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(lái)各種教育軟件應(yīng)運(yùn)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(wèn)題，也有部分軟件未能滿足實(shí)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(guò)實(shí)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(shì)，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(jì)；開發(fā)

近年來(lái)，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(gè)體性與多變性等特點(diǎn)十分顯著，然而教育軟件開發(fā)存在諸多的問(wèn)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(wèn)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(jì)的脫離、教育軟件評(píng)估的主觀性等。在明確其成因的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高教育軟件的質(zhì)量，研究者對(duì)教育軟件的開發(fā)進(jìn)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(jì)理論，同時(shí)在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)教育軟件的內(nèi)容、形式等進(jìn)行了研究，使軟件的各個(gè)細(xì)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(xiàng)目開發(fā)，旨在提高軟件的適用性和高效性，進(jìn)而有效解決傳統(tǒng)軟件與教學(xué)設(shè)計(jì)脫離的問(wèn)題，對(duì)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(lái)源于極限編程和測(cè)試驅(qū)動(dòng)開發(fā)的創(chuàng)始人Kent Beck，又被稱為Extreme Programming，簡(jiǎn)稱XP。其中的extreme在概念上可理解為確保教育軟件開發(fā)實(shí)踐發(fā)揮其最佳的優(yōu)勢(shì)。作為敏捷編程中的重要開發(fā)方式，XP能夠使整個(gè)開發(fā)過(guò)程細(xì)化為各階段開發(fā)過(guò)程，這樣可使教育軟件開發(fā)各階段存在的問(wèn)題清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。在此基礎(chǔ)上，XP保證了調(diào)整策略的及時(shí)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(duì)軟件的要求進(jìn)行相應(yīng)模型的構(gòu)建，并由教學(xué)實(shí)踐對(duì)模型進(jìn)行試用，對(duì)不足之處進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐晟埔允菇逃浖O(shè)計(jì)更為合理。這種開發(fā)方式的優(yōu)勢(shì)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(wú)法滿足教學(xué)需求而不斷進(jìn)行完善的問(wèn)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(jìn)行開發(fā)的實(shí)例看，也存在一定的弊端，很多設(shè)計(jì)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(jìn)行模型的構(gòu)建，忽視對(duì)許多設(shè)計(jì)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(jì)的最終階段。同時(shí)，利用該方式開發(fā)軟件過(guò)程中要求引入輔助性軟件工具，若輔助性軟件發(fā)生問(wèn)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(hù)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(duì)教育軟件使用的全過(guò)程進(jìn)行階段性劃分，如代碼編譯或檢測(cè)維護(hù)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(wèn)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(duì)教育軟件的需求進(jìn)行全面細(xì)致的分析。

綜合來(lái)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(shì)

XP方法在教育軟件開發(fā)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)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(guò)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(jì)理念的基礎(chǔ)上開發(fā)人員還需具備檢測(cè)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(dá)到XP測(cè)試要求，便可為所有設(shè)計(jì)開發(fā)人員所用。但需注意代碼編譯中應(yīng)采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)，保證開發(fā)人員交流中應(yīng)用的代碼更為清晰。事實(shí)上，從大多利用XP方式進(jìn)行教育軟件開發(fā)的現(xiàn)狀看，要對(duì)設(shè)計(jì)人員的工作時(shí)間有所限制，避免因工作量過(guò)重使他們?cè)谄跔顟B(tài)下進(jìn)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(duì)教育軟件的滿意程度，要注重與教育軟件使用人員的實(shí)時(shí)溝通，防止因不了解教育需求而延長(zhǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間。除此之外，XP方法應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)也體現(xiàn)在隱喻、計(jì)劃以及測(cè)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(jì)思路與要求，幫助開發(fā)人員正確認(rèn)識(shí)軟件涉及的各項(xiàng)目；而計(jì)劃在XP方法中的表現(xiàn)主要指迭代計(jì)劃，需要根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求對(duì)各階段的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行判斷，教育軟件使用人員在整個(gè)計(jì)劃中也可適時(shí)反饋意見，為開發(fā)團(tuán)隊(duì)提供設(shè)計(jì)思路；測(cè)試則針對(duì)代碼進(jìn)行，由設(shè)計(jì)人員與教育軟件使用人員進(jìn)行單元與功能測(cè)試的編寫工作，使代碼能夠正確描述用戶對(duì)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(guò)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(jì)、評(píng)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(cè)試教育軟件等內(nèi)容融入開發(fā)過(guò)程中，這樣才可使教育軟件的開發(fā)與XP方法的優(yōu)勢(shì)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(zhǔn)備

1.分析教育軟件的需求。軟件開發(fā)前期需對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及師生需求進(jìn)行分析，并考慮教學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)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(biāo)，許多教育軟件無(wú)法滿足教育需求的根源在于教學(xué)目標(biāo)過(guò)于模糊，使教育軟件的功能難以充分發(fā)揮出來(lái)。在明確教學(xué)目標(biāo)的過(guò)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(jìn)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(shí)用。從整個(gè)分析過(guò)程看，軟件開發(fā)應(yīng)保證團(tuán)隊(duì)成員的結(jié)構(gòu)，相關(guān)的設(shè)計(jì)、評(píng)估人員以及學(xué)科專家都要參與，并引導(dǎo)用戶對(duì)系統(tǒng)的需求進(jìn)行描述，最后由開發(fā)人員結(jié)合用戶需求與團(tuán)隊(duì)成員意見進(jìn)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(shì)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(jìn)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(jìn)度。相比以往用戶需求說(shuō)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(biāo)在于符合用戶利益需求，避免將如實(shí)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(tuán)隊(duì)會(huì)適時(shí)詢問(wèn)教育軟件使用人員的具體細(xì)節(jié)要求，無(wú)需在編寫內(nèi)容中融入過(guò)多的細(xì)節(jié)信息，只需保證其在整體思路上滿足設(shè)計(jì)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(wú)需采取較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈臋n方式，可將技術(shù)用語(yǔ)利用用戶習(xí)慣用語(yǔ)進(jìn)行替代，以便加強(qiáng)教育軟件使用人員的理解。完成故事編寫工作后還需對(duì)其可行性進(jìn)行測(cè)試，分析學(xué)習(xí)者對(duì)教育軟件使用人員故事的應(yīng)用效果，由開發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)其適用程度進(jìn)行判斷，保證其通過(guò)XP測(cè)試的基礎(chǔ)上再進(jìn)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(duì)素材進(jìn)行劃分，對(duì)通過(guò)驗(yàn)收的素材需不斷融入版本之中，若迭代規(guī)劃未按時(shí)完成任務(wù)需重新進(jìn)行規(guī)劃工作。另外，XP方法應(yīng)用過(guò)程中還涉及迭代開發(fā)環(huán)節(jié)，應(yīng)以多個(gè)迭代的形式對(duì)版本進(jìn)行劃分，以此及時(shí)了解反饋意見內(nèi)容。［5］

（二）教育軟件開發(fā)的設(shè)計(jì)

在完成前期準(zhǔn)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(jì)工作，具體體現(xiàn)在概要與細(xì)節(jié)兩方面。其中概要主要指對(duì)軟件整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。一般針對(duì)教育軟件的特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)內(nèi)容方面應(yīng)保證與教學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)的缺失而導(dǎo)致教學(xué)設(shè)計(jì)不完整。而在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方面，主要詳細(xì)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(xì)節(jié)與概要的設(shè)計(jì)側(cè)重于簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)人員進(jìn)行明確，說(shuō)明通過(guò)代碼的形式完成軟件的設(shè)計(jì)工作。針對(duì)教育軟件的具體要求與XP應(yīng)用的特點(diǎn)，在開發(fā)過(guò)程中為保證代碼可操作性得以提高且便于維護(hù)，應(yīng)將編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一。同時(shí)，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(duì)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(cè)試性且為開發(fā)團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(jì)過(guò)程，將其中存在的冗余問(wèn)題進(jìn)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(cè)評(píng)估

教育軟件測(cè)試的目的在于保證代碼能夠集成于軟件系統(tǒng)內(nèi)。實(shí)際開發(fā)過(guò)程中要求開發(fā)人員做好單元測(cè)試的編寫工作，并在各開發(fā)環(huán)節(jié)完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行代碼集成。通過(guò)測(cè)試判斷代碼是否存在問(wèn)題，保證在無(wú)誤的情況下在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行集成。在完成各模塊功能與單元的測(cè)試工作后還需進(jìn)行下一步評(píng)估環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)需充分發(fā)揮教學(xué)評(píng)估人員的作用，確保對(duì)教育軟件的判斷更為客觀準(zhǔn)確。根據(jù)大多軟件評(píng)估的現(xiàn)狀看，評(píng)估工作具體體現(xiàn)在兩個(gè)步驟，其一為專業(yè)性的評(píng)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(shí)驗(yàn)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(píng)估工作完成后，還需將實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及專業(yè)評(píng)估的結(jié)果進(jìn)行整理形成報(bào)告，以便為后期軟件優(yōu)化完善提供指導(dǎo)方向。無(wú)論從XP開發(fā)理論或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)等方面看，其對(duì)于現(xiàn)階段教育軟件的開發(fā)具有極為明顯的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)中只需以XP開發(fā)的設(shè)計(jì)思路為導(dǎo)向，便可使開發(fā)軟件的時(shí)間縮短，且在軟件質(zhì)量方面能夠進(jìn)一步提高，強(qiáng)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(shí)用性的重要途徑。通過(guò)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(yán)謹(jǐn)，且能夠滿足用戶對(duì)軟件的具體需求。而從XP方式應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)看，其對(duì)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的要求以及系統(tǒng)隱喻或計(jì)劃等要求都為教育軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)提供重要指導(dǎo)。要在實(shí)際開發(fā)過(guò)程中做好前期準(zhǔn)備工作，并保證開發(fā)設(shè)計(jì)、代碼編譯以及測(cè)試評(píng)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(huì)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(xiàng)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(jì)算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)模式［J］.中國(guó)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(jì)［J］.計(jì)算機(jī)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(cè)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(xiàng)目管理系統(tǒng)的研究與實(shí)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(shí)與技術(shù)，2010（14）：3682-3683.

［8］袁野耕.WLAN無(wú)線軟件開發(fā)持續(xù)集成軟件工具的分析與設(shè)計(jì)［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/南通師范高等專科學(xué)校講師，碩士（江蘇南通226000）。