基于Scrum敏捷開發模型的軟件工程實踐課程探索

徐建軍等

[摘 要]軟件工程的工程教育屬性決定了其對實踐環節要求非常高。針對傳統瀑布模型在軟件工程實踐課程教學中存在的問題，探索使用Scrum敏捷軟件開發模型指導學生進行軟件項目開發的方法，并根據實際情況在選題、分組、Scrum實踐和考核等方面進行改革，有效提高了學生的學習積極性、軟件開發能力和軟件工程素質等。

[關鍵詞]軟件工程實踐 敏捷開發方法 Scrum

[中圖分類號] TP311.5-4；G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）04-0115-03

軟件工程的工程教育屬性決定了其對實踐環節要求非常高。學生只有真正地去開發一個具有一定規模的軟件項目，才能夠掌握并加深對軟件工程基本理論知識的理解；才能通過具體工程實踐熟練使用相應的工具完成需求分析、設計建模、協作開發、測試和評估各個環節，掌握主流的軟件開發方法和軟件項目管理方法，全面提高軟件工程素質和能力，為將來從事軟件項目的研發奠定基礎。

軟件工程實踐課程為軟件工程專業學生提供了必不可少的實踐環節。目前一般指導學生按瀑布模型進行開發，使學生能夠體驗到完整的軟件開發過程。但學生通常沒有項目開發經驗，難以一步到位，過多的文檔極大地增加了學生的工作量，組內分工不均，往往過多依賴少數優秀學生工作。在教學過程中不同程度地存在重結果輕過程、重技術輕管理、重個人能力輕團隊作用的現象。[1]

軟件工程實踐課程需要一種能夠提高開發效率，適合小團隊并能夠充分調動團隊成員積極性的實踐方法。敏捷軟件開發方法是一種以人為本、輕文檔重產品的軟件開發方法，與“非敏捷”方法相比，敏捷軟件開發方法強調適度的過程管理、高效的溝通、快速的適應變化能力和緊湊自組織的團隊等。Scrum作為敏捷開發方法的一種實踐框架，提出了敏捷開發過程的預定義角色和最佳實踐方案。筆者近幾年在軟件工程實踐教學中指導學生應用Scrum模型進行項目開發，本文介紹這方面的探索經驗。

一、Scrum敏捷開發方法

Scrum于1993年由Jeff Sutherland和Ken Schwaber創立，是一種迭代式增量敏捷軟件開發框架，為敏捷開發實踐提供了具體的行動綱領[2]，目前Scrum已在Google、華為等大型軟件公司得到廣泛應用。如圖1所示，Scrum模型需要將整個項目周期劃分為多個Sprint（沖刺），Spritn為一個迭代過程，每個Sprint從整個項目的待開發產品Backlog（清單）中選出多個構成Sprint Backlog，迭代完成后則發布一個可交付的軟件版本。

項目參與人員在Scrum模型中被劃分為3種角色：產品負責人、Scrum Master和開發團隊。產品負責人是客戶利益的代表，主要負責確定產品功能、合理安排功能實現優先級以及評估開發團隊的工作成果等；Scrum Master作為項目經理同產品負責人緊密工作，確保開發過程按計劃進行、排除遇到的困難、保證開發團隊的工作效率和成員間的合作不受外界影響；開發團隊包括設計人員、開發人員、測試人員等，具體負責按承諾及時完成開發任務，有高度的自我組織能力。

在Scrum模型中，還包括3個制品和4種會議。[3]3個制品為：①產品Backlog，以用戶故事形式表示的產品需求列表，由產品負責人維護具體條目，開發團隊估算工作量；②Sprint Backlog，定義了一個Sprint的開發目標，在Sprint過程中不允許發生變更；③燃盡圖，公開展示的圖表用于記錄任務完成情況，直觀反映了Sprint的執行過程。4種會議為：①Sprint計劃會議，產品負責人向開發團隊介紹和分析產品Backlog，開發團隊挑選出本次Sprint承諾要完成的條目；②每日站立會議，團隊所有成員參加的短會，所有人站立開會，交流項目進展情況；③Sprint評審會議，開發團隊向產品負責人和其他相關人員演示產品功能；④Sprint回顧會議，所有人員都要反思這個Sprint，為了進行持續的過程改進。

二、軟件工程實踐教學

由于Scrum模型適用于規模較小的團隊，并具有可檢查、適應性強、透明性好和學習成本低等優點，適合在軟件工程實踐課程中指導項目開發。[4] [5]然而，學校環境與軟件公司環境有所不同，學生在能力和經驗方面與公司員工的也存在差距，課程的主要任務還是培養和鍛煉學生。因此，應結合實際教學情況對Scrum模型進行適當調整。

（一）分組和選題

首先根據自愿原則把學生分為多個項目組，每組5-7人，劃分小組時需考慮溝通效率和學生開發能力等因素。Scrum模型要求團隊成員之間密切溝通，而且項目開發更多是在課外時間進行，所以要求學生根據所在宿舍、選課等情況分組，確保小組內部交流順暢。同時每組應至少安排1-2名軟件開發經驗較豐富的學生，以保證項目開發的順利進行。分組后需按Scrum框架給組內學生分派角色，剛開始每個組內軟件開發能力最強的學生往往被選為Scrum Master，此處需要糾正的是，Scrum Master更注重管理和協調能力。

實踐題目一般由教師提供，也鼓勵項目組向教師推薦，但要征得教師的認可。實踐選題的難度不宜太大，最好是開發團隊熟悉并感興趣的領域，課程的目標是體驗軟件開發的過程，并注重軟件的完成質量，要求作品質量能達到與市場上的產品媲美的程度。已有的選題包括：二手交易、網上書店、社交平臺、新聞聚合、手機游戲等。

（二）Scrum實踐

我校軟件工程實踐課程安排兩個月左右的時間，被劃分成3個Sprint，每個Sprint約3周。這里介紹其中關鍵環節的實施情況。

（1）制訂Sprint計劃

項目組通過Sprint計劃會議制訂工作計劃，確定本次Sprint的目標。產品負責人首先需要與客戶代表（即教師）充分溝通后，創建整個產品的Backlog，然后在計劃會議上向開發團隊詳細介紹每個條目，并說明完成的優先級。開發團隊從產品Backlog挑選出本次Sprint承諾要完成的條目構成Sprint Backlog，并估算完成各個條目所需的工作量，將其分解成具體的開發任務，然后通過自愿領取的方式分派給開發團隊的某個成員。由于課堂時間有限，選擇一個準備充分的項目組在課上進行展示，其余組在課后完成，并向教師提交會議成果。

（2）每日站立會議

每日站立會議由項目組的Scrum Master組織，教師旁聽，僅在必要時給出意見。按Scrum框架要求，會上每個人必須解釋和回答3個問題：昨天完成了什么？今天計劃做什么？還需要哪些幫助？會議限定時間少于15分鐘，Scrum Master會后根據進展情況相應更新燃盡圖。由于每周僅一次課，要求項目組每周至少進行3次站立會議。

（3）結對編程

在校學生沒有太多的軟件開發經驗，編程能力參差不齊，所以筆者在教學過程還引入極限編程中的結對編程方法。讓兩名學生構成一個開發小組，他們之間能夠有效交流、相互學習和傳遞經驗，提高整個團隊的工作效率。

（4）Sprint評審及回顧

在一個Sprint完成后，由開發團隊中的測試人員向產品負責人和客戶代表（即教師）演示階段成果，產品負責人和教師給出改進意見。Scrum Master匯報本次Sprint的完成情況，并展示燃盡圖，教師進行點評。在Sprint回顧會議上，項目組通過投票的方式選出本次Sprint做得好的3個環節和下次Sprint迫切需要改進的3個問題。

（5）文檔撰寫

敏捷開發方法強調可用的軟件重于完備的文檔，但并不意味著不寫文檔。軟件工程實踐課程要求學生編寫適量的文檔，這也是培養軟件工程能力的一方面。文檔撰寫按照Scrum的角色進行分配，Scrum Master負責軟件開發計劃和實施過程文檔，產品負責人負責可行性論證報告和需求分析文檔，開發團隊負責軟件設計文檔、軟件測試文檔和安裝手冊等。

（三）考核方式

為使課程考核盡可能客觀、公正，在課程驗收階段，每個項目組都要進行公開演示，其余項目組和教師一起對該組進行量化打分，評價內容包括難度、質量、創新和界面四個方面。教員結合演示情況和文檔對項目進行綜合評價，小組互評占80%，教員評價占20%。其次，Scrum Master要給出組內每個成員的具體業績系數，然后在項目組總成績的基礎上再確定每個成員的最終成績。

三、教學效果

我們已經在2個學期的軟件工程實踐課程中使用了Scrum模型，在激發學生學習興趣、提高軟件開發質量等方面取得了較好的效果，主要體現在以下幾個方面。

（1）激發了學生的創造力和主動性。在實踐過程中，開發團隊是通過自愿領取的方式分派開發任務，每日例會和燃盡圖將小組成員的開發進度公開展示出來。后進學生體會到項目壓力，努力上進，使項目組內部形成一種良性競爭機制，從而使學生更積極主動地參與項目開發。

（2）提高了學生的軟件工程素質。將項目開發過程拆分為多個Sprint，最終形成一個軟件產品，這符合軟件開發的基本規律，而且這種“計劃、實施、評價、改進”的迭代開發體驗對于經驗不多的軟件工程專業學生來說幫助非常大。一般而言，第一個Sprint效果不會太好，到第三個Sprint基本上每個項目組都有很大改進。

（3）學生的軟件開發能力得到明顯增強。在敏捷開發框架下，學生只編寫一些重要文檔，能夠將精力重點放在編碼和調試上。通過結對編程，基礎差的學生可以向好的學生學習（實踐證明相互學習的效果很好），也提供更好的設計質量和代碼質量，改善了工作紀律性，。

（4）評價更加客觀公正。由于Scrum透明性好的特點，每位學生的工作完成情況在實踐過程中一目了然，所以對學生的評價相對是比較容易的。項目組之間互評的機制也保證了評價的公正性。

但目前也還存在一些不足，主要體現在：計劃制訂不盡合理，項目組成員之間的交流還不夠積極，課后工作落實不到位，文檔作用體現不明顯，部分學生因為基礎差、自覺性差等原因參與度不高。這些都是我們下一步重點解決的問題。

四、結語

Scrum敏捷開發模型具有可檢查、適應性強和學習成本低等優點，適用于小規模的軟件開發團隊。在軟件工程實踐課程教學中，我們嘗試用改進的Scrum模型指導學生進行軟件項目開發，能夠有效激發學生的積極性和主動性，使其參與開發互動，從而了解軟件項目開發過程，提高軟件開發能力和軟件工程素質，項目完成質量和教學效果有明顯改進。

[ 注 釋 ]

[1] 曾紅衛，劉悅，劉煒.軟件工程實踐教學方法探索[J].計算機工程與科學，2011（A1）：15-18.

[2] Scrum（software development）[J / OL].http：//en.wikipedia.org / wiki / Scrum_（software_development）， lasted visited ，2014

-10-20.

[3] Henrik Kniberg著.李劍譯.硝煙中的Scrum和XP——我們如何實施Scrum[M].北京：清華大學出版社.http：//infoq.com / cn / minibooks / scrum-xp-from-the-trenches，lasted visited 2014-10-20.

[4] 林曉宇.基于Scrum敏捷方法的軟件工程實踐教學探索[J].電腦知識與技術，2011（19）：4762-4765.

[5] 徐海濤，吳昊.基于Scrum和極限編程結合的軟件項目實踐課程教學改革與實踐[J].福建電腦，2013（4）：44-46.

[責任編輯：覃侶冰]