秦燕

教育軟件開發(fā)中極限編程方法的應(yīng)用

秦燕

為了適應(yīng)教育發(fā)展的需求，近年來各種教育軟件應(yīng)運而生。但教育軟件需求的復(fù)雜性與多變性使教育軟件的投入成本不斷增加，部分軟件產(chǎn)品出現(xiàn)了延期交付的問題，也有部分軟件未能滿足實際教學(xué)的需求，制約著信息化教育作用的發(fā)揮。在此背景下，許多研究人員通過實踐研究了借助極限編程方法開發(fā)教育軟件，取得了良好的效果。本文主要介紹了教育軟件的開發(fā)方式，分析了極限編程方法應(yīng)用的優(yōu)勢，并闡述了基于極限編程方法的教育軟件開發(fā)。

極限編程；教育軟件；教學(xué)設(shè)計；開發(fā)

近年來，隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的普及，各類教育軟件成為信息化教育的重要手段。教育軟件的教育性、科學(xué)性、個體性與多變性等特點十分顯著，然而教育軟件開發(fā)存在諸多的問題，傳統(tǒng)的軟件開發(fā)未能充分體現(xiàn)教育的基本理論與理念，難以適應(yīng)教育發(fā)展的需求。教育軟件開發(fā)問題形成的原因主要為教育軟件的特殊要求、軟件開發(fā)手段的單一化、軟件與教學(xué)設(shè)計的脫離、教育軟件評估的主觀性等。在明確其成因的基礎(chǔ)上，為了進一步提高教育軟件的質(zhì)量，研究者對教育軟件的開發(fā)進行了全面的研究，明確其開發(fā)的指導(dǎo)理念為教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計理論，同時在實際設(shè)計過程中，對教育軟件的內(nèi)容、形式等進行了研究，使軟件的各個細節(jié)均符合教學(xué)論與學(xué)習(xí)論的要求。本文主要研究了基于極限編程方法的教育軟件項目開發(fā)，旨在提高軟件的適用性和高效性，進而有效解決傳統(tǒng)軟件與教學(xué)設(shè)計脫離的問題，對開發(fā)軟件中極限編程方法的應(yīng)用分析具有十分重要的意義。

一、教育軟件開發(fā)的主要方式

1.極限編程的開發(fā)方式。該方法來源于極限編程和測試驅(qū)動開發(fā)的創(chuàng)始人Kent Beck，又被稱為Extreme Programming，簡稱XP。其中的extreme在概念上可理解為確保教育軟件開發(fā)實踐發(fā)揮其最佳的優(yōu)勢。作為敏捷編程中的重要開發(fā)方式，XP能夠使整個開發(fā)過程細化為各階段開發(fā)過程，這樣可使教育軟件開發(fā)各階段存在的問題清晰地呈現(xiàn)出來。在此基礎(chǔ)上，XP保證了調(diào)整策略的及時性與高效性。在教育軟件開發(fā)中，此方式是最為重要的。

2.原型法的開發(fā)方式。該方法在教育軟件開發(fā)中的原理主要體現(xiàn)在根據(jù)教學(xué)的需求對軟件的要求進行相應(yīng)模型的構(gòu)建，并由教學(xué)實踐對模型進行試用，對不足之處進行適當(dāng)?shù)耐晟埔允菇逃浖O(shè)計更為合理。這種開發(fā)方式的優(yōu)勢在于用戶可直接根據(jù)模型分析軟件的適用程度，解決以往因無法滿足教學(xué)需求而不斷進行完善的問題，是節(jié)約人力資源與物力資源的重要開發(fā)手段。但從大多軟件利用此種方式進行開發(fā)的實例看，也存在一定的弊端，很多設(shè)計人員在軟件開發(fā)初期為盡快了解教學(xué)需求，往往直接進行模型的構(gòu)建，忽視對許多設(shè)計開發(fā)內(nèi)容的考慮，很容易造成模型難以用于教育軟件設(shè)計的最終階段。同時，利用該方式開發(fā)軟件過程中要求引入輔助性軟件工具，若輔助性軟件發(fā)生問題，將直接導(dǎo)致軟件整體性能受到影響。而且原型法需要做好頻繁的維護工作，增加了教育軟件的使用成本。

3.瀑布模型的開發(fā)方式。該種方式應(yīng)用的原理是對教育軟件使用的全過程進行階段性劃分，如代碼編譯或檢測維護等，開發(fā)中要求各階段必須按照相應(yīng)的順序，任何一階段的開發(fā)出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致軟件整體開發(fā)的失敗，所以教育軟件開發(fā)前期便要對教育軟件的需求進行全面細致的分析。

綜合來看，后兩種開發(fā)方式難度較大、成本較高，難以滿足教育軟件的具體需求，應(yīng)充分利用XP開發(fā)方式使教育軟件更為有效和完善。［1］

二、極限編程方法在教育軟件開發(fā)中的優(yōu)勢

XP方法在教育軟件開發(fā)過程中的優(yōu)勢集中體現(xiàn)在其自身的導(dǎo)向作用。從開發(fā)人員的角度，XP方法的應(yīng)用要求在代碼編譯過程中需由兩人配合完成，在了解教育軟件系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計理念的基礎(chǔ)上開發(fā)人員還需具備檢測代碼的能力，確保代碼的質(zhì)量得以提高。其中的代碼只需達到XP測試要求，便可為所有設(shè)計開發(fā)人員所用。但需注意代碼編譯中應(yīng)采用同樣的標準，保證開發(fā)人員交流中應(yīng)用的代碼更為清晰。事實上，從大多利用XP方式進行教育軟件開發(fā)的現(xiàn)狀看，要對設(shè)計人員的工作時間有所限制，避免因工作量過重使他們在疲勞狀態(tài)下進行軟件開發(fā)，難以保證教育軟件開發(fā)的質(zhì)量。從客戶的角度，XP方式的應(yīng)用為提高用戶對教育軟件的滿意程度，要注重與教育軟件使用人員的實時溝通，防止因不了解教育需求而延長開發(fā)設(shè)計時間。除此之外，XP方法應(yīng)用的優(yōu)勢也體現(xiàn)在隱喻、計劃以及測試等方面。其中隱喻主要指在軟件開發(fā)前用戶便描述軟件的具體設(shè)計思路與要求，幫助開發(fā)人員正確認識軟件涉及的各項目；而計劃在XP方法中的表現(xiàn)主要指迭代計劃，需要根據(jù)具體設(shè)計要求對各階段的軟件設(shè)計進行判斷，教育軟件使用人員在整個計劃中也可適時反饋意見，為開發(fā)團隊提供設(shè)計思路；測試則針對代碼進行，由設(shè)計人員與教育軟件使用人員進行單元與功能測試的編寫工作，使代碼能夠正確描述用戶對軟件的要求。［2］

三、極限編程方法在教育軟件開發(fā)中的應(yīng)用

教育軟件開發(fā)過程應(yīng)著重考慮XP方法的基本原理與現(xiàn)行教育軟件存在的弊病，充分結(jié)合教學(xué)相關(guān)的設(shè)計、評估人員以及學(xué)科導(dǎo)師等的意見，并將分析教學(xué)需求以及測試教育軟件等內(nèi)容融入開發(fā)過程中，這樣才可使教育軟件的開發(fā)與XP方法的優(yōu)勢充分結(jié)合。具體開發(fā)的思路有四方面。［3］

（一）教育軟件開發(fā)的準備

1.分析教育軟件的需求。軟件開發(fā)前期需對教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容以及師生需求進行分析，并考慮教學(xué)設(shè)計問題，這樣才可使軟件性能得以提高。首先，應(yīng)明確教學(xué)目標，許多教育軟件無法滿足教育需求的根源在于教學(xué)目標過于模糊，使教育軟件的功能難以充分發(fā)揮出來。在明確教學(xué)目標的過程中，開發(fā)人員可與學(xué)科專家配合分析學(xué)習(xí)者利用教育軟件前的技能掌握程度，并結(jié)合具體的學(xué)習(xí)環(huán)境進行教學(xué)策略的制定。但應(yīng)注意其中的策略需具備較為明顯的可控性、指向性等特征，以便使教育軟件在投入使用后更為實用。從整個分析過程看，軟件開發(fā)應(yīng)保證團隊成員的結(jié)構(gòu)，相關(guān)的設(shè)計、評估人員以及學(xué)科專家都要參與，并引導(dǎo)用戶對系統(tǒng)的需求進行描述，最后由開發(fā)人員結(jié)合用戶需求與團隊成員意見進行軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的確定，這也是發(fā)揮XP方法中系統(tǒng)隱喻優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。［4］

2.教育軟件使用人員故事的編寫。在做好教育軟件需求分析的基礎(chǔ)上還需進行教育軟件使用人員故事的編寫，目的在于為開發(fā)人員的下一步工作提供重要的指導(dǎo)，而且在版本規(guī)劃發(fā)行階段還需利用用戶故事判斷進度。相比以往用戶需求說明，XP方法提出的教育軟件使用人員故事有很大的差異性，具體表現(xiàn)在：第一，編寫的核心目標在于符合用戶利益需求，避免將如實現(xiàn)算法等技術(shù)內(nèi)容體現(xiàn)在編寫內(nèi)容中；第二，在需求內(nèi)容方面，由于教育軟件開發(fā)階段開發(fā)團隊會適時詢問教育軟件使用人員的具體細節(jié)要求，無需在編寫內(nèi)容中融入過多的細節(jié)信息，只需保證其在整體思路上滿足設(shè)計要求即可；第三，教育軟件使用人員故事在內(nèi)容形式方面無需采取較為嚴謹?shù)奈臋n方式，可將技術(shù)用語利用用戶習(xí)慣用語進行替代，以便加強教育軟件使用人員的理解。完成故事編寫工作后還需對其可行性進行測試，分析學(xué)習(xí)者對教育軟件使用人員故事的應(yīng)用效果，由開發(fā)團隊對其適用程度進行判斷，保證其通過XP測試的基礎(chǔ)上再進行版本的發(fā)布。需注意的是，在版本發(fā)行方面應(yīng)注重利用迭代規(guī)劃對素材進行劃分，對通過驗收的素材需不斷融入版本之中，若迭代規(guī)劃未按時完成任務(wù)需重新進行規(guī)劃工作。另外，XP方法應(yīng)用過程中還涉及迭代開發(fā)環(huán)節(jié)，應(yīng)以多個迭代的形式對版本進行劃分，以此及時了解反饋意見內(nèi)容。［5］

（二）教育軟件開發(fā)的設(shè)計

在完成前期準備工作后便要結(jié)合相關(guān)需求與規(guī)劃內(nèi)容做好設(shè)計工作，具體體現(xiàn)在概要與細節(jié)兩方面。其中概要主要指對軟件整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，如其中各模塊功能設(shè)置、模塊的主要結(jié)構(gòu)以及各模塊之間的關(guān)系，并且需做好數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。一般針對教育軟件的特點，在數(shù)據(jù)內(nèi)容方面應(yīng)保證與教學(xué)設(shè)計相關(guān)，且在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上保持一定的連貫性，避免因軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的缺失而導(dǎo)致教學(xué)設(shè)計不完整。而在細節(jié)設(shè)計方面，主要詳細描述各模塊的功能特性，具體描述中要求體現(xiàn)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化特征以及功能的精確性。相比以往教育軟件的開發(fā)，細節(jié)與概要的設(shè)計側(cè)重于簡單設(shè)計過程，只需保證XP方法應(yīng)用下軟件符合用戶需求便可。［6］

（三）教育軟件開發(fā)的代碼編譯

該環(huán)節(jié)的操作需要將代碼編譯的具體任務(wù)向程序設(shè)計人員進行明確，說明通過代碼的形式完成軟件的設(shè)計工作。針對教育軟件的具體要求與XP應(yīng)用的特點，在開發(fā)過程中為保證代碼可操作性得以提高且便于維護，應(yīng)將編碼標準進行統(tǒng)一。同時，代碼編譯的具體方式可引入前文中提及的兩人一組配合的結(jié)對形式，這樣可使代碼質(zhì)量得以保障。另外，代碼還需具備可測試性且為開發(fā)團隊所有人員所有，并配合重構(gòu)的方式使代碼得以優(yōu)化，最大程度促進代碼質(zhì)量的提高。其中的重構(gòu)方式主要指優(yōu)化軟件的設(shè)計過程，將其中存在的冗余問題進行消除，使代碼更突顯出自身的可讀性特征。［7］

（四）教育軟件開發(fā)的測評估

教育軟件測試的目的在于保證代碼能夠集成于軟件系統(tǒng)內(nèi)。實際開發(fā)過程中要求開發(fā)人員做好單元測試的編寫工作，并在各開發(fā)環(huán)節(jié)完成的基礎(chǔ)上進行代碼集成。通過測試判斷代碼是否存在問題，保證在無誤的情況下在系統(tǒng)內(nèi)進行集成。在完成各模塊功能與單元的測試工作后還需進行下一步評估環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)需充分發(fā)揮教學(xué)評估人員的作用，確保對教育軟件的判斷更為客觀準確。根據(jù)大多軟件評估的現(xiàn)狀看，評估工作具體體現(xiàn)在兩個步驟，其一為專業(yè)性的評估，主要判斷軟件應(yīng)用是否適用當(dāng)前的教學(xué)需要以及能否獲得良好的教學(xué)效果。其二為實驗步驟，主要將教育軟件置于具體的教學(xué)環(huán)境中，分析其適用性與有效性。另外，在所有評估工作完成后，還需將實驗結(jié)果以及專業(yè)評估的結(jié)果進行整理形成報告，以便為后期軟件優(yōu)化完善提供指導(dǎo)方向。無論從XP開發(fā)理論或?qū)嵺`經(jīng)驗等方面看，其對于現(xiàn)階段教育軟件的開發(fā)具有極為明顯的優(yōu)勢，開發(fā)中只需以XP開發(fā)的設(shè)計思路為導(dǎo)向，便可使開發(fā)軟件的時間縮短，且在軟件質(zhì)量方面能夠進一步提高，強化教育軟件的適用性。［8］

教育軟件開發(fā)中極限編程的應(yīng)用是提高軟件實用性的重要途徑。通過研究發(fā)現(xiàn)，其相比于以往軟件開發(fā)方式如原型或模型法等，更為靈活嚴謹，且能夠滿足用戶對軟件的具體需求。而從XP方式應(yīng)用的優(yōu)勢看，其對開發(fā)團隊的要求以及系統(tǒng)隱喻或計劃等要求都為教育軟件的設(shè)計開發(fā)提供重要指導(dǎo)。要在實際開發(fā)過程中做好前期準備工作，并保證開發(fā)設(shè)計、代碼編譯以及測試評估環(huán)節(jié)都可符合教育軟件開發(fā)的基本要求。相信隨著XP方式在教育軟件開發(fā)中應(yīng)用的日益廣泛與深入，教育軟件會日趨完善。

［1］汪灝，陳丹敏，楊建豪.基于極限編程方法的教育軟件項目開發(fā)［J］.軟件導(dǎo)刊，2012（3）：108-111.

［2］唐翠芳，張仁津，尹蘭.基于極限編程的計算機專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計模式［J］.中國校外教育，2012（16）：164-165.

［3］曾志浩，肖小克.以敏捷開發(fā)和極限編程為指導(dǎo)的軟件工程畢業(yè)設(shè)計［J］.計算機教育，2012（22）：95-99.

［4］楊慶豐.基于極限編程的校園一卡通系統(tǒng)開發(fā)方法［D］.蘇州：蘇州大學(xué)，2010.

［5］姚偉春.教育軟件功能規(guī)模測量方法的研究［D］.上海：華東理工大學(xué)，2011.

［6］汪洋.基于極限編程的軟件項目管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［D］.開封：河南大學(xué)，2010.

［7］楊慶豐.極限編程在校產(chǎn)管理系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用［J］.電腦知識與技術(shù)，2010（14）：3682-3683.

［8］袁野耕.WLAN無線軟件開發(fā)持續(xù)集成軟件工具的分析與設(shè)計［D］.北京：北京郵電大學(xué)，2014.

責(zé)任編輯：姚旺

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1671-6531（2015）21-0038-03

秦燕/南通師范高等?？茖W(xué)校講師，碩士（江蘇南通226000）。