教學設計與軟件工程結合的教學軟件開發模式

李為民　張軍征

【摘要】針對當前國內教學軟件開發模式的缺陷,分析教學軟件開發中的教學設計過程和軟件工程成分,明確兩者結合的基本關系,提出教學系統設計與軟件工程結合的開發模式,闡述了它的要素和階段。

【關鍵詞】教學軟件;教學系統設計;軟件工程;開發模式

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097(2009)07—0049—03

當前國內的論著和教材中提出的教學軟件設計與開發模式大體可以歸為兩類。一類是對教學系統設計模式修改而來的,如對ADDE模式的修改;另一類是在軟件工程的線性開發模型中插入教學設計環節的,例如“項目定義→教學設計→系統設計→腳本編寫→素材準備→軟件編輯→試用評價→產品出版”。這兩類模式都忽略了教學設計與軟件工程的內在聯系,不能很好地指導教學軟件開發。

教學軟件既是一種教學材料,又是一類應用軟件。作為教學材料,屬于教學系統設計的對象,作為應用軟件,是軟件工程的產品。 因此教學軟件開發過程中有兩條并行交叉的過程。本文在分析開發過程的基礎上,提出兩者結合的開發模式。

一 教學軟件開發過程分析

1 教學材料的系統設計

在教學系統設計中,教學材料的開發是放在整個系統中考慮的,是一系列的相關分析和決策的結果。

教學系統設計有多種模式。圖1所示的是美國學者迪克(Walter Dick)和凱里(Lou Carey,James O. Carey)提出的模式,這個模式有廣泛的應用。

對于整個設計過程,可以分為兩個階段,即分析階段和決策階段。分析階段的結果是編寫出績效目標。以績效目標為依據,設計者開始做出的決策,形成如下的設計文件:

● 評價學習的試題和量表;

● 教學內容和活動的順序與組織方案;

● 教學材料和教師手冊的初稿;

● 對教學和教學材料的形成性評價方案;

● 對教學和教學材料的總結性評價方案。

2 教學軟件產品的開發

教學軟件產品的開發要遵循軟件工程的規律。軟件工程是“采用工程化的原理與方法對軟件進行計劃、開發和維護。” 目的是提高軟件開發的效率和可靠性。軟件開發的基本模型如圖2。

這樣的線性過程不適合于教學軟件開發。首先這種模型是以編寫程序代碼為中心的,而教學軟件除了程序代碼,還有大量的媒體元素,如圖像、動畫、音頻、視頻等。這些元素的制作是與程序編寫并行或交叉進行的,該模型反映不出媒體制作的工作過程。其次是在教學軟件設計的初期,由于教學本身的復雜性,設計者不可能完全確定設計的細節,不可能在分析階段解決所有的分析問題,經常需要在開發過程中修改他們的設計,該模型沒有考慮到開發過程中的不確定性。

在對軟件開發模型改進的過程中,人們提出了快速原形法、增量模型、螺旋模型等,這些模型的共同特點是把軟件開發看作多次循環改進的過程,在多個循環過程中有多次的評估和修改,或是從軟件的核心逐步豐富。圖3示意了原型法與螺旋模型結合。無論是哪種模型,都有軟件開發的基本步驟:分析、設計、開發、測試。

3 教學系統設計與軟件開發模型的結合

教學軟件與管理軟件、工具軟件等功能性商用軟件最顯著的不同,是不能用“功能”來衡量。例如一個文字處理軟件,如果測試者能夠用軟件錄入文字,實現任何格式的排版就表明該軟件的功能實現了,而教學軟件無論運行多么流暢,嚴格地講都不能說它具有了功能,因為教學軟件的作用效果,不是自身表現出來的,這是具有不確定性的。因此對教學軟件,開發是否成功要看教學性,而不是“功能”,而教學性要靠教學系統設計來保證。

無論是從教學系統設計的角度,還是從軟件工程的角度,教學軟件開發過程都可以分為兩個階段,一個是設計階段,一個是開發階段。兩個階段之間有反復調整修改的環節。教學系統設計的理論和方法,主要應用在設計階段,以實現軟件的教學性,為開發提供藍圖。軟件工程的思想和方法,貫穿整個設計和開發過程,但重點是開發階段的組織與管理,以實現軟件的技術性能。一個好的教學軟件開發模式,應該以教學系統設計為基礎,結合軟件工程的思想和方法。對這種結合可以用圖4示意。該圖的內圈表示教學設計過程,外圈表示軟件開發過程,兩個過程是同時啟動同步進行的,交織成一個軟件開發循環周期,但是在各個階段兩者的重要程度和工作任務的分量不同。

二 教學軟件開發模式描述

1 模式的構成

該模式是借鑒美國學者Stephen M. Alessi和Stanley R. Trollip提出的模式,結合國內實際情況和我們的工作經驗提出來的,見圖5。

這個模式在整體上是軟件開發的螺旋模型中的一個周期,也可以看作增量模型的一個構件的實現過程,這取決與軟件開發的任務和條件。這個模式具有一定的普遍性,適合教學軟件專業開發,也可供學校的教育技術人員和各科教師制作課件參考。

設計與開發模式有三個要素和三個階段。三個要素是標準、評價和管理,三個階段是計劃、設計與開發。三個要素始終與三個階段相互作用,是指在制作的全過程中都要注意,是全過程的活動原則,保證項目的成功。計劃和設計兩個階段用環形表示階段內部有反復的修改,開發階段用豎的框架表示多項工作可能會并行或交叉開展。

這個模式涉及到開發者和用戶兩個方面,開發者包括教學設計人員、教學與培訓專業人員、媒體素材制作人員和美工人員、程序編寫和測試人員、項目管理人員等。在專業開發中,用戶是指接收產品的客戶,如學校、培訓機構或出版商。在學校或培訓機構內部開發時,用戶是指使用軟件的教學者,通常是教師。

2 模式的特點

(1) 基于標準的過程

從項目一開始,開發者與用戶等共同明確軟件最終產品所有方面的一致的標準,每個開發人員都知道應該怎么做,始終堅持確定了的標準。

(2) 實證的方式

全過程是初步設想、評價、修改的反復循環,直到最后完善。在計劃和設計階段需要完成兩個原型,體現了原型法的思想。軟件開發雖然有理論指導,但是最保險的還是不斷地試驗修改,直到合適為止。在全過程中堅持按標準評價,既不拔高也不降低。

(3) 全過程管理

軟件開發中有一種現象是偏離原定方案,到了最后又耗費時間、人力和財物進行修改。好的項目管理能保證方案實施,堅持既定標準。

(4) 重視決策階段

該模式中把計劃與設計分為兩個階段,在全過程中花費較多的時間,意圖是制作人員多花一些時間討論,提出初步設想,做出正確決策,然后進行技術實現。這樣不僅能少走彎路,提高工作效率,更重要的是能開發出體現教學設計魅力的軟件,而不是炫耀技術水平和藝術效果的展品。

(5)倡導集體協作

全過程貫穿了集體協作的工作方式。首先是因為設計與開發所需要的技能與知識不是一個人能全部具備的,決策需要集思廣益,需要有各方面專長的人合作;其次是協作方式能夠在參與者共同監督下,保證原定的標準與方案。

3 模式的要素

(1) 標準

標準是一個好的項目的起點和基礎,規定了開發人員持續努力所要達到的質量。在典型的情況下,一套標準來自兩個方面。第一,是由開發人員提出來的,開發人員都應知道質量標準,并且在全過程中遵守;第二,是由客戶或教學人員提出來的,往往比較具體,例如規定了總體印象、內容詳細的程度、字體、顏色等等。來自兩方面的標準一般是不會沖突的,能夠協調為一套標準。

(2) 評價

標準只有在軟件開發中堅持才有用,這就要求對所做的每一件事進行評價,每個人員也必須執行標準,以標準來衡量自己所做的工作。如果等到項目接近完成時,才來看是否應用了標準,既不現實,也沒有用處。

進行全程評價關系著項目的質量,通過設計與開發過程中反復的設想、試驗、評價、修改,使每一步工作都符合質量,則最終的產品才能具有高質量。

(3) 管理

成功與不成功的項目的差別很大程度上在于管理。對整個軟件開發項目的資源、經費、時間等要從始到終嚴格控制,進行的良好管理,否則項目容易偏離預定計劃和標準。加強項目管理,首先是要制定好計劃,其次是要做好監控工作,最后是要保持項目組成員之間以及與用戶之間的交流和溝通。

4 模式的階段

(1) 計劃階段

計劃階段奠定多媒體教學軟件開發項目的基礎,形成總體設想,以保證項目各方面順利進行。

計劃階段應確定項目的目的,也就是學習者完成軟件學習后應掌握的知識、技能及應形成的能力、態度等。目的的確定涉及到教學內容范圍,學習者的起點知識技能,以及一般特點。明確工作的限制條件也是必要的,例如運行軟件的計算機環境,用戶對信息呈現的特殊要求、軟件內容的指定范圍等。

計劃還包括收集資料,明確所需要的資料是否都能得到,能否改編或自制,如果有些資料不可能解決,決定是否需要改變軟件的內容。計劃階段應開展頭腦風暴活動,項目組成員共同討論,形成對軟件的內容、結構、外觀、風格等方面的初步設想,用原型或文字描述出來。在這一階段需要頻繁地與用戶溝通,應編制一些文件,包括項目說明、計劃書、項目標準等,使項目管理有章可循,并得到用戶認可。

(2) 設計階段

設計階段進行軟件的教學內容的組織,明確軟件的教學目標,形成對軟件的具體描述,為技術實現提供指南。

設計是軟件開發的核心階段,時間用得最多。在這一階段,要綜合應用教學理論,使用控制與交互的各種方法,體現信息呈現的要求。在設計過程中,制作人員之間,以及制作人員與用戶之間,要繼續交流,對軟件最終的樣式達成共識,完成原型和設計文件。

(3) 開發階段

開發階段使設計的結果最終轉化為實際的產品。

這一階段要運用各種技術手段,包括硬件設備和工具軟件,利用和改編現有資料,制作文本、圖像等多媒體素材,用編程或創作軟件集成軟件,經過多種不同水平的測試和試用后,最終完成軟件。并且安排軟件的總結性評價。

在開發階段,素材制作、軟件編程、手冊編寫等多項工作往往是并行或交叉開展的,素材創作和程序編寫人員是工作的主體,但設計人員和用戶仍以不同的角色參與制作過程,同時又在動用所有的技術資源,因此組織管理和質量控制十分重要。

參考文獻

[1] 張軍征.多媒體教學軟件設計原理與方法[M].北京:科學出版社, 2007.

[2] 張軍征.多媒體課件設計與制作基礎[M].北京: 高等教育出版社, 2004.

[3] Stephen M. Alessi, Stanley R. Trollip. Multimedia for Learning: Methods and Development [M]. Needham Heights: Allyn & Bacon, 2001.