本步驟

最終的分數(shù)包括基本分數(shù)和加分。基本分數(shù)滿分為100，加上加分后總分也不超過100。

對于基本分數(shù)的確定，首先要計算出上述四部分各自的分數(shù)，然后再根據(jù)各部分對總分所占的權(quán)重，進行加權(quán)求和得到總分。對于各部分分數(shù)的計算，則需要從數(shù)據(jù)的正確率和實際數(shù)據(jù)錄入的完成率兩方面來計算。例如，若某同學(xué)錄入的數(shù)據(jù)的正確率為90%，錄入了要求量的80%，則基本分就是滿分的85%。

對于加分的計算，則根據(jù)加分規(guī)則逐條累加。

最終，總分 = 基本分數(shù) + 加分，總分不超過100分。評分的基本過程如圖2所示。

圖2 評分的基本流程

3.3 評分細則

3.3.1 正確性檢查及合理性檢查

此部分檢查包括以下規(guī)則：

(1) 任何一條記錄的產(chǎn)生時間應(yīng)該在課程規(guī)定的時間范圍內(nèi)。

(2) 在Time Recording Log中，每一條記錄中的總時間不應(yīng)超過300分鐘，被打斷的時間也不應(yīng)超過60分鐘。

(3) 在Defects Recording Log中，缺陷被排除的階段應(yīng)該晚于缺陷被引入的階段。

(4) 在Defects Recording Log中，每個缺陷的記錄日期應(yīng)該在該缺陷所對應(yīng)程序規(guī)定的期限內(nèi)。

(5) 在Project Plan Summary中，LOC/Hour的值不應(yīng)大于200，Defect/KLOC不應(yīng)大于1000，Total New Changed不應(yīng)大于1000。

(6) 在Project Plan Summary的Time in Phase中，Code和Code Review都不應(yīng)為0。

(7) 在Project Plan Summary的Defects Removed欄中的第一個數(shù)所處的階段應(yīng)該晚于Defects Injected欄中的第一個數(shù)所處的階段。

(8) 在Project Plan Summary中所有計劃和實際的數(shù)據(jù)值不應(yīng)大于1000。

注1：由于在Engineering Notebook、Time Recording Log、和Defects Recording Log中的每條記錄包括的信息較少，因此通過準則(2)～(4)可以直接確定Engineering Notebook、Time Recording Log、和Defects Recording Log中的每一條記錄是否正確，即只要某條記錄違背(2)～(4)中的任一條，則認為該條記錄不正確，不被記入總量。

注2：由于Project Plan Summary的每條記錄包括的數(shù)據(jù)很多，因此判斷一個Project Plan Summary是否正確，需要綜合根據(jù)準則(5)～(8)來綜合判斷。準則(5)～(8)相當(dāng)于是四個檢查點，這四個檢查點涉及到很多數(shù)據(jù)，若(5)～(8)所涉及的數(shù)據(jù)有一半不正確，則認為這個Project Plan Summary不正確，不被計入總量。

3.3.2 數(shù)量上的要求

本節(jié)對于數(shù)量上的要求是最高標準，達到此標準則認為在數(shù)量上可以得滿分。在統(tǒng)計數(shù)量時，只計入正確的數(shù)據(jù)。具體的數(shù)量要求如下：

(1) 對于Engineering Notebook，每周20條數(shù)據(jù)。

(2) 對于Time Recording Log，每周30條數(shù)據(jù)。

(3) 對于Project Plan Summary，每個程序一個，總共6個Project Plan Summary。

注：先分別求出上述三方面的完成率(實際錄入量/上

述標準中的量)，然后再取平均值即為最終的完成率。

3.3.3 一致性檢查(加分項)

加分規(guī)則共4條：

(1) 在Time Recording Log中，一天的總記錄時間(包括Delta Time和Interrupted Time)大于480分鐘，每天加0.1分；

(2) 對于一個程序，Defects Recording Log中記錄的總數(shù)與Project Plan Summary中Defects的總數(shù)相等，每個程序加0.3分；

(3) 在Project Plan Summary中，各Total項的實際值與估計值相差不超過80%，每個程序加0.2分；

(4) 在Project Plan Summary中，Yield和A/FR[1]的實際值達到預(yù)期效果，每個程序加0.2分。

注：準則(3)(4)不宜提前告知學(xué)生，以防止假數(shù)據(jù)。

4 總結(jié)

PSP計算機輔助教學(xué)網(wǎng)站于2008年春季學(xué)期應(yīng)用于哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院07級本科生的教學(xué)及成績評估中。實踐證明，盡管網(wǎng)站建設(shè)早期存在一些用戶界面不夠友好、錄入數(shù)據(jù)有效性驗證不足等問題，但學(xué)生通過實時系統(tǒng)提交每周工作(學(xué)習(xí))數(shù)據(jù)，從很大程度上提高了他們的學(xué)習(xí)興趣。絕大多數(shù)同學(xué)養(yǎng)成了在編寫程序時及時記錄數(shù)據(jù)、每周整理數(shù)據(jù)、錄入數(shù)據(jù)的好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。這一輔助教學(xué)系統(tǒng)的使用，在提高學(xué)生自身個體軟件素養(yǎng)的基礎(chǔ)上，為將來的團隊協(xié)作做好了意識上、技術(shù)上、習(xí)慣上的準備。

參考文獻

[1] Watts S. Humphrey. Introduction to the Personal Software Process[M]. Addison-Wesley， Pearson Education， Inc.， 1997.

[2] Watts S. Humphrey. PSP: A Self-Improvement Process for Software Engineers [M]. Pearson Education Asia Ltd.， 2006.

[3] 王延青．個體軟件過程手冊[R]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)軟件學(xué)院，2003.

[4] Yanqing Wang， Chaohua Luo， Li Lei， Guoping Zhou. Design of Real-time Assessment System on PSP Course Learning[C]. Proceedings of 2008 International Colloquium on Artificial Intelligence in Education (ICAIE’2008). Wuhan， China， Oct. 17-18， 2008， (待發(fā)表)

Abstract: In order to solve such problems by students as not developing software conforming to development process， recording data with a big time lag and lacking of the habit of data analysis， a web-based computer aided instruction system was designed for course PSP (Personal Software Process). Through the application of this system， the developing process by students was standardized. Moreover， students have mastered such main capabilities as time management and quality assurance at the preliminary stage of their computing study.

Keywords: personal software process (PSP)， computer aided instruction (CAI)， software process management， marking criteria， software engineering education.