一種基于教學軟件的改進原型法開發模型的研究

余久久

（安徽三聯學院，安徽 合肥 230601）

一種基于教學軟件的改進原型法開發模型的研究

余久久

（安徽三聯學院，安徽 合肥 230601）

圖1 傳統原型開發模型

文章根據教學軟件的特點，在分析了采用傳統原型法開發模型過程中所遇到問題的基礎上，提出了一種基于教學軟件的改進原型法開發模型.該模型把教學設計與系統設計兩個層面做為兩個并行開發的子原型，嵌入到教學軟件的原型開發模型中.從而使教學軟件的開發過程更好的符合教學規律與教學策略，提高開發質量.

教學軟件；原型；教學設計；系統設計

傳統的原型法開發模型思想即軟件開發者和用戶在以較小的代價快速確定用戶最基本需求的基礎上，在較短的時間內設計出一個可以運行的軟件原型系統，交付用戶使用.開發者根據用戶的使用情況及反饋意見對原型反復修改，不斷完善原型功能，最終形成用戶滿意的軟件產品.傳統的原型開發模型如圖1所示.

原型開發方法適合針對初始階段不容易確定詳細需求的信息系統（軟件）進行開發，它可以降低系統開發后期的不成功性，有效減少開發風險.

1 傳統的原型法開發模型中所產生的問題

教學軟件可以認為是一種運用于教學領域，為實現教學目標、實施教學過程設計和制作的基于現代化信息教學技術的教學材料，具有特定教學內容和教學策略的計算機教學程序.它可以用來存貯、傳遞和處理教學信息.文獻均指出了教學軟件在設計與開發過程中必須具有雙重屬性：第一，軟件自身開發過程屬性.包括軟件的構造性、可靠性等各種系統特性.第二，教學的屬性.教學軟件以教學為主，需體現出現代化信息技術環境中教學內容、教學理念、教學設計以及教學策略等.此外，教學軟件需要經過長期的教學實踐的檢驗，聽取教師、學生的意見并反復改進，逐漸完善成熟.

教學軟件的應用離不開學科教師.學科教師作為開發人員的一部分需要參與到開發中；同樣對教學軟件使用的評價及反饋離不開學生，軟件本身需要在反饋中不斷得到完善.加之不同教師的教學方法與組織教學形式各異，從而決定教學軟件的開發需要反復化.這就確定了教學軟件必須采用原型開發模式.文獻[2,3]同樣都提出了關于教學軟件適合采用傳統的原型開發模式.然而筆者在相關文獻資料研究的基礎上結合實際開發經驗，認為采用傳統的原型開發模式存在兩方面問題：

1.1 不能確定軟件原型中最核心部分的特性

軟件開發者缺乏對教育、教學領域的深入了解，在分析教學軟件的原型需求時，過多的從軟件開發工程的設計角度著手，忽視軟件同所運用于的教學領域之間關系.同理，學科教師通常能較好的把握教學策略，但是在軟件開發技術和系統功能實現上存在困難.這兩方面矛盾導致了在原型分析階段確立不了教學軟件原型中最核心部分的特性.在經過反復迭代開發過程中，盡管最終軟件自身的功能需求等可以實現，但造成對于教學領域卻不適用的情況.

1.2 軟件的教學設計與系統功能兩方面因素無法很好的協調

在原型開發過程中，用戶不斷的提出對軟件教學設計和系統功能兩個方面的修改及反饋意見，導致開發人員無法有效地協調好“教學”與“系統”兩個方面的修改策略.存在軟件系統功能實現但是教學設計無法體現；或者軟件雖體現出相應的教學設計策略，可是系統功能在實現上出現問題的情況.這也在一定程度上增加了教學軟件的開發風險.

2 教學軟件開發過程的特殊性

教學軟件在功能實現的基礎上需反映一定的教學規律、教學設計及教學過程，即需要學科教師（包括教育專家、美工編輯人員等）參與開發過程.文獻[4,5,6]等大量國內文獻都闡明了教學軟件開發過程所具有教學設計、系統設計兩方面的特殊性，系統分析了教學軟件開發的出發點是符合教學的要求.當教學需求或外部環境變更時要注重對軟件自身需求的變化與修正.

2.1 教學設計

圖2 教學設計模式

教學設計是以教學過程為研究對象，運用系統的方法分析教學問題及需求，設計解決其教學策略、教學方法以及教學步驟，并對教學效果作出評價的計劃過程和操作程序.通過對國內外文獻[8,9,10]等的研究，可以把教學設計模式核心歸結成是一由教學分析、教學設計、教學實現與教學評價四個步驟組成的封閉環模式，如圖2所示：

在圖2所示的教學設計模式中，教學設計步驟實際上包括教學過程中多媒體、文字、音頻、圖形圖像視頻等因素的制作與編輯.教學實現過程可以看成是將設計好的各類教學素材按照一定合理的形式進行組合與鏈接，通過相應的開發工具生成最終的程序.教學評價過程即使用者對教學軟件在使用上的反饋.通過反饋，開發人員不斷地修改并完善教學設計過程.可以將一不夠完善的電子教學材料作為教學設計原型的基礎上，由學科教師、美工編輯人員、學生等通過反復溝通和使用進行不斷優化與改進，并在實際教學中反復完善.

2.2 系統設計

系統設計的核心是從軟件工程過程，結合軟件自身實現功能的角度上開發出滿足用戶需求的高質量軟件系統.軟件開發過程細分為可行性研究、需求分析、軟件設計、軟件實現、軟件測試及運行維護等階段.指導軟件開發模型主要有瀑布模型、原型模型、螺旋模型等.

圖3 系統設計模式

原型模型思路是可以較好的實現教學軟件的系統功能實現.從系統功能實現的角度來看，可以在初步的需求分析基礎上快速確定原型系統的功能，通過在對原型反復評價（測試）的基礎上逐步完善而形成最終的系統功能.同樣，可以把系統設計模式核心歸結成是一由系統分析、系統設計、系統實現與系統評價四個步驟組成的封閉環模式，如圖3所示：

系統設計模式參與人員主要由軟件工程師、程序設計人員等組成.在系統測試階段從功能上不斷精確用戶需求，完善系統設計.該模式亦適合初始階段用戶需求難以一次性確定場合.

2.3 教學軟件開發流程的分析

毋庸置疑，在教學軟件的開發過程中要同時考慮到教學設計與系統設計兩方面因素.從用戶需求層次上體現為功能模塊的設計與開發，但是從運用領域層次上蘊含著符合用戶需要的教學策略、教學目標分析與設計、教學內容組織等.由于同時包含這兩方面因素，教學軟件系統的全面需求一般很難描述，所以開發控制難度較大.

教學軟件不同于一般商業性軟件，在對教學設計階段和系統分析階段需要軟件工程師、學科教師、教育專家、美工編輯人員等共同參與.所以說其系統設計模式采用原型開發模型是必須的.如何有效結合采用原型化思想的教學設計模式，是教學軟件開發質量保證的關鍵.

3 改進原型法開發模型的構建

從前面的分析可以得出，教學軟件在教學設計與系統設計兩個階段上都體現了系統方法的思想，即從兩個層面對問題的解決都包括由分析、設計、實現以及評價的過程構成（從教學設計層面來看，反饋即指對教學過程的反復評價；從系統實現層面來看，反饋即指對軟件功能上的反復評價）.因此可以構建一種改進原型的開發模型，即把教學設計與系統設計兩個階段分別作為兩個并行開發的子原型，嵌入教學軟件的原型開發模型中.

3.1 計劃

計劃即對教學軟件開發涉及到教學內容、教學對象、教學目標、系統功能實現、軟硬件需求、經濟可行性等因素的總體規劃，主要參與人員由軟件工程師、教學專家及學科教師等共同組成.計劃階段不僅體現教學目標及策略，同時從軟件工程角度考慮系統功能實現的可行性和功能框架.

3.2 教學設計與系統設計并行原型開發流程

在如圖4所示的改進原型法開發模型中，教學設計與系統設計在各自子流程分析的基礎上將做為兩個并行的子原型開發模式反映在教學軟件的原型開發模式中.從宏觀上分析，這兩個并行子過程是最終產生教學軟件原型的核心階段，該階段的設計與實現反映了軟件從教學及系統功能兩個層面的設計與實現.教學設計分支中的教學實現的目的體現了軟件中教學設計思想及特點，包括對教學稿本編寫、教學創意設計、多媒體元素編輯與合成等.在初步形成教學策略模型基礎上，通過學科教師及學生的評價與反饋，反復迭代修改，最終形成符合教學對象要求和教學策略的教學運用模型.同樣，系統設計分支的系統實現的目的體現了軟件中功能實現思想，在快速確定系統的功能范圍（如處理功能、總體結構、模擬性能等特性）的基礎上形成實現一個可運行系統，通過不斷的使用與評價，完善系統功能，最終確定系統的結構.教學設計與系統設計并發進行，都是在形成各自最初原型基礎上不斷修改與完善，直到形成教學軟件的原型.

3.3 用戶反饋

用戶反饋發生在對教學軟件的試用期間，這個階段主要是發現問題，驗證軟件在教學及系統功能兩方面在實現上的正確程度.開發人員通過用戶對教學軟件的反復檢查、評價與測試，從教學設計與系統實現兩方面著手修改與完善，直至滿足用戶需求.

4 改進原型法開發模型的優點

教學軟件改進原型法開發模型較傳統原型開發模型相比，主要具有以下兩個優點：

4.1 充分發揮了學科教師（包括教育技術人員、美工編輯人員等）和軟件開發人員（包括軟件工程師、程序設計人員等）的各自作用

教學軟件改進原型法開發模型中高度重視了學科教師與軟件開發人員的共同參與.由于學科教師大多從事所在學科領域的教學工作，缺乏對軟件開發技術的細致了解，自行開發教學軟件存在困難.同樣，軟件工程師缺乏教學思想及教學工作經驗，開發出的教學軟件在教育教學領域中存在缺陷.做為改進模型中的平行的教學設計子過程，學科教師可以不必過多考慮系統在功能實現上的技術細節，重點關注教育教學，以及研究如何優化教學設計和隨之適應的及教學模式、策略等.在系統設計及實現子過程中，軟件開發人員也不必過多考慮教學因素，重點在于具體的軟件開發技術，軟件使用工具的使用等.本模型把教學設計和系統實現兩個過程作為平行的子過程分開，在原型分析階段就可以較好的確定雙方實現系統中最核心的教學設計和功能設計兩方面內容，從而較好的解決了這兩方面因素無法很好的協調的問題.這也極大的有利于兩類人員充分發揮各自特長，各盡職責.

4.2 軟件產品在迭代開發中，主體功能的開發得到重視

在傳統的原型法開發模型中，通過用戶反饋不斷提出修改意見，開發人員在反復修改原型過程中容易忽視軟件功能主體的開發.教學軟件原型產生后，可以通過用戶使用后的反饋意見清晰地確定到底是教學設計還是系統功能實現上存在問題.從圖4所示的用戶反饋流程，開發人員可以根據反饋信息結合開發計劃來確定修改的方向，決定側重教學設計方面還是系統設計方面.所以在改進原型開發模型中，無論針對原型產品進行多次反復修改與完善，其主體功能的開發始終得到有效地重視.

5 結束語

教學軟件的改進原型法開發模型，在一定程度上較好的解決了開發過程中所涉及到的軟件在教學領域運用上的復雜性，使其開發過程符合教學規律與教學策略，提高開發質量與開發效率.做為一種新型軟件開發模型，可以推廣于要求適應其運用領域規律、反映行業領域特點及策略的其它一系列軟件開發中去.

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TP311

A

1673-260X（2010）09-0020-03

2010年安徽三聯學院科研基金項目（項目編號：2010008）