基于Scrum敏捷方法自主學習系統的設計

潘立瓊 朱學穎 余久久 肖 剛

(安徽三聯學院 計算機工程學院，安徽 合肥 230601)

軟件敏捷方法以用戶的需求進化為核心，采用迭代(循序漸進)的方式完成軟件開發，其強調快速性及適應性。一個軟件項目(產品)在構建初期被切分成若干個子項目，各個子項目在經過測試后具備可視化、可集成和運行使用的特征[1]。換言之，敏捷方法就是把一個軟件系統劃分為多個相互聯系，但也可獨立運行的子系統，并分別完成開發過程，而在此期間整個軟件一直處于可使用(運行)狀態。隨著敏捷方法的發展，業內出現了Scrum(迭代式增量軟件開發過程)、XP(極限編程)、Crystal、FDD(特性驅動開發)、精益軟件開發、ASD(適應性軟件開發)、DSD(動態系統開發)、AUP(敏捷統一過程)等諸多基于敏捷的軟件開發模式(模型)。其中Scrum已廣泛應用于各類輕量級軟件開發項目中，其具有的快速及適應性過程取代傳統開發方式中需求、設計、編碼及實現的僵化流程風格[2]。Scrum已成為當前主流的軟件敏捷方法。

在“互聯網+”教育的時代背景下，“以教為中心”已逐漸被“以學為中心”的教學理念所取代。伴隨著大數據及互聯網技術的發展，以及MOOC(大規模在線開放課程)/SPOC(小規模限制性在線課程)等新型教學模式的出現，更展示出互聯網學習的發展方向。自主學習系統讓學生努力汲取更多科技知識的同時，也拓展了傳統校園的界限，加之設計本身也充滿了自己的個性，并且擁有龐大網絡資源庫，使學習環境多元化，讓學習更隨意、更隨性[3]。目前，將智能移動終端作為學習工具進行移動學習，對于學習者來說方便攜帶，情境性強，同時，滿足學習者利用碎片化時間隨時隨地進行學習的需求[4]。Android智能終端作為一種主流學習工具，被廣泛運用于越來越多的移動自主學習環節。

本文運用Scrum敏捷方法，設計并實現出一個基于Android手機客戶端的軟件測試課程自主學習系統，為校內學生開展自主學習活動提供服務。該系統采用J2EE架構的SSH(Spring-Struts-Hibernate)三層組合框架，面向本地校園SPOC活動。把課堂教學與課程資源相融合，能夠實現課程資源分享，以及教師與學生、學生與學生之間互動交流于一體，將SPOC充分應用于該課程的混合學習活動中[5]。

1 關鍵技術介紹

1.1 Scrum

Scrum是目前IT業界采用較多的軟件敏捷開發方法，其執行流程如圖1所示。Scrum主要涉及三個角色：產品負責人(產品經理)、Scrum開發團隊和Scrum Master(為Scrum開發團隊提供有效指導與服務的負責人)。在Scrum執行流程中，強調快速提煉出用戶需求，以用戶故事的形式加以表述(“誰”使用系統的“什么功能”，能夠實現“什么用戶價值”)，即從用戶使用的角度來描述用戶所期望擬開發系統能夠實現的業務功能。

圖1 Scrum執行流程

此外，Sprint在Scrum流程中指代工作(迭代)周期，一個Sprint通常不超過4周時間。在Scrum流程中，把整個軟件產品的開發過程分解成若干個Sprint(迭代)周期。Sprint周期一旦確定，將保持不變(除非有很大的風險產生，不得不做調整時)。當每一個Sprint結束后，必須要發布(產生)一個基于原軟件產品基礎上的、可運行的、可用的、能夠實現用戶價值的軟件產品增量。在一些敏捷項目管理平臺中，新的Sprint在上一個Sprint完成發布之后，將會立即啟動迭代[6]。

1.2 Android平臺

Android平臺是Google公司發布的一款手機系統平臺，采用四層軟件疊層架構，基于Linux內核，自底向上分別是Linux核心層、中間層(包含各種函數庫及Java本地運行環境)、框架層(提供使用Java語言編寫的應用軟件及其框架設計)、應用層(包含用戶實際上網、使用電話、發短信等功能)[7]。Android平臺使用便捷，優點明顯，是一個非常適用于各類軟件信息化及應用服務的平臺，具有廣闊的應用前景[8]。

1.3 SSH框架

SSH(Spring-Struts-Hibernate)是一個基于J2EE的適用于中、小型Web應用系統的輕量級三層組合框架，能較好地實現網絡及系統管理等功能。客戶端使用Android平臺開發完成與服務器端的數據交互，以及自身的網絡通信服務、數據庫管理等[7]。Android客戶端與服務器端運用了HTTP通信協議，通過無線網絡與Android手機客戶端完成數據交互，使整個服務器端的擴展性、穩定性及可維護性得到保證[9]。本自主學習系統采用SSH架構設計，如圖2所示。

1.4 GirdView自動分頁技術

自主學習系統在實際使用時，會大量數據以Web頁面形式在Android手機上分頁顯示，所以本系統采用了GirdView自動分頁技術。為實現帶緩存的數據分頁顯示，可開啟SqlDataSomw數據源的“允許緩存”屬性，以提高Web應用程序擴展性及程序的運行效率，并降低開發成本[10]。

圖2 系統架構圖

2 Scrum敏捷方法的實施

本系統開發采用如圖1所示的Scrum敏捷方法，整個系統開發時間為2個月。由于用戶需求的變更，在此期間共進行了4次迭代開發，也就是說一共產生了4個Sprint周期，每一個Sprint周期持續大約2周時間，在每一個Sprint結束之后都能在線產生(發布)一個可測試的、且運行穩定的系統版本?；谄?，這里僅介紹關于該自主學習系統在第一個Sprint周期的開發過程。

2.1 Scrum團隊組建

在開發團隊方面，本系統Scrum開發團隊一共4人，包括1名系統分析師、2名程序員、1名軟件界面設計人員。作者本人充當項目負責人(產品經理)角色，負責把用戶需求細化為擬開發軟件產品的待辦事項列表(Product Backlog)以及用戶需求的變更,同時，也兼任系統設計與分析工作。相關部門領導擔任Scrum Master的職責，為Scrum開發團隊提供有效的技術保障與服務。

2.2 用戶故事的劃分

由于開發初期沒有充裕的時間使開發團隊完成對整個系統的功能需求分析，加之用戶需求認知情況也是逐步完善的，也就是說實際上用戶對該系統所需實現的功能也無法一次性確定。因此，從項目負責人(產品經理)的角度，在每一次Sprint開展之前只需要充分了解本次迭代開發需要為用戶實現系統(產品)哪方面的價值，用戶需要做的工作是什么，本次迭代的時間、工作如何完成等。主要內容包含：提煉用戶需求，以用戶故事的形式概括產品的待辦事項列表，對每一個待辦事項設置優先級；確認本次Sprint最終的任務列表并將信息傳達給項目干系人，把用戶故事中的每一個條目細化成為獨立可執行的開發任務(Task)為Scrum開發團隊中每一個成員分配各自的任務，團隊內部討論最優的工作流程等。根據與用戶溝通，結合本項目敏捷開發實際，摒棄了傳統的需求分析過程，Scrum開發團隊把在第一個Sprint中所需要實現出的用戶需求及其對應開發任務，以用戶故事列表的形式制定出，如表1所示。同樣，在本次Sprint中開發所涉及到的數據庫表有用戶信息表，課程資源表、發帖及回帖表等，因篇幅所限，這里不予列出。整個Sprint持續時間為2周時間。

表1 開發任務列表

2.3 Sprint迭代發布

在本次Sprint迭代開發中，要求Scrum開發團隊在搭建SSH三層系統架構基礎上，能在Android客戶端上快速實現一個簡單的課程自主系統，只要求能夠實現表1所示的各項功能。此外，要求在本次Sprint中同時定義了系統的各個數據表結構，形成一個快速的、可運行的系統(版本)，及時上線發布。下頁圖3—6分別展示了該系統的用戶登錄、用戶注冊、新建課程資料、論壇交流界面。在Scrum敏捷方法中，開發團隊是一個技術能力綜合型團隊，并不區分明顯的軟件開發與軟件測試崗位。也就是說，需要對每一個開發任務經過充分測試，以保證每個功能模塊都能通過單元測試，并且能被依次集成，整個系統始終處于可運行狀態。

2.4 會議及總結

在本次Sprint中關于項目管理方面，實際上項目組主要召開了三種類型的會議，以保障Scrum敏捷方法的有效實施。首先，每天清晨，Scrum開發團隊定期召開一個15分鐘左右的“每日站會”，即每位成員站著簡要匯報“昨天完成了什么，遇到什么問題，今天要做什么。”，形成固定的會議制度。其次，在本次Sprint結束后由項目負責人主持召開一個評審會議，用于對本次Sprint中迭代開發的成果進行評審，便于發現問題并及時糾正。最后，在本次Sprint結束后還要確定在下一個迭代中要完成的用戶故事及其開發任務，即計劃會議。開發團隊根據產品負責人排定的優先級，選擇下一迭代任務，對選定的任務進行進一步的細化，并確定細化后的每項具體負責人[11]。例如，在即將進行的為期2周的下一個Sprint中，按照與用戶溝通的結果，需要完成自主學習系統的課程考試功能。在大學軟件測試課程學習內容基礎上，增添課程考試功能，要求該功能實現后能夠在原系統的基礎上直接(增量)集成，形成一個新的系統(版本)并發布給用戶。例如，圖7為該新增功能中需要實現的“創建試題”任務的界面。

圖3 用戶登錄界面

圖4 用戶注冊界面

圖5 新建課程資料界面

圖7 創建試題界面

圖6 論壇交流界面

3 應用與反饋

本自主學習系統充分運用基于Scrum敏捷方法，通過4個Sprint迭代周期，總共持續大約8周的時間，線上快速發布V1.0版本，初步完成了用戶對系統的期望價值，即為校園學生通過Android手機實現課外自主學習大學軟件測試課程的目的。目前，系統頁面展示流暢，運行穩定，較好地完成學生用戶注冊與登陸、選擇課程資源學習、習題測試與管理、在線交流與論壇等各項指標。目前，該系統已作本地面向小范圍學習人群的軟件測試課程SPOC學習工具，能充分融入到線上+線下的混合學習活動中。通過與用戶反復溝通，該系統面向SPOC方面的一些細節性功能(例如個性化信息推送、學習評價、在線考勤與管理、學習數據分析等)還將會以Scrum敏捷開發方式，在后面的版本中陸續添加與完善。

4 未來的工作

在未來的工作中，還需要對該系統就兩個方面進行后續研究。一方面，是對外接口與系統集成，如何通過把系統與本地校園內與其他應用系統(如教務系統、學生管理系統等)有效集成，實現數據交換及自主學習功能的擴展。例如，與校園內部統一身份認證平臺實現校內統一身份認證，集成郵件系統和第三方社交系統(如微信、QQ)等[12]。另一方面，還要從促進學生的學習積極性出發，因為自主學習活動的成效很大程度上取決于學生的認知能力和學習興趣,例如，可以把起到激勵學習活動的學習游戲程序集成到系統中，添加在線小游戲(實行學習關卡計分獎勵策略)，在間隙之余讓學生放松精神，提高學生的學習興趣[3]。

5 結語

從用戶使用價值出發，采用基于Scrum敏捷方法開發Android客戶端平臺的課程自主學習系統，不僅縮短了開發周期，而且能較好地適應變化的用戶需求，進一步提升用戶的滿意度。該系統能緊密結合本地校園學習環境，也為當前開展大學軟件測試課程SPOC混合學習活動提供了有力的支撐。本文采用的基于Scrum敏捷方法也為同類校園Web學習系統(平臺)的敏捷開發提供了一個可充分借鑒的案例。