吳春雷　張國平　朱連章　崔學(xué)榮

摘要：軟件復(fù)用技術(shù)是中國石油大學(xué)（華東）軟件工程專業(yè)為大三學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)核心課。文章針對課程教學(xué)與實(shí)踐中存在的問題，提出基于項目案例的教學(xué)方法改革，組建以學(xué)生為主體的敏捷項目團(tuán)隊，進(jìn)行基于IBM RTC平臺和Scrum敏捷過程的系統(tǒng)性、規(guī)范化實(shí)踐訓(xùn)練。

關(guān)鍵詞：軟件復(fù)用；軟件過程；Scrum；教學(xué)方法

文章編號：1672-5913（2013）07-0042-04

中圖分類號：G642

0 引言

軟件復(fù)用（Software Reuse）是將已有軟件的各種有關(guān)知識用于建立新的軟件，以縮減軟件開發(fā)和維護(hù)的花費(fèi)。軟件復(fù)用是提高軟件生產(chǎn)力和質(zhì)量的一種重要技術(shù)。當(dāng)前被認(rèn)為可復(fù)用的知識非常廣泛，包括領(lǐng)域知識、需求規(guī)格、設(shè)計決定、體系結(jié)構(gòu)、程序代碼、測試用例等軟件生命周期各階段的成果。軟件復(fù)用能力已成為衡量一個高級軟件人才的重要指標(biāo)，因此中國石油大學(xué)（華東）在軟件工程專業(yè)的第6學(xué)期開設(shè)軟件復(fù)用技術(shù)課程，將其安排在軟件工程概論、軟件設(shè)計與UML、高級程序設(shè)計、軟件架構(gòu)與開發(fā)實(shí)訓(xùn)等課程之后，目的是使學(xué)生在掌握軟件工程理論、軟件設(shè)計方法、軟件開發(fā)語言以及接受完整的軟件開發(fā)訓(xùn)練之后，在更高層次上掌握軟件復(fù)用的理論和技術(shù)，提升綜合實(shí)踐能力。軟件復(fù)用技術(shù)課程在軟件工程專業(yè)課程體系中占據(jù)重要位置。

軟件復(fù)用技術(shù)課程從軟件工程發(fā)展的角度出發(fā)，涵蓋第3代軟件工程——軟件過程工程與第4代軟件工程——軟件構(gòu)件工程理論與關(guān)鍵技術(shù)，以軟件過程和基于構(gòu)件的軟件開發(fā)為核心。之前該課程以課堂教學(xué)為主并配以一定的章節(jié)實(shí)驗(yàn)，鞏固學(xué)生所學(xué)的理論知識。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式不利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，沒有達(dá)到課程定位和培養(yǎng)目標(biāo)，存在以下問題：

①教學(xué)重理論而輕實(shí)踐，脫離實(shí)際項目背景，造成復(fù)用理論的講解空洞乏味；

②“灌輸式”教學(xué)把學(xué)生置于被動位置，使其缺乏學(xué)習(xí)興趣和參與熱情；

③實(shí)踐內(nèi)容簡單獨(dú)立、不連貫，對學(xué)生面向復(fù)用的軟件過程訓(xùn)練不完整、不系統(tǒng)；

④考核評價標(biāo)準(zhǔn)單一，導(dǎo)向性不強(qiáng)。

為解決這些問題，我們從2009年開始對教學(xué)方法進(jìn)行改革與實(shí)踐。目前，在國際工程教育領(lǐng)域流行的CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）的理念是“做中學(xué)”原則和“基于項目的教育和學(xué)習(xí)”教學(xué)法的集中體現(xiàn)，符合軟件人才面向復(fù)用的工程能力培養(yǎng)要求，能夠在軟件復(fù)用技術(shù)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)得到落實(shí)。因此，我們借鑒CDIO理念，圍繞提高學(xué)生面向復(fù)用的工程能力培養(yǎng)這一根本目的，在課程中采取項目案例驅(qū)動教學(xué)，基于目前流行的敏捷軟件過程理論和IBM RTC技術(shù)平臺組建以學(xué)生為主體的敏捷開發(fā)團(tuán)隊，進(jìn)行完整的開發(fā)實(shí)踐訓(xùn)練，并取得了良好的效果。

1 基于可復(fù)用項目案例的教學(xué)

軟件復(fù)用知識不同于經(jīng)典學(xué)科理論，它是由軟件大師在工程實(shí)踐中總結(jié)和提煉而成。教師在沒有工程實(shí)踐環(huán)境的課堂上直接講授復(fù)用理論，不易使學(xué)生達(dá)成共鳴，反而會變成空洞的說教。因此，我們探索并實(shí)施基于可復(fù)用項目案例的教學(xué)，遵循“軟件工程理論來源于實(shí)踐，在實(shí)踐中還原”的指導(dǎo)原則，把知識點(diǎn)融入項目開發(fā)過程，圍繞案例介紹復(fù)用理論，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1.1可復(fù)用項目案例設(shè)計

可復(fù)用項目案例的設(shè)計以及圍繞案例的復(fù)用知識的組織方法是影響該課程教學(xué)效果的關(guān)鍵。該課程案例不同于一般的軟件項目，它要求兼具“基于復(fù)用的開發(fā)”和“面向復(fù)用的開發(fā)”2種價值功能。前者指案例項目的開發(fā)可以基于已有的可復(fù)用組件，使學(xué)生掌握新項目構(gòu)建時所采用的各種復(fù)用理論和方法；后者指本次開發(fā)還要面向未來潛在的復(fù)用，開發(fā)出來的產(chǎn)品和開發(fā)過程中的各類工件除了要滿足目前需求外，還應(yīng)該具有可復(fù)用特征，使學(xué)生掌握可復(fù)用組件自身的開發(fā)理論和技術(shù)。通過實(shí)踐總結(jié)，我們確立了該課程案例設(shè)計應(yīng)遵循的原則。

1）案例具有可復(fù)用性，支持“基于復(fù)用的開發(fā)”和“面向復(fù)用的開發(fā)”，在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的復(fù)用價值。例如，我們設(shè)計的“庫房供應(yīng)鏈系統(tǒng)”案例既能單獨(dú)開發(fā)并被部署為可運(yùn)行的庫房系統(tǒng)，又可在上下游企業(yè)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)中復(fù)用開發(fā)，同時在倉儲管理領(lǐng)域也具有廣泛的復(fù)用空間。

2）案例要盡可能覆蓋復(fù)用課程的所有知識點(diǎn)并具有一定的開發(fā)工作量，使學(xué)生在一個案例中能夠利用分析設(shè)計、編碼測試、基于構(gòu)件開發(fā)和軟件過程管理等復(fù)用知識。

3）案例要有通用的業(yè)務(wù)背景，既具有實(shí)用價值和吸引力，又便于學(xué)生理解。

經(jīng)過3年多的總結(jié)積累，我們已形成1個包含10多個可復(fù)用項目案例的資料代碼庫。該數(shù)據(jù)庫包括完整的文檔和程序組件，使得學(xué)生不必每次都從零開始，而能夠站在一個較高起點(diǎn)上進(jìn)行學(xué)習(xí)實(shí)踐。

1.2學(xué)生敏捷項目團(tuán)隊組建

軟件復(fù)用技術(shù)課程的理論內(nèi)容較抽象，加之“灌輸式”教學(xué)使學(xué)生成為知識的被動接受者，導(dǎo)致學(xué)生難以產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果較差。因此，我們以學(xué)生為主體組建項目團(tuán)隊，采用全員參與、角色扮演、協(xié)作學(xué)習(xí)的形式，讓學(xué)生成為認(rèn)知的主體和知識的主動建構(gòu)者。

有別于軟件設(shè)計類課程的做法，軟件復(fù)用技術(shù)課程學(xué)生項目團(tuán)隊的組建要求更高。軟件工程過程是該課程的核心內(nèi)容之一，而不同的過程模型需要不同的團(tuán)隊形式，因此我們基于IBM RTC平臺和敏捷軟件開發(fā)過程Scrum的要求建立學(xué)生敏捷開發(fā)團(tuán)隊。在該團(tuán)隊中，我們倡導(dǎo)成員之間緊密協(xié)作和面對面溝通，以使團(tuán)隊能夠更高效地交付新的軟件版本并很好地適應(yīng)新的需求變化。

參照企業(yè)模式，以學(xué)生自愿為原則，我們把學(xué)生按照5～6人的規(guī)模組成敏捷項目團(tuán)隊。團(tuán)隊設(shè)有產(chǎn)品負(fù)責(zé)人、Scrum主管、產(chǎn)品構(gòu)建員、團(tuán)隊成員4類角色，要求每個人在完成自己職責(zé)的前提下進(jìn)行協(xié)作，最終使每位成員都成為具有跨職能技能的人才。教師在其中承擔(dān)總監(jiān)職責(zé)，指導(dǎo)每個團(tuán)隊的實(shí)踐過程，監(jiān)督團(tuán)隊運(yùn)作情況。我們組建的學(xué)生敏捷項目團(tuán)隊結(jié)構(gòu)如表1所示。

2 基于IBM RTC的軟件過程實(shí)踐

軟件復(fù)用技術(shù)課程之前的實(shí)踐內(nèi)容較為簡單獨(dú)立，一般為各知識點(diǎn)對應(yīng)的小型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相互不連貫，而且沒有采用完整的軟件過程（如瀑布模型過程、RUP過程、敏捷Scrum過程等）管理控制，這也是面向復(fù)用的工程能力培養(yǎng)的一個薄弱環(huán)節(jié)。我們認(rèn)為解決問題的關(guān)鍵是進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)流程建設(shè)，要以某個軟件過程為主線建立項目開發(fā)驅(qū)動的實(shí)踐教學(xué)完整流程，使學(xué)生在近乎真實(shí)的場景下進(jìn)行開發(fā)，實(shí)踐能力得到系統(tǒng)連貫地培養(yǎng)。

IBM RTC是一個嶄新的基于Jazz的軟件交付協(xié)作平臺，它為團(tuán)隊開發(fā)提供了基于上下文的實(shí)時團(tuán)隊協(xié)作能力、自動化的任務(wù)和工件流轉(zhuǎn)機(jī)制，并具有全生命周期的可追蹤性。透明的基于Scrum的團(tuán)隊開發(fā)流程、計劃、記錄文檔和報告等功能，非常適用于高效的團(tuán)隊協(xié)作開發(fā)。IBM RTC內(nèi)置的Scrum軟件過程模板包含迭代式軟件開發(fā)、兩層項目規(guī)劃、整體團(tuán)隊協(xié)作和持續(xù)集成等多項流行的最佳實(shí)踐，是一個目前比較先進(jìn)的基于敏捷思想的軟件過程平臺。我們定制的以項目開發(fā)過程為主線的基于IBM RTC Scrum過程的軟件復(fù)用課程實(shí)踐流程如圖1所示。

該流程分為項目啟動、項目實(shí)施和項目收尾3個階段，其中項目實(shí)施階段又細(xì)分為精化和構(gòu)造等多個迭代過程。該流程對各階段的任務(wù)、里程碑和文檔進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，便于學(xué)生掌握。在項目構(gòu)造階段，我們采用基于構(gòu)件的軟件設(shè)計與開發(fā)技術(shù)，包括對COM/DCOM、EJB、CORBA和Web Services等組件模型的理論探討，另外還選擇EJB模型用于開發(fā)實(shí)踐。

3 多層次、多角度的考核評價

考核評價是課程的重要組成部分，科學(xué)合理的考評機(jī)制不僅體現(xiàn)公平原則，還是有力的教學(xué)指揮棒。過去單一的考評方法無法體現(xiàn)工程能力的優(yōu)先引導(dǎo)作用，因此我們在該課程中探索出“兩個層次、三項內(nèi)容”的多層次、多角度考評方法。

“兩個層次”指團(tuán)隊內(nèi)部評價和團(tuán)隊整體評價。團(tuán)隊內(nèi)部評價指項目負(fù)責(zé)人對成員進(jìn)行評價打分，確定每個成員的分?jǐn)?shù)和排名；團(tuán)隊整體評價是教師對每個敏捷團(tuán)隊進(jìn)行考核打分。最后，每個學(xué)生的課程成績根據(jù)團(tuán)隊內(nèi)部評價分?jǐn)?shù)和團(tuán)隊整體分?jǐn)?shù)得出。“三項內(nèi)容”指從團(tuán)隊提交的產(chǎn)品代碼、文檔資料和過程表現(xiàn)等3個角度進(jìn)行評價。其中，產(chǎn)品代碼要求能夠?qū)崿F(xiàn)項目規(guī)定功能和性能，能夠脫離開發(fā)環(huán)境而正常運(yùn)行，要求代碼規(guī)范、界面美觀，該項占總成績的50%；文檔資料要求根據(jù)Scnma過程的規(guī)定產(chǎn)生各種必需的文檔，該項占總成績的30%；過程表現(xiàn)考評團(tuán)隊、個人的表現(xiàn)和迭代等過程的健康狀況，該項占總成績的20%。

4 結(jié)語

面向復(fù)用的案例驅(qū)動教學(xué)和基于IBM RTC Scrum敏捷過程的完整項目開發(fā)實(shí)踐流程自2009年實(shí)施以來，已使中國石油大學(xué)（華東）3屆軟件工程專業(yè)的200多名大三學(xué)生受益。學(xué)生掌握大量的軟件復(fù)用理論和關(guān)鍵技術(shù)，提高了工程實(shí)踐能力，這些都在學(xué)生就業(yè)率和科技大賽獲獎數(shù)量上得到體現(xiàn)。根據(jù)學(xué)校就業(yè)中心統(tǒng)計數(shù)據(jù)，軟件工程專業(yè)近3年的就業(yè)率呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，分別為2010年77.38%、2011年90%和2012年93.75%。另據(jù)所在計算機(jī)學(xué)院學(xué)生工作部門對學(xué)生科技大賽獲獎情況的統(tǒng)計，軟件工程專業(yè)學(xué)生近3年在科技大賽上的獲獎數(shù)量明顯提升，共計27項。

我們將在此工作基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善教學(xué)案例和優(yōu)化實(shí)踐流程，將軟件復(fù)用技術(shù)課程與軟件工程其他課程進(jìn)行對接融合，充分發(fā)揮軟件復(fù)用技術(shù)課程在高素質(zhì)軟件人才培養(yǎng)中的重要作用。

（編輯：宋文婷）