教學軟件需求分析有效實施的指導原則研究

【摘要】教學軟件的盲目開發造成的軟件產品不適合教育的實際需要的問題日益突出，由此引發的教學軟件資源浪費現象屢見不鮮。調查發現教學軟件在開發中對需求分析的忽視或實施方法不當是造成上述問題的主要原因之一。本研究在對國內外教學軟件開發、軟件需求工程等領域的相關文獻進行廣泛調研的基礎上，針對教學軟件自身的特點歸納出教學軟件開發的需求分析在分析過程、分析內容、分析方法、指導思想、質量控制等五方面的系統性指導原則。

【關鍵詞】教學軟件開發，需求分析，指導原則

【中圖分類號】G434【文獻標識碼】A 【論文編號】1009—8097（2007）03—0010—03

一、問題的提出

以計算機和網絡技術為主要特征的教育信息化的快速發展帶動了教育領域對計算機及網絡教學軟件的需求迅速增大。在市場需求的帶動下，大量教育類軟件產品迅速涌入市場。然而在實踐中，教學軟件產品在數量上雖然十分可觀，但是在技術、形式和質量等方面卻并不足以滿足實際需要。以北師大劉美鳳教授主持的 “信息技術在中小學教育中應用的有效性研究”為代表的眾多研究表明，教師認為“難以找到想用的、適合的軟件資源”已經成為較為普遍的問題。

“教學軟件的數量多但不實用”這是產品開發與實際需要相脫節的明顯表現，在一定程度上說明教學軟件的開發缺乏成功而有效的需求分析，開發機構和制作人員對于教師到底需要什么樣的教學軟件、喜歡哪些類型的教學軟件不能準確地把握。通過對相關政府部門和多家教學軟件開發公司的實地調研發現，當前教學軟件的需求分析工作未能得到足夠的重視是導致上述問題的重要原因之一。開發機構或是請一些專家簡單參謀，或是進行簡單的調查敷衍了事，致使教學軟件開發需求分析實踐中出現如下問題：

（1）開發人員忽視教學軟件需求分析的特殊性。教學軟件需求分析工作多是由技術背景的人員來承擔，需求分析的具體實施只依賴軟件工程的理論和方法進行，忽略教學軟件的特點及其需求分析的特殊性所在。（2）需求分析的實施方法問題。缺少針對教學軟件需求分析過程的統一的、規范的方法和指導，參加的人員各行其事。（3）需求分析存在簡單化、形式化的現象。用戶需求的收集工作主要由分析人員以簡單的問卷調查和訪談形式進行，缺乏對教學領域的系統認識，難以對教學領域的用戶信息進行深層次的分析，收集的數據僅僅停留在表象，很難說明問題。（4）需求管理不規范。缺乏系統規范地對用戶需求信息或資料進行整理和管理，致使設計和技術實現過程的參照資料很不完整。這樣在后續的多個開發環節中，很容易在開發人員的接口部分出現問題，并且缺乏對教學軟件產品是否滿足需求的有效評判依據。

為了減少教學軟件的盲目開發，有效解決上述教學軟件需求實踐中的諸多問題，迫切需要切實可行的相關理論實現對需求分析實踐的有效指導。

二、國內外相關研究與啟示

文獻調研表明，國內涉及教學軟件開發的研究多是對教學軟件（課件）開發經驗的總結或整體開發過程的闡述，并已形成以軟件工程理論和教學設計理論共同指導教學軟件開發的研究思路。然而關于教學軟件需求分析的論述還比較分散，未形成針對性的、系統的理論或實踐指導方法。就研究成果而言，值得一提的是何克抗教授在《教育技術學》一書中所列舉的“通用的教學軟件開發流程”。該流程明確了教學軟件開發的出發點是符合教學的要求，需求分析是教學軟件開發流程中必不可少的重要環節，同時強調要關注軟件使用過程的需求變更，當教學需要或外部環境發生變化時要重新對需求進行修正。

國外教學軟件開發機構或組織對于需求分析有著獨特的看法。1989年Coleman在建構主義范式下的需求協商理論中指出，“需求協商者不能將需求看作是一個可被測量和分類的客觀建構體，需求是在發現過程中的創造物”。需求協商要以公平合理的方式進行，需求是真正被協商的，而不是由客戶支配的或能夠簡單描述的。需求調研者應該參與其中，尋找參與人員在信息傳遞過程中的最佳平衡點。

AECT理論與研究部主任威爾森也從教學設計的角度對需求評估提出了重要觀點：（1）需求評估要考慮與應用領域情況密切相關的解決方案，也就是在綜合分析應用領域的前提下，體現缺什么，補什么；出現什么問題，解決什么問題的思路；（2）運用“市場導向”的需求評估策略，同時輔以缺陷“彌補型”需求評估策略。即不僅要滿足需求，同時也應考慮引導、創造需求；（3）在需求獲取階段盡可能地包括最終用戶及顧客。確定不同的用戶群及每個群里的典型用戶的特定需求。用戶要參與評論產品原型。

澳大利亞昆士蘭州大學的教學軟件開發部在多年的實踐中對需求分析工作形成了如下認識：首先，教學軟件開發的需要或想法不是想當然的，而是由內容專家、學校或教員意識到學生在理解某個特定的內容時有困難，并且覺得需要一個附加的學習資源時提出來的；其次，需求分析的開始階段并不需要教員有一個特別精確的想法，但是必須明確以下幾點：（1）軟件應該實現什么；（2）教學目標是什么；（3）學生需求、資質、原有技能；（4）硬件和網絡獲得的局限性；（5）做好慢慢開始的準備，可以先開發一個小包或原型，用于與學生的交流。在上述工作基礎上，應該完成（6）使學習目標與恰當的媒體和行動相匹配；（7）設計導航方式以及使用者的交互；（8）確定媒體需求；（9）為形成性評估和總結性評估確定最佳方案；（10）教學設計者要幫助完成以上任務，并且要確保項目的范圍有合理的教學性。

軟件工程領域的需求工程理論是對軟件開發的需求分析的系統化論述，是教學軟件的需求分析研究的重要理論基礎。需求工程理論將軟件需求分析劃分為需求開發和需求管理兩個重要方面，其中需求開發又分為需求獲取、需求分析、編寫需求規格說明書以及需求驗證；需求管理又主要包括需求變更控制、版本控制、需求跟蹤以及需求狀態跟蹤。目前關于需求工程理論的著作已經非常豐富（本文的研究將對這些理論加以借鑒，這里不再詳細介紹）。雖然許多專家在各自的研究中提出了不同的實施方法，但是“需求的開發與管理是相輔相成、必不可少”的這一觀點得到了大多數人的認可。

三、教學軟件需求分析指導原則的形成

從上述分析可以看出，無論在軟件工程領域、教學設計領域還是教學軟件的開發領域，人們對需求分析的重視程度呈明顯上升的趨勢，并積累了一定的實踐經驗和研究成果。通過對這些理論成果的分析，針對教學軟件開發實踐中的問題，結合教學軟件需求分析的特殊性，筆者認為教學軟件的需求分析應該遵循如下原則：

（一）從指導思想上：提倡需求的協商與引導

傳統的需求分析更強調從用戶處獲取需求，信息的傳遞方向以單向為主。需求分析人員保持中立，不讓自己的思想影響到需求的確定。然而由于大多數教學軟件用戶（教師）對軟件的技術發展很難把握，不清楚如何將自己的教學思想融會于教學軟件之中，這時需求調研者就不應該僅僅是調查者的角色，而是要參與其中，在平等的氛圍中與用戶探討、引導和確定需求。

需求協商的目的是需求的理解和引導，應注意以下幾點：

第一，需求應該源于用戶但高于用戶。從教學軟件的應用來看，教學軟件產品面對的用戶是教育實踐領域的工作人員，他們具有豐富的教學經驗，但對于教學軟件的特性及相關技術方面的了解卻不一定深入，因而在對教學軟件需求的認識方面，往往只注重局部的、以自我為中心的使用要求，忽視了更廣泛的實用性，導致教學軟件小而全的自我封閉，沒有開放性、共享性和通用性。鑒于此，要求需求分析人員幫助或引領教師對這一事物的認識，在需求協商中加以引導。

第二，防止需求的遺漏，獲取更加全面的需求。從需求的特性來看，需求包括顯性需求和隱性需求。顯性需求是被調查者（個人或組織）表達出來的需求，即意識到的需求。隱性需求是指被調查者未意識到的需求。對于“非良構”的教學軟件需求而言，很容易出現對某項重要需求的遺漏，因此要特別注意需求引導以實現對用戶隱性需求的有效挖掘。

第三，保證教學軟件產品的科學性、實用性與先進性。教學軟件的需求分析還要從社會發展對教育需求的變化、教育的價值和價值標準、軟件任務、人員、資金、技術、風險等各個角度進行分析，這是普通的教學軟件用戶難以駕御的，需要分析人員對各個方面進行理性的思考，在軟件開發現實可行性的基礎上對用戶進行需求的引導。

（二）在分析內容上：提倡“產品在系統中的分析”

無論是軟件工程理論方面還是一般軟件需求分析的實踐領域，人們更多地考慮產品本身的功能和非功能需求或產品特征，很少考慮軟件同應用領域或更大的系統之間的聯系，這對教學軟件并不適用。教學軟件的價值更多地應該體現在它的教育價值，其最終目的是實現有效教學。教學軟件在參與實際教學的過程中與教學的多種要素綜合發生作用，共同影響教學軟件的使用效果。北京師范大學的劉儒德提出，影響計算機軟件輔助課堂教學效果的因素包括環境因素、軟件因素、學生因素和教師因素等。如果以教學軟件產品為參照將上述因素做進一步歸納，又可分為內部因素和外部因素。內部因素即軟件本身的因素，如功能、性能、質量，應該完成的任務、實施的流程等；外部因素，即環境因素和使用者因素，即是否符合社會需要、是否適合教學發展、是否適合用戶（教師、學生等）使用。

教學軟件這一特點決定了其需求分析過程不僅要關注教學軟件本身，還應該關注整個應用系統，把它置身于教學系統中去綜合考慮系統各要素間的關系。也就是說，在需求分析時應該有“以使用者為本”的教育意識，明確軟件應用的范圍與類型，明確社會、學校、家庭、特別是我們要服務的主體對教育軟件的需求。這使得教學軟件的需求分析工作既有微觀的、邏輯嚴謹的系統分析，又有宏觀的、整體的把握。

（三）從分析過程上：提倡整體的、動態的分析過程

教學軟件的需求分析應從開發中的需求分析拓展為包含前期需求分析以及推廣應用中的用戶需求分析在內的整體過程。所謂前期需求分析，是指側重于有無進行軟件開發必要性與可行性的論證的一種前端分析，目的在于使教學軟件的開發具有明確的開發方向。鑒于教學軟件的最大特性在于其教學性，其應用目的是為了保證教學問題的有效解決，因此前期論證包括確定教學中的問題、分析哪些問題需要教學軟件來解決，及這些問題能否通過教學軟件來解決等各項工作。

除了前期需求分析和開發中的需求分析，教學軟件還有必要進行用戶使用過程中的需求分析，這是由教學軟件應用過程的特殊性決定的。用戶利用教學軟件進行學習的過程是一個思維不斷發展、認識逐步深入的過程，隨著使用者認知水平的提高和對軟件理解的加強，可能會使部分隱性的用戶需求顯性化。因此要獲取用戶真正的、全面的需求，必然需要對用戶在應用中的需求發展變化給予支持。進行產品的使用跟蹤可以發現一些在開發中沒有發現但在使用中確實存在的實際問題，這樣一方面可以幫助用戶解決，為用戶提供良好的服務；另一方面，開發部門能夠獲取更多的需求信息，同時積累一些經驗教訓，有利于版本的升級或新產品的開發。

教學軟件的需求分析還應是一個動態發展的過程。正如Coleman所言，“需求是在發現過程中的創造物”。由于人類認識客觀世界是反復探索、逐漸逼近的認知過程，特別是教學軟件產品本身與應用系統（如學校系統、社會系統）要素間會發生復雜而密切的關聯，教學問題不可能十分清晰，以簡單的線性方式一次性完成需求分析是不現實、不科學的。教學軟件的需求分析應該是真實教學背景下一個螺旋的、各階段不斷循環往復和演進的過程。雖然這個過程也包含一系列特定的步驟，但不強調各階段的線性關系和先后順序，一次循環結束后，獲得許多新的觀點和經驗，同時會成為下一次分析的邏輯起點，逐漸逼近符合真實教學情境的需求信息。

（四）從分析方法上：提倡迭代開發與原型方法的結合

傳統的生命周期法將軟件開發過程分為若干個階段，強調在定義分析階段鎖定需求，各個階段順序執行，逐個突破。按照傳統瀑布模型開發軟件，需求分析階段是孤立的，一旦詳細說明確定之后，它就會被看作是固定的。這種方法比較適用于用戶需求容易確定且較少變化的系統。教育軟件的用戶需求是發展變化的、有些用戶需求是隱性的、難以確定和表述的，特別是大型教學軟件開發項目很難有確定好的詳細說明。軟件工程的迭代方法為我們提供了解決方案。所謂迭代方法是通過一系列細化若干個漸進的反復過程生成有效解決方案，其最終產品是一個個子集從一個迭代過程到另一個迭代過程遞增式增長形成的。按照迭代開發的原理，可以將復雜的大型教學軟件項目進行劃分，逐步進行各個子系統的需求和開發。這樣一方面不會由于開發過程太復雜而使人無從下手，另一方面在開發周期的早期就能夠得到反饋信息，極大地減少了項目的風險性，而且使得支持需求的變化更為容易。迭代開發要求需求分析人員和最終用戶的交流貫穿于項目的整個生命周期。

教學軟件作為一種“認知工具”和“學習環境”，表面上體現為功能模塊的設計與開發，實質上蘊涵著以符合使用者思維習慣和學習需要的教學目標分析與設計、學習過程的設計、教學軟件內容的組織等。此外，教學軟件蘊含的教學理念很可能體現在更加微小的細節，比如軟件界面的布局、各個頁面間的位置關系都可能對其教學性產生影響，開發的可控制性難度大。教學軟件的用戶很難用語言完全準確地表達對軟件系統的全面要求，一般只是較為模糊的描述。因此在教學軟件的需求分析中強調原型法是必需的。利用原型法進行需求分析，可以以原型為“介質”增進需求分析人員和用戶雙方對需求的理解，在原型試用過程中，用戶可以加深對教學軟件的理解，提出更多的需求。而需求分析者通過收集使用者對原型的反饋意見，進一步了解用戶細節性的需求，通過不斷修正原型逐步逼近用戶需要的產品雛形，使比較含糊的、不確定性的教學軟件需求逐步明確化。在教學軟件開發的早期階段運用原型制作技術拿出樣品還有利于減少用戶需求引導的風險和產品結果的不確定性。

（五）從分析過程的質量控制上：提倡需求的科學管理

目前教學開發領域和教育技術領域關于需求分析的研究還只停留在需求開發階段，忽視了需求管理的理論研究和實踐。一般情況下我們所說的需求分析多是特指需求的開發，而事實上，需求管理在需求工程的理論和實踐領域也具有舉足輕重的地位。需求管理是一種獲取、組織并記錄系統需求的系統化方案，也是使客戶與項目團隊對不斷變更的系統需求達成并保持一致的過程。一個良好的需求管理不僅有利于提高需求分析的效率，保證需求文檔的一致性和可跟蹤性，確保軟件開發的質量和進度，而且可以節約大量的時間和開支。因此在教學軟件開發的需求分析的規范化過程中，需求管理是教學軟件需求分析質量控制的重要方面。

參考文獻

[1] Scott D.Coleman，J.David Perry，Thomas M.Schwen，Instructional Development Paradigms[M]，Educational Technology Publications，NEW JERSEY 07632，1997

[2] 徐曉雄，分析教學系統開發中的兩種系統思維[J]，開放教育研究，2003（2）

[3] 劉儒德，影響計算機輔助課堂教學效果的因素[J]，中國電化教育，1997（3）

[4] 阮俊杰，軟件開發方法與管理教程[M]，北京：海洋出版社，2003

[5] 汪瓊，朱萬森，楊芙清.教學軟件生產的層次模型[J]，北京大學學報(自然科學版)，1998（5）

Research on the Principles of Effective Need Analysis of Instructional Software

Huang Shaoying1Liu Mei feng2Zhang Xia2

1、Mathematics Campus Construction Center of Capital Normal University， Beijing，100037

2、School of Educational Technology， Beijing Normal University， Beijing，100875

Abstract: Nowadays， the blindly instructional software developing has resulted in lots of these resources unfit user’s real needs， thus many of them are wasted. Through field survey， we found that neglecting need analysis or implementing it inappropriately during the instructional software developing process would be one of the main causes of the problem. Based on the literature review on instructional software developing， software need engineering and instructional design， as well as according to the characteristic of instructional software， we put forward five principles upon instructional software need analysis: analysis process， analysis content， analysis approach， guideline and quality control.

Keywords: Instructional Software Development， Need Analysis， Principle