丁 箐

（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 軟件學(xué)院，安徽 合肥 230051）

0 引 言

軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件學(xué)院針對工程碩士開設(shè)的一門專業(yè)類高級課程，學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程，能夠掌握軟件項目開發(fā)中的架構(gòu)設(shè)計知識，了解一個軟件系統(tǒng)的各種非功能需求如何滿足。該課程必須通過實踐操作，才能讓學(xué)生更深入地理解和掌握。

目前，軟件工程實踐課程都采用傳統(tǒng)的瀑布模型進行授課：首先教師進行理論課程知識點的傳授，然后學(xué)生在實驗課時內(nèi)根據(jù)上課時傳授的知識點進行相應(yīng)的項目編程練習(xí),軟件產(chǎn)品的形態(tài)只有到了開發(fā)后期才能看到，但是學(xué)生一般沒有開發(fā)經(jīng)驗，很難一步到位完成任務(wù)，而且學(xué)生普遍對撰寫文檔不感興趣，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。敏捷軟件開發(fā)以人為導(dǎo)向，主動適應(yīng)項目需求的變化，因此本質(zhì)上來說敏捷方法更加適合這類課程的教學(xué)[1-4]。

1 敏捷開發(fā)方法在教學(xué)中的應(yīng)用

敏捷開發(fā)是目前在IT公司中使用最多的軟件開發(fā)過程，其開發(fā)模型適合中、小型軟件系統(tǒng)，能在短時間內(nèi)開發(fā)出可運行的系統(tǒng)，因此得到了廣泛的研究，例如唐涌等[1]討論了全球化開發(fā)團隊的敏捷開發(fā)模式；季鐵等[2]通過對比以用戶為中心的設(shè)計和敏捷開發(fā)存在的共性和特性，結(jié)合實際項目提出了將以人為中心的設(shè)計整合到敏捷開發(fā)過程中的方法；榮國平等[3]通過調(diào)研和分析嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程中敏捷方法的應(yīng)用狀況，研究如何通過擴展和改進敏捷方法，更好地適應(yīng)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)；田曉盼[4]則關(guān)注敏捷思想的理念與用戶體驗設(shè)計的結(jié)合，從而引出敏捷用戶體驗設(shè)計的概念，并將之應(yīng)用到移動APP的設(shè)計和開發(fā)中。

在軟件工程實踐類課程中，引入敏捷開發(fā)方法可以更好地調(diào)動學(xué)生的積極性，使學(xué)生能夠更好地適應(yīng)未來工作中開發(fā)軟件產(chǎn)品的流程，增強學(xué)生的合作意識和團隊精神，并且針對學(xué)生群體差異調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。近年來，不少教育工作者在如何將敏捷開發(fā)方法應(yīng)用到計算機類課程的教學(xué)中進行了有益的探索，其中部分研究者集中于軟件工程課程。例如管林挺等[5]討論了當(dāng)前軟件工程在教學(xué)中遇到的問題，提出了基于敏捷開發(fā)組織教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)實踐的方法，并分析了這種方法的優(yōu)點；樸勇[6]通過分析傳統(tǒng)開發(fā)過程和敏捷開發(fā)過程在軟件工程課程教學(xué)中的不同特點，提出了敏捷開發(fā)的教學(xué)要點、相應(yīng)的支持工具；白魚秀等[7]針對傳統(tǒng)瀑布模型在軟件工程實踐課程教學(xué)中的不足，基于敏捷開發(fā)方法提出一種適合軟件工程實踐課程的教學(xué)方法，并給出了相應(yīng)的實施方法。另一些學(xué)者則將敏捷方法應(yīng)用到其他的計算機領(lǐng)域課程的探索，如顧家銘[8]針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實踐課程中存在的問題，采用敏捷開發(fā)思想，引入Scrum開發(fā)模式，并改革成績考核方式；肖小聰?shù)萚9]將敏捷開發(fā)思想融入數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計中，提出了基于敏捷開發(fā)的數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的總體思路、實驗框架以及具體實施辦法。然而，對于如何在軟件體系結(jié)構(gòu)課程中應(yīng)用敏捷方法目前還沒有相關(guān)文獻。

2 課程內(nèi)容

敏捷軟件開發(fā)在實際應(yīng)用中有很多具體的實施方法，如極限編程（XP）、精益開發(fā)（Lean Development）、Scrum等。在教學(xué)實踐上，首先需要選定一種方法作為實施工具。經(jīng)過多方比較，筆者選擇了Scrum，它是一個迭代增量框架，采用周期方式完成產(chǎn)品開發(fā)，周期性工作稱為Sprint，因此課程內(nèi)容圍繞 Sprint的設(shè)計來開展。

如表1，軟件體系結(jié)構(gòu)課程共50理論學(xué)時，分為6個階段任務(wù)。每個Sprint開始時，項目團隊從階段任務(wù)列表中選擇需要完成的項目，并在該Sprint結(jié)束前完成這些需求。Sprint期間團隊成員簡要匯報彼此的進度，Sprint結(jié)束后，項目團隊演示他們所做的工作，并且反饋需要融入下次Sprint的工作。課程關(guān)聯(lián)的項目是一個分布式系統(tǒng)里監(jiān)控系統(tǒng)機群的智能監(jiān)管系統(tǒng)，不指定具體的開發(fā)技術(shù)，僅要求需要完成的功能以及需要滿足的各項非功能需求。課程的內(nèi)容以軟件體系架構(gòu)的各種視圖和質(zhì)量屬性為主，聯(lián)系J2EE框架的各個組成部分，學(xué)生在每個Sprint中可以選擇J2EE框架各層的相應(yīng)技術(shù)完成本階段的任務(wù)。Sprint3之前的開發(fā)技術(shù)為必須完成的任務(wù)，考慮到學(xué)生間差異較為明顯，Sprint4和Sprint5的相關(guān)技術(shù)為選做內(nèi)容，開發(fā)進度較快的學(xué)生可以采用這些技術(shù)對開發(fā)項目進行再次迭代，并比較不同技術(shù)對所開發(fā)項目各種非功能需求的影響。

Scrum團隊一般由產(chǎn)品負責(zé)人（Product Owner）、Scrum主管（Scrum Master）和開發(fā)團隊（Scrum Team）組成。產(chǎn)品負責(zé)人收集來自客戶、項目團隊等各方面的需求信息，追求商業(yè)價值最大化，輸出需求優(yōu)先列表，該軟件在軟件體系結(jié)構(gòu)的教學(xué)中由任課老師擔(dān)任；開發(fā)團隊是軟件的實現(xiàn)者，決定最終提交產(chǎn)品的質(zhì)量，本案例中開發(fā)團隊的規(guī)模是4人左右，選擇一人作為Scrum主管，負責(zé)引導(dǎo)團隊使用好Scrum；一般來說軟件項目中的開發(fā)團隊包括分析師、開發(fā)者、接口設(shè)計者、測試員等，案例中團隊內(nèi)部的職責(zé)劃分由學(xué)生實施，但建議每名學(xué)生既承擔(dān)開發(fā)任務(wù)，又承擔(dān)測試任務(wù)。

3 實施方法

整個課程的Scrum實施過程包括以下幾大部分。

1）開始Scrum。

即Sprint0階段，教師介紹課程基本情況，列舉項目所有產(chǎn)品需求，根據(jù)全部需求明確優(yōu)先級，形成產(chǎn)品訂單，開始Sprint 迭代。

2）Sprint迭代。

即Sprint1到Sprint4階段，主要包括：

（1）開展迭代會議。

Sprint計劃會議（Sprint planning meeting）要確定本次迭代結(jié)束按照優(yōu)先級順序需要提交的需求項以及評估小組在此次迭代中完成任務(wù)需要的時間，按優(yōu)先級分解為任務(wù)，并在團隊成員中分配。

站立會議中開發(fā)團隊成員匯報進展和困難，更新完成每項任務(wù)的剩余時間，Scrum主管據(jù)此更新任務(wù)看板上的燃盡圖。

評審會議，評估本次Sprint完成情況，為進入下一個Sprint做準備，根據(jù)上次完成的結(jié)果修改產(chǎn)品訂單，重新確定優(yōu)先級。

反思會議要求每個小組必須每天進行代碼回顧，及早發(fā)現(xiàn)問題，通過對代碼進行重構(gòu)，反思得失。

（2）持續(xù)集成，小組每天進行一次代碼集成。不同迭代階段涉及同一層上采用不同技術(shù)開發(fā)的相同功能，在不影響程序正確性和功能的前提下，可以部分集成，并行開發(fā)。

（3）技術(shù)講座，課程開展過程中結(jié)合課程內(nèi)容會安排幾次講座，主要涉及目前流行的各種開發(fā)框架，學(xué)有余力的學(xué)生可以嘗試采用這些框架在迭代中更換某些系統(tǒng)層。

（4）文檔編寫，采用敏捷開發(fā)的教學(xué)也需要部分文檔的支持，本課程主要集中在軟件體系結(jié)構(gòu)中各種視圖的展現(xiàn)，針對解決問題的不同角度，

要求各小組在迭代的各個階段完成相應(yīng)的視圖。

表1 教學(xué)實踐案例框架表

3）發(fā)布產(chǎn)品。

各小組提交最終產(chǎn)品，進行課程項目最終的考核評價。小組進行項目答辯，小組項目考核分數(shù)由教師評定分和其他小組評定分綜合決定?？己说囊罁?jù)主要是系統(tǒng)的完成程度和功能（40%）、項目的難度（20%）、文檔的正確性（20%）以及答辯表述（20%）。小組中每個學(xué)生的成績由項目小組的分數(shù)和其在項目小組中的貢獻率綜合評定，最后結(jié)合課程理論考試的分數(shù)，得到該學(xué)生的最終成績。

4 結(jié) 語

針對軟件體系結(jié)構(gòu)這門軟件工程碩士專業(yè)的專業(yè)類高級課程，由于涉及大量的架構(gòu)類理論知識，對沒有大量編程訓(xùn)練的學(xué)生來說，要想較好地理解這些概念具有很大的難度。因此，通常來說該門課程需要增加項目練習(xí)來輔助學(xué)生理解概念。然而，采用傳統(tǒng)瀑布模型，學(xué)生很難一步到位圓滿地完成各個階段的任務(wù)，導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量普遍欠佳。

通過調(diào)研敏捷開發(fā)方式在軟件工程以及其他一些計算機課程中的應(yīng)用，筆者發(fā)現(xiàn)敏捷開發(fā)是基于適應(yīng)的，通過主動適應(yīng)項目需求的變化，從本質(zhì)上來說更適合軟件體系結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)。因此，根據(jù)課程的具體內(nèi)容，筆者采用Scrum精心設(shè)計了各個Sprint的階段任務(wù)、需要提交的內(nèi)容和對應(yīng)的理論知識，并根據(jù)該課程的特點制定了相應(yīng)的實施方法，在實際的教學(xué)中起到了很好的效果，根據(jù)學(xué)生的反饋，對掌握該課程的各知識點有較大的幫助。

[1]唐涌, 馬振勇, 張道林. 全球化團隊的敏捷開發(fā)模式[J]. 東華理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2014, 33(1): 87-93.

[2]季鐵, 謝琪, 陳憲濤. 將以用戶為中心引入敏捷開發(fā)的方法探究[J]. 包裝工程, 2013, 34(6): 50-54.

[3]榮國平, 劉天宇, 謝明娟, 等. 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中敏捷方法的應(yīng)用研究綜述[J]. 軟件學(xué)報, 2014, 25(2): 267-283.

[4]田曉盼. 基于敏捷開發(fā)的移動APP用戶體驗設(shè)計研究[D]. 上海: 華東理工大學(xué), 2015.

[5]管林挺, 顧沈明. 基于敏捷軟件開發(fā)的軟件工程教學(xué)研究[J]. 計算機時代, 2009(8): 45-46.

[6]樸勇. 敏捷過程在軟件工程課程中的教學(xué)實踐[J]. 計算機教育, 2015(24): 78-80.

[7]白魚秀, 鄭歡歡. 敏捷開發(fā)在軟件工程實踐課程中的應(yīng)用[J]. 計算機時代, 2017(1): 85-86.

[8]顧家銘. 敏捷開發(fā)在物聯(lián)網(wǎng)實踐教學(xué)中的探索[J]. 軟件導(dǎo)刊(教育技術(shù)版), 2016, 15(4): 19-21.

[9]肖小聰, 曹步清, 龔波. 基于敏捷開發(fā)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)課程設(shè)計教學(xué)研究與實踐[J]. 當(dāng)代教育理論與實踐, 2016, 8(1): 37-39.