教学设计与软件工程结合的教学软件开发模式

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【摘要】针对当前国内教学软件开发模式的缺陷,分析教学软件开发中的教学设计过程和软件工程成分,明确两者结合的基本关系,提出教学系统设计与软件工程结合的开发模式,阐述了它的要素和阶段。

【关键词】教学软件;教学系统设计;软件工程;开发模式

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2009)07―0049―03

当前国内的论著和教材中提出的教学软件设计与开发模式大体可以归为两类。一类是对教学系统设计模式修改而来的,如对ADDE模式的修改;另一类是在软件工程的线性开发模型中插入教学设计环节的,例如“项目定义教学设计系统设计脚本编写素材准备软件编辑试用评价产品出版”。这两类模式都忽略了教学设计与软件工程的内在联系,不能很好地指导教学软件开发。

教学软件既是一种教学材料,又是一类应用软件。作为教学材料,属于教学系统设计的对象,作为应用软件,是软件工程的产品。 因此教学软件开发过程中有两条并行交叉的过程。本文在分析开发过程的基础上,提出两者结合的开发模式。

一 教学软件开发过程分析

1 教学材料的系统设计

在教学系统设计中,教学材料的开发是放在整个系统中考虑的,是一系列的相关分析和决策的结果。

教学系统设计有多种模式。图1所示的是美国学者迪克(Walter Dick)和凯里(Lou Carey,James O. Carey)提出的模式,这个模式有广泛的应用。

对于整个设计过程,可以分为两个阶段,即分析阶段和决策阶段。分析阶段的结果是编写出绩效目标。以绩效目标为依据,设计者开始做出的决策,形成如下的设计文件:

评价学习的试题和量表;

教学内容和活动的顺序与组织方案;

教学材料和教师手册的初稿;

对教学和教学材料的形成性评价方案;

对教学和教学材料的总结性评价方案。

2 教学软件产品的开发

教学软件产品的开发要遵循软件工程的规律。软件工程是“采用工程化的原理与方法对软件进行计划、开发和维护。” 目的是提高软件开发的效率和可靠性。软件开发的基本模型如图2。

这样的线性过程不适合于教学软件开发。首先这种模型是以编写程序代码为中心的,而教学软件除了程序代码,还有大量的媒体元素,如图像、动画、音频、视频等。这些元素的制作是与程序编写并行或交叉进行的,该模型反映不出媒体制作的工作过程。其次是在教学软件设计的初期,由于教学本身的复杂性,设计者不可能完全确定设计的细节,不可能在分析阶段解决所有的分析问题,经常需要在开发过程中修改他们的设计,该模型没有考虑到开发过程中的不确定性。

在对软件开发模型改进的过程中,人们提出了快速原形法、增量模型、螺旋模型等,这些模型的共同特点是把软件开发看作多次循环改进的过程,在多个循环过程中有多次的评估和修改,或是从软件的核心逐步丰富。图3示意了原型法与螺旋模型结合。无论是哪种模型,都有软件开发的基本步骤:分析、设计、开发、测试。

3 教学系统设计与软件开发模型的结合

教学软件与管理软件、工具软件等功能性商用软件最显著的不同,是不能用“功能”来衡量。例如一个文字处理软件,如果测试者能够用软件录入文字,实现任何格式的排版就表明该软件的功能实现了,而教学软件无论运行多么流畅,严格地讲都不能说它具有了功能,因为教学软件的作用效果,不是自身表现出来的,这是具有不确定性的。因此对教学软件,开发是否成功要看教学性,而不是“功能”,而教学性要靠教学系统设计来保证。

无论是从教学系统设计的角度,还是从软件工程的角度,教学软件开发过程都可以分为两个阶段,一个是设计阶段,一个是开发阶段。两个阶段之间有反复调整修改的环节。教学系统设计的理论和方法,主要应用在设计阶段,以实现软件的教学性,为开发提供蓝图。软件工程的思想和方法,贯穿整个设计和开发过程,但重点是开发阶段的组织与管理,以实现软件的技术性能。一个好的教学软件开发模式,应该以教学系统设计为基础,结合软件工程的思想和方法。对这种结合可以用图4示意。该图的内圈表示教学设计过程,外圈表示软件开发过程,两个过程是同时启动同步进行的,交织成一个软件开发循环周期,但是在各个阶段两者的重要程度和工作任务的分量不同。

二 教学软件开发模式描述

1 模式的构成

该模式是借鉴美国学者Stephen M. Alessi和Stanley R. Trollip提出的模式,结合国内实际情况和我们的工作经验提出来的,见图5。

这个模式在整体上是软件开发的螺旋模型中的一个周期,也可以看作增量模型的一个构件的实现过程,这取决与软件开发的任务和条件。这个模式具有一定的普遍性,适合教学软件专业开发,也可供学校的教育技术人员和各科教师制作课件参考。

设计与开发模式有三个要素和三个阶段。三个要素是标准、评价和管理,三个阶段是计划、设计与开发。三个要素始终与三个阶段相互作用,是指在制作的全过程中都要注意,是全过程的活动原则,保证项目的成功。计划和设计两个阶段用环形表示阶段内部有反复的修改,开发阶段用竖的框架表示多项工作可能会并行或交叉开展。

这个模式涉及到开发者和用户两个方面,开发者包括教学设计人员、教学与培训专业人员、媒体素材制作人员和美工人员、程序编写和测试人员、项目管理人员等。在专业开发中,用户是指接收产品的客户,如学校、培训机构或出版商。在学校或培训机构内部开发时,用户是指使用软件的教学者,通常是教师。

2 模式的特点

(1) 基于标准的过程

从项目一开始,开发者与用户等共同明确软件最终产品所有方面的一致的标准,每个开发人员都知道应该怎么做,始终坚持确定了的标准。

(2) 实证的方式

全过程是初步设想、评价、修改的反复循环,直到最后完善。在计划和设计阶段需要完成两个原型,体现了原型法的思想。软件开发虽然有理论指导,但是最保险的还是不断地试验修改,直到合适为止。在全过程中坚持按标准评价,既不拔高也不降低。

(3) 全过程管理

软件开发中有一种现象是偏离原定方案,到了最后又耗费时间、人力和财物进行修改。好的项目管理能保证方案实施,坚持既定标准。

(4) 重视决策阶段

该模式中把计划与设计分为两个阶段,在全过程中花费较多的时间,意图是制作人员多花一些时间讨论,提出初步设想,做出正确决策,然后进行技术实现。这样不仅能少走弯路,提高工作效率,更重要的是能开发出体现教学设计魅力的软件,而不是炫耀技术水平和艺术效果的展品。

(5)倡导集体协作

全过程贯穿了集体协作的工作方式。首先是因为设计与开发所需要的技能与知识不是一个人能全部具备的,决策需要集思广益,需要有各方面专长的人合作;其次是协作方式能够在参与者共同监督下,保证原定的标准与方案。

3 模式的要素

(1) 标准

标准是一个好的项目的起点和基础,规定了开发人员持续努力所要达到的质量。在典型的情况下,一套标准来自两个方面。第一,是由开发人员提出来的,开发人员都应知道质量标准,并且在全过程中遵守;第二,是由客户或教学人员提出来的,往往比较具体,例如规定了总体印象、内容详细的程度、字体、颜色等等。来自两方面的标准一般是不会冲突的,能够协调为一套标准。

(2) 评价

标准只有在软件开发中坚持才有用,这就要求对所做的每一件事进行评价,每个人员也必须执行标准,以标准来衡量自己所做的工作。如果等到项目接近完成时,才来看是否应用了标准,既不现实,也没有用处。

进行全程评价关系着项目的质量,通过设计与开发过程中反复的设想、试验、评价、修改,使每一步工作都符合质量,则最终的产品才能具有高质量。

(3) 管理

成功与不成功的项目的差别很大程度上在于管理。对整个软件开发项目的资源、经费、时间等要从始到终严格控制,进行的良好管理,否则项目容易偏离预定计划和标准。加强项目管理,首先是要制定好计划,其次是要做好监控工作,最后是要保持项目组成员之间以及与用户之间的交流和沟通。

4 模式的阶段

(1) 计划阶段

计划阶段奠定多媒体教学软件开发项目的基础,形成总体设想,以保证项目各方面顺利进行。

计划阶段应确定项目的目的,也就是学习者完成软件学习后应掌握的知识、技能及应形成的能力、态度等。目的的确定涉及到教学内容范围,学习者的起点知识技能,以及一般特点。明确工作的限制条件也是必要的,例如运行软件的计算机环境,用户对信息呈现的特殊要求、软件内容的指定范围等。

计划还包括收集资料,明确所需要的资料是否都能得到,能否改编或自制,如果有些资料不可能解决,决定是否需要改变软件的内容。计划阶段应开展头脑风暴活动,项目组成员共同讨论,形成对软件的内容、结构、外观、风格等方面的初步设想,用原型或文字描述出来。在这一阶段需要频繁地与用户沟通,应编制一些文件,包括项目说明、计划书、项目标准等,使项目管理有章可循,并得到用户认可。

(2) 设计阶段

设计阶段进行软件的教学内容的组织,明确软件的教学目标,形成对软件的具体描述,为技术实现提供指南。

设计是软件开发的核心阶段,时间用得最多。在这一阶段,要综合应用教学理论,使用控制与交互的各种方法,体现信息呈现的要求。在设计过程中,制作人员之间,以及制作人员与用户之间,要继续交流,对软件最终的样式达成共识,完成原型和设计文件。

(3) 开发阶段

开发阶段使设计的结果最终转化为实际的产品。

这一阶段要运用各种技术手段,包括硬件设备和工具软件,利用和改编现有资料,制作文本、图像等多媒体素材,用编程或创作软件集成软件,经过多种不同水平的测试和试用后,最终完成软件。并且安排软件的总结性评价。

在开发阶段,素材制作、软件编程、手册编写等多项工作往往是并行或交叉开展的,素材创作和程序编写人员是工作的主体,但设计人员和用户仍以不同的角色参与制作过程,同时又在动用所有的技术资源,因此组织管理和质量控制十分重要。

参考文献

[1] 张军征.多媒体教学软件设计原理与方法[M].北京:科学出版社, 2007.

[2] 张军征.多媒体课件设计与制作基础[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.