教學(xué)設(shè)計(jì)與軟件工程結(jié)合的教學(xué)軟件開發(fā)模式

李為民　張軍征

【摘要】針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)教學(xué)軟件開發(fā)模式的缺陷,分析教學(xué)軟件開發(fā)中的教學(xué)設(shè)計(jì)過程和軟件工程成分,明確兩者結(jié)合的基本關(guān)系,提出教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件工程結(jié)合的開發(fā)模式,闡述了它的要素和階段。

【關(guān)鍵詞】教學(xué)軟件;教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì);軟件工程;開發(fā)模式

【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009—8097(2009)07—0049—03

當(dāng)前國(guó)內(nèi)的論著和教材中提出的教學(xué)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)模式大體可以歸為兩類。一類是對(duì)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式修改而來的,如對(duì)ADDE模式的修改;另一類是在軟件工程的線性開發(fā)模型中插入教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的,例如“項(xiàng)目定義→教學(xué)設(shè)計(jì)→系統(tǒng)設(shè)計(jì)→腳本編寫→素材準(zhǔn)備→軟件編輯→試用評(píng)價(jià)→產(chǎn)品出版”。這兩類模式都忽略了教學(xué)設(shè)計(jì)與軟件工程的內(nèi)在聯(lián)系,不能很好地指導(dǎo)教學(xué)軟件開發(fā)。

教學(xué)軟件既是一種教學(xué)材料,又是一類應(yīng)用軟件。作為教學(xué)材料,屬于教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的對(duì)象,作為應(yīng)用軟件,是軟件工程的產(chǎn)品。 因此教學(xué)軟件開發(fā)過程中有兩條并行交叉的過程。本文在分析開發(fā)過程的基礎(chǔ)上,提出兩者結(jié)合的開發(fā)模式。

一 教學(xué)軟件開發(fā)過程分析

1 教學(xué)材料的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,教學(xué)材料的開發(fā)是放在整個(gè)系統(tǒng)中考慮的,是一系列的相關(guān)分析和決策的結(jié)果。

教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有多種模式。圖1所示的是美國(guó)學(xué)者迪克(Walter Dick)和凱里(Lou Carey,James O. Carey)提出的模式,這個(gè)模式有廣泛的應(yīng)用。

對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)過程,可以分為兩個(gè)階段,即分析階段和決策階段。分析階段的結(jié)果是編寫出績(jī)效目標(biāo)。以績(jī)效目標(biāo)為依據(jù),設(shè)計(jì)者開始做出的決策,形成如下的設(shè)計(jì)文件:

● 評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)的試題和量表;

● 教學(xué)內(nèi)容和活動(dòng)的順序與組織方案;

● 教學(xué)材料和教師手冊(cè)的初稿;

● 對(duì)教學(xué)和教學(xué)材料的形成性評(píng)價(jià)方案;

● 對(duì)教學(xué)和教學(xué)材料的總結(jié)性評(píng)價(jià)方案。

2 教學(xué)軟件產(chǎn)品的開發(fā)

教學(xué)軟件產(chǎn)品的開發(fā)要遵循軟件工程的規(guī)律。軟件工程是“采用工程化的原理與方法對(duì)軟件進(jìn)行計(jì)劃、開發(fā)和維護(hù)。” 目的是提高軟件開發(fā)的效率和可靠性。軟件開發(fā)的基本模型如圖2。

這樣的線性過程不適合于教學(xué)軟件開發(fā)。首先這種模型是以編寫程序代碼為中心的,而教學(xué)軟件除了程序代碼,還有大量的媒體元素,如圖像、動(dòng)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(jìn)行的,該模型反映不出媒體制作的工作過程。其次是在教學(xué)軟件設(shè)計(jì)的初期,由于教學(xué)本身的復(fù)雜性,設(shè)計(jì)者不可能完全確定設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié),不可能在分析階段解決所有的分析問題,經(jīng)常需要在開發(fā)過程中修改他們的設(shè)計(jì),該模型沒有考慮到開發(fā)過程中的不確定性。

在對(duì)軟件開發(fā)模型改進(jìn)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(diǎn)是把軟件開發(fā)看作多次循環(huán)改進(jìn)的過程,在多個(gè)循環(huán)過程中有多次的評(píng)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(jié)合。無論是哪種模型,都有軟件開發(fā)的基本步驟:分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、測(cè)試。

3 教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)模型的結(jié)合

教學(xué)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(gè)文字處理軟件,如果測(cè)試者能夠用軟件錄入文字,實(shí)現(xiàn)任何格式的排版就表明該軟件的功能實(shí)現(xiàn)了,而教學(xué)軟件無論運(yùn)行多么流暢,嚴(yán)格地講都不能說它具有了功能,因?yàn)榻虒W(xué)軟件的作用效果,不是自身表現(xiàn)出來的,這是具有不確定性的。因此對(duì)教學(xué)軟件,開發(fā)是否成功要看教學(xué)性,而不是“功能”,而教學(xué)性要靠教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來保證。

無論是從教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度,還是從軟件工程的角度,教學(xué)軟件開發(fā)過程都可以分為兩個(gè)階段,一個(gè)是設(shè)計(jì)階段,一個(gè)是開發(fā)階段。兩個(gè)階段之間有反復(fù)調(diào)整修改的環(huán)節(jié)。教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論和方法,主要應(yīng)用在設(shè)計(jì)階段,以實(shí)現(xiàn)軟件的教學(xué)性,為開發(fā)提供藍(lán)圖。軟件工程的思想和方法,貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程,但重點(diǎn)是開發(fā)階段的組織與管理,以實(shí)現(xiàn)軟件的技術(shù)性能。一個(gè)好的教學(xué)軟件開發(fā)模式,應(yīng)該以教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),結(jié)合軟件工程的思想和方法。對(duì)這種結(jié)合可以用圖4示意。該圖的內(nèi)圈表示教學(xué)設(shè)計(jì)過程,外圈表示軟件開發(fā)過程,兩個(gè)過程是同時(shí)啟動(dòng)同步進(jìn)行的,交織成一個(gè)軟件開發(fā)循環(huán)周期,但是在各個(gè)階段兩者的重要程度和工作任務(wù)的分量不同。

二 教學(xué)軟件開發(fā)模式描述

1 模式的構(gòu)成

該模式是借鑒美國(guó)學(xué)者Stephen M. Alessi和Stanley R. Trollip提出的模式,結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況和我們的工作經(jīng)驗(yàn)提出來的,見圖5。

這個(gè)模式在整體上是軟件開發(fā)的螺旋模型中的一個(gè)周期,也可以看作增量模型的一個(gè)構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)過程,這取決與軟件開發(fā)的任務(wù)和條件。這個(gè)模式具有一定的普遍性,適合教學(xué)軟件專業(yè)開發(fā),也可供學(xué)校的教育技術(shù)人員和各科教師制作課件參考。

設(shè)計(jì)與開發(fā)模式有三個(gè)要素和三個(gè)階段。三個(gè)要素是標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)和管理,三個(gè)階段是計(jì)劃、設(shè)計(jì)與開發(fā)。三個(gè)要素始終與三個(gè)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(dòng)原則,保證項(xiàng)目的成功。計(jì)劃和設(shè)計(jì)兩個(gè)階段用環(huán)形表示階段內(nèi)部有反復(fù)的修改,開發(fā)階段用豎的框架表示多項(xiàng)工作可能會(huì)并行或交叉開展。

這個(gè)模式涉及到開發(fā)者和用戶兩個(gè)方面,開發(fā)者包括教學(xué)設(shè)計(jì)人員、教學(xué)與培訓(xùn)專業(yè)人員、媒體素材制作人員和美工人員、程序編寫和測(cè)試人員、項(xiàng)目管理人員等。在專業(yè)開發(fā)中,用戶是指接收產(chǎn)品的客戶,如學(xué)校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)或出版商。在學(xué)校或培訓(xùn)機(jī)構(gòu)內(nèi)部開發(fā)時(shí),用戶是指使用軟件的教學(xué)者,通常是教師。

2 模式的特點(diǎn)

(1) 基于標(biāo)準(zhǔn)的過程

從項(xiàng)目一開始,開發(fā)者與用戶等共同明確軟件最終產(chǎn)品所有方面的一致的標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)開發(fā)人員都知道應(yīng)該怎么做,始終堅(jiān)持確定了的標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 實(shí)證的方式

全過程是初步設(shè)想、評(píng)價(jià)、修改的反復(fù)循環(huán),直到最后完善。在計(jì)劃和設(shè)計(jì)階段需要完成兩個(gè)原型,體現(xiàn)了原型法的思想。軟件開發(fā)雖然有理論指導(dǎo),但是最保險(xiǎn)的還是不斷地試驗(yàn)修改,直到合適為止。在全過程中堅(jiān)持按標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià),既不拔高也不降低。

(3) 全過程管理

軟件開發(fā)中有一種現(xiàn)象是偏離原定方案,到了最后又耗費(fèi)時(shí)間、人力和財(cái)物進(jìn)行修改。好的項(xiàng)目管理能保證方案實(shí)施,堅(jiān)持既定標(biāo)準(zhǔn)。

(4) 重視決策階段

該模式中把計(jì)劃與設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段,在全過程中花費(fèi)較多的時(shí)間,意圖是制作人員多花一些時(shí)間討論,提出初步設(shè)想,做出正確決策,然后進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)。這樣不僅能少走彎路,提高工作效率,更重要的是能開發(fā)出體現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)魅力的軟件,而不是炫耀技術(shù)水平和藝術(shù)效果的展品。

(5)倡導(dǎo)集體協(xié)作

全過程貫穿了集體協(xié)作的工作方式。首先是因?yàn)樵O(shè)計(jì)與開發(fā)所需要的技能與知識(shí)不是一個(gè)人能全部具備的,決策需要集思廣益,需要有各方面專長(zhǎng)的人合作;其次是協(xié)作方式能夠在參與者共同監(jiān)督下,保證原定的標(biāo)準(zhǔn)與方案。

3 模式的要素

(1) 標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)好的項(xiàng)目的起點(diǎn)和基礎(chǔ),規(guī)定了開發(fā)人員持續(xù)努力所要達(dá)到的質(zhì)量。在典型的情況下,一套標(biāo)準(zhǔn)來自兩個(gè)方面。第一,是由開發(fā)人員提出來的,開發(fā)人員都應(yīng)知道質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),并且在全過程中遵守;第二,是由客戶或教學(xué)人員提出來的,往往比較具體,例如規(guī)定了總體印象、內(nèi)容詳細(xì)的程度、字體、顏色等等。來自兩方面的標(biāo)準(zhǔn)一般是不會(huì)沖突的,能夠協(xié)調(diào)為一套標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 評(píng)價(jià)

標(biāo)準(zhǔn)只有在軟件開發(fā)中堅(jiān)持才有用,這就要求對(duì)所做的每一件事進(jìn)行評(píng)價(jià),每個(gè)人員也必須執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),以標(biāo)準(zhǔn)來衡量自己所做的工作。如果等到項(xiàng)目接近完成時(shí),才來看是否應(yīng)用了標(biāo)準(zhǔn),既不現(xiàn)實(shí),也沒有用處。

進(jìn)行全程評(píng)價(jià)關(guān)系著項(xiàng)目的質(zhì)量,通過設(shè)計(jì)與開發(fā)過程中反復(fù)的設(shè)想、試驗(yàn)、評(píng)價(jià)、修改,使每一步工作都符合質(zhì)量,則最終的產(chǎn)品才能具有高質(zhì)量。

(3) 管理

成功與不成功的項(xiàng)目的差別很大程度上在于管理。對(duì)整個(gè)軟件開發(fā)項(xiàng)目的資源、經(jīng)費(fèi)、時(shí)間等要從始到終嚴(yán)格控制,進(jìn)行的良好管理,否則項(xiàng)目容易偏離預(yù)定計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)項(xiàng)目管理,首先是要制定好計(jì)劃,其次是要做好監(jiān)控工作,最后是要保持項(xiàng)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(jì)劃階段

計(jì)劃階段奠定多媒體教學(xué)軟件開發(fā)項(xiàng)目的基礎(chǔ),形成總體設(shè)想,以保證項(xiàng)目各方面順利進(jìn)行。

計(jì)劃階段應(yīng)確定項(xiàng)目的目的,也就是學(xué)習(xí)者完成軟件學(xué)習(xí)后應(yīng)掌握的知識(shí)、技能及應(yīng)形成的能力、態(tài)度等。目的的確定涉及到教學(xué)內(nèi)容范圍,學(xué)習(xí)者的起點(diǎn)知識(shí)技能,以及一般特點(diǎn)。明確工作的限制條件也是必要的,例如運(yùn)行軟件的計(jì)算機(jī)環(huán)境,用戶對(duì)信息呈現(xiàn)的特殊要求、軟件內(nèi)容的指定范圍等。

計(jì)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(nèi)容。計(jì)劃階段應(yīng)開展頭腦風(fēng)暴活動(dòng),項(xiàng)目組成員共同討論,形成對(duì)軟件的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、外觀、風(fēng)格等方面的初步設(shè)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(yīng)編制一些文件,包括項(xiàng)目說明、計(jì)劃書、項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)等,使項(xiàng)目管理有章可循,并得到用戶認(rèn)可。

(2) 設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)階段進(jìn)行軟件的教學(xué)內(nèi)容的組織,明確軟件的教學(xué)目標(biāo),形成對(duì)軟件的具體描述,為技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供指南。

設(shè)計(jì)是軟件開發(fā)的核心階段,時(shí)間用得最多。在這一階段,要綜合應(yīng)用教學(xué)理論,使用控制與交互的各種方法,體現(xiàn)信息呈現(xiàn)的要求。在設(shè)計(jì)過程中,制作人員之間,以及制作人員與用戶之間,要繼續(xù)交流,對(duì)軟件最終的樣式達(dá)成共識(shí),完成原型和設(shè)計(jì)文件。

(3) 開發(fā)階段

開發(fā)階段使設(shè)計(jì)的結(jié)果最終轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品。

這一階段要運(yùn)用各種技術(shù)手段,包括硬件設(shè)備和工具軟件,利用和改編現(xiàn)有資料,制作文本、圖像等多媒體素材,用編程或創(chuàng)作軟件集成軟件,經(jīng)過多種不同水平的測(cè)試和試用后,最終完成軟件。并且安排軟件的總結(jié)性評(píng)價(jià)。

在開發(fā)階段,素材制作、軟件編程、手冊(cè)編寫等多項(xiàng)工作往往是并行或交叉開展的,素材創(chuàng)作和程序編寫人員是工作的主體,但設(shè)計(jì)人員和用戶仍以不同的角色參與制作過程,同時(shí)又在動(dòng)用所有的技術(shù)資源,因此組織管理和質(zhì)量控制十分重要。

參考文獻(xiàn)

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