淺談基于可視化工具VisualEyes的教學案例的設計

□李婧

淺談基于可視化工具VisualEyes的教學案例的設計

□李婧

隨著網絡技術的進一步普及與發展，在線的可視化工具應用到教學中已成為一種趨勢。VisualEyes是一種性能良好的網絡可視化工具，它對教師的編程能力要求較低，易于呈現隨時空變化的教學內容，極具教學應用價值。本文在介紹該工具的基礎上，分析了使用該工具進行教學案例設計的過程與方法，并對其在教學實驗中的應用做了展望。

可視化工具；VisualEyes；教學設計

在當今的教育領域中，教學方法不斷變革，將可視化技術應用到教學中以輔助教師教學已被廣大教育專家認可。對于教授和學習那些抽象的概念以及程序性的知識，借助于可視化技術就顯得尤為重要。可視化教學已經成為教育技術領域發展的新趨勢與重要研究方向。

一、可視化工具VisualEyes概覽

（一）可視化工具VisualEyes的由來

VisualEyes項目由美國弗吉尼亞州數字歷史中心于2007年創建，并由美國弗吉尼亞大學科學、人文、藝術與技術創新網SHANTI(Sciences,Humanities&Arts Network of Technological Initiatives)投資和維護的一個支持中文輸入的可視化在線編輯工具。VisualEyes本身由Adobe Flash的腳本語言Actionscript3.0創建，它可以提供Flash環境并具備很好的兼容性。[1]

（二）VisualEyes的項目設計理念

樂高積木作為世界公認的智力玩具品牌早已風靡全球，如今它已不僅僅是少年兒童的游戲工具，其設計理念已被國際上的頂尖教育專家認可，并廣泛地應用到教育領域。可視化工具VisualEyes正是采用了樂高積木“虛擬搭建”的設計理念，即沒有固定的設計模板，完全憑借個體的想象力與創造力，設計、搭建出自己的結構化產品，并且最終的產品可修改、可再生。

可視化工具VisualEyes是一個開放性的在線編輯平臺，設計者可以按照自己的需求，將網絡上各種類型的資源鏈接到平臺上，這些資源可以是圖片、地圖、視頻、音頻以及數據庫等，再輔助一些簡單的腳本。VisualEyes的Flash網絡應用程序會閱讀用戶的項目腳本語言，進而執行任務，這一過程類似計算機閱讀Word程序。最終，VisualEyes會將它們整合為一個無縫的交互性視圖。這種設計理念不僅可以培養設計者的結構化思維，還能有效提高設計者的創新能力。[2]

（三）VisualEyes的項目結構

VisualEyes的在線編輯工具VisEdit為用戶提供了兩種編輯方式，一種是樹狀視圖的元素搭建編輯方式，另一種是直接編輯XML語言的方式。對于編程能力較弱的用戶可以直接采用結構化的“樂高積木”搭建方式。

利用VisualEyes新建的每一個項目都稱之為“工程”，用戶可將它看做主文件夾或樹干，它所包含的元素可以看做是子文件夾或樹枝。每一個工程都可以包含若干個子文件夾——視圖，每個視圖都以獨立選項卡的形式呈現在項目中。每個視圖文件夾又包含資源、顯示工具及控件等分支，用戶可以設置它們的屬性，還可以通過添加Glue腳本語言設置視圖的行為，從而呈現動態的視圖。

二、VisualEyes教學案例的教學分析

研究者選取了人民教育出版社出版的九年級上冊《世界歷史》的八個單元進行了教學案例的設計與開發，并以第四單元的教學內容《新航路的開辟》為例，介紹使用可視化工具VisualEyes設計開發教學案例的過程。

（一）角色及其功能分析

可視化工具VisualEyes是建立在通用的Internet基礎之上的視圖編輯平臺。在豐富的網絡資源的基礎上，學科教師根據教學計劃與教學目標，并結合自身的教學特色，利用VisualEyes服務器提供的編輯工具VisEdit，設計開發教學課件。研究者以九年級上學期的歷史課為研究對象，以管理員的身份參與此次研究，學科教師負責配合管理員開發教學案例。

1.管理員用戶和功能分析

管理員用戶是可視化項目的后臺編輯者，一般由學科教師擔任，由于教師對該工具還不是很熟悉，在本研究中由研究者作為項目的后臺管理員。首先，管理員要進入VisualEyes服務器上的VisEdit在線編輯工具，注冊自己的賬戶。此后，管理員便可以隨時使用已注冊的賬戶登錄VisEdit，在后臺編輯、修改并預覽每一個項目，并可以永久性地保存所有項目。

2.學生用戶和功能分析

學生是教學項目的教學對象，作為終端用戶，學生并沒有后臺管理的權限，只有利用網絡訪問項目的權限。教師每新建一個項目，系統都會自動分配一個項目號，教師只需將項目號告知學生，學生在瀏覽器中輸入“http://www.viseyes.org/show/?base=項目號”，即可瀏覽該項目。

（二）項目界面及運行環境需求分析

1.界面需求設計分析

VisualEyes可視化工具開發的教學項目以網絡瀏覽器作為用戶界面，用戶可以與計算機進行交互。可視化教學工具是連接教與學的樞紐，教師作為界面的設計者，應考慮到教學對象的年齡、喜好等因素，這樣才有可能吸引學生的注意力、激發學生興趣。本研究中，用戶界面的設計遵循了以下原則：

1）用戶界面要簡潔大方、易于操作

VisualEyes教學項目主要是用于課堂教學，如果用戶界面繁瑣、花哨，一方面不易于操作，耽誤課堂的寶貴時間，另一方面也不能吸引學生的注意力，從而失去了預期的教學效果。一個簡單、操作便捷的用戶界面是界面設計的首要原則。

2）用戶界面的結構化與系統化

根據知識體系的邏輯性和前后關聯性，用戶界面應遵循結構化和系統化的原則。教師在設計用戶界面時應該明確教學思路，按照教學設計的框架來設計每一個視圖，從而理清學生的思路，便于學生的課前預習及課后復習。

3）界面交互的便捷性

由于VisualEyes教學項目不僅可以作為輔助教師課堂教學的手段，還可以用作學生課前預習和課后復習的工具，因此交互性控制面板的設計要求簡潔、易操作，從而提高學生用戶交互與思考的效率，減少學生對交互操作的疑問。

2.運行環境需求分析

由于可視化工具VisualEyes是基于網絡的在線工具，因此首先需要網絡瀏覽器的支持。VisualEyes最先是用Adobe Flash的腳本語言ActionScript2.0編寫的，之后技術人員又重新用ActionScript3.0編寫，因此，VisualEyes項目的瀏覽需要有Flash的支持環境，用戶需要安裝Adobe Flash 9.0或以上版本。

三、基于可視化工具VisualEyes教學案例的設計

（一）可視化界面設計

《新航路的開辟》這一課時的教學案例主要包括三部分視圖，每個選項卡對應一個視圖，每個視圖都包含一個交互性的控制面板，用戶可以選擇性地顯示或隱藏各部分內容。

在視圖二“新航路的開辟”中，可視化工具用動態路徑和動態時間軸分別顯示新航路每個航海家的航海路線，用戶可通過與控制面板和動態時間軸的交互，瀏覽各個航海家隨時空變化的動態航海路線。

《新航路的開辟》可視化教學案例的視圖除包括控制面板、動態時間軸和動態路徑之外，還包括放大鏡、圖文閱覽器和消息盒子等元素，符合可視化教學工具界面設計的需要。

（二）功能結構的設計

1.整體功能結構設計

VisualEyes的項目編輯工具VisEdit采用樹狀視圖編輯方式，下圖為《新航路的開辟》教學案例的整體目錄樹。“Project”為項目的主目錄，“Frame”、“Textformat”及“Tab”是主目錄自帶的元素，分別控制框架的大小、字體以及選項卡的屬性。在主目錄中添加三個視圖元素，即呈現三個選項卡的視圖頁面。

項目的每個視圖又有其子目錄，以“新航路開辟的背景”視圖為例，管理員用戶又為該視圖添加了圖片、控制面板、圖文閱覽器、放大鏡工具及動態時間軸元素等，從而豐富了視圖內容。

2.主功能元素設計

1）控制面板

控制面板作為VisualEyes的交互工具，可以添加多種類型的元素，包括復選框、單選按鈕、搜索框等。《新航路的開辟》案例中，研究者統一添加單選框元素，不僅使界面保持統一，操作也十分簡便。

以視圖二為例，首先利用向導為視圖二添加一個控制面板，然后再為控制面板添加五個元素，元素類型“type”屬性都選擇為單選框。接著，為每個單選框元素添加“title”和“glue”兩個屬性，“title”屬性值為每個單選框在控制面板中顯示的標題；“glue”則選取該選項可激發的行為動作。以“迪亞士的航海路線”為例，“title”屬性值為“迪亞士的航海路線”，“glue”則選擇“showdiyashiroute”，這個屬性值是迪亞士航海路線圖的glue動作名。

2）動態時間軸

在視圖文件夾里添加一個“timeline”控件，設置“dateformat”、“max”、“min”、“speed”等屬性。在此教學案例中，“dateformat”屬性選定為“mo/dy/yr”，“max”屬性 設 為 “12/31/1522”，“min”屬性設為“1/1/1487”，“speed”屬性設為5，即添加了一個從1487年1月1日至1522年12月31日的動態時間軸。另外， 時間軸控件還包含一個“frame”元素，通過設定其屬性值可以設置時間軸在視圖中的位置以及長短、樣式等特性。如果將該時間軸文件夾復制并粘貼到每個視圖文件夾中，則每個視圖都會共享此動態時間軸。

圖8 動態時間軸

3） 動態路徑

以麥哲倫的航海路線為例，設置動態路徑的步驟為：第一步，為視圖二添加一個“path”子目錄，將其“id”屬性設置為“maizhelunpath”；“res”屬性意為路徑的底圖，屬性值設置為“mazhelunroute”；“tweenlines”屬性設置為“true”，表示顯示兩點之間的連線。第二步，為“path”添加一個“pathway”，“id”屬性設置為“maizhelunpathway1”。第三步，為“maizhelunpathway1”添加7個“dot”點，每個點的x、y坐標值通過在底圖上單擊鼠標的同時按下 “Alt”鍵獲得，設置每個“dot”的“x”、“y”屬性值及“date”值，“date”的值如“1/20/1519”，即可將該點與動態時間軸上的時間相關聯，當用戶播放動態時間軸時，到了1519年1月20日，動態路徑則經過該點，從而顯示隨時空變化的內容。第四步，為“path”添加一個“route”元素，每一個“route”元素對應一個“pathway”，設置“route”的“pathway”屬性為“maizhelunpathway1”，設置“start”和“end”屬性，表示路徑所對應時間的首位值，還可以設置“col”屬性值，設定路徑的顏色。第五步，為“path”元素添加“glue”元素，設置“from”屬性值為“maizhelunpath”，表示腳本命令來源于麥哲倫的航海路線，將“id”屬性值設置為“showmaizhelunpath”。

按照以上步驟，可以添加任意條路徑，并與動態時間軸上的時間相關聯，從而顯示隨時間變化的動態路徑圖。

四、結束語

VisualEyes是一種性能良好的網絡可視化工具，它對教師的編程能力要求較低，易于呈現隨時空變化的教學內容，并且易于二次開發，極具教學應用價值。在可視化工具網絡化的發展趨勢下，鑒于VisualEyes優良的性能，它從眾多的可視化工具中脫穎而出。本文旨在拋磚引玉，希望有更多的研究者將其投入到教學實驗中，探究該工具在教學中的實用價值，并對其做出可靠性的評價。

[1]VisualEyes User Guide[OL].[2010-9-10].http://www.viseyes.org/InsideVisualEyes.pdf.

[2]李婧.可視化工具VisualEyes及其在教學中的應用初探[J].現代教育技術，2011，（01）：125-128.

[3]VisualEyes Tutorial[OL].[2010-9-10].http://www.viseyes.org/VisualEyesTutorial.pdf.

G40-034

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1009—458x（2012）04—0087—04

2011－12－15

李婧，解放軍南京政治學院教育技術中心（210003）。

責任編輯 柯 南