結(jié)對編程在軟件工程專業(yè)實踐課程改革中的探索

黎明　杜敏　呂蘭蘭

摘要：針對傳統(tǒng)實踐方式周期長、難度大、難以培養(yǎng)團隊精神的弊端，提出在軟件工程專業(yè)實踐課程中引入結(jié)對編程模式。并選擇多組學(xué)生結(jié)對編程完成同一項目，進行了對比試驗。對比試驗結(jié)果表明結(jié)對編程模式能有效提高學(xué)生的軟件工程思想和質(zhì)量意識，促進團隊合作意識，參與學(xué)員的學(xué)習(xí)能力和溝通能力得到較大的提高。

關(guān)鍵詞：結(jié)對編程；實踐課程；團隊協(xié)作

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）16-3840-03

Abstract： Against traditional practice way cycle long， difficult， difficult to cultivate team spirit， proposed the introduction of pair programming in software engineering practice course. for Contrast test， select more groups of students to complete the same project. Contrast test results show that pair programming model can effectively improve the quality of students of software engineering idea and consciousness， promote the team cooperation consciousness， to participate in the students' learning ability and communication skills to get a larger increase.

Key words： Pair Programming； Practical Curriculum； Teamwork

1 概述

軟件工程專業(yè)相對其他專業(yè)而言，更注重實踐能力、解決問題能力的培養(yǎng)。實踐教學(xué)是專業(yè)培養(yǎng)計劃中最重要的組成因素，而提高學(xué)生程序設(shè)計能力、轉(zhuǎn)化實踐技能、掌握軟件工程思想、培養(yǎng)團隊協(xié)作和溝通管理技能是實踐教學(xué)中很重要的環(huán)節(jié)和目標[1]。

目前，軟件工程專業(yè)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括了實驗課程、課程設(shè)計、實習(xí)實訓(xùn)、和畢業(yè)設(shè)計以及創(chuàng)新性實驗計劃及課外科技創(chuàng)新活動等方面。實踐組織方式主要分為獨立開發(fā)和團隊開發(fā)兩種。但兩種組織方式均有不足，如獨立開發(fā)方式缺乏必要的師生和同學(xué)之間的交流不利于培養(yǎng)團隊合作精神、開發(fā)周期長、設(shè)計和程序沒有足夠的審查而導(dǎo)致bug數(shù)量大、不利于掌握軟件工程思想。而團隊開發(fā)方式不能有效監(jiān)督各成員的工作流程，很難保證成員根據(jù)其編程能力進行了有效分工并能各司其職，個別能力強的1、2個人真正動手完成項目開發(fā)，存在部分學(xué)生偷懶懈怠，利用團隊成果完成考核目標的現(xiàn)象，無法達到全面促進學(xué)生提高程序設(shè)計能力、培養(yǎng)團隊協(xié)作和溝通管理的目標[2]。該文通過分析軟件工程專業(yè)能力培養(yǎng)的指標、指出軟件工程專業(yè)實驗和實踐教學(xué)方式中存在的問題，提出利用結(jié)對編程方式改革軟件工程實踐教學(xué)模式，并通過實驗驗證結(jié)對編程教學(xué)模式對于多項專業(yè)能力培養(yǎng)的促進作用。

2 結(jié)對編程概述

結(jié)對編程的定義為：兩個程序員共用一臺計算機，合作完成開發(fā)任務(wù)，比如一個算法、一段程序、一個模塊等。兩個程序員一個負責輸入代碼，擔任”駕駛員”角色，另一個負責審查代碼，擔任”導(dǎo)航員”角色。結(jié)對雙方的角色并不是固定不變的，可以周期性地進行交換[3]。

結(jié)對編程的優(yōu)勢主要有以下幾個：

1）規(guī)范意識的增加。個人獨立開發(fā)很容易懈怠，但是結(jié)對編程的話，互相之間有所監(jiān)督，就會保持思維一直高度集中，可以提高雙方的規(guī)范意識。

2） 提高程序質(zhì)量。結(jié)對編程多了一道設(shè)計與代碼評審的過程，是的設(shè)計和編碼bug大幅度減少，提高設(shè)計與程序的質(zhì)量。

3） 開發(fā)效率的提高。獨立開發(fā)時，開發(fā)流程可能因如需求變化、被其他業(yè)務(wù)打斷等會改變，經(jīng)常在作業(yè)時會遇到需要考慮接下來應(yīng)該做什么的場景。而結(jié)對編程方式如果有其他因素，其中一方可以應(yīng)對。并且兩個人的思想1+1會大于2，考慮會更周全一些[4]。

4）更容易實現(xiàn)核心代碼的共享。通過結(jié)對成員組合的變化實現(xiàn)項目組全員對代碼的共享。

5） 團隊合作精神。通過結(jié)對編程讓項目組成員能互相了解，提高溝通能力和團隊凝聚力。

6） 促進團隊成員工作積極性。結(jié)對編程的方式比獨立開發(fā)的方式更容易讓開發(fā)者感到快樂。

雖然結(jié)對編程有以上的優(yōu)點，但是在我國開發(fā)現(xiàn)場中采用的并不多，主要理由有開發(fā)團隊人手不夠、對經(jīng)驗豐富者來說指導(dǎo)初學(xué)者的他人很難激發(fā)工作熱情等。但我們從高校實踐教學(xué)目標出發(fā)，認為結(jié)對編程模式可以有效幫助學(xué)生提高程序設(shè)計能力、培養(yǎng)團隊合作精神，選擇湖南科技學(xué)院計算機系軟件工程專業(yè)2012級本科學(xué)生的多種組合模式進行了對比試驗，以檢測結(jié)對編程對學(xué)生的編程質(zhì)量和能力的影響，并通過問卷調(diào)查分析驗證對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和團隊精神的促進作用。

3 結(jié)對編程應(yīng)用探索

3.1 實驗概要

驗證學(xué)生編程能力和協(xié)作精神的最好的方式是項目驅(qū)動式。該文組織湖南科技學(xué)院計算機系軟件工程專業(yè)2012級本科部分學(xué)生開發(fā)一個web平臺的考試系統(tǒng)項目，針對傳統(tǒng)考試方式的問題，實現(xiàn)web平臺下的自動出卷、改卷、評分等功能。參與人員共有12人，分別分成3組2類。1類為獨立組4人，由有經(jīng)驗同學(xué)組成。另1類為兩個結(jié)對組，每組均為4人，第1組為兩位能力強和能力弱同學(xué)混合結(jié)對，另一組為4位中等能力同學(xué)組隊。結(jié)對組按時間周期交換搭檔。這3組的項目需求和目標都是一樣的。該項目提供了基本素材，如數(shù)據(jù)資料，學(xué)生主要完成其中的在線考試部分。主要分四個階段（數(shù)據(jù)庫設(shè)計、在線答題、判卷并分析結(jié)果、記錄學(xué)習(xí)軌跡）。endprint

3.2 實驗結(jié)果分析

項目結(jié)束時的結(jié)果對比如表1所示。從表1可以看出，在項目初期，結(jié)對組合所花費的時間比較多，主要是因為初期溝通效果和協(xié)調(diào)都還不理想，進入項目中后期，結(jié)對組的總體效率有了較大提高。相互之間的協(xié)調(diào)和溝通也進步了許多。

進一步對比分析兩個結(jié)對分組，可以看出中等能力組合的進步比強弱能力組合的進步要大。另外我們對3組的bug數(shù)量也進行了統(tǒng)計，結(jié)果顯示結(jié)對組的bug數(shù)量遠少于獨立組。

3.3 問卷調(diào)查及分析

針對結(jié)對編程本身及對學(xué)生程序設(shè)計能力和團隊合作精神，我們設(shè)計了多個問題的調(diào)查問卷。主要包括以下內(nèi)容（以獨立開發(fā)作為對比）：

1） 編程能力是否得到了提高

2） 工作效率是否得到了提高

3） 學(xué)習(xí)方法是否有所改進

4） 團隊合作是否比個人開發(fā)更有趣

5） 是否與結(jié)對的伙伴相處愉快

6） 是否在合作中得到了學(xué)習(xí)

問卷調(diào)查中，每個問答的回答分為5檔，如果有回答滿意度低于中間值，需要說明理由。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，總體上來說項目參與同學(xué)在相互的協(xié)作開發(fā)中，編程能力有了較明顯地提高，工作效率相對來說比獨立開發(fā)更高，經(jīng)過相互的幫助，學(xué)習(xí)方法有所改進，更能夠感受到開發(fā)的樂趣。

但是也有一些不夠積極的意見：有部分組合覺得效率不夠高，壓力大；個別組員需要時間來獨立解決問題，有時候會覺得資源沖突；搭檔是編程高手，會有自負情緒，不愿意接受他人的建議。

經(jīng)過分析，我們認為主要是以下的原因產(chǎn)生了一些對結(jié)對編程消極的意見：

1） 合作雙方水平差距較大，低水平同學(xué)感覺跟不上對方思路，壓力大，另一方覺得對方拖累了自己，希望獨力開發(fā)，但計算機資源被占用。

2） 有些同學(xué)不善于與他人交流，與其說與他人打交道，不如集中個人精力埋頭苦干。但項目中不可能由個人完成，所以需要將結(jié)對編程看成是一種習(xí)慣，培養(yǎng)與人交流的能力。

3） 喜歡獨自思考、解決問題的習(xí)慣背后，可能存在著害怕自己弱點被他人看破，不愿意被他人看到自己的無知的一面。但是，作為一種互相學(xué)習(xí)的方式，暴露自己缺點本身就是提高編程能力的一個必經(jīng)途徑。

本文認為可以通過改進工作方式、改進結(jié)對匹配方式、設(shè)置合適的結(jié)對組織策略來進一步改善結(jié)對編程方式的效果。（1）每對組合設(shè)置兩臺計算機，在檢查他人代碼和設(shè)計時，也可以同時自己完成一些需要獨立開發(fā)的工作。（2）盡量讓中等學(xué)員組對，避免強強聯(lián)手，因為強者容易自負，互相不同意對方意見，會影響項目中的共事。強弱組合中，需要水平強的學(xué)員有一定耐心，這樣才能促進水平弱學(xué)生的快速進步，作為指導(dǎo)者水平強的一方，也能培養(yǎng)自己的領(lǐng)導(dǎo)能力。

在改進措施中，重點要注意三點：（1）注重效果而不是形式。（2）每次配對周期要完成一個較完整的迭代過程。（3）要學(xué)生堅持在整個項目中保證結(jié)對編程的持續(xù)性。

4 總結(jié)與展望

傳統(tǒng)實踐方式的獨立開發(fā)和團隊開發(fā)方式均有弊端。獨立開發(fā)方式開發(fā)周期長，遇到問題難以解決，不能培養(yǎng)團隊精神；團隊開發(fā)方式難以有效監(jiān)控成員是否完成分配任務(wù)，因此我們提出將結(jié)對編程模式引入軟件工程專業(yè)編程類課程實踐，并選擇湖南科技學(xué)院計算機系軟件工程專業(yè)2012級本科學(xué)生的多種組合模式進行了對比試驗，以檢測結(jié)對編程對學(xué)生的編程質(zhì)量和能力的影響，并通過問卷調(diào)查分析驗證對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和團隊精神的促進作用。

對比試驗結(jié)果和問卷調(diào)查分析結(jié)果表明結(jié)對編程方式能有效提高參與者的軟件工程思想和質(zhì)量意識，加強了團隊建設(shè)，促進了團隊合作，學(xué)習(xí)能力和溝通能力得到了很大的提高?？梢哉f結(jié)對編程方式是一種有效的實踐教學(xué)方式。

針對試驗中的一些個別消極意見，該文提出了改進工作方式和結(jié)對匹配方式來避免出現(xiàn)合作中會產(chǎn)生的配合、溝通不理想的問題。在今后的工作中，我們將進行更細致的配對組合來驗證結(jié)對組合策略。

參考文獻：

[1] 林丕源，劉財興，張明武.軟件工程專業(yè)的實踐教學(xué)改革初探[J].實驗室研究與探索，2007（12）：245-247.

[2] 趙法信.程序設(shè)計與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].電腦知識與技術(shù)，2011（5）：1090-1091.

[3] 詹英，王黎征.結(jié)對編程在程序設(shè)計課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].南陽理工學(xué)院學(xué)報，2009（5）：123-125.

[4] 謝國波，劉竹松，陳平華.結(jié)對編程在計算機專業(yè)學(xué)生編程實踐的應(yīng)用[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008（7）：65-66.endprint

3.2 實驗結(jié)果分析

項目結(jié)束時的結(jié)果對比如表1所示。從表1可以看出，在項目初期，結(jié)對組合所花費的時間比較多，主要是因為初期溝通效果和協(xié)調(diào)都還不理想，進入項目中后期，結(jié)對組的總體效率有了較大提高。相互之間的協(xié)調(diào)和溝通也進步了許多。

進一步對比分析兩個結(jié)對分組，可以看出中等能力組合的進步比強弱能力組合的進步要大。另外我們對3組的bug數(shù)量也進行了統(tǒng)計，結(jié)果顯示結(jié)對組的bug數(shù)量遠少于獨立組。

3.3 問卷調(diào)查及分析

針對結(jié)對編程本身及對學(xué)生程序設(shè)計能力和團隊合作精神，我們設(shè)計了多個問題的調(diào)查問卷。主要包括以下內(nèi)容（以獨立開發(fā)作為對比）：

1） 編程能力是否得到了提高

2） 工作效率是否得到了提高

3） 學(xué)習(xí)方法是否有所改進

4） 團隊合作是否比個人開發(fā)更有趣

5） 是否與結(jié)對的伙伴相處愉快

6） 是否在合作中得到了學(xué)習(xí)

問卷調(diào)查中，每個問答的回答分為5檔，如果有回答滿意度低于中間值，需要說明理由。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，總體上來說項目參與同學(xué)在相互的協(xié)作開發(fā)中，編程能力有了較明顯地提高，工作效率相對來說比獨立開發(fā)更高，經(jīng)過相互的幫助，學(xué)習(xí)方法有所改進，更能夠感受到開發(fā)的樂趣。

但是也有一些不夠積極的意見：有部分組合覺得效率不夠高，壓力大；個別組員需要時間來獨立解決問題，有時候會覺得資源沖突；搭檔是編程高手，會有自負情緒，不愿意接受他人的建議。

經(jīng)過分析，我們認為主要是以下的原因產(chǎn)生了一些對結(jié)對編程消極的意見：

1） 合作雙方水平差距較大，低水平同學(xué)感覺跟不上對方思路，壓力大，另一方覺得對方拖累了自己，希望獨力開發(fā)，但計算機資源被占用。

2） 有些同學(xué)不善于與他人交流，與其說與他人打交道，不如集中個人精力埋頭苦干。但項目中不可能由個人完成，所以需要將結(jié)對編程看成是一種習(xí)慣，培養(yǎng)與人交流的能力。

3） 喜歡獨自思考、解決問題的習(xí)慣背后，可能存在著害怕自己弱點被他人看破，不愿意被他人看到自己的無知的一面。但是，作為一種互相學(xué)習(xí)的方式，暴露自己缺點本身就是提高編程能力的一個必經(jīng)途徑。

本文認為可以通過改進工作方式、改進結(jié)對匹配方式、設(shè)置合適的結(jié)對組織策略來進一步改善結(jié)對編程方式的效果。（1）每對組合設(shè)置兩臺計算機，在檢查他人代碼和設(shè)計時，也可以同時自己完成一些需要獨立開發(fā)的工作。（2）盡量讓中等學(xué)員組對，避免強強聯(lián)手，因為強者容易自負，互相不同意對方意見，會影響項目中的共事。強弱組合中，需要水平強的學(xué)員有一定耐心，這樣才能促進水平弱學(xué)生的快速進步，作為指導(dǎo)者水平強的一方，也能培養(yǎng)自己的領(lǐng)導(dǎo)能力。

在改進措施中，重點要注意三點：（1）注重效果而不是形式。（2）每次配對周期要完成一個較完整的迭代過程。（3）要學(xué)生堅持在整個項目中保證結(jié)對編程的持續(xù)性。

4 總結(jié)與展望

傳統(tǒng)實踐方式的獨立開發(fā)和團隊開發(fā)方式均有弊端。獨立開發(fā)方式開發(fā)周期長，遇到問題難以解決，不能培養(yǎng)團隊精神；團隊開發(fā)方式難以有效監(jiān)控成員是否完成分配任務(wù)，因此我們提出將結(jié)對編程模式引入軟件工程專業(yè)編程類課程實踐，并選擇湖南科技學(xué)院計算機系軟件工程專業(yè)2012級本科學(xué)生的多種組合模式進行了對比試驗，以檢測結(jié)對編程對學(xué)生的編程質(zhì)量和能力的影響，并通過問卷調(diào)查分析驗證對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和團隊精神的促進作用。

對比試驗結(jié)果和問卷調(diào)查分析結(jié)果表明結(jié)對編程方式能有效提高參與者的軟件工程思想和質(zhì)量意識，加強了團隊建設(shè)，促進了團隊合作，學(xué)習(xí)能力和溝通能力得到了很大的提高?？梢哉f結(jié)對編程方式是一種有效的實踐教學(xué)方式。

針對試驗中的一些個別消極意見，該文提出了改進工作方式和結(jié)對匹配方式來避免出現(xiàn)合作中會產(chǎn)生的配合、溝通不理想的問題。在今后的工作中，我們將進行更細致的配對組合來驗證結(jié)對組合策略。

參考文獻：

[1] 林丕源，劉財興，張明武.軟件工程專業(yè)的實踐教學(xué)改革初探[J].實驗室研究與探索，2007（12）：245-247.

[2] 趙法信.程序設(shè)計與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].電腦知識與技術(shù)，2011（5）：1090-1091.

[3] 詹英，王黎征.結(jié)對編程在程序設(shè)計課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].南陽理工學(xué)院學(xué)報，2009（5）：123-125.

[4] 謝國波，劉竹松，陳平華.結(jié)對編程在計算機專業(yè)學(xué)生編程實踐的應(yīng)用[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008（7）：65-66.endprint

3.2 實驗結(jié)果分析

項目結(jié)束時的結(jié)果對比如表1所示。從表1可以看出，在項目初期，結(jié)對組合所花費的時間比較多，主要是因為初期溝通效果和協(xié)調(diào)都還不理想，進入項目中后期，結(jié)對組的總體效率有了較大提高。相互之間的協(xié)調(diào)和溝通也進步了許多。

進一步對比分析兩個結(jié)對分組，可以看出中等能力組合的進步比強弱能力組合的進步要大。另外我們對3組的bug數(shù)量也進行了統(tǒng)計，結(jié)果顯示結(jié)對組的bug數(shù)量遠少于獨立組。

3.3 問卷調(diào)查及分析

針對結(jié)對編程本身及對學(xué)生程序設(shè)計能力和團隊合作精神，我們設(shè)計了多個問題的調(diào)查問卷。主要包括以下內(nèi)容（以獨立開發(fā)作為對比）：

1） 編程能力是否得到了提高

2） 工作效率是否得到了提高

3） 學(xué)習(xí)方法是否有所改進

4） 團隊合作是否比個人開發(fā)更有趣

5） 是否與結(jié)對的伙伴相處愉快

6） 是否在合作中得到了學(xué)習(xí)

問卷調(diào)查中，每個問答的回答分為5檔，如果有回答滿意度低于中間值，需要說明理由。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，總體上來說項目參與同學(xué)在相互的協(xié)作開發(fā)中，編程能力有了較明顯地提高，工作效率相對來說比獨立開發(fā)更高，經(jīng)過相互的幫助，學(xué)習(xí)方法有所改進，更能夠感受到開發(fā)的樂趣。

但是也有一些不夠積極的意見：有部分組合覺得效率不夠高，壓力大；個別組員需要時間來獨立解決問題，有時候會覺得資源沖突；搭檔是編程高手，會有自負情緒，不愿意接受他人的建議。

經(jīng)過分析，我們認為主要是以下的原因產(chǎn)生了一些對結(jié)對編程消極的意見：

1） 合作雙方水平差距較大，低水平同學(xué)感覺跟不上對方思路，壓力大，另一方覺得對方拖累了自己，希望獨力開發(fā)，但計算機資源被占用。

2） 有些同學(xué)不善于與他人交流，與其說與他人打交道，不如集中個人精力埋頭苦干。但項目中不可能由個人完成，所以需要將結(jié)對編程看成是一種習(xí)慣，培養(yǎng)與人交流的能力。

3） 喜歡獨自思考、解決問題的習(xí)慣背后，可能存在著害怕自己弱點被他人看破，不愿意被他人看到自己的無知的一面。但是，作為一種互相學(xué)習(xí)的方式，暴露自己缺點本身就是提高編程能力的一個必經(jīng)途徑。

本文認為可以通過改進工作方式、改進結(jié)對匹配方式、設(shè)置合適的結(jié)對組織策略來進一步改善結(jié)對編程方式的效果。（1）每對組合設(shè)置兩臺計算機，在檢查他人代碼和設(shè)計時，也可以同時自己完成一些需要獨立開發(fā)的工作。（2）盡量讓中等學(xué)員組對，避免強強聯(lián)手，因為強者容易自負，互相不同意對方意見，會影響項目中的共事。強弱組合中，需要水平強的學(xué)員有一定耐心，這樣才能促進水平弱學(xué)生的快速進步，作為指導(dǎo)者水平強的一方，也能培養(yǎng)自己的領(lǐng)導(dǎo)能力。

在改進措施中，重點要注意三點：（1）注重效果而不是形式。（2）每次配對周期要完成一個較完整的迭代過程。（3）要學(xué)生堅持在整個項目中保證結(jié)對編程的持續(xù)性。

4 總結(jié)與展望

傳統(tǒng)實踐方式的獨立開發(fā)和團隊開發(fā)方式均有弊端。獨立開發(fā)方式開發(fā)周期長，遇到問題難以解決，不能培養(yǎng)團隊精神；團隊開發(fā)方式難以有效監(jiān)控成員是否完成分配任務(wù)，因此我們提出將結(jié)對編程模式引入軟件工程專業(yè)編程類課程實踐，并選擇湖南科技學(xué)院計算機系軟件工程專業(yè)2012級本科學(xué)生的多種組合模式進行了對比試驗，以檢測結(jié)對編程對學(xué)生的編程質(zhì)量和能力的影響，并通過問卷調(diào)查分析驗證對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和團隊精神的促進作用。

對比試驗結(jié)果和問卷調(diào)查分析結(jié)果表明結(jié)對編程方式能有效提高參與者的軟件工程思想和質(zhì)量意識，加強了團隊建設(shè)，促進了團隊合作，學(xué)習(xí)能力和溝通能力得到了很大的提高?？梢哉f結(jié)對編程方式是一種有效的實踐教學(xué)方式。

針對試驗中的一些個別消極意見，該文提出了改進工作方式和結(jié)對匹配方式來避免出現(xiàn)合作中會產(chǎn)生的配合、溝通不理想的問題。在今后的工作中，我們將進行更細致的配對組合來驗證結(jié)對組合策略。

參考文獻：

[1] 林丕源，劉財興，張明武.軟件工程專業(yè)的實踐教學(xué)改革初探[J].實驗室研究與探索，2007（12）：245-247.

[2] 趙法信.程序設(shè)計與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].電腦知識與技術(shù)，2011（5）：1090-1091.

[3] 詹英，王黎征.結(jié)對編程在程序設(shè)計課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].南陽理工學(xué)院學(xué)報，2009（5）：123-125.

[4] 謝國波，劉竹松，陳平華.結(jié)對編程在計算機專業(yè)學(xué)生編程實踐的應(yīng)用[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008（7）：65-66.endprint