教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)模型探討設(shè)計(jì)

教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)結(jié)合了軟件工程領(lǐng)域與教學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，遵循采用工程化的開(kāi)發(fā)過(guò)程、思想、方法及工具。作為一種為教學(xué)過(guò)程提供服務(wù)的工程化計(jì)算機(jī)軟件類產(chǎn)品，教學(xué)軟件在功能實(shí)現(xiàn)上離不開(kāi)相應(yīng)的教學(xué)策略與教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程，從而適應(yīng)新型教學(xué)體制和信息化的教學(xué)模式。探討運(yùn)用軟件工程的技術(shù)和方法，開(kāi)發(fā)并維護(hù)教學(xué)軟件已經(jīng)成為未來(lái)軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)研究方向。

1 教學(xué)軟件的定義

教學(xué)軟件可以定義為教師通過(guò)課前事先設(shè)計(jì)(制作)完畢，在基于多媒體或網(wǎng)絡(luò)課堂環(huán)境下，以自動(dòng)或手動(dòng)播放的方式為實(shí)現(xiàn)一定的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略和教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)，充分利用符號(hào)、文字、聲音、圖形圖像等多種信息媒體描述的電子教學(xué)材料，也稱為多媒體教學(xué)軟件。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面看，教學(xué)軟件是達(dá)到以交互式綜合處理圖、文、聲、像等信息媒體，圖文并茂展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的一類計(jì)算機(jī)軟件程序；從反映內(nèi)容層面看，教學(xué)軟件體現(xiàn)出相應(yīng)教學(xué)策略，依據(jù)教師教學(xué)理論和學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)知心理，針對(duì)教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)對(duì)象特點(diǎn)，合理選取與設(shè)計(jì)教學(xué)信息媒體并進(jìn)行有機(jī)組合，從而形成并優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)的一種教學(xué)系統(tǒng)。近年來(lái)，如參考文獻(xiàn)[1-2]等把必須在相應(yīng)軟件環(huán)境下運(yùn)行，由某種格式的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行文件(如PowerPoint環(huán)境下運(yùn)行的.ppt文件)制作出來(lái)的多媒體課件也稱為教學(xué)軟件。

2 教學(xué)軟件特點(diǎn)分析

作為具有特定教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的計(jì)算機(jī)教學(xué)程序，教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)離不開(kāi)工程化開(kāi)發(fā)思想。基于現(xiàn)代化信息教學(xué)技術(shù)的環(huán)境下，其在功能上需實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、實(shí)施教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)和信息媒體制作過(guò)程。參考文獻(xiàn)[3-8]均指出教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中所具有的雙重屬性：(1)軟件自身功能屬性：包括軟件的可靠性、可維護(hù)性、可移植性等各種質(zhì)量屬性；(2)教學(xué)屬性：教學(xué)軟件以教學(xué)為主，需充分體現(xiàn)出現(xiàn)代化信息技術(shù)環(huán)境中教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念、教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)策略等。教學(xué)屬性需要在以下三個(gè)方面得到體現(xiàn)。

2.1 教學(xué)策略與教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程

教學(xué)軟件利用多媒體信息來(lái)表達(dá)教學(xué)內(nèi)容，表現(xiàn)某一知識(shí)點(diǎn)信息，為達(dá)到某一層次的教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計(jì)、選擇各種媒體信息。首先，作為一種“學(xué)習(xí)環(huán)境”和“認(rèn)知工具”，表面上體現(xiàn)為功能模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，實(shí)質(zhì)上蘊(yùn)涵著以符合使用者相應(yīng)認(rèn)知心理、思維習(xí)慣和學(xué)習(xí)需要的教學(xué)目標(biāo)分析與設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)過(guò)程的設(shè)計(jì)、教學(xué)軟件內(nèi)容的組織等[3]；其次，教學(xué)軟件中所涉及到的多媒體信息的選擇與組織、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、教學(xué)案例程序、學(xué)習(xí)導(dǎo)航、問(wèn)題設(shè)置、診斷評(píng)價(jià)等方式需要反映出一定的教學(xué)策略和教學(xué)過(guò)程；最后，教學(xué)軟件所蘊(yùn)含的教學(xué)理念往往以細(xì)微的細(xì)節(jié)體現(xiàn)，比如軟件界面的布局、主題目錄的陳列方式、各瀏覽頁(yè)面間的位置關(guān)系等都可能對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生影響。

2.2 人機(jī)交互界面因素

從教育的角度，交互是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中，為主動(dòng)完成當(dāng)前知識(shí)的意義建構(gòu)，而與學(xué)習(xí)環(huán)境之間發(fā)生的相互交流與相互作用[4]。對(duì)于大多數(shù)學(xué)生自學(xué)輔助類教學(xué)軟件，學(xué)生通過(guò)交互界面進(jìn)行人機(jī)交互作用，使教學(xué)軟件交互界面成為學(xué)生和計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換的“走廊”。尤其在多媒體教學(xué)軟件系統(tǒng)中，人機(jī)交互界面的形式包括有多種類別的圖標(biāo)、菜單、按鈕、窗口、快捷鍵等，交互風(fēng)格可以體現(xiàn)為文本命令輸入、下拉菜單選擇、直接點(diǎn)擊按扭等形式。實(shí)踐證明，用戶界面窗口風(fēng)格保持一致、菜單與鍵盤命令并存、信息顯示格式與數(shù)據(jù)輸入格式協(xié)調(diào)等一系列科學(xué)的人機(jī)交互設(shè)計(jì)原則更受到學(xué)生的青睞，提高了學(xué)習(xí)興趣。

2.3 學(xué)習(xí)反饋與評(píng)價(jià)

教學(xué)軟件中需要設(shè)置一些問(wèn)題或習(xí)題作為形成性練習(xí)，提問(wèn)學(xué)生并及時(shí)要求學(xué)生做出反應(yīng)，通過(guò)問(wèn)題的提出與回答，強(qiáng)化了學(xué)生的思考或操作能力，同時(shí)教師可以真實(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。通過(guò)對(duì)教學(xué)軟件作出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，使學(xué)生知識(shí)得到鞏固。對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)反映，教學(xué)軟件也要做出相應(yīng)反饋，達(dá)到及時(shí)指出錯(cuò)誤、肯定正確、給出評(píng)價(jià)信息等功能，使學(xué)生加深理解，鞏固學(xué)習(xí)能力。

綜上所述，教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的特殊性體現(xiàn)在軟件系統(tǒng)自身功能屬性和教學(xué)屬性兩方面。與普通商業(yè)性軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程不同，教學(xué)軟件需要由軟件設(shè)計(jì)師、程序編寫員、教育心理專家、學(xué)科教師、美工編輯人員等共同參與完成開(kāi)發(fā)過(guò)程。教學(xué)軟件從用戶需求層面上體現(xiàn)為采用了軟件工程思想的功能模塊化設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)流程，但是從使用領(lǐng)域?qū)用嫔蠀s蘊(yùn)含著符合學(xué)生認(rèn)知過(guò)程的教學(xué)策略、教學(xué)目標(biāo)分析與設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容組織等[5]。由于同時(shí)包含兩方面因素，開(kāi)發(fā)之初難以描述其完整的需求分析，開(kāi)發(fā)控制難度較大。

3 教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型探討

與商業(yè)性軟件一樣，教學(xué)軟件遵循從產(chǎn)品開(kāi)始到被淘汰的軟件生存周期，需要借助軟件開(kāi)發(fā)模型直觀表達(dá)。教學(xué)軟件的應(yīng)用離不開(kāi)學(xué)科教師與學(xué)生。一方面學(xué)科教師應(yīng)具備較好地把握教學(xué)策略與方法的能力，需要參與開(kāi)發(fā)過(guò)程中；另一方面針對(duì)教學(xué)軟件使用的評(píng)價(jià)及反饋方面又離不開(kāi)學(xué)生，軟件本身需要在反饋中不斷得到完善。近些年，國(guó)內(nèi)已有學(xué)者對(duì)教學(xué)軟件特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，一致提出教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)歷經(jīng)反復(fù)化過(guò)程，適合采用原型或螺旋模型開(kāi)發(fā)。

3.1 教學(xué)軟件原型開(kāi)發(fā)模型

該模型由廣東技術(shù)師范學(xué)院谷震離教授在其參考文獻(xiàn)[6]中提出，如圖1所示。主要依據(jù)教學(xué)軟件在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要傳遞出的圖形、文本、音頻、視頻、動(dòng)畫(huà)等各種多媒體元素信息，并在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各種多媒體元素信息進(jìn)行細(xì)化。整個(gè)模型主要包含教學(xué)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、腳本編寫、創(chuàng)意設(shè)計(jì)、多媒體元素的制作與編輯、編輯合成與測(cè)試評(píng)價(jià)共6個(gè)關(guān)鍵步驟，強(qiáng)調(diào)在多媒體元素的制作與編輯步驟中可以對(duì)不同的媒體素材及程序設(shè)計(jì)部分(包括初步設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì))可以進(jìn)行并行處理。原型開(kāi)發(fā)模型顯著的特點(diǎn)還在于多媒體評(píng)價(jià)人員(包括學(xué)習(xí)者、教育學(xué)專家、心理學(xué)專家等)可以共同參與各種多媒體元素的非線性開(kāi)發(fā)過(guò)程，較好地解決了教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的教學(xué)屬性的復(fù)雜性問(wèn)題。